WO2014147469A1 - Sistema y metodo para el lavado de partes mecanicas - Google Patents

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WO2014147469A1
WO2014147469A1 PCT/IB2014/000398 IB2014000398W WO2014147469A1 WO 2014147469 A1 WO2014147469 A1 WO 2014147469A1 IB 2014000398 W IB2014000398 W IB 2014000398W WO 2014147469 A1 WO2014147469 A1 WO 2014147469A1
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WO
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mechanical parts
washing
cleaning liquid
further characterized
hydrocarbons
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PCT/IB2014/000398
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Inventor
David HERRERA-ASTORGA
Gerardo GONZALEZ-SANCHEZ
Original Assignee
Decisiones Ambientales, S.A. De C.V.
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/08—Cleaning involving contact with liquid the liquid having chemical or dissolving effect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/16—Organic compounds
    • C11D3/38—Products with no well-defined composition, e.g. natural products
    • C11D3/386—Preparations containing enzymes, e.g. protease or amylase
    • C11D3/38654—Preparations containing enzymes, e.g. protease or amylase containing oxidase or reductase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/006—Cabinets or cupboards specially adapted for cleaning articles by hand
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D2111/00—Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
    • C11D2111/10—Objects to be cleaned
    • C11D2111/14—Hard surfaces

Definitions

  • the present invention is related to the cleaning of mechanical parts and motors in the Mechanical Metal Industry and more particularly is related to a system and method for washing mechanical parts, free of petroleum-derived solvents, which allows the indefinite use of the cleaning agent and an efficient degradation of the hydrocarbons that contaminate the mechanical parts.
  • Typical industrial sinks for cleaning mechanical parts consist essentially of a lower tank (usually a simple 120 L metal drum) from which a cleaning liquid is recycled to a washing board, using a submersible pump. In the washing board, the user washes the piece with the liquid, returning said cleaning liquid already used to the lower tank due to gravity.
  • the cleaning liquid is a hydrocarbon or naphtha degreaser that, although initially very effective in the removal of waste due to its solvent quality, is of little use for durability effects, since with only 2% of fat content it begins to leave fatty residues to the "washed parts".
  • said cleaning liquid is 100% volatile organic compounds (VOC), so it is highly polluting of the air; It is also flammable, and is listed by the National Fire Protection Association (NFPA) within the category of risk 3 in flammability and 2 in health. This makes it necessary for these types of cleaners to be renewed frequently and for waste to be disposed of according to the regulations of hazardous waste.
  • VOC volatile organic compounds
  • US Patent No. 6,057,147 describes an apparatus consisting of a receptacle for cleaning objects contaminated with hydrocarbons, which has means for introducing a recyclable cleaning solution which is recycled to wash the objects; means for draining the solution from the receptacle to a bio chamber; and means to monitor said solution when it enters the bio chamber.
  • the biocamera also contains means to aerate and agitate the solution, as well as outlet means to a plurality of filters to filter the cleaning solution and to remove sediments.
  • the cleaning solution described herein comprises aerobic microorganisms that degrade hydrocarbons, such as Achromobacter, Bacillus, Flavobacterium and Pseudomonas spp, among others.
  • an aqueous composition that can be used in various industrial appliances or sinks to remove oils, greases, etc. of mechanical objects, said composition comprises - at least one species of Pseudomonas, as well as water, an ethoxylated non-ionic surfactant, an alkali metal nitrate and optionally monoammonium phosphate as buffer.
  • US Patent No. 6,571, 810 describes an apparatus for washing mechanical parts, which comprises a sink where the parts are contacted with a fluid;
  • the sink is in communication with a tank that houses live microorganisms that degrade organic matter, so that the fluid is recirculated in a closed environment.
  • the apparatus also contains a filter containing microorganisms attached to it, and which is positioned in the tank.
  • the microorganisms used can biodegrade organic compounds such as hydrocarbons, oils, fats, etc., and can be selected from those of the genus Bacillus, Micrococcus, Flavobacter ⁇ um, among others.
