Validación de un proceso de limpieza en el sector aeronáutico con TOPKLEAN MC 20D en máquinas de vacío

Validación de un proceso de limpieza en el sector aeronáutico
con TOPKLEAN MC 20D en máquinas de vacío

AVANTEC es una de las empresas pertenecientes al grupo industrial francés DEHON cuyo principal negocio es la concepción y venta de sistemas de desengrase innovadores y la eliminación de aquellos productos tóxicos o inflamables que intervienen en dichas operaciones de desengrase o limpieza de precisión

El grupo emplea actualmente a unas 400 personas repartidas en quince filiales y seis plantas industriales en todo el mundo desde Francia a China, Malasia o México.

En el año 2005 Avantec se dividió en unidades de negocio con el objeto de presentar una actividad más fiable y especializada a sus clientes que son Electrónica, Surfaces Technologies y Química.

Dentro de la Surfaces Technologies se encuentran las divisiones de Medical, Tratamiento de metales, Automóvil, Aeronáutica, Defensa militar, Energía y nuclear, Construcción y seguridad, Agroalimentaria.

En palabras de su Director General Sr. Patrice Rollet "AVANTEC ha sustituido más de 2000 procesos tóxicos en Europa con objeto de reducir o eliminar los riesgos químicos que conlleva la utilización de productos químicos".

Actualmente se encuentran en fase de desarrollo diversos productos destinados a las aplicaciones de desengrase y limpieza de precisión basados en productos naturales en el denominado "proyecto kivi" que se desarrolla en los laboratorios de las plantas de Bry Sur Marne (Francia) y Shangai (China). El objetivo es desarrollar productos que no incluyan ninguna frase de riesgo ni pictograma de seguridad en sus envases.

Entre sus clientes en este sector se encuentran compañías como AIRBUS, EADS ASTRIUM, SAFRAN, AIRCELLE, FAMAT, HISPANO SUIZA, MESSIER DOWTY, MESSIER BUGATTI, MICORTURBO, EUROCOPTER, SNECMA, SOURIAU,…..

La unidad de fabricación de Snecma, en Vernon (Francia), concibe, diseña y desarrolla los motores para lanzaderas de satélites, especialmente para el cohete Ariane.

Esta aplicación concierne a la totalidad de piezas susceptibles de ser limpiadas en máquinas que utilizan la tecnología del vacío en un programa de inversiones sobre la factoría de Vernon. Estas piezas son componentes mecánicos que provienen de programas espaciales, aeronáuticos, y otras actividades diversificadas, como elementos de mantenimiento implicados en los sistemas de propulsión.

Las máquinas de vacío se encuentran en los talleres de montaje y son de diferentes fabricantes.

El producto a utilizar es una preparación o mezcla de disolventes en más de un 50% a base de 1-butoxy-2-propanol fabricada y comercializada bajo el nombre de TOPKLEAN MC20D por AVANTEC S.A.

Concepción del fluido de limpieza/desengrase TOPKLEAN MC20D y características exigidas y comprobadas en el proceso.

El producto TOPKLEAN MC20 D debe cumplir con unos requisitos y ha sido analizado en base a estos parámetros:

Masa volumínica a 20ºC. El valor indicado en la petición del cliente debe de ser de 879 kg/m3: los resultados evaluados sobre todos los lotes de fabricación son coherentes con este valor.

Viscosidad cinemática a 25ºC. El valor indicado en la petición del cliente debe de ser de 1,6mm2/s-1: los resultados evaluados en el laboratorio son el doble que éstos, pero son coherentes entre ellos, excepto el tomado directamente desde la máquina donde la viscosidad difiere ligeramente.

Presencia de agua. Las cantidades de agua encontradas en todos los lotes después de fabricación son relativamente homogéneas, y están en valores entre 300 y 450 ppm's. Estos valores son ligeramente superiores a las especificaciones del cliente que las sitúa en 50ppm's. Los valores encontrados sobre bidones nuevos y los obtenidos de la máquina de limpieza después de destilación demuestran que durante el proceso de limpieza se obtiene agua procedente de la condensación de vapores. En vista de ello Avantec, junto a los fabricantes de las instalaciones de limpieza, ha desarrollado un sistema de filtración "químico" con siliporita o gel de sílice llegando a unos valores de ppm's entre 3 y 4ppm's de agua en el producto durante los procesos de desengrase.

Tensión superficial a 23ºC. No se ha observado ninguna diferencia notable sobre el valor demandado entre los diferentes lotes analizados. La tensión superficial media es de 27 mJ/m2, lo que sugiere una buena penetrabilidad en todos los agujeros ciegos y piezas de geometría compleja. Como comparación podemos decir que la tensión superficial media del H2O a esta temperatura es de 72,8mJ/m2. Aunque naturalmente durante las etapas de lavado y desengrase este valor dependerá de naturaleza del contaminante a eliminar, de la superficie,….

