Consiste en la eliminación de todo ensuciamiento, depósito, incrustación y/o compuesto que altere el buen funcionamiento de un equipo




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títuloConsiste en la eliminación de todo ensuciamiento, depósito, incrustación y/o compuesto que altere el buen funcionamiento de un equipo
fecha de publicación11.08.2016
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Limpieza Química

Consiste en la eliminación de todo ensuciamiento, depósito, incrustación y/o compuesto que altere el buen funcionamiento de un equipo:

  • En circuitos cerrados mediante la circulación de un fluido limpiador.

  • Mediante inmersión en un baño de fluido limpiador.

Es un procedimiento de mantenimiento industrial que se realiza con control de temperatura y una velocidad establecida, a través del equipo, la línea o la superficie que hay que limpiar.

La limpieza química es una tarea especializada, que debe ser realizada bajo asesoramiento profesional, pues se pueden ocasionar daños irreparables al sistema con el uso de productos químicos inadecuados.

La primera tarea es inspeccionar visualmente el sistema para determinar los materiales de construcción y para determinar el grado de suciedad en forma cualitativa y cuantitativa (depósitos de suciedad de grasas o aceites o solo depósitos de productos de corrosión).

Consideraciones Generales

No puede usarse un método único para todas las tareas de limpieza. De la misma forma que en el hogar se requieren diferentes jabones y detergentes para distintas labores (lavado de ropa, de platos, pulimento de ollas, limpieza de la bañera), también se requieren distintos métodos para solucionar diferentes problemas de limpieza en la industria. Los factores importantes en la selección de un método de limpieza son: 1) el contaminante que se va remover, 2) el grado de limpieza requerido, 3) los materiales de sustratos que se van a limpiar, 4) el propósito de la limpieza, 5) factores ambientales y de seguridad, 6) el tamaño y la geometría de la parte y 7) los requerimientos de producción y de costos.

En las superficies de las partes se acumulan diversos tipos de contaminantes, ya sea debido a un procedimiento anterior o al ambiente de la fábrica. Para seleccionar el mejor método de limpieza, primero se debe identificar el tipo de contaminante. Los contaminantes de superficies que se encuentran en la fábrica por lo general se dividen en una de las siguientes categorías: 1) grasa y aceites, entre los cuales están muchos lubricantes usados en el procesado de metales, 2) partículas sólidas tales como briznas de metal, pulimentos abrasivos, suciedad, polvo y materiales similares, 3) compuestos para abrillantado y pulimentos, y 4) películas o capas de óxidos y herrumbre.

El grado de limpieza se refiere a la cantidad de contaminante que queda después de una operación de limpieza determinada. Las partes que se preparan para aceptar un recubrimiento (por ejemplo, una película de pintura o metálica) o adhesivo deen estar muy limpias, de la contrario, se pone en riesgo la adhesión del material de recubrimiento. En otros casos, puede ser conveniente que la operación de limpieza deje un residuo en la superficie de la parte para protegerla contra la corrosión durante el almacenamiento, es decir, se sustituye un contaminante en la superficie por otro que es benéfico. Con frecuencia es difícil medir el grado de limpieza en una forma cuantificable. La prueba más simple es el método de frotado, en el cual se frota la superficie von una tela limpia blanca y se observa la cantidad de manchas que absorbe la tela. Es una prueba no cuantitativa, pero sencilla.

Otra técnica simple es la prueba de disolución del agua, en la cual se vierte aua en la superficie y se observa la cantidad de gotas. Si una película continua de agua cubre la superficie, esto indica que está libre de grasas y otra suciedad similar: si se forman gotas de agua, esto indica una superficie sucia. Una prueba más cuantitativa implica la aplicación de la muestra de varias soluciones de diferentes tensiones de superficie. El nivel de tensión de superficie en lacual ocurren las gotas es una medida de la limpieza.

La selección de un método de limpieza debe considerar el material de sustrato para no producir reacciones dañinas mediante productos químicos de limpieza. Por citar varios ejemplos, la mayoría de los ácidosy álcalis disuelven el aluminio, el magnesio es atacado por muchos ácidos . El cobre es atacado por ácidos oxidantes (por ejemplo, el ácido nítrico), y los aceros son resistentes a los álcalis, pero reaccionan con prácticamente todos los ácidos.

Procesos más comunes de limpieza química

  1. Decapado (ó pickling) y pasivación de Acero Inoxidable.- Es el proceso de limpieza que se aplica a equipos o piezas de acero inoxidable para retirar óxidos de fierro y otros contaminantes, principalmente pre-operativamente para evitar que el metal no sufra corrosión. Esto se logra mediante la generación de una superficie “pasiva”, es decir, que no tiende a la corrosión. Se aplica a tanques, tuberías, y en general cualquier elemento fabricado en Acero Inoxidable.

