Una lavadora de piezas es un equipo que se utiliza para eliminar contaminantes o residuos, como suciedad , mugre, carbón , aceite , grasa , virutas de metal , fluidos de corte , agentes desmoldantes , tinta , pintura y corrosión de las piezas de trabajo. Las lavadoras de piezas se utilizan en procesos de fabricación y refabricación nuevos; están diseñadas para limpiar, desengrasar y secar cargas a granel de piezas pequeñas o grandes en preparación para el ensamblaje, la inspección, el tratamiento de superficies, el empaquetado y la distribución. Las lavadoras de piezas pueden ser tan simples como el "lavabo sobre un tambor" manual común en muchos talleres de reparación de automóviles, o pueden ser unidades muy complejas de varias etapas con sistemas de manejo de piezas de paso. Las lavadoras de piezas también son esenciales en las operaciones de mantenimiento, reparación y refabricación, desde la limpieza de sujetadores, tuercas, pernos y tornillos hasta bloques de motores diésel y piezas relacionadas, cojinetes de rieles, cajas de engranajes de turbinas eólicas y conjuntos automotrices.
Una lavadora de piezas se diferencia claramente de una hidrolavadora en que las primeras suelen limpiar las piezas de forma automática en un armario cerrado, mientras que las segundas suelen tener un único chorro de pulverización montado en el extremo de una varilla de accionamiento manual. La tecnología industrial moderna permite combinar muchas partes del proceso de acabado en una sola. Como parte integrada del proceso de fabricación, las lavadoras de piezas automáticas pueden cargar, lavar, enjuagar, secar y descargar piezas en un ciclo automático.
En la industria, los solventes químicos se usaban típicamente para eliminar aceites, grasa y suciedad durante el proceso de limpieza, pero las recientes preocupaciones y regulaciones ambientales han fomentado la innovación de detergentes a base de agua para la limpieza de piezas. [1] Hoy en día, la mayoría de las lavadoras de piezas usan una variedad de detergentes a base de alcalinos como producto químico de limpieza.
Las lavadoras de piezas se desarrollaron originalmente para su uso en talleres de reparación de motores y transmisiones de automóviles como una forma de mejorar la función de los tanques de remojo simples. Los tanques de remojo son cubas llenas de una mezcla de agua y detergente , que tardan horas en "suavizar" la suciedad acumulada en la carretera, los líquidos, el alquitrán y los aceites lo suficiente como para enjuagarlos manualmente antes del desmontaje y la reparación.
Desde finales de los años 60 se han desarrollado muchos métodos de limpieza de piezas con niveles mejorados de seguridad y menor impacto ambiental. El disolvente Stoddard , la gasolina , el combustible diésel y el queroseno se usaban comúnmente para limpiar y desengrasar piezas. Luego, los disolventes clorados en desengrasantes a vapor se convirtieron en un estándar de la industria. Durante la década de 1980, los problemas ambientales y de seguridad llevaron a la prohibición de los disolventes clorados para la limpieza de piezas. [2] Los sistemas de limpieza a base de agua adquirieron una nueva prominencia que condujo a muchas mejoras, en los sistemas y los procesos. En 1971, Gary Minkin [3] [4] desarrolló un lavador de piezas a base de agua para desengrasar piezas de automóviles. El avance de Minkin utilizó la fuerza de la presión de impacto hidráulica para mejorar significativamente el poder de limpieza del lavador de piezas a base de agua.
Además de la alta energía mecánica, las temperaturas de limpieza más altas son uno de los métodos más efectivos para mejorar los resultados de limpieza en una lavadora de piezas. En general, un aumento de 10 a 15 °F (5 a 8 °C) duplica la reacción química del detergente. La mayor reacción química entre las grasas y los aceites y el detergente proporciona ciclos de limpieza más rápidos y piezas más limpias. Además, todas las grasas y aceites presentan una viscosidad más baja a temperaturas más altas. Las temperaturas de la solución de limpieza de 170 °F (77 °C) y superiores ablandan o derriten la mayoría de los aceites y grasas, lo que hace que fluyan como el agua y se eliminen fácilmente, lo que da como resultado una limpieza más rápida, mejores resultados y piezas más limpias. Muchas lavadoras de piezas no pueden mantener esta temperatura de funcionamiento debido a la falta de sistemas de calentamiento adecuados. Además, se requiere un diseño cuidadoso del sistema de bombeo para que pueda absorber y entregar la solución de limpieza a temperaturas cercanas a la ebullición en la lavadora de piezas. Todas las bombas centrífugas requieren una altura de succión positiva neta (NPSHr) para poder bombear la solución. A medida que la temperatura de la solución se acerca al NPSHr, la bomba deja de bombear porque la solución de limpieza se convierte en vapor en la entrada de la bomba. Se requiere un diseño cuidadoso de la bomba para minimizar el NPSHr y permitir el bombeo de una solución de limpieza a alta temperatura.