Intervalo de destilación. El intervalo de destilación del TOPKLEAN MC20D está entre 150 y 170ºC, inferior al precisado por el cliente que lo sitúa entre 170/180ºC. Hay que hacer constar que el 1-butoxy-2-propanol, compuesto mayoritario del TOPKLEAN MC20D, tiene una tempartura de ebullición a presión atmosférica de 170,2ºC. Este punto ha sido evaluado para el diseño y programación del circuito de destilación del disolvente incluido dentro de la instalación de limpieza.

Miscibilidad del agua en el disolvente. La proporción media de agua admisible en el disolvente es de un 15% (v/v) es decir un 17% en peso. El agua es muy poco miscible en el TOPKLEAN MC20D, no pudiendo ser determinada mediante colorimetría KF.

Tasa de RNV (Residuo No Volátil). La cantidad de RNV medida en el laboratorio (14 a 28 ppm's) son superiores a las que contiene el producto de AVANTEC. Estos provienen de la forma de trabajo y de las temperaturas de destilación de la instalación. La cantidad e RNV detectada al interior de la máquina sobre producto usado (alrededor de 28 ppm's) demuestra la eficacia del sistema de destilación suministrado por el fabricante de la instalación de limpieza.

Presencia de halogenados. El producto TOPKLEAN MC20D no contiene componentes halogenados en su formulación; no obstante, se han detectado mediante análisis compuestos clorados y fluorados. Los clorados en una cantidad de 10 ppm's por debajo de los 50 ppm's como max., exigidos por el cliente. En el caso de los fluorados son cantidades muy pequeñas por debajo de las 2 ppm's. Ambos compuestos provienen de la utilización de aceites de mecanizado que los incorporan en su formulación.

Índice de acidez. Los índices de acidez sobre lotes nuevos son todos del mismo orden. Sólo tiene un índice de acidez más elevado la muestra recogida del interior de la instalación de limpieza. Hay que realizar un seguimiento a ver como evoluciona este parámetro y si tiene consecuencias a nivel del resultado de limpieza requerido.

Espectrometría infrarroja a Transformadas de Fourier. Todos los lotes nuevos analizados presentan unos picos idénticos. Sólo tiene un pico más elevado (1700 cm-1) la muestra recogida del interior de la instalación de limpieza, lo que sugiere una contaminación por algún otro compuesto. Efectuado por AVANTEC un análisis por cromatografía de gases y espectrometría de masas (CG/MS) se encuentra que el compuesto "parásito" es identificado como un hidrocarburo alifático proveniente de la utilización de un disolvente isoparafínico (isoparafina) utilizado anteriormente en la instalación de limpieza, en la que aún quedaba algún resto.

Análisis cualitativos por Cromatografía de gases y detección iónica de llama (GC/FID). Los resultados de todas las cromatografías realizadas sobre lotes de fabricación son cualitativamente similares lo que le da a AVANTEC la seguridad de que su proceso de fabricación es totalmente homogéneo. Sólo una cromatografía realizada sobre un lote tomado de la instalación de limpieza presenta la aparición de picos significativos que corresponden al compuesto de tipo C11 descrito en el párrafo anterior con un tiempo de retención de 26,5 minutos.

Todos estos ensayos y evaluaciones han sido posibles gracias a un equipo de personas formado por las dos empresas, AVANTEC y SNECMA, dedicadas a la evaluación de un fluido de desengrase y a un proceso considerado crítico.

Las características del TOPKLEAN MC 20D son similares a las ya estudiadas con anterioridad sobre la Ficha Técnica del producto, excepto la viscosidad cinemática que es dos veces superior a la exigida.

El agua poco miscible en este producto será eliminada mediante un filtro químico que será instalado en todas las máquinas de vacío que vayan a utilizar TOPKLEAN MC20D

La débil tensión superficial de este producto sugiere una buena penetrabilidad del mismo en piezas de geometría complejas.

Se encuentra muy poco RNV sobre lotes nuevos o ya utilizados por la máquina de desengrase.

Presencia muy débil de halogenados inferior a los 10 ppm's exigidos excepto para la toma de muestra de producto ya utilizado dentro de la instalación (impacto a evaluar).

Índice de acidez relativamente estable pero susceptible de aumentar (impacto a evaluar).

El ciclo de destilación del fluido disolvente se debe optimizar a fin de evitar problemas de co-destilación.

AVANTEC ya dispone sobre su planta industrial de Saint-Priest (Lyon) de un lugar de producción destinado a la producción y almacenamiento del producto TOPKLEAN MC1153 AERONÁUTICO con destino a las plantas de AIRBUS y EADS.

Este producto es destinado a máquinas de vacío de estas empresas y servido en bidones de acero inox., presurizados con N2 para impedir la entrada de aire que pueda contaminarlo. SNECMA va a aprovechar dichas instalaciones para la fabricación del TOPKLEAN MC20D, que llegará a la planta de Vernon con los siguientes certificados de análisis efectuados por AVANTEC: