Guía de Limpieza Ultrasónica a Base de Agua y Solventes

Ultrasonic Cleaning

Cuando elimine suciedad difícil de quitar, como residuos de fundente quemado o grasas industriales pesadas, puede que tenga el solvente de limpieza más poderoso del mundo (como los que ofrece Techspray), pero aún así necesitará algún tipo de agitación. Puede cepillar, frotar y poner todo su esfuerzo, pero nada de eso logrará un trabajo más rápido y más consistente que la limpieza ultrasónica.

La limpieza ultrasónica emplea equipos para enviar ultrasonidos, generalmente entre 20 y 40 kHZ (pero puede ser mucho mayor) para generar cavitación en la suciedad, la cual colapsa inmediatamente en pequeñas implosiones de alta energía. Estas implosiones separan dichos fundentes, grasas pesadas, inhibidores cerosos de corrosión y otros contaminantes difíciles de quitar, lo que les permite fluir de la pieza hacia la solución de limpieza.

Entre los fabricantes de estos equipos están Crest Ultrasonics, Branson Ultrasonics, Graymills Parts Washers, Zenith Ultrasonics, Blackstone-NEY Ultrasonics, ESMA Ultrasonic Cleaners, Ultrasonic Power y Pro Ultrasonics. Las unidades pueden variar desde pequeños limpiadores de sobremesa similares a los de joyería (con transductores pequeños de bajo rendimiento adaptados) hasta grandes modelos industriales.

 

¿Cómo funciona el equipo ultrasónico?

Por lo general, el equipo ultrasónico consta de un tanque o una cámara que contiene el limpiador líquido y transductores integrados que envían ondas de sonido a través de la cámara. A veces, las piezas a limpiar se colocan directamente en la cámara o se ponen en una bandeja para sumergirlas y sacarlas con mayor facilidad. El equipo podría tener un componente calefactor integrado para aumentar la temperatura del limpiador con el fin de conseguir un mayor poder de limpieza. Los controles pueden cambiar la fuerza (amplitud o altura de las ondas) del sonido, cambiar la temperatura o configurar un temporizador de apagado.

Los transductores envían ondas de sonido a través del limpiador líquido, que actúa como medio de transferencia de los transductores hacia las piezas. A frecuencias muy altas, las ondas pueden pasar sobre la superficie de las piezas, generando agitación por medio de un proceso llamado transmisión acústica.

A medida que se reduce la frecuencia, se genera cavitación o microhuecos dentro del líquido. Estos vacíos colapsan sobre sí mismos tan rápido como se forman, transformando la energía potencial en calor y ondas de choque. Imagine cómo todo esto ocurre en la superficie de la suciedad y penetra más profundamente a medida que el limpiador y la energía de las burbujas de cavitación la desintegran.

A medida que baja el rango de frecuencias, las burbujas de cavitación se vuelven más grandes y transfieren más energía a la suciedad, por lo que hay más calor y agitación. Eso puede tener como resultado una limpieza más agresiva y, desafortunadamente, más posibilidades de dañar las piezas y superficies sensibles. Por el contrario, las burbujas de cavitación más pequeñas a frecuencias más altas pueden penetrar en superficies más estrechas y es menos probable que dañen las piezas. Puede que la acción de limpieza no sea tan agresiva, por lo que puede requerirse mayor temperatura o tiempo para lograr una limpieza adecuada.

 

¿Hay peligros o desventajas al utilizar un proceso ultrasónico?

Como cualquier clase de agitación física, puede dañar las piezas y superficies delicadas. En el caso de la electrónica, hay que tener especial cuidado con los componentes de cerámica y los sistemas microelectromecánicos (MEMS) como giroscopios, acelerómetros y micrófonos.

Las ondas sónicas de baja frecuencia tienen más probabilidad de causar daños que las de alta frecuencia. Conviene pensar en ello como si fuera un papel de lija grueso (baja frecuencia) comparado con un papel de lija fino (alta frecuencia). El papel de lija grueso agilizará la remoción del material, pero es más probable que dañe lo que está debajo.

Otra desventaja de la limpieza ultrasónica es la posibilidad de que haya contaminación cruzada. En el momento en el que se quita la suciedad de una pieza, la solución de limpieza se contamina, lo que representa la posibilidad de que la suciedad disuelta se vuelva a depositar en las piezas. El riesgo de contaminación cruzada se puede reducir con un último enjuague o pasando la pieza por la zona de vapor de un desengrasante a vapor, si la cámara ultrasónica es parte del equipo de desengrasado a vapor.

 

¿Cómo se pueden optimizar los resultados de la limpieza en un proceso ultrasónico?

Hay varios factores que se pueden ajustar y que pueden afectar los resultados de limpieza finales del proceso ultrasónico. Estos factores a menudo tienen sus propias desventajas, por lo que el equilibrio entre los mismos dará como resultado un proceso optimizado para sus necesidades.

  • Frecuencia: Es el número de ondas en una cantidad determinada de tiempo (generalmente por segundo), por lo tanto, determina qué tan "apretada" es la forma de onda. Una alta frecuencia puede asociarse con un tono alto (cómo se escucha), mientras que una baja frecuencia con un tono bajo y grave. Las frecuencias más bajas ofrecen una limpieza más agresiva, pero tienen más posibilidades de dañar superficies y piezas sensibles. Las ondas sónicas de alta frecuencia pueden penetrar en zonas más estrechas. A medida que se superan los 400 kHz en el rango megasónico, el colapso de las burbujas no es tan violento debido a que hay menor espacio, por lo que la limpieza puede resultar menos efectiva en zonas estrechas.
  • Amplitud: Es la altura de la onda o su volumen. Como es de esperarse, una mayor amplitud usualmente incrementará la eficacia de la limpieza, pero también la posibilidad de dañar las superficies o piezas delicadas.
  • Temperatura: El aumento de la temperatura generalmente incrementa la solvencia del limpiador, por lo que puede disolver la suciedad más fácilmente. También puede reducir la viscosidad del limpiador y aumentar su tensión superficial, así que puede llegar a zonas más estrechas que a temperatura ambiente. Si la temperatura se acerca al punto de fusión del sedimento, los resultados de la limpieza mejoran considerablemente.
  • Tiempo: Por lo general, el tiempo es la variable más fácil de ajustar, así que los otros factores se prueban y optimizan en condiciones normales o promedio, y se aumenta la cantidad de tiempo si se necesita un mayor poder de limpieza.
  • Química: En el caso de la mayoría de la suciedad, la química rara vez hace toda la limpieza sin requerir agitación adicional. Dicho esto, cuanto mejor limpie el producto químico, menos tiempo se requerirá y menos daño sufrirán las piezas a lo largo del proceso de limpieza. Para evaluar de manera rápida el poder de limpieza, dejando a un lado todas las demás variables, puede comprobar la limpieza estática. Coloque una gota del limpiador directamente sobre la parte sucia, déjela reposar durante unos minutos y luego séquela con un papel. Gracias a esta simple prueba, por lo general, podrá saber si la sustancia química hace buena combinación con la suciedad o si tendrá que compensar la falta de solvencia con las ondas sónicas, una temperatura elevada y tiempo adicional.

 

¿Cómo se ven afectados los resultados de la limpieza por la elección del limpiador?

Toda la agitación mecánica producida por el equipo ultrasónico está presente para complementar la capacidad de limpieza de la sustancia química a base de solvente o agua. Cuanto mayor sea el poder de limpieza natural de la sustancia química, menos dependerá de las ondas sónicas, la temperatura y el tiempo.

  • Solvencia: Es la capacidad del limpiador para degradar y disolver la suciedad. Para evaluar la solvencia de manera rápida, coloque una gota del limpiador directamente sobre la parte sucia, déjela reposar durante unos minutos y luego séquela con un papel. Por lo general, gracias a esta sencilla prueba podrá saber si la sustancia química es adecuada para la suciedad. Si el limpiador simplemente se asienta sobre la superficie sucia, y no moja y empieza a disolver la suciedad, cambie de limpiador. Tratar de compensar la falta de compatibilidad entre el limpiador y la suciedad solo tendrá como resultado un proceso laborioso de limpieza que tardará mucho tiempo y será demasiado agresivo para las piezas que está tratando de limpiar.
  • Tensión superficial: La tensión superficial de un limpiador afecta qué tan bien puede penetrar en zonas estrechas. Imagínese una gota de agua sobre un automóvil recién encerado. El agua forma un domo. Imagínese tener que meter y sacar ese domo en una zona estrecha (para enjuagarla). Cuanto mayor sea la tensión superficial, más grande será el domo, por tanto, los limpiadores con baja tensión superficial permanecen más planos. En el caso de los limpiadores a base de agua, se añaden surfactantes para reducir la tensión superficial naturalmente elevada del agua. Los solventes pueden tener una tensión superficial más baja de forma natural, o esta puede aumentar dependiendo del porcentaje de agua de un solvente miscible en agua, como el alcohol isopropílico (IPA).
  • Densidad: Por lo general, no se requiere prestar mucha atención a la densidad, pero podría tener un efecto menor sobre la rapidez con la que las ondas sónicas viajan a través del líquido y la cantidad de cavitación. Un material de mayor densidad requiere más energía para moverse, por lo que podría agotar la energía, y el poder de limpieza, transferida desde los transductores.