Una lavadora de piezas típica es de base acuosa, pero hay algunos tipos que utilizan solvente.
Ben Palmer inventó una lavadora de piezas de tipo disolvente en 1954. La lavadora de piezas fue un éxito desde el principio y, a principios de los años 60, decidió no vender su máquina, sino arrendarla al cliente y realizarle mantenimiento retirando y reponiendo el disolvente usado. Desde principios de los años 90, se ha producido un cambio significativo hacia los sistemas basados en agua debido a los riesgos ambientales y de seguridad asociados a los sistemas con disolventes. [5]
Una lavadora de piezas de tipo solvente se llena con varios galones de solvente que se almacenan en una bandeja de sedimentación en la parte inferior de la lavadora. Una pequeña bomba eléctrica de líquido a prueba de llamas se sumerge en el solvente y extrae solvente limpio de cerca de la parte superior del tanque de sedimentación y lo bombea a baja presión a través de una boquilla rígida y flexible sobre una rejilla de metal sobre el líquido donde descansan los componentes metálicos. La suciedad y las grasas pesadas disueltas caen al fondo y se depositan en el fondo del tanque.
Originalmente, en las lavadoras de piezas manuales a base de disolventes se utilizaban mezclas de destilados de petróleo , como gasolina, combustible diésel, disolvente de laca o queroseno, pero estos productos son muy volátiles y pueden encenderse fácilmente, lo que puede provocar una explosión y quemaduras graves a los trabajadores. Por este motivo, las lavadoras de "cuba" a base de disolventes suelen tener una gran tapa que se mantiene abierta mediante un fusible de plomo . En caso de incendio, el plomo se derretirá y la tapa se cerrará de golpe para apagar el fuego antes de que pueda causar más daños al edificio...
Una lavadora de piezas con agua es muy similar a una lavavajillas grande. Utiliza agua y detergente combinados con calor y energía mecánica para proporcionar la acción de limpieza. Hay dos estilos principales de procesos de lavadoras de piezas con agua: el proceso de rociado a chorro y el proceso de lavado a presión . En una lavadora de piezas de gabinete, las piezas se colocan en un plato giratorio y se cierra la puerta. Durante el ciclo de limpieza, se inunda o se lanza una solución caliente sobre las piezas mientras el plato giratorio gira. Muchos sistemas tienen un ciclo de lavado, enjuague y secado. Cuando se completa el ciclo, se abre la puerta y se retiran las piezas.
Hay cuatro factores principales que afectan los resultados de limpieza en una lavadora de piezas acuosa. Estos factores son la energía mecánica, la temperatura, el detergente y el tiempo. Ajustar cualquiera de estos factores en un ciclo de limpieza cambia los resultados de limpieza. Una lavadora de piezas con grandes cantidades de energía mecánica y una temperatura alta ofrece ciclos de limpieza más cortos y utiliza menos detergente de limpieza. La energía mecánica es proporcionada por el sistema de accionamiento de la bomba. La mayoría de las lavadoras de piezas acuosas utilizan un motor eléctrico para impulsar una bomba centrífuga. La energía mecánica entregada a la carga de lavado es lo que define la energía mecánica para la limpieza y no la potencia de la bomba. El uso eficiente de la energía del motor de la bomba a través de una bomba centrífuga bien diseñada y la atención a los detalles del diseño de las tuberías y los tipos de boquillas son fundamentales para poner la mayor cantidad de energía mecánica en el proceso de limpieza. [6] Además, se debe considerar el volumen de trabajo de la lavadora de piezas. Para lograr resultados similares, de un tamaño de máquina a otro, la densidad de potencia debe ser la misma para un volumen de trabajo determinado. Este factor requiere que se utilicen sistemas de bombeo de potencia sustancialmente mayor a medida que el volumen de trabajo aumenta exponencialmente en máquinas de mayor diámetro.
