Nettoyage Cryogénique Industriel à la Glace Carbonique

samedi 13 août 2022

Cryogénie et nettoyage industriel

Qu'est-ce que le nettoyage cryogénique ?

Le nettoyage par cryogénie est une technologie de propreté sans solvant, ni détergent, parfaite pour les opérations de dégraissage sur les machines-outils dans tous les secteurs industriels. Il s’agit d'un procédé de décapage industriel, qui emploie par projection de la glace carbonique (CO2 solide), ou carboglace sur une surface à traiter.

La glace carbonique est placée à l’intérieur de la trémie d’un blaster ou machine de nettoyage cryogénique, appelée aussi nettoyeur cryogénique.

La glace carbonique est ensuite projetée sur les surfaces à traiter à l’aide d’air comprimé. Cette projection vise à éliminer les saletés, les salissures et les pollutions accumulées depuis de nombreuses années, en provoquant le décollement de ces dernières. Le grand avantage du nettoyage cryogénique est son aspect écologique, qui se reflète par l’utilisation de glace sèche et non-abrasif.

Comment fonctionne le nettoyage cryogénique ?

La technique du nettoyage par cryogénie représente une formidable avancée en terme de propreté industrielle. Toutefois, elle demeure un mystère pour de nombreux néophytes du nettoyage industriel.

Alors, le nettoyage à la glace carbonique, comment ça marche ? Découvrez le procédé de nettoyage cryogénique.

Le procédé de nettoyage cryogénique

Le nettoyage cryogénique est une technique de propreté qui utilise la glace carbonique et ses propriétés physiques comme moyen de décollement instantané des pollutions ou des salissures.

Le procédé utilise la glace carbonique (dioxyde de carbone solide) ayant la dureté de la craie, ce qui permet de nettoyer les surfaces tout en douceur. Le nettoyage se fait par la projection de la glace carbonique au moyen de blasters et d’air comprimé. La glace carbonique sous forme de pellets de 3 mm est introduite au sein du blaster ou machinie de nettoyage cryogénique à l’intérieur de la cuve ou trémie (1).

Après avoir branché l’alimentation en air comprimé (compresseur ou réseau d’air sous pression usine) (2) et mise en marche l’unité de nettoyage cryogénique, la glace carbonique est mélangée au flux d’air comprimé à l’intérieur du blaster (3), puis est propulsée aux travaux d’un tuyau de tir (4).

Enfin, la glace carbonique est projetée sur les surfaces à nettoyer à l’aide d’un pistolet d’une buse de pulvérisation à vitesse supersonique (5).
 

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Principe de nettoyage cryogénique – action simultanée de 3 phénomènes physiques

L’efficacité de nettoyage cryogénique repose sur l’action simultanée de 3 phénomènes physiques. La projection de la glace carbonique sur les surfaces par une machine de nettoyage cryogénique provoque trois effets suivants.

1. Énergie cinétique

La glace carbonique au format de pellets d’un diamètre de 3 mm est projetée à très haute vitesse sur les surfaces à traiter grâce à l’air comprimé et l’utilisation de buses supersoniques (convergence/divergence). La glace carbonique se charge ainsi en énergie cinétique (Ec= 1/2mV²).

Lors de l’impact, les pellets génèrent une onde choc localisée qui facilite la dé-cohésion de la pollution sur la surface traitée.

Toutefois, il est important de retenir que le transfert d’énergie sur le support est minime, et ce, pour 2 raisons : 

  • La dureté de la glace carbonique est comparable à celle de la craie. Moins dense, moins lourde, la glace carbonique est non abrasive.
  • Le passage quasi instantané (ou millièmes de secondes) de l’état solide à l’état gazeux de la glace carbonique ne permet donc qu’un transfert minime de l’énergie comme indiqué ci-dessus.

2. Différentiel thermique

La température des pellets de glace carbonique très basse de -78,5 °C confère au procédé de nettoyage par cryogénie des propriétés thermodynamiques indéniables !

Selon le type de pollution ou le contaminant traité, la différence de température entre la glace sèche et le support, ou choc thermique peut se produire. À mesure que la température d’un contaminant ou d’une pollution diminue, ce dernier se fragilise, ce qui permet à l’impact des pellets de briser le polluant.