 

¿Hay otros factores que deba tener en cuenta al elegir un limpiador?

La vida sería mucho más sencilla si solo tuviéramos que preocuparnos por los resultados de la limpieza. Sin embargo, otros factores pueden influir en la decisión de si un agente químico de limpieza es adecuado para el proceso y la organización:

  • Inflamabilidad: Reduzca sus opciones a un limpiador no inflamable para evitar que se acumulen o se propaguen vapores inflamables. Techspray ofrece tres marcas de solventes no inflamables: G3, PWR-4 y Precision-V.
  • Toxicidad: Techspray ofrece solventes innovadores que son mucho más seguros que los cuatro solventes industriales más comunes: TCE, nPB, Perc y cloruro de metileno, y limpian con rapidez las grasas y los fundentes más difíciles de quitar. Ninguno de los limpiadores ultrasónicos de Techspray contiene estos solventes altamente tóxicos, y el PWR-4 está diseñado específicamente como reemplazo.
  • Enjuague: La ventaja de usar un solvente 100% volátil es que se evaporará de la pieza limpiamente, sin dejar residuos, por lo que el enjuague suele ser opcional. A medida que más de la suciedad se disuelve en el solvente, es posible que queden residuos de contaminación cruzada luego de que el solvente se evapore. Si eso representa un problema, deberá cambiar el solvente por producto fresco con mayor frecuencia o incluir un proceso de enjuague. Los desengrasantes a base de agua la utilizan como solvente principal, añadiendo detergentes, modificadores de pH, mejoradores, agentes quelantes y una variedad de otros compuestos. Cuando se usan estos otros compuestos, los limpiadores a base de agua pueden resultar limpiadores muy fuertes o suaves, pueden ser peligrosos o relativamente no tóxicos, pero, por lo general, requieren un enjuague. Muchos de los aditivos no se evaporan junto con el agua, por lo que es posible que sea necesario enjuagarlos al darles usos importantes en donde los residuos pueden causar corrosión u otros problemas de contaminación descendente.
  • Problemas ambientales: Anteriormente, la reducción del ozono era uno de los problemas sobre el uso de limpiadores de contactos que contenían clorofluorocarbonos (CFC), como el antiguo freón, e hidroclorofluorocarbonos (HCFC), como el AK-225. Dado que dichos solventes ya no se encuentran disponibles en el mercado comercial de Norteamérica, la atención se ha centrado en los compuestos orgánicos volátiles (COV), solventes que se añaden al smog o solventes con alto potencial de calentamiento global (PCG). Algunas regulaciones estatales (por ejemplo, de la Junta de Recursos del Aire de California o CARB, por sus siglas en inglés), municipales e incluso específicas de la industria restringen el uso de materiales con alto contenido de COV o PCG.

 

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Techspray ofrece una variedad de limpiadores ultrasónicos a base de agua y solventes. Un limpiador ultrasónico eficiente está diseñado para funcionar en una variedad de usos, como la limpieza de electrónica, la limpieza industrial, de maquinaria y mucho más.

  • Techspray Renew: Removedores de fundente a base de agua sin PCG y bajos en COV.
  • PWR-4: Rentable, no inflamable y con baja toxicidad, es un reemplazo perfecto del bromuro de n-propilo (nPB) y otros solventes industriales tóxicos.
  • G3: Uno de los solventes no inflamables más vendidos que resulta efectivo para la más amplia variedad de suciedad.
  • Precision-V: Sustituto no inflamable del AK225, e ideal para usos en aviación, aeroespaciales, médicos y militares.

 

El laboratorio de Techspray está a su disposición para ayudarle a evaluar productos, definir procedimientos de limpieza o diagnosticar problemas de limpieza. Para obtener más información, visite www.techspray.com o llame al 800-858-4043.

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