El sistema de decapado es un tratamiento superficial de piezas metálicas que utiliza el ataque químico de un ácido para obtener la eliminación de todo óxido presente.

La eficiencia de este tratamiento radica en la capacidad del ácido de reaccionar químicamente con el óxido presente en el metal.

Los ácidos generalmente utilizados en este procedimiento son: clorhídrico, sulfúrico y el fosfórico. Estos se utilizan con productos inhibidores, que limítan el ataque del ácido al óxido presente, disminuyendo el daño al metal base.

Para tener una certeza de limpieza, la única posibilidad es que tengamos piezas metálicas de un tamaño tal que puedan sumergirse en estanques o baños, donde en una primera etapa se desgrase la pieza, luego se decape en un baño de ácido y luego, en otro baño, se neutralice este ácido con un álcalis y por último se lave en otro baño con agua limpia.

Esta secuencia de tratamiento no es usable en estructuras montadas o piezas muy grandes ya que, al no poder sumergirlas en un baño, no se puede garantizar la neutralización completa del ácido y sus moléculas. Cualquier resido existente en la superficie provocará focos de corrosión.

La norma ASTM A380 da una serie de soluciones para limpieza química y tratamiento ácido. Las más comunes son aquellas que contienen ácido nítrico con una concentración de alrededor del 20%, que son muy buenas para remover manchas y partículas de hierro. Sin embargo, para eliminar la coloración y los óxidos de soldadura se sugiere una solución de ácido nítrico al 10% con 2% de ácido fluorhídrico. La adición de ácido fluorhídrico es esencial, ya que sin él el acero inoxidable no se corroe y no se pueden eliminar las zonas con bajo contenido de cromo. El tratamiento se realiza generalmente por inmersión o por lavado del equipo con la solución ácida apropiada. Cuando el equipo no se puede tratar por inmersión, se pueden utilizar pastas que se aplican con pincel o rodillo y se lavan con agua una vez que hayan actuado. Dado que estos tipos de tratamientos incrementan la rugosidad de la superficie, se debe controlar cuidadosamente el proceso. Obviamente, estos procesos cambian la apariencia superficial, pero generalmente no de una manera inaceptable.

Las incrustaciones de hierro, las coloraciones de soldaduras, la capa reducida en cromo que se encuentra debajo de los óxidos y coloraciones de soldadura, las capas superficiales alteradas por tratamiento mecánico y de pulido, y las inclusiones de sulfuro; se pueden eliminar mediante un tratamiento ácido. Estos procesos remueven de manera controlada las áreas afectadas, resultando una superficie perfectamente limpia y libre de defectos. La película protectora se forma después de la exposición al aire, agua aereada o ácido nítrico.

Los procesos más habituales son:

    • Inmersión: es el sistema más habitual para garantizar un decapado intenso en el 100% de la superficie.

    • Aspersión: para piezas que por tamaño no pueden ser realizadas por el sistema anterior.

    • Manual: para decapar solo zonas determinadas.

  1. Desincrustación. Su objetivo es retirar depósitos o incrustaciones adherentes, generalmente encontrados en superficies con transferencia de calor y son provocados por sales insolubles como carbonatos, silicatos, sulfatos, así como óxidos de fierro, cobre, etc. y combinaciones entre ellos. Se aplica a tuberías, cambiadores de calor, calderas, evaporadores, condensadores, etc. de diferentes metales.

Normalmente la limpieza se realiza con una mezcla de HCl y H2SO4 en baja concentración, pero si el agua tiene una alta concentración de sales, la capa de incrustación de silicatos se hace más gruesa y es necesaria la utilización de ácido nítrico.

  1. Desengrasado. Consiste en retirar grasas y/o aceites de la superficie.- Estos compuestos son generalmente aplicados en la fabricación, construcción o montaje de los equipos. Los métodos de limpieza son muy diversos, y dependen del diseño del equipo, el tipo y cantidad de grasa, etc. En la limpieza se pueden utilizar alcalinos, detergentes, solventes y medios mecánicos en forma independiente o combinada a presiones y temperaturas desde la ambiente hasta altos valores como sucede en los hervidos alcalinos a calderas.

  2. Desoxidación-decapado. En forma genérica se refiere al proceso por el que se retiran productos de corrosión del metal base. Estos ensuciantes pueden originarse en la misma fabricación del metal, como el óxido de laminación, o bien derivados de su operación o falta de ella, al contacto con el oxígeno y la humedad. Se aplica a tanques, tuberías, cambiadores de calor, calderas, y en general cualquier elemento fabricado en Acero al Carbón. Se puede aplicar por inmersión, por rociado, con estopa o brocha.

