Una Comparación Exhaustiva de Limpiadores a Base de Agua y Limpiadores a Base de Solventes

Debido a la creciente popularidad de los productos químicos de limpieza a base de agua y las nuevas tecnologías de solventes, la disputa entre los limpiadores a base de agua y solventes continúa. Las empresas con necesidades de limpieza, incluyendo los udos industriales, de precisión y basados en especificaciones, deben decidir qué material es el mejor para sus fines y su negocio. Y contar con información es el primer paso. En esta publicación, analizaremos estos dos materiales de limpieza para ayudarle a que su decisión sea mucho más sencilla.

LA DIFERENCIA ENTRE UN LIMPIADOR A BASE DE AGUA Y UNO A BASE DE SOLVENTE

Para nuestro análisis, es importante saber que un solvente de limpieza o un solvente desengrasante emplea un líquido para disolver la suciedad. Puede hacer uso de un solvente, una variedad de solventes o una mezcla de solventes y compuestos para maximizar los parámetros de rendimiento para un uso específico. Los solventes se pueden descomponer en sus compuestos funcionales básicos, como alcoholes, cetonas, hidrocarburos alifáticos, etc. Cada categoría química cuenta con características específicas que otorgan diferentes perfiles de solvencia, y la adición de diferentes compuestos y mezclas bringa el rango de solvencia que se aprecia en los productos comerciales. Estos diferentes disolventes y soluciones de limpieza se pueden ajustar para eliminar un tipo de suciedad en particular y dejar otros materiales relativamente intactos. Entre los solventes comunes están la acetona y acetato de butilo, que se pueden comprar en ferreterías locales; alcoholes como el isopropanol y el etanol, e incluso la gasolina, que es una mezcla de hidrocarburos.

El agua también es un solvente y una subdivisión de la categoría de solventes. Los desengrasantes a base de agua utilizan agua como solvente principal, pero también pueden incluir cualquiera de los solventes mencionados anteriormente, además de detergentes, modificadores del 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. La variedad y complejidad de los limpiadores a base de agua son increíbles. Ambos se usan en varias maneras que incluyen el desengrasado, la limpieza de precisión, la limpieza ultrasónica, la limpieza de conjuntos de dispositivos médicos y más.

SOLVENTES DE LIMPIEZA

Todos los solventes actúan disolviendo la suciedad; descomponiéndola en partículas más pequeñas y transportándola en la solución lejos de la superficie que se está limpiando. Muchos solventes ofrecen la ventaja de una limpieza rápida, por lo que la suciedad se disuelve y fluye del sustrato sin necesidad de un tiempo de preparación, tiempo de procesamiento o tiempo de secado prolongados.
Los limpiadores a base de solventes siguen siendo populares en usos industriales debido a su poder de limpieza: eliminan aceites espesos, quemados, suciedad, contaminantes, fundentes de soldadura y grasas. Algunos ejemplos de solventes de limpieza fuertes son la acetona, la metiletilcetona, el tolueno, el nPB y el tricloroetileno (TCE). Entre los solventes suaves comunes se encuentran el alcohol isopropílico, la glicerina y el propilenglicol. En este caso, los términos "fuerte" y "suave" son denominaciones arbitrarias. La fuerza del solvente depende no solo de la suciedad que se busca eliminar, sino también de la cantidad de la misma y el nivel de limpieza que se necesita.

Los limpiadores a base de solventes pueden evaporarse rápida o lentamente, tener mucho o poco olor y ser seguros para el plástico o demasiado agresivos. La variedad de solventes permite crear productos químicos de limpieza muy específicos para eliminar suciedades concretas de los sustratos. Algunos limpiadores son capaces de eliminar una tinta en particular de un sustrato de plástico mientras dejan otras completamente intactas.

COMPARACIÓN ENTRE SOLVENTES INFLAMABLES Y SOLVENTES NO INFLAMABLES

Al elegir un solvente de limpieza, una de las primeras preguntas que surge es si es mejor una solución inflamable o no inflamable. Si los solventes inflamables se pueden utilizar de forma segura y no hay fuentes de ignición, hay buen flujo de aire y se pueden seguir todos los protocolos de seguridad, por lo general, los solventes inflamables suelen ser mucho menos costosos que los solventes no inflamables. Sin embargo, si alguna de las cuestiones sobre seguridad representa un problema, hay muchos solventes no inflamables entre los que se puede elegir.