Le gradient thermique ou le différentiel entre deux matériaux différents avec des coefficients de dilatation thermique différents peut également faciliter la décohésion du polluant du support. Ce choc thermique ou différentiel thermique est plus évident lors du nettoyage par cryogénie d’un revêtement non métallique (ex : armoires électriques recouverts de résidus secs) ou d’un contaminant lié à un substrat métallique (ex : poteyage sur moule fonderie).

Plus la température de la surface à traiter est chaude, et plus le procédé de nettoyage cryogénique est rapide et économique (ex : moule gravité fonderie aluminium).

Nombreuses sont les entreprises qui s’intéressent au procédé de nettoyage par cryogénie, mais qui s’inquiètent de la réaction de leurs outils au froid de la glace carbonique : des études ont montré que la baisse de température se produit uniquement en surface, de sorte qu’il n’y a aucun risque de stress thermique dans la masse métallique du support, ex : moules plasturgie.

3. Sublimation

À l’impact la glace carbonique se sublime (passage de l’état solide à l’état gazeux) dans un rapport de 1 à 700. On peut parler ici de micro-explosions.

La saleté est littéralement soufflée. Il ne reste plus qu’à aspirer la saleté ou les résidus. Le traitement est sec et ne génère pas de déchets secondaires contrairement à l’utilisation d’un nettoyeur haute pression ou d’une sableuse.

 

 

Le nettoyage cryogénique repose sur l’action simultanée de 3 phénomènes physiques

1- Énergie cinétique

La glace carbonique au format de pellets d’un diamètre de 3 mm est projetée à très haute vitesse sur les surfaces à traiter grâce à l’air comprimé et l’utilisation de buses supersoniques (convergence/divergence).

La glace carbonique se charge ainsi en énergie cinétique (Ec= 1/2mV²).

Lors de l’impact, les pellets génèrent une onde choc localisée qui facilite la dé-cohésion de la pollution sur la surface traitée.

Toutefois, il est important de retenir que le transfert d’énergie sur le support est minime, et ce, pour 2 raisons :

– Premièrement : la dureté de la glace carbonique est comparable à celle de la craie. Moins dense, moins lourde, la glace carbonique est non abrasive.

– Deuxièmement : le passage quasi instantané (ou millièmes de secondes) de l’état solide à l’état gazeux de la glace carbonique ne permet donc qu’un transfert minime de l’énergie comme indiqué ci-dessus.

Le nettoyage cryogénique repose sur l’action simultanée de 3 phénomènes physiques

2- Différentiel thermique

La température des pellets de glace carbonique très basse de -78,5 °C confère au procédé de nettoyage par cryogénie des propriétés thermodynamiques indéniables !

Selon le type de pollution ou le contaminant traité, la différence de température entre la glace sèche et le support, ou choc thermique peut se produire. À mesure que la température d’un contaminant ou d’une pollution diminue, ce dernier se fragilise, ce qui permet à l’impact des pellets de briser le polluant.

Le gradient thermique ou le différentiel entre deux matériaux différents avec des coefficients de dilatation thermique différents peut également faciliter la décohésion du polluant du support. Ce choc thermique ou différentiel thermique est plus évident lors du nettoyage par cryogénie d’un revêtement non métallique (ex : armoires électriques recouverts de résidus secs) ou d’un contaminant lié à un substrat métallique (ex : poteyage sur moule fonderie)

Plus la température de la surface à traiter est chaude, et plus le procédé de nettoyage cryogénique est rapide et économique (ex : moule gravité fonderie aluminium).

Nombreuses sont les entreprises qui s’intérressent au procédé de nettoyage par cryogénie, mais qui s’inquiètent de la réaction de leurs outils au froid de la glace carbonique : des études ont montré que la baisse de température se produit uniquement en surface, de sorte qu’il n’y a aucun risque de stress thermique dans la masse métallique du support. Ex : moules plasturgie.

3- Sublimation

À l’impact la glace carbonique se sublime (passage de l’état solide à l’état gazeux) dans un rapport de 1 à 700. On peut parler de micro-explosions.

La saleté est littéralement soufflée. Il ne reste plus qu’à aspirer la saleté ou les résidus. Le traitement est sec et ne génère pas de déchets secondaires contrairement à l’utilisation d’un nettoyeur haute pression ou d’une sableuse.

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