  3. Pasivación del acero al carbón. El fierro en estado puro es muy difícil de encontrar, salvo en las minas, esto debido a su inestabilidad química. Es por ello que normalmente se encuentra asociado con oxígeno, para formar óxidos. Cuando se desoxida el acero al carbón, naturalmente se inicia un proceso de re-oxidación y por consecuencia de corrosión. Para evitar esto, es necesario realizar una pasivación y así eliminar la “ansiedad” del fierro para unirse al oxígeno. Se aplica a tanques, tuberías, cambiadores de calor, calderas, y en general cualquier elemento fabricado en Acero al Carbón. Se refiere a la formación de una película relativamente inerte, sobre la superficie de un material (frecuentemente un metal), que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos. Aunque la reacción entre el metal y el agente externo sea termodinámicamente factible a nivel macroscópico, la capa o película pasivante no permite que éstos puedan interactuar, de tal manera que la reacción química o electroquímica se ve reducida o completamente impedida.

En muchos casos, la formación de esta película pasivante es espontánea cuando el metal entra en contacto con el agente externo. Un ejemplo clásico es el aluminio. Cuando una superficie de este metal entra en contacto con el aire ambiental, la parte más externa del objeto se oxida espontáneamente para formar una capa transparente e impermeable de alúmina Al2O3 tipo cerámica, muy congruente y adherente.

En el caso de acero inoxidable, existen primordialmente dos tipos de pasivado de acuerdo con el contenido del ácido principal utilizado en la concentración química: pasivado nítrico y pasivado cítrico. El proceso de pasivación utilizando el ácido cítrico es considerado ecológicamente un poco más sano, aunque actualmente el uso del ácido nítrico como agente oxidante es aún el más popular.

Método de pasivado

Dependiendo del proceso, varios tanques de solución para baño del objeto pueden ser utilizados, y finalmente un tipo de horneado seca y culmina el método. No es recomendable incluir diferentes materiales en el mismo proceso.

La capa pasiva es lograda por la reacción en las superficies externas del objeto con el porcentaje en volumen del ácido en agua especialmente purificada; por consiguiente, el grosor de la capa pasiva es mínima. Esto significa que cualquier maltrato a la superficie protegida, por ejemplo una pequeña rayadura, puede causar que el objeto sea vulnerable a reacciones en el área dañada.

  1. Empacado. Este no es un proceso de limpieza propiamente, es un método para evitar la corrosión en un equipo en paro. Generalmente se aplica a tuberías, tanques, calderas de acero al carbón a los que se ha efectuado una limpieza y pasivación o bien que salen de operación temporalmente y no requieren de mantenimiento. Consiste en agregar aditivos en “seco” o en “húmedo” para capturar oxígeno y en su caso retirar la acidez del agua. El método y concentraciones de empacado dependen del diseño del equipo, el tiempo que pasará antes de entrar en operación, las condiciones de sitio, etc. Se le conoce también con los nombres de preservación y Lay-up.

  2. Fosfatizado de acero al carbón.-A diferencia de la pasivación, el proceso de fosfatizado consiste en “cubrir” al acero químicamente de una mezcla de compuestos, que impiden el contacto del fierro con el oxígeno. Este método se aplica posterior a un proceso de desoxidación y generalmente previo a la aplicación de algún barniz o pintura para superficies externas, ya que provoca un anclaje ideal entre el metal y dichos recubrimientos. Se utiliza también para superficies internas de manera pre-operacional.

  3. Descarbonización.-Los equipos de combustión o bien aquellos que utilizan fluidos para intercambio de calor como el aceite térmico, a lo largo de su operación generan capas carbonizadas muy adherentes al metal que requieren retirarse, pues de no hacerlo pueden obstruir boquillas, inyectores o bien impedir transferencia de calor. En este proceso de limpieza, la formulación química de las soluciones juega un papel determinante. Se aplica a motores de combustión, sistemas de combustión de turbinas, sistemas de calentamiento, y en general cualquier equipo que por su temperatura degrade aceites o combustibles.

  4. Sanitizado.-Este proceso se aplica a sistemas o equipos cuyo grado de limpieza está definido por la ausencia de micro-organismos. Es aplicado en industrias alimentaria y farmacéutica, así como para aquellos equipos relacionados con el consumo humano, como son las cisternas o tinacos.

Clasificación de la limpieza química

  1. Preoperacionales. En trabajos de montaje de tuberías y equipos de acero y acero inoxidable es necesario efectuar una limpieza de arrastre de suciedad, óxidos, calaminas, así como restos de soldaduras, etc. El ejemplo más significativo es el decapado y pasivado, es decir, la preparación de líneas y equipos previa a su entrada en servicio o funcionamiento.

  2. Mantenimiento. Como por ejemplo la descarbonatación de un circuito de refrigeración. La eficacia de una limpieza química frente a otros procedimientos alternativos se fundamenta en ventajas derivadas de la reducción del tiempo, la simplicidad del proceso y el amplio alcance.

  3. Flushing de líneas de aceite. Mediante la circulación de un aceite de características similares al que posteriormente trabajará en el circuito hidráulico, se efectúa un arrastre de todos los elementos sólidos que potencialmente pueden contaminarlo; estas impurezas quedan atrapadas en el sistema de filtraje.

¿Por qué realizar una Limpieza Química?

1)  Las incrustaciones que se adhieren a las tuberías generan un importante incremento de la corrosión en los puntos de adherencia, picando las tuberías, y en el caso de tuberías de fino grosor de pared, originando fugas. Las Limpiezas Químicas eliminan las incrustaciones.

icono con dos flechas hacia la derecha

Prolonga la vida de los equipos

2)  El coeficiente de transferencia de calor del acero es entre 15 y 400 veces superior al coeficiente de las incrustaciones que se depositan durante el funcionamiento operativo normal de los equipos, disminuyendo su rendimiento en lo referente a intercambio de calor. Las Limpiezas Químicas eliminan las incrustaciones.

icono con dos flechas hacia la derecha

Mejora del rendimiento de los equipos

3)  La pérdida de carga en una tubería es inversamente proporcional al cubo del diámetro de la tubería. Por ello, disminuciones en el diámetro de las tuberías debido a depósitos de incrustaciones disminuyen el caudal y aumentan las pérdidas de carga,  disminuyendo el rendimiento de los equipos.

icono con dos flechas hacia la derecha

Mejora del rendimiento de los equipos

4)  En determinadas instalaciones, las incrustaciones pueden ser arrastradas hasta equipos muy sensibles, ocasionando averías.

icono con dos flechas hacia la derecha

Prevención de averías

5)  Durante el desmantelamiento de instalaciones industriales, las tuberías pueden estar contaminadas con productos químicos, y para su achatarramiento es necesario una descontaminación previa.

icono con dos flechas hacia la derecha

Protección del medio ambiente

6)  Al concluir el montaje de instalaciones industriales, los circuitos aparecen contaminantes como restos de tierra, arena, manchas de grasa, piezas oxidadas, que es necesario eliminar para garantizar el funcionamiento de la instalación según especificaciones.

icono con dos flechas hacia la derecha

Correcta puesta en marcha

Aplicaciones de la limpieza química

Al planear un servicio de limpieza se utilizan una combinación de métodos para lograr el grado de limpieza deseado o requerido. Cada equipo tiene condiciones particulares y por lo tanto requieren diferentes procesos de limpieza:

  • Debido al grado de ensuciamiento

  • Diseño de equipo

Algunos de estos procesos sirven para:

Retirar las impurezas de los equipos, eliminar el óxido del fierro, limpiar los contaminantes, evitar la corrosión, eliminar sales insolubres, eliminar carbonatos, silicatos y sulfatos, retirar grasas y aceites.

Los procesos de limpieza se pueden aplicar en diferentes tipos de materiales:

Tuberías, tanques, piezas de acero inoxidable, cambiadores de calor, calderas, evaporadores, condensadores, equipos de paro, generadores de vapor, equipos de combustión, motores de combustión, sistemas de combustión de turbinas, sistemas de calentamiento.

Medios técnicos utilizados para realizar limpieza química

Personal titulado, formado y con amplia experiencia, cubetos de mezclas de acero inoxidable de varias medidas, bombas centrífugas, sistema de calentamiento mediante vapor, mangueras de productos químicos embridadas, laboratorio con equipo portátil de análisis químico.

Algunas empresas emplean equipos robotizados para llevar a cabo limpiezas químicas de tanques, depósitos y columnas, sin ser necesaria la entrada del personal en el interior de espacio confinado

Las ventajas que nos ofrece esta técnica son las siguientes:

  • Máxima seguridad en la ejecución del trabajo

  • Eliminación del riesgo de trabajo en espacios confinados

  • Minimización del volumen de disoluciones químicas a utilizar

  • Más rapidez y eficiencia en la ejecución de los trabajos

  • No se precisa el uso de medidores de atmósfera respirable, utilización de equipos autónomos, equipos de rescate, etc.

