Componentes de Oxígeno de Aviación: la Limpieza Es Crítica

El oxígeno es vital para mantener la vida, pero el gas benigno que respiramos tiene el potencial de volverse letal en forma concentrada. Cada año, los trabajadores resultan heridos y mueren por reacciones de alto rendimiento energético que resultan del manejo y la limpieza inadecuados de los componentes de oxígeno.

El personal de mantenimiento de la aviación recibe capacitación en el mantenimiento y manejo del sistema de oxígeno, pero solo se requiere que una persona en la cadena de suministro de componentes sea complaciente o pierda la atención. El resultado puede ser letal, sin mencionar los consiguientes daños a la propiedad, retrasos en las aeronaves y litigios.

Cuando la contaminación del sistema de oxígeno provoca daños

Un reporte de accidentes de 1986 detalla un ejemplo de oxígeno presurizado que entra en contacto con materia orgánica. Tres empleados del taller de reparación murieron y dos empleados y tres miembros del público resultaron gravemente heridos cuando se produjo una explosión y un incendio durante la transferencia de oxígeno de un cilindro a otro. El traslado se produjo en una sala que almacenaba aceite, grasas y otros cilindros de oxígeno y acetileno. El Departamento de Trabajo de los EE. UU. descubrió que la empresa había violado 28 normas.

En otro ejemplo, un trabajador siderúrgico del Reino Unido quedó en coma durante tres semanas y sufrió lesiones que le cambiaron la vida debido a quemaduras de tercer grado cuando se produjo una explosión mientras colocaba una válvula en una tubería que transportaba oxígeno puro. La investigación posterior encontró que una sustancia, posiblemente grasa o aceite, había contaminado las bridas y válvula usadas anteriormente. Los reguladores impusieron una multa de £1,000,000 (US $1,250,000) a la empresa.

¿Por qué el oxígeno reacciona tan violentamente?

Aunque el oxígeno no es inflamable, es un elemento oxidante altamente reactivo que puede intensificar o provocar un incendio. El oxígeno forma el 21% del aire que respiramos, provocando una oxidación gradual en muchos objetos, como el acero y el aluminio. El fenómeno de la ignición de trapos empapados de aceite es bien conocido y es causado por las moléculas de carbono e hidrógeno en el aceite que se separan y crean un compuesto químico más estable con el oxígeno. Este proceso de oxidación genera calor, y cuando se calientan unos cuantos trapos empapados de aceite, la oxidación se acelera, creando más calor. El proceso puede resultar en una combustión espontánea.

Mayores concentraciones de oxígeno aumentan la tasa de oxidación en los materiales, lo que resulta en una acumulación de calor más rápida. Cuando las concentraciones de oxígeno superan el 24%, pueden incendiarse objetos como metales o plásticos que normalmente no arderían con los niveles de oxígeno atmosférico. Las concentraciones de oxígeno en botellas bajo presión son efectivamente del 100% y provocan una oxidación e ignición tan rápidas cuando entran en contacto con material contaminado que lo experimentamos como una explosión. Tales peligros son la razón por la cual se aplican reglas estrictas para evitar cualquier contaminación que pueda causar tal reacción.

Tipos de contaminación por oxígeno

La definición de contaminación por oxígeno cubre sustancias que pueden afectar la pureza del oxígeno, causar combustión o fomentar la autoignición. Hay tres categorías de contaminantes:

• Orgánicos - aceites y grasas a base de hidrocarburos, por ejemplo
• Inorgánicos: ácidos, solventes, aceites de corte a base de agua, nitratos, fosfatos
• Partículas: partículas pequeñas como virutas, escoria de soldadura, polvo o pelusa

Las fuentes de contaminación pueden incluir contaminación en el aire por polvo, arena y aerosoles, contaminación física por aceites para la piel, ropa y equipos, o el uso de procedimientos de mantenimiento, lubricantes y materiales incorrectos.

Metodologías de limpieza

Aunque existen muchos métodos para limpiar equipos de oxígeno, cada método depende de la naturaleza del contaminante y los estándares de limpieza utilizados. Los métodos de servicio pesado utilizan métodos de limpieza con ácido, mecánicos o acuosos después de la fabricación de los componentes o cuando los artículos están muy oxidados. Sin embargo, el lavado con solventes y el desengrasado con vapor son los dos métodos de limpieza predominantes en un entorno operacional de aviación.

