Guía Definitiva para La Limpieza Ultrasónica

La limpieza mediante la combinación de un disolvente y un equipo de limpieza ultrasónico es una opción popular cuando las empresas de la industria pesada, electrónica, electrónica médica y aeroespacial necesitan eliminar de forma intensiva la suciedad más rebelde.

En un proceso de limpieza ultrasónica se utiliza un equipo que transmite ondas de ultrasonidos para separar los fundentes, grasas pesadas, inhibidores de corrosión cerosos y otras impurezas difíciles. Esta suciedad se desprende de las piezas y pasa a la solución de limpieza.

Los equipos ultrasónicos varían mucho en potencia y tamaño, desde pequeñas unidades de sobremesa, como las que se encuentran en las joyerías, hasta grandes modelos industriales, con marcas como Crest Ultrasonics y Branson Ultrasonics.

Las unidades de limpieza ultrasónica tienen un tanque o cámara que contiene el líquido limpiador y transductores que envían ondas sonoras a la cámara. Las piezas pueden colocarse directamente en la cámara o introducirse en una cesta para facilitar la inmersión y la extracción de los componentes más pequeños. Algunos equipos incorporan un elemento calefactor, que aumenta la temperatura del limpiador para una mayor capacidad de limpieza. Suelen tener controles para cambiar la fuerza (amplitud) de los sonidos y la temperatura del disolvente o para programar un temporizador de apagado.

 

¿Cómo Funcionan Los Equipos Ultrasónicos?

Los procesos de limpieza ultrasónica emplean equipos para transmitir ondas de ultrasonidos, generalmente entre 20 y 40 kHz. Los transductores envían estas ondas sonoras a través del líquido limpiador, que actúa como medio de transferencia de los transductores a las piezas.

A una frecuencia muy alta, las ondas pueden actuar sobre la superficie de las piezas, creando agitación a través de un proceso llamado flujo acústico. A medida que se reduce la frecuencia, se crea cavitación dentro del líquido. Estas cavidades colapsan rápidamente, generando calor y ondas de choque, lo que crea agitación en el proceso de limpieza.

 

¿Tiene Algún Inconveniente La Limpieza Ultrasónica?

La limpieza ultrasónica puede dañar piezas y superficies delicadas. La electrónica, los componentes de base cerámica y los sistemas microelectromecánicos (SMEM), como giroscopios, acelerómetros y micrófonos, son motivo de especial preocupación.

En el extremo inferior del rango de frecuencia, las burbujas de cavitación son más grandes y transfieren más energía al residuo. Si bien esto puede propiciar una limpieza más intensiva, también puede dañar las piezas y superficies sensibles. Por el contrario, las burbujas de cavitación más pequeñas a frecuencias más altas pueden penetrar en zonas de superficie más estrechas y es menos probable que causen daños a las piezas. La acción de la limpieza puede no ser tan intensiva, por lo que es posible que se necesite una temperatura más alta o más tiempo para lograr una limpieza adecuada.

Es útil pensar en ello como si se tratara de un papel de lija de grano grueso (baja frecuencia) frente a un papel de lija de grano fino (alta frecuencia). La lija de grano grueso eliminará el material más rápidamente, pero también es más probable que dañe lo que hay debajo.

Otro posible problema que plantea la limpieza ultrasónica es la contaminación cruzada. Cuando la suciedad se disuelve y sale de la pieza, contamina el disolvente. Esto abre la posibilidad de que la suciedad disuelta se vuelva a depositar en las piezas que se vayan a limpiar a continuación. La contaminación cruzada se puede reducir con un enjuague final en disolvente virgen o con una pasada por la zona de vapor de un desengrasante a vapor.

 

¿Cómo Se Puede Maximizar El Rendimiento de Limpieza con Equipos Ultrasónicos?

Se pueden realizar varios ajustes para aumentar el rendimiento de limpieza del proceso ultrasónico:

  • Frecuencia: es el número de ondas por segundo, es decir, lo "ajustada" que es la forma de onda. Las frecuencias más bajas proporcionan una limpieza más intensiva, pero pueden dañar con mayor probabilidad los componentes y superficies 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 la menor separación, por lo que la limpieza suele ser menos efectiva en áreas estrechas.
  • Amplitud: es la altura de la onda o el volumen. Una mayor amplitud suele aumentar la eficacia de la limpieza, pero también la posibilidad de dañar superficies o componentes delicados.
  • Temperatura: el aumento de temperatura suele mejorar el rendimiento de limpieza de un disolvente. Una temperatura más alta también puede reducir la viscosidad del limpiador y aumentar la tensión superficial, permitiendo que el disolvente entre en zonas más estrechas. El rendimiento de limpieza aumenta significativamente si la temperatura del disolvente está por encima del punto de fusión del residuo.
  • Tiempo: aumente el tiempo del ciclo de limpieza para compensar una solubilidad inferior a la óptima.
  • Química: si la química tiene una buena relación de solubilidad con el residuo, se necesitará menos agitación sónica. Esto permite ejecutar el proceso de limpieza más rápidamente, a menor temperatura y menor amplitud, disminuyendo la probabilidad de dañar componentes sensibles.