Equipos de protección personal para la realización de limpieza química

Mascarillas con filtros antiácidos, trajes para productos químicos, guantes antiácidos y botas sanitarias.

Trajes para químicos, respiradores de cara completa (full mask) para trabajos en el interior de los tanques y respiradores de media cara (mascarillas) con filtros nuevos para acido, guantes antiácidos, botas sanitarias y calzado de seguridad, cascos, gafas, ropa de algodón.

CONCLUSIÓN

El tipo de limpieza depende de la característica del depósito a disolver. La estructura de una incrustación/depósito depende a su vez del tipo y de la concentración de impurezas, temperatura, presión del proceso, flujo. Estos factores varían en cada sistema, por lo cual es indispensable evaluar el tipo de depósitos mediante la inspección del equipo en cuestión y el análisis químico del mismo, con la finalidad de determinar si es viable o no la limpieza química y, en caso de ser positivo, verificar si es adecuada para la remoción del depósito.

Para la selección final del fluido de limpieza a utilizar, se debe tomar en cuenta el efecto de éste sobre el material de construcción del equipo o de los equipos del sistema a limpiar. Por lo tanto, será responsabilidad del inspector constatar que tal compatibilidad exista,

De existir una incompatibilidad, no se permitirá efectuar la limpieza química sin una reunión aclaratoria entre el especialista responsable de las especificaciones de la limpieza, el ejecutor, el dueño de los equipos (operador) y el inspector.

Este punto es de particular importancia por cuanto la remoción efectiva de los depósitos encontrados depende del contacto eficiente entre estos y el fluido de limpieza; sin embargo, estos últimos, generalmente ácidos y bases fuertes, son muy agresivos frente al material de construcción, por la cual hay que minimizar los corrosivos de los mismos.

Durante todas las fases de limpieza deberán tomarse las precauciones del caso, por manejarse productos químicos peligrosos, por lo general ácidos y bases concentradas.

Adicional cuidado deberá tenerse en sistemas con posible contaminación con sulfuros, por cuanto de la reacción con ácidos, se genera H2S extremadamente tóxico capaz de producir la muerte si se inhala por sobre los límites permisibles.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

www.insuca.com/limpieza%20quimica.html‎

www.buenastareas.com

www.anticimex.com/es/es/.../Limpieza-quimica-de-instalaciones/‎

https://extranet.vepica.com/normas_pdvsa/mi/vol03/pi_20_01_01.pdf‎

www.iquimsa.com/limpieza_quimica.html‎



ANEXOS

Tipos de defectos superficiales

http://www.inoxidable.com/images/image4.gif

Desarrollo de los trabajos de limpieza y mantenimiento del interior de los tanques de acero inoxidable.

El primer paso es la preparación de la superficie a limpiar dentro de 
los tanques:mantenimiento de tanques de acero inoxidable 01

Para la para la aplicación del ácido nítrico y lograr la desincrustación de los silicatos sobre el acero inoxidable, deben retirarse todas las piezas en el interior del tanque, como paneles, ventilador o aspas, 
filtros y flautas.

mantenimiento de tanques de acero inoxidable 04 mantenimiento de tanques de acero inoxidable 05

Una vez retiradas las piezas que pueden limpiarse por fuera y estorban e impiden el acceso total a las paredes internas, se humectan las paredes del tanque de acero inoxidable.mantenimiento de tanques de acero inoxidable 06

Acto seguido se aplica un desincrustante ácido.
En este caso utilizamos ácido nítrico, que es una mezcla de ácidos inorgánicos, agentes acondicionadores de agua e inhibidores de corrosión. 
Como protección siempre debe utilizarse equipo de protección personal (EPP): uniforme completo antiácidos, (los trajes tivex convencionales son demasiado delgados para soportar el contacto con el ácido), respiradores de mascara completa (full mask) con filtros antiácidos 
y guantes también adecuados para manipular ácidos.mantenimiento de tanques de acero inoxidable 07

Para la aplicación del ácido nítrico se utiliza un ciclón espumador. 
La aplicación en presentación de espuma permite un mayor tiempo de contacto del producto activo con los silicatos 
que se quieren retirar o desincrustar.mantenimiento de tanques de acero inoxidable 08

Sigue la etapa de la limpieza manual y mecánica y el enjuague con abundante agua

 

limpieza de tanques de acero inoxidable 12

La última etapa es la del abrillantado del acero inoxidable, también con productos químicos que requieren uso de equipo de protección personal. mantenimiento de tanques de acero inoxidable 09




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