Las lavadoras de piezas a base de agua utilizan detergentes alcalinos mezclados con agua para limpiar las piezas. Esta solución es más segura que los sistemas a base de disolventes porque se elimina el riesgo de que la solución de limpieza se incendie. El detergente para una lavadora de piezas a base de agua puede presentarse en forma de polvo o líquido. Cada forma tiene sus ventajas y la aplicación de limpieza de piezas en particular determinará la mejor forma. En general, los detergentes en polvo son los más agresivos y se utilizan normalmente en operaciones de mantenimiento y reconstrucción, mientras que los líquidos se encuentran más comúnmente en aplicaciones de limpieza más ligeras que antes eran comúnmente el dominio de los desengrasantes a vapor.
Una lavadora por aspersión a chorro limpia inundando las piezas con una solución química caliente y una alta concentración de químicos para limpiarlas. En el proceso de lavado a presión, las piezas se rocían con una solución química caliente utilizando la fuerza de impacto hidráulico de la solución de limpieza como mecanismo de limpieza principal. Una lavadora de piezas que utiliza el proceso de lavado a presión funciona con una concentración muy baja de detergente de limpieza. La concentración más baja hace que la solución de limpieza dure más tiempo antes de que se sobresature y requiera desecharse. Además, una baja concentración de productos químicos de limpieza permite enjuagar más fácilmente el detergente de las piezas, lo que minimiza los requisitos del ciclo de enjuague y, por lo tanto, ahorra agua y tiempo de ciclo. Un factor final utilizado en el proceso de lavado a presión es un sistema de colector oscilante que no está sincronizado con la rotación del plato giratorio. Este sistema asegura que la solución rociada llegue a todas las áreas de la carga de piezas que de otro modo quedarían cegadas por los colectores estacionarios utilizados en el proceso de aspersión a chorro. Teniendo en cuenta todo, el proceso de lavado a presión es superior al proceso de aspersión a chorro para ciclos de limpieza de piezas más rápidos y completos, al tiempo que minimiza el uso de detergente y la generación de desechos. El proceso de lavado a presión es generalmente eficaz para aplicaciones de eliminación de suciedad difícil, como hidrocarburos quemados , pintura, sarro , barniz , carbono, masilla o caucho . Otros tipos de aplicaciones de lavado a presión incluyen generalmente la limpieza de motores diésel, componentes aeroespaciales, piezas de motores de automóviles de aluminio y equipos de laminación.
Existen algunas consideraciones a tener en cuenta al utilizar el proceso de "lavado a presión", ya que se utilizan motores de alta potencia, por lo que requieren una fuente de energía adecuada, con presiones de lavado correspondientemente altas que requieren que las piezas estén adecuadamente sujetas al plato giratorio. Se ha comprobado que el proceso de "pulverización a chorro" es adecuado para aplicaciones de limpieza que no implican la eliminación de suciedad difícil, pero en general el proceso de lavado a presión es el mejor proceso de limpieza.
Una lavadora de piezas se puede caracterizar por su densidad de potencia. La densidad de potencia se calcula dividiendo la potencia total de todos los sistemas de bomba que proporcionan la función de lavado por el volumen de trabajo total para esa función de lavado. Las unidades típicas son caballos de fuerza por pie cúbico. Los resultados de este cálculo ofrecen un punto de partida para comparar varios sistemas de lavado de piezas. El número de densidad de potencia también es útil cuando se desea lograr el mismo estándar de limpieza y rendimiento en un volumen de trabajo diferente. Tenga en cuenta que el cálculo de la densidad de potencia no tiene en cuenta la eficiencia del sistema de bomba y supone que toda la energía suministrada a la bomba se entrega a la carga de lavado. Una densidad de potencia más precisa consideraría la eficiencia del sistema de bomba, ya que las eficiencias varían en gran medida incluso de una bomba idéntica, ya que la eficiencia depende en gran medida del punto de funcionamiento de la bomba, el diseño de la tubería y las pérdidas por fricción en el sistema.