 

¿Cuál Es El Mejor Disolvente de Limpieza para Un Proceso Ultrasónico?

Si la química tiene una buena relación de solubilidad con el residuo, se necesitará menos agitación sónica. Esto permite ejecutar el proceso de limpieza más rápidamente, a menor temperatura y menor amplitud, disminuyendo la probabilidad de dañar componentes sensibles. Estas son las características que hay que tener en cuenta a la hora de revisar las opciones:

  • Solubilidad: capacidad del limpiador para descomponer y disolver la suciedad. Para una evaluación rápida de la solubilidad, coloque una gota de limpiador directamente sobre la parte sucia, déjela reposar durante unos minutos y después séquela. Mediante esta sencilla prueba, por lo general se puede saber si el producto químico es adecuado para el residuo. Si el limpiador simplemente se queda en la superficie del residuo y no lo moja ni empieza a descomponerlo, pase al siguiente limpiador.
  • Tensión superficial: influye en la capacidad de un disolvente para penetrar en cavidades estrechas, como las de los componentes de baja altura.
  • Densidad: la densidad puede tener un impacto menor en la cantidad de cavitación y la rapidez con la que las ondas sónicas viajan a través del líquido. Un producto de mayor densidad requiere mayor energía para moverse, por lo que podría agotar la energía y, en consecuencia, el poder de limpieza, antes de llegar a la pieza.

Otras características también pueden influir en la seguridad y el cumplimiento normativo de un disolvente:

  • Inflamabilidad: reduzca su selección a un limpiador no inflamable para evitar que los vapores inflamables se acumulen o propaguen.
  • Toxicidad: Chemtronics ofrece disolventes innovadores mucho más seguros que los cuatro disolventes industriales más comunes: tricloroetileno (TCE), bromuro de n-propilo (nPB), percloroetileno (perc) y cloruro de metileno. Ningún limpiador ultrasónico de Chemtronics contiene estos disolventes altamente tóxicos, y Flux-Off Tri-V y Electro-Wash Tri-V son productos específicamente diseñados para sustituirlos.
  • Cuestiones medioambientales: algunas normativas estatales (p. ej., la CARB o Junta de Recursos del Aire de California), municipales e incluso específicas de la industria restringen el uso de productos con alto contenido de compuestos orgánicos volátiles (COV) o alto potencial de calentamiento global (PCG). Los COV son sustancias que contribuyen al neblumo o niebla contaminante. El PCG de los disolventes se determina en relación con el CO2. El CO2 tiene un valor de 1, por lo que, a modo de ejemplo, un disolvente con un PCG de 500 tendría un efecto sobre el calentamiento global 500 veces superior al del CO2.

Limpiadores Ultrasónicos Chemtronics

Chemtronics ofrece una variedad de limpiadores ultrasónicos:

  • Limpiadores de alto rendimiento Electro-Wash Tri-V y Flux-Off Tri-V: disolventes no inflamables que eliminan rápidamente el fundente, la grasa, los aceites, la suciedad, el polvo y otros contaminantes de las piezas metálicas y los componentes y conjuntos electrónicos. Los limpiadores Tri-V están diseñados para sustituir a los disolventes tóxicos como el nPB y el TCE.
  • Limpiadores de precisión Electro-Wash Delta y Flux-Off Delta: disolventes extrafuertes y no inflamables que eliminan rápidamente todos los contaminantes y se evaporan con rapidez sin dejar residuos. Los limpiadores Delta son de bajo COV y PCG para el cumplimiento de la normativa.
  • Flux-Off Aqueous: limpiador extrafuerte a base de agua para todos los tipos de colofonia y fundentes que no requieren limpieza en subconjuntos electrónicos, placas de circuitos impresos y cualquier otro componente electrónico. Se puede diluir en proporción 1:10 con agua desionizada para reducir el costo y el impacto medioambiental.

 

El laboratorio de Chemtronics está a su disposición para ayudarlo a evaluar productos, establecer procedimientos de limpieza o diagnosticar problemas de limpieza. Para más información, visite www.chemtronics.com o llame al 770-424-4888.

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