Históricamente, las aerolíneas usaban solventes clorados debido a su baja reactividad con el oxígeno. Sin embargo, los tratados globales han prohibido los solventes a base de clorofluorocarbono (CFC) e hidroclorofluorocarbono (HCFC) debido a su impacto ambiental. Del mismo modo, se prohibieron los hidrocarburos clorados (CHC) como el tricloroetileno y el tetracloruro de carbono debido a sus propiedades cancerígenas.

Los solventes aprobados en la actualidad deben estar exentos de regulación o tener riesgos bajos para la salud, la seguridad y medio ambiente. Estos incluyen el potencial de agotamiento de la capa de ozono (ODP), compuestos orgánicos volátiles (VOC), contaminantes peligrosos del aire (HAP) y potencial de calentamiento global (GWP). Además, los solventes deben mostrar compatibilidad con metales y no metales, pruebas de residuos no volátiles y pruebas de compatibilidad con oxígeno. Finalmente, los solventes deben eliminar todos los contaminantes que representan una amenaza para la seguridad de los sistemas de oxígeno.

El lavado con solvente es el método más utilizado durante el reemplazo in situ de botellas, reguladores y líneas de oxígeno o para inspeccionar componentes de oxígeno. Es un proceso de limpieza en seco ideal para áreas de difícil acceso o sensibles al agua.

Las técnicas de lavado con solvente pueden incluir limpiar a mano áreas pequeñas con un paño limpio y sin pelusa humedecido en el solvente, sumergir el solvente seguido de agitación mecánica o ultrasónica, o enjuagar el objeto con rociador. Se debe permitir que el artículo se seque por completo antes de conectarlo o usarlo.

La limpieza en fase de vapor, o desengrasado con vapor, es un método de limpieza que utiliza la acción de un vapor de solvente que se condensa continuamente en la superficie de un componente para eliminar los contaminantes. Este método requiere que el componente esté a una temperatura más fría que el punto de ebullición del solvente.

En su forma más simple, un solvente se calienta hasta el punto de ebullición en un gabinete, lo que hace que los vapores se eleven hacia arriba. Suspender el componente en la fase de vapor del gabinete hace que el solvente se condense en su superficie, disolviendo la contaminación de aceite y grasa y drenando de regreso a la base del gabinete. La contaminación permanece en la base del gabinete y el solvente limpio se evapora para condensarse nuevamente en la pieza.

El ciclo de limpieza cesa una vez que el componente alcanza el punto de ebullición del solvente. Si la limpieza no está completa, el componente debe retirarse y enfriarse antes de reiniciar el ciclo de limpieza. El proceso de limpieza con vapor evita la contaminación cruzada de múltiples productos y no necesita secado. Como ciclo de circuito cerrado, el solvente se reutiliza muchas veces, lo que lo convierte en una solución de limpieza económica.

Hemos elaborado "Guia Essencial para Desengorduramento por Vapor" para obtener más detalles sobre el desengrasado con vapor.

Inspección posterior a la limpieza

Antes de la instalación y el uso, una inspección visual exhaustiva del componente debe validar la eficacia del proceso de limpieza. La inspección debe realizarse bajo una luz blanca brillante superior a 500 lux, aunque se prefiere la luz natural. Cualquier marca, mancha o residuo visible requiere una limpieza adicional.

Una verificación adicional utiliza luz ultravioleta, ya que muchos hidrocarburos emiten fluorescencia bajo la luz ultravioleta. Inspeccione el componente en un ambiente oscuro usando la lámpara UV y rechace cualquiera con contaminación visible y vuelva a limpiar.

Históricamente, los estándares y recomendaciones de limpieza del sistema de oxígeno han sido diversos, con múltiples órganos rectores que supervisan los estándares específicos de la industria con recomendaciones y requisitos inconsistentes. Sin embargo, las iniciativas de armonización recientes están creando estándares de mantenimiento y limpieza del sistema de oxígeno más uniformes, con cuatro documentos principales a considerar.

SAE ARP1176/A - Sistema de oxígeno y limpieza de componentes

ARP1176/A está escrito para uso aeroespacial y proporciona prácticas de limpieza recomendadas para aplicar a sistemas de oxígeno líquido y gaseoso, incluidos tubos, válvulas, reguladores, piezas misceláneas, cilindros y equipos de servicio en tierra. El estándar detalla la preparación del área de trabajo, la selección de los agentes de limpieza apropiados, los métodos de limpieza y prueba, y las prácticas para empacar los componentes después de la limpieza.

CGA G-4.1 - Limpieza de Equipos para Servicio de Oxígeno

La Asociación de Gas Comprimido publica G-4.1 con afirmaciones de que está armonizado internacionalmente luego de revisiones recientes que involucraron la colaboración internacional. El estándar proporciona protocolos para cada etapa del proceso de limpieza del sistema de oxígeno, incluida la planificación y programación, la limpieza previa, limpieza, secado y inspección posterior. Los protocolos brindan una guía útil sobre los procedimientos a seguir cuando no lo exija específicamente la regulación.

ASTM G93 - Guía estándar para niveles de limpieza y métodos de limpieza para materiales y equipos utilizados en entornos enriquecidos con oxígeno

G93 es un estándar internacional para guiar a los técnicos en los métodos, solventes y equipos a utilizar al limpiar equipos de oxígeno. Cita en gran medida los dos estándares anteriores al tiempo que ofrece consejos no obligatorios sobre las mediciones de limpieza de superficies.

IEST-STD-CC1246D - Programa de control de contaminación y niveles de limpieza del producto

CC1246D se publicó por primera vez como MIL-STD-1246 hasta que los militares solicitaron al Instituto de Ciencias y Tecnología Ambientales que ampliara su uso a aplicaciones no militares. Define niveles de limpieza cuantitativos para productos que incluyen componentes y fluidos, con niveles definidos para contaminantes moleculares de partículas y residuos no volátiles.

Fluidos Azeotrópicos

Un azeótropo comprende dos o más líquidos combinados para formar una mezcla con un punto de ebullición constante, con todos los constituyentes vaporizándose a la misma temperatura y el vapor reteniendo la proporción de constituyentes en el líquido. Esta característica significa que la destilación no separará la mezcla.

El mayor uso de líquidos azeotrópicos para la limpieza con oxígeno se debe a que los reguladores prohíben los solventes clorados y bromados utilizados históricamente debido a sus efectos sobre la salud y el medio ambiente. Aunque existen reemplazos baratos como IPA o ciclohexano, estos son inflamables.

Las mezclas azeotrópicas de productos químicos permiten la producción de productos de limpieza de diseño que son efectivos, no inflamables y, debido a sus características azeotrópicas, se pueden usar repetidamente en un limpiador de fase de vapor. Aunque el limpiador puede ser más costoso de producir debido a sus partes constituyentes, la capacidad de reutilizar el limpiador muchas veces amortiza el costo de compra inicial durante muchos ciclos de limpieza, lo que los hace competitivos en costos con los productos más baratos prohibidos.

Productos Techspray para limpieza de sistemas de oxígeno

Techspray ha desarrollado varios productos patentados con propiedades azeotrópicas adecuadas para limpiar de forma segura y eficaz los componentes del sistema de oxígeno. Diseñamos nuestro El Solvente de Validación de Oxígeno Líquido para la evaluación y prueba bajo NASA/TP-2015-218207 para limpiar y validar el hardware de los sistemas de oxígeno de propulsión de la NASA. La mezcla también cumple con SAE ARP1176 como limpiador para usar en aplicaciones de limpieza críticas. Un limpiador altamente efectivo, este compuesto no combustible elimina partículas y grasa con un residuo no volátil muy bajo.

Nuestro limpiador de piezas de vapor desengrasante Precision-V tiene un punto de ebullición bajo para reducir el uso de energía por parte de los elementos de ebullición del desengrasador de vapor y los serpentines del enfriador. No reactivo ni corrosivo para la mayoría de los metales, Precision-V elimina de manera competente y eficiente los contaminantes orgánicos de los componentes de oxígeno y gas con compuestos orgánicos de baja volatilidad y sin residuos.

Si tiene dudas sobre la limpieza segura y eficaz de los componentes de oxígeno, contamos con un equipo de químicos y especialistas en aplicaciones que pueden ayudarlo. Trabajaremos con usted para revisar sus requisitos y recomendar la solución de limpieza de aviación más adecuada para su propósito. Si necesita que un producto de limpieza cumpla con un estándar específico, agradeceríamos su llamada para analizar cómo podemos ayudarlo a desarrollar un producto que satisfaga sus necesidades operativas y de cumplimiento.