VELOCIDAD DE EVAPORACIÓN DE LOS SOLVENTES

Hay velocidades de evaporación de solventes que son volátiles de inmediato y otros que solo se evaporan a temperaturas elevadas. Aquellos que se evaporan inmediatamente pueden ser más adecuados para minimizar el tiempo de inactividad del proceso, mientras que aquellos que se evaporan más lentamente son más adecuados para usos donde se sumerge a temperaturas elevadas. No hay un solo solvente que funcione para todos los usos. Además, los que se evaporan más lentamente tienen menos probabilidades de contener COV, pero pueden requerir un proceso de secado adicional.

TENSIÓN SUPERFICIAL DE LOS SOLVENTES

La tensión superficial es una medida de la capacidad de los líquidos para mojar una superficie o su capacidad para permanecer unidos en una gota cohesiva. Cuanto menor sea la tensión superficial de un material, mayor será la capacidad del material para mojar una superficie y dejar una capa fina y uniforme. Cuando la tensión superficial es alta, el líquido tiende a juntarse para formar gotas. En general, los solventes suelen ofrecer una tensión superficial más baja que los limpiadores a base de agua, lo que ofrece la capacidad de penetrar en zonas con espacios reducidos para eliminar la suciedad, sin quedar atorados.

TEMAS DE SEGURIDAD RELACIONADOS CON LOS SOLVENTES DE LIMPIEZA

Todos los solventes y limpiadores, en general, deben manipularse usando equipo de protección personal en lugares bien ventilados para minimizar la exposición. Siga las recomendaciones provistas en la FDS del fabricante.

Una preocupación en aumento en el caso de muchos solventes es si contienen compuestos orgánicos volátiles o COV. Los COV son materiales que se evaporan fácilmente y se vuelven gaseosos a una temperatura ambiente regular, y tienen potencial para contribuir a la formación de smog y a los efectos ambientales y de salud asociados con ellos. Esta es una de las razones por las que los solventes con poco o nada de COV se están volviendo un tema importante, ya que las empresas los utilizan para cumplir con los estándares de calidad del aire y mejorar la seguridad de los trabajadores.

Hay varias consideraciones a tener en cuenta al usar solventes que no contienen COV. Una es el posible incremento del tiempo de secado de los limpiadores. Este es el caso de los sistemas a base de agua y de solvente. Una de las formas de disminuir el impacto de COV de un limpiador es añadir solventes de evaporación lenta a la mezcla que minimicen el efecto del COV en el ambiente. Esto puede hacerse agregando al limpiador ciertos materiales que actúan como aceites o, en algunos casos, mezclas de agua. En cualquier caso, es posible que se requieran procesos adicionales como un enjuague, el secado en túneles por medio de calor o procedimientos de reciclaje para cumplir con los parámetros requeridos para el proceso.

Otra cosa a tener en cuenta puede ser el uso de materiales libres de COV, como acetona, siloxanos y PCBTF. Si bien estos solventes, por lo general, son limpiadores fuertes, son inflamables, y la acetona y el PCBTF tienen altos niveles de olor. La acetona tiene un costo relativamente bajo, pero el PCBTF y los siloxanos son mucho más costosos. Otros materiales libres de COV, como el HFC-43-10mee, no tienen el poder de limpieza suficiente para eliminar la mayoría de la suciedad cuando se usan solos y deben mezclarse con otros solventes más fuertes para aumentar el poder de limpieza.

LIMPIADORES A BASE DE AGUA

Los limpiadores a base de agua eliminan la suciedad no solo al disolver los contaminantes, sino que también pueden reaccionar químicamente con los ellos y volverlos más fáciles de disolver en agua. Por ejemplo, algunos materiales reaccionarán o se disolverán más fácilmente en una solución ácida (pH de 7 o menor). Algunos materiales ácidos comunes se pueden encontrar en los limones (ácido cítrico), el vinagre (ácido acético), los refrescos (ácido carbónico y fosfórico) y las baterías de automóviles (ácido sulfúrico). Otros materiales reaccionan o se disuelven más fácilmente en una solución con un pH mayor a 7. Estas soluciones son cáusticas o alcalinas. Algunos materiales cáusticos comunes son el amoníaco, el blanqueador (hipoclorito de sodio), la sosa cáustica (hidróxido de sodio) y los limpiadores de hornos (también hidróxido de sodio).

La mayoría de los limpiadores acuosos contienen una variedad de otros componentes para mejorar los resultados de limpieza. Estos materiales pueden ser[2]:

  1. Detergentes o surfactantes: Materiales que tienen propiedades humectantes y emulsionantes y que pueden transportar la suciedad en una solución que de otro modo no la movería.
  2. Mejoradores: Materiales que aumentan la eficacia de los detergentes en el agua al añadir alcalinidad a las soluciones.
  3. Emulsionantes: Líquidos que pueden transportar aceites en soluciones acuosas, formando una solución de un líquido en un líquido.
  4. Saponificadores: Materiales que reaccionarán con los ácidos grasos y otros grupos carboxilo para formar jabones solubles en agua que se pueden disolver en la solución acuosa.
  5. Agentes secuestrantes: Se unen al calcio, magnesio y otros metales en el agua dura, los cuales restan valor al poder de limpieza general del limpiador. Los agentes secuestrantes pueden unirse con más de un ion metálico a la vez.[3]
  6. Agentes quelantes: Son similares a los agentes secuestrantes, pero se unen solo a un ion metálico.

La combinación de agua, solventes, surfactantes y saponificadores puede resultar tan eficaz como la limpieza con solventes, pero a menudo requiere modificar el proceso de limpieza. En usos donde se necesita alta precisión y no se pueden tolerar los residuos, a menudo se requiere un proceso de enjuague con químicos a base de agua. Los sistemas de limpieza por lotes o en túnel de lavado generalmente tienen ciclos de enjuague y secado para abordar estos problemas.

DIFERENCIAS AL UTILIZAR LIMPIADORES A BASE DE AGUA

Los limpiadores acuosos pueden lograr niveles de limpieza muy similares a los de los productos químicos de limpieza a base de solventes, pero hay ciertas diferencias:

  1. Evaporación: Los limpiadores a base de agua operan en un rango de evaporación mucho más limitado en comparación con los solventes de limpieza. Mientras que la evaporación de los solventes de limpieza puede ser al instante o tardar meses, los desengrasantes a base de agua usualmente tienen un rango de evaporación mucho más limitado. Por lo general, no se dejan evaporar por sí solos, y normalmente se pueden usar con inmersión fría o caliente.
  2. Perfil de temperatura: Las temperaturas de limpieza de los productos químicos a base de agua pueden variar desde la temperatura ambiente hasta aproximadamente 80 °C, dependiendo del limpiador y la fórmula. Aunque esto brinda una gran variabilidad al proceso, es mucho más limitada en comparación con los solventes de limpieza. El rango de temperaturas de limpieza del solvente puede ser mucho más amplio con base en la variedad de solventes disponibles, desde menos de 0 °C hasta más de 200 °C.
  3. Mayor tensión superficial: En general, los limpiadores a base de agua tienen mayores tensiones superficiales en comparación con los solventes. El aumento de la temperatura, el uso de diferentes surfactantes y emulsionantes, y la incorporación de sistemas de rociado y secado pueden compensar gran parte de esta deficiencia, pero, en el caso de las zonas huecas más estrechas, los solventes con baja tensión superficial tienen una mayor capacidad para penetrar y evaporarse en espacios reducidos.
  4. Aditivos reactivos: Algunos de los aditivos reactivos que se incorporan en los limpiadores acuosos pueden ser muy agresivos para distintos metales, plásticos o tintas. Una vez que se haya limpiado la pieza, se debe verificar la compatibilidad del material con las piezas. Esto incluye asegurarse de que no quede material reactivo tras el proceso de enjuague y verificar que el producto funcione de la manera esperada en todos los entornos previstos. Cantidades residuales de algunos de estos materiales pueden contribuir a fugas eléctricas, un desecado del revestimiento y varios otros defectos.
  5. Enjuague y secado: Como se mencionó anteriormente, el enjuague y el secado eliminan los componentes del limpiador y los contaminantes solubilizados. Si bien algunos sistemas de limpieza con solventes también requieren un proceso de enjuague y secado, los sistemas a base de agua suelen ser más complicados en comparación con los usos del desengrasado a vapor.
  6. Impacto ambiental: Una vez más, las inquietudes sobre el impacto ambiental recaen tanto en los limpiadores acuosos como en los solventes. Las regulaciones internacionales, nacionales, estatales y municipales siguen limitando las opciones de limpieza disponibles para los fabricantes:
    • Los protocolos de Montreal y de Kioto limitan categorías de sustancias como los CFC (clorofluorocarbonos), los HCFC (hidroclorofluorocarbonos) y los HFC (hidrofluorocarbonos) debido al desgaste del ozono, el calentamiento global y otras preocupaciones sobre el medio ambiente.
    • La Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en inglés) y agencias estatales como Cal-OSHA (California OSHA) limitan la exposición del personal a sustancias químicas tóxicas.
    • La Junta de Recursos del Aire de California (CARB, por sus siglas en inglés) restringe los COV (compuestos orgánicos volátiles) que producen smog en los limpiadores con base en categorías de limpieza específicas.
    • Contaminantes peligrosos del aire (HAP, por sus siglas en inglés): Los contaminantes peligrosos del aire (HAP) son aquellos contaminantes que se sabe o se sospecha que causan cáncer u otros efectos graves para la salud, como daños reproductivos o defectos de nacimiento, o efectos adversos en el ambiente.[4]  Algunos solventes se consideran HAP y, en general, las sustancias químicas a base de agua no contienen HAP.
    • Lista de contaminantes prioritarios[5] : Se trata de un conjunto de productos químicos regulados por la EPA y cuenta con métodos de prueba analíticos para su detección de acuerdo con la Ley de Aguas Limpias. Nuevamente, varios solventes se encuentran en esta lista, mientras que los químicos de limpieza acuosas no están incluidos.

Estas presiones regulatorias obligan a los fabricantes a evaluar nuevos limpiadores y procesos de limpieza para superar estas dificultades. En consecuencia, los limpiadores a base de agua se están volviendo más comunes en la industria.

¿QUÉ QUÍMICA DE LIMPIEZA FUNCIONA MEJOR PARA USTED?

Ambas tecnologías de limpieza tienen la capacidad de ser muy efectivas en términos de resultados; sin embargo, el poder de limpieza depende de lo que se esté limpiando de la superficie, el sustrato a ser limpiado y las limitaciones y requisitos del proceso. Los tres parámetros deben operar en conjunto para obtener los mejores resultados de limpieza.

Para elegir entre un limpiador acuoso o un solvente, se debe evaluar su uso, los requisitos y los objetivos específicos. Luego, debe tomar en cuenta la seguridad, el rendimiento y el costo de la solución. Es posible que un buen agente de limpieza elaborado específicamente para eliminar la suciedad debida al manejo no elimine la grasa de la máquina, un limpiador que funcione bien en acero inoxidable puede no ser compatible con lentes de vidrio y un limpiador que elimine el aceite de maquinaria puede no ser lo suficientemente limpio para mangueras de oxígeno líquido.

La conclusión es que resulta imposible definir un criterio confiable general sobre la superioridad de los limpiadores a base de agua o solventes sin evaluar la situación única del usuario.Afortunadamente, incluso con las regulaciones cada vez mayores, todavía hay una variedad de opciones que incluyen tanto solventes como limpiadores a base de agua.

Esa fue nuestra comparación entre limpiadores solventes y acuosos. Asegúrese de escribir sus preguntas y comentarios a continuación. Y si aún necesita ayuda para elegir entre un solvente de limpieza y un limpiador a base de agua, hable con uno de nuestros especialistas en productos. Le ayudará a adquirir el producto adecuado para su uso.

 

 
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[1] From ACGIH website, https://www.acgih.org/about-us/history, accessed 07-20-2018.

[2] Adapted from pages 14-16, “The Aqueous Cleaning Handbook”, McLaughlin and Zisman, ISBN 0-9645356-7-X, published 2000.

[3] https://www.researchgate.net/post/Is_there_a_difference_between_chelant_and_sequestrant_agents, Accessed 07-31-2018.

[4] https://www.epa.gov/compliance/national-emission-standards-hazardous-air-pollutants-compliance-monitoring.  Accessed 08-01-2018.

[5] https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-09/documents/priority-pollutant-list-epa.pdf. Accessed 08-01-2018.

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