CASO DE ESTUDIO-ING AMBIENTAL

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 Caso de Estudio 2

Introducción:

A continuación se presenta un caso de estudio, antes de presentarlo tomar en cuenta los siguientes puntos:

• Los diagramas de bloques de los procesos antes y después de los cambios efectuados han sido resumidos al máximo para una mejor interpretación del lector ya que presentan los puntos clave en los cuales se llevaron a cabo las mejoras.
• Cuando se mencionan inversiones o ahorros, se recurre al patrón monetario dólar de los Estados Unidos de América del Norte.
• En varios ejemplos no se menciona el nombre real de la empresa por así solicitarlo los directivos de esta.
• Siendo la prevención de la contaminación y la minimización procesos dinámicos y por lo tanto sujetos al avance de la tecnología, siempre se podrá mejorar las alternativas que aquí se presentan.

Caso de estudio:

Una técnica muy novedosa y efectiva para la limpieza de piezas de metal y plástico es el ultrasonido en combinación con algún líquido, para eliminar grasas, aceites, partículas, etc. El principio en que se basa este proceso es el siguiente:

Las ondas de ultrasonido al entrar en contacto con la superficie solida producen una gran cantidad de micro burbujas de aire, las cuales erosionan y acarrean hacia la superficie del líquido tanto partículas sólidas como cualquier otro tipo de suciedad que se encuentre sobre el sólido. Aunado a lo anterior se tiene que el aire dentro de la micro-burbuja se calienta, con lo cual se aumenta la temperatura del líquido y la eficiencia del proceso mejora. El sistema básico para este proceso consta de:

• Tanque de inmersión.
• Liquido conductor. Este sirve tanto para transmitir las ondas de ultrasonido como una mayor eficiencia como para ayudar en la limpieza. Entre los líquidos más empleados se encuentra: agua natural, solución acuosa alcalina o acida, alcoholes, acetona, entre otros.

• Transductores dentro del tanque de inmersión.
• Generador de ondas de ultrasonido (fuera del tanque).
• Equipo auxiliar de calentamiento o enfriamiento de la solución.

La aplicación de esta nueva tecnología para la limpieza de componentes electrónicos se muestra con el ejemplo de una industria que inicialmente empleaba clorofluorocarbonos para este proceso. Debido a que estos compuestos destruyen la capa de ozono, se decidió cambiar a ultrasonido combinado con una solución acuosa y un surfactante, seguido de dos etapas de enjuague con agua ultra pura y un secado final por medio de aire y luz infrarroja. Los ahorros reportados fueron de $18,000.00 dólares al año, con un tiempo de amortización del equipo de 18 meses. El siguiente diagrama muestra el sistema:

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MEJORAS

1. ¿Cómo funciona la limpieza por medio del plasma?

Un proceso importante de la tecnología del plasma para tratamiento de superficies es la limpieza con plasma. Por medio de reacciones químicas con los gases ionizados, las partículas de suciedad se extraen, pasan al estado gaseoso y se desechan por medio de la bomba de vacío a través del flujo continuo de gas. Los niveles de limpieza que se obtienen de esta forma son extremadamente altos.

En la reducción de óxido de cobre se expone el óxido de cobre a un plasma de hidrógeno y, de ese modo, se reduce químicamente el óxido y se forma agua, que se succiona con una bomba.

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2. ¿Cuál es el efecto del plasma durante la limpieza?

2.1 Limpieza con plasma para metales

Algunos artículos que deben ser tratados están cubiertos de grasas, aceites, ceras, siliconas (que no estén libres de sustancias que afectan la pintura) y otros contaminantes orgánicos e inorgánicos (incluidas las capas de óxido)..

Para determinadas aplicaciones puede ser necesario que las superficies estén absolutamente limpias y sin óxido, p. ej.:

• antes de la pulverización catódica
• antes de la pintura
• antes del pegado
• antes de la impresión
• antes de recubrir con PVD y CVD
• para aplicaciones médicas especiales
• para sensores analíticos
• antes de la unión
• antes de soldar tarjetas de circuitos impresos
• para interruptores, etc.

En estos casos, el plasma actúa de dos formas diferentes:

1. Elimina las capas orgánicas

• P. ej.: el oxígeno y el aire las atacan químicamente (ver esquemas).
• La presión negativa y el calentamiento de la superficie provocan la evaporación parcial de los contaminantes.
• Las partículas energizadas del plasma transforman los contaminantes en moléculas estables de menor tamaño y, de esa forma, se pueden succionar.
• También se pueden destruir los contaminantes por medio de radiación UV y hacer que se desprendan de la superficie.

Los contaminantes solo pueden tener unas pocas micras de espesor, dado que el plasma solo es capaz de remover pocos nm/s.

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