La limpieza con hielo seco es una forma de limpieza con dióxido de carbono , donde el hielo seco , la forma sólida del dióxido de carbono , se acelera en una corriente de aire presurizado y se dirige a una superficie para limpiarla. [1] [2]
El método es similar a otras formas de limpieza con chorro de arena, como la limpieza con chorro de arena , la limpieza con perlas de plástico o la limpieza con chorro de soda , ya que limpia las superficies utilizando un medio acelerado en una corriente de aire presurizado, pero la limpieza con hielo seco utiliza hielo seco como medio de limpieza. La limpieza con hielo seco no es abrasiva, no es conductora, no es inflamable y no es tóxica.
La limpieza con hielo seco es un método de limpieza eficiente [3] [ se requiere verificación ] . El hielo seco está hecho de dióxido de carbono recuperado que se produce a partir de otros procesos industriales y es un medio aprobado por la EPA , la FDA y el USDA . También reduce o elimina la exposición de los empleados al uso de agentes de limpieza químicos.
En comparación con otros métodos de limpieza con chorro de arena, la limpieza con hielo seco no genera residuos químicos ni desechos secundarios, ya que el hielo seco se sublima o vuelve a su estado gaseoso cuando toca la superficie que se está limpiando. La limpieza con hielo seco no requiere la limpieza del medio de limpieza. [4] Los desechos, que incluyen solo el medio desprendido, se pueden barrer, aspirar o lavar según el tipo de contención.
La limpieza con hielo seco implica propulsar pellets a velocidades extremadamente altas. Los pellets de hielo seco reales son bastante blandos y mucho menos densos que otros medios utilizados en la limpieza con chorro de arena (es decir, pellets de arena o plástico). Al impactar, el pellet se sublima casi inmediatamente, transfiriendo energía cinética mínima a la superficie en el impacto y produciendo una abrasión mínima. El proceso de sublimación absorbe un gran volumen de calor de la superficie, produciendo tensiones de corte debido al choque térmico . [5] Se supone [¿ por quién? ] que esto mejora la limpieza, ya que se espera que la capa superior de suciedad o contaminante transfiera más calor que el sustrato subyacente y se desprenda más fácilmente. La eficiencia y eficacia de este proceso dependen de la conductividad térmica del sustrato y del contaminante. El cambio rápido de estado de sólido a gas también provoca ondas de choque microscópicas , que también se cree que ayudan a eliminar el contaminante. [ cita requerida ]
El hielo seco utilizado puede ser en forma de pellets sólidos o raspado de un bloque de hielo más grande. El bloque de hielo raspado produce un medio de hielo menos denso y es más delicado que el sistema de pellets sólidos. Además, los pellets pueden fabricarse comprimiendo nieve de hielo seco o utilizando tanques de CO2 líquido para formar pellets sólidos. [6] El hielo seco hecho con nieve comprimida se deshace más fácilmente y no es tan agresivo para la limpieza.
La tecnología de limpieza con hielo seco tiene sus orígenes en la limpieza con chorro abrasivo convencional . Las diferencias entre una máquina de limpieza con chorro abrasivo y una máquina de limpieza con hielo seco radican en cómo manejan el medio abrasivo. A diferencia de la arena u otros medios, el hielo seco se utiliza generalmente a su temperatura de sublimación. Otras diferencias incluyen sistemas para evitar que el hielo forme atascos similares a bolas de nieve y diferentes materiales para permitir el funcionamiento a temperaturas muy bajas.
Existen dos métodos de limpieza con hielo seco: con dos mangueras y con una sola manguera. El sistema de una sola manguera es más agresivo para la limpieza, ya que las partículas se aceleran a velocidades más altas.
El sistema de limpieza con hielo seco de dos mangueras se desarrolló antes del sistema de una sola manguera. El sistema de limpieza con hielo seco de dos mangueras es muy similar a un sistema de limpieza con chorro abrasivo con alimentación por succión. El aire comprimido se suministra en una manguera y los gránulos de hielo se succionan de una segunda manguera por el efecto Venturi . En comparación con un sistema de una sola manguera, el sistema de dos mangueras suministra partículas de hielo con menos fuerza (aproximadamente el 5% para un suministro de aire determinado). Para una cantidad determinada de aire comprimido, los sistemas de dos mangueras pueden tener una distancia vertical menor entre la máquina y el aplicador. Para la mayoría de los sistemas disponibles en la actualidad, este límite supera con creces los 7,5 m (25 pies). Los sistemas de dos mangueras son generalmente más baratos de producir debido a un sistema de suministro más simple. Estos sistemas rara vez se ven hoy en día, ya que son menos eficientes en la mayoría de las aplicaciones. Su principal ventaja es que permite suministrar partículas de hielo más finas al aplicador, ya que la combinación tardía de aire caliente con hielo frío da como resultado una menor sublimación en la manguera. Estos sistemas permiten limpiar superficies más delicadas como los semiconductores. [ cita requerida ]
La primera máquina de limpieza con hielo seco que se comercializó fue un sistema de una sola manguera. Fue desarrollado por Cold Jet, LLC en 1986, [7] [8] y utiliza una sola manguera para suministrar chorros de aire y hielo seco. Las máquinas de limpieza con hielo seco de una sola manguera comparten muchas de las ventajas de los sistemas de limpieza con chorro abrasivo de una sola manguera. Para evitar los posibles peligros de una tolva presurizada, las máquinas de limpieza con hielo seco de una sola manguera utilizan una esclusa de aire de ciclo rápido. El sistema de una sola manguera puede utilizar una manguera más larga que su contraparte de doble manguera sin una caída significativa de la presión cuando el hielo sale de la manguera. La potencia adicional se produce a costa de una mayor complejidad. Los sistemas de una sola manguera se utilizan cuando una limpieza más agresiva es una ventaja. Esto permite limpiar la acumulación más pesada y permite limpiar la acumulación moderada más rápido.
En 2014, una empresa eslovaca, ICS Ice Cleaning Systems, patentó un conjunto de rodillos trituradores para reducir el tamaño de las partículas que salen de la pistola aplicadora. Esto permitió al operador controlar por primera vez el tamaño fraccional de cada pastilla de hielo seco. Desde el estándar internacional de 3 mm hasta 1,5 mm o incluso más pequeño si se desea. Simplemente presionando un botón electrónico. Permitiendo aplicaciones en superficies más delicadas sin dañarlas.
Además, se podrían disparar estas fracciones más pequeñas de gránulos de hielo seco hacia múltiples superficies con diferentes recubrimientos, composiciones y texturas, al tiempo que se mitigaban los riesgos de dañar las superficies. Si bien se intentó anteriormente con dispositivos de fragmentación de boquillas, estos nuevos rodillos trituradores proporcionaron una precisión y una eficiencia que no se habían logrado anteriormente. En 2020, un empresario con sede en Florida y fundador de la comunidad DryceNation, comenzó a compartir este método que fue inmediatamente bien recibido por la industria de los autos de colección. Los videos en las plataformas de redes sociales aceleraron aún más este proceso que fue ampliamente aceptado en 2022.
La limpieza con hielo seco se utiliza en muchos tipos de industrias diferentes. Las propiedades únicas del hielo seco lo convierten en una solución de limpieza ideal en muchos entornos comerciales y de fabricación.
La limpieza con hielo seco puede limpiar numerosos objetos con geometrías diferentes y complejas a la vez, por lo que la limpieza de moldes de plástico y caucho es una de las principales aplicaciones de esta tecnología. [9] El hielo seco reemplaza los métodos de limpieza tradicionales que se basan en el fregado manual y el uso de agentes de limpieza químicos. La limpieza con hielo seco limpia los moldes in situ a temperatura de funcionamiento, lo que elimina la necesidad de detener la producción para la limpieza. [10]
La limpieza con hielo seco se puede utilizar para limpiar equipos de procesamiento de alimentos . [11] Ya en 2004, la Agencia de Normas Alimentarias del Reino Unido documentó el proceso para descontaminar eficazmente las superficies de Salmonella enteritidis , E. coli y Listeria monocytogenes de modo que estos microorganismos no sean detectables utilizando métodos microbiológicos convencionales. [12] "Como resultado de dos brotes de salmonelosis asociados con el consumo de mantequilla de maní y alimentos para bebés en 2006-2007, [13] [14] los miembros de la GMA como Cargill hicieron un esfuerzo" para "reevaluar las prácticas de la industria para eliminar la salmonela en productos con bajo contenido de humedad" porque " los brotes de Salmonella de productos con bajo contenido de humedad son relativamente raros pero a menudo afectan a un gran número de personas". De este esfuerzo surgió un documento que describe una variedad de métodos de limpieza sin agua, [15] incluyendo la limpieza con hielo seco.
También se puede utilizar para limpiar algunos equipos sin desmontarlos y sin producir peligros de incendio o eléctricos. La EPA recomienda la limpieza con hielo seco como alternativa a muchos tipos de limpieza a base de disolventes. [16]
El proceso de limpieza se puede utilizar para remediar desastres que incluyen moho , humo, fuego y daños por agua. [17]
Debido a la naturaleza no abrasiva del hielo seco y a la ausencia de desechos secundarios del proceso de limpieza, la limpieza con hielo seco se utiliza en proyectos de conservación y preservación histórica . El proceso de limpieza se utilizó en la conservación del USS Monitor [18] y en el Museo de Arte de Filadelfia [19] .
Debido a que los medios de chorro se subliman sin dejar residuos, el chorro de hielo seco se utiliza en las industrias de semiconductores , aeroespacial y de fabricación de dispositivos médicos [20] .
El proceso de limpieza también se utiliza en otros entornos de fabricación, como la limpieza de equipos de producción en líneas de soldadura automatizadas, [21] la limpieza de herramientas compuestas , [22] la limpieza de prensas de impresión industriales , [23] la limpieza de moldes y equipos utilizados en fundiciones , [24] y para limpiar equipos y herramientas en entornos terrestres y marinos en la industria del petróleo y el gas.
El chorro de hielo seco también se utiliza para desbarbar y eliminar rebabas de piezas [25] y en la preparación de superficies antes de pintar.
El dióxido de carbono es cada vez más tóxico a partir de concentraciones superiores al 1% [26] y también puede desplazar el oxígeno y provocar asfixia si el equipo no se utiliza en un área ventilada. Además, debido a que el dióxido de carbono es más pesado que el aire, se requiere que los conductos de ventilación estén al nivel del suelo o cerca de él para eliminar el gas de manera eficiente. A presión normal, el hielo seco está a -78 °C (-108 °F) y debe manipularse con guantes aislantes. Se requiere protección para los ojos y los oídos para utilizar de manera segura el equipo de limpieza con hielo seco.
Se cree que la Marina de los EE. UU., en 1945, fue la primera en experimentar con la limpieza con hielo seco. Estaban interesados en utilizar la tecnología para diversas aplicaciones de desengrasado. [27]
En 1959, Unilever presentó una patente para utilizar la limpieza con hielo seco (o con agua helada, o alguna combinación de ambas) como método para separar la carne del hueso. [28]
En 1971, Chemotronics International Inc. presentó una patente para utilizar la limpieza con hielo seco con el fin de desbarbar y eliminar rebabas. [29]
Lockheed Martin presentó una patente para la limpieza con hielo seco en 1974. [30]
Las primeras patentes relacionadas con el desarrollo y diseño de la tecnología moderna de limpieza con hielo seco con una sola manguera fueron otorgadas a David Moore de Cold Jet, LLC en 1986 y 1988 ( patente estadounidense 4.617.064 y patente estadounidense 4.744.181 ).
[E]l primer subtítulo de la sección de Resultados era incorrecto. El subtítulo debería haber aparecido como
Salmonella
Wandsworth.
(El original tenía " Salmonella wandsworth ".)