  • the filter functions as a vehicle to put microorganisms in contact with the cleaning fluid, and contains microorganisms linked by a water-soluble encapsulating agent and which releases microorganisms when the cleaning fluid is introduced into the filter.
  • the cleaning fluid it is compatible with microorganisms so that they are able to live inside the fluid (for example, a mixture of emulsifiers and surfactants that do not contain volatile organic compounds, phosphates, formaldehyde, biocides, etc. .).
  • the apparatus comprises a submersible pump to recirculate the cleaning liquid, level indicator, heater, control panel, etc. The appliance works as follows: the pump circulates the cleaning fluid from the tank to the sink, where the parts are cleaned.
  • HDPE high density polyethylene plastic
  • Another disadvantage is that existing industrial sinks operate under physicochemical conditions focused on trying to optimize bioremediation with microorganisms; this generates a higher energy consumption (because the commonly used working temperature is around 41 ° C) which is inconvenient for operators; Additionally, this also causes the flavoring used to make the use of the cleaning liquid more pleasant to evaporate in a short time (less than a week), generating bad odors within a month or even earlier.
  • Another additional object of the present invention is to provide a system and method for washing mechanical parts that is environmentally friendly.
  • a system for washing mechanical parts comprising: a) a cleaning liquid; b) an enzymatic complex that catalyzes the oxidative degradation of hydrocarbons that permeate the mechanical parts, wherein said enzymatic complex is located inside a filter cartridge; and, c) an appliance or sink comprising: i) a receptacle or sink where the dirty mechanical parts to be washed are received, which includes a drainage defined therein; ii) a reservoir tank where the cleaning liquid is placed, which is placed in the lower part of said receptacle and in communication with it through the drain; iii) a screen located between the receptacle and the reservoir tank, in which the instrumentation is mounted and a submerged pump that recirculates the cleaning liquid from the reservoir tank to the receptacle or board, previously passing through the filter cartridge; and, iv) a frame to support the receptacle and reservoir tank.
  • Figure 1 is a perspective view of an apparatus for washing mechanical parts, constructed in accordance with the principles of a particularly preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the apparatus for washing mechanical parts of Figure 1.
  • Figure 3 is a front view in longitudinal sectional section of the apparatus for washing mechanical parts of Figure 1, showing all the elements that comprise it.
  • Figure 4 is a front and top perspective view of the screen that is part of the apparatus for washing mechanical parts of Figure 1.
  • Figure 5 is a front view showing the parts of the filter cartridge that is part of the apparatus for washing mechanical parts of Figure 1.
  • mechanical parts are defined as parts of machinery, equipment or automotive, of plastic or metal, which are contaminated with hydrocarbons, such as grease and oils.
  • the system for washing mechanical parts comprises: a) a cleaning liquid; b) an enzymatic complex that catalyzes the oxidative degradation of hydrocarbons that permeate the mechanical parts, wherein said enzymatic complex is located inside a filter cartridge; and, c) a washing appliance or sink comprising: i) a receptacle or a board where the dirty mechanical parts are received to be washed, and which includes a defined drain therein; ii) a reservoir tank where the cleaning liquid is placed, and which is placed in the lower part of said receptacle and in communication with it through the drain; iii) a removable screen located between the receptacle and the reservoir tank, in which the instrumentation is mounted and a submerged pump that recirculates the cleaning liquid from the reservoir tank to the receptacle or board, previously passing through the filter cartridge; and, iv) a frame to support the receptacle and reservoir tank.
  • a sink 100 for washing mechanical parts constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention, which, in general terms, comprises: a receptacle or wash sheet 10 that includes a drain nozzle 11 located at the bottom thereof and in its central portion; and, a reservoir tank 30 for collecting the washing fluid through the drain nozzle 1 1, which communicates to the receptacle 10 with the reservoir tank 30.
  • a receptacle or wash sheet 10 that includes a drain nozzle 11 located at the bottom thereof and in its central portion
  • a reservoir tank 30 for collecting the washing fluid through the drain nozzle 1 1, which communicates to the receptacle 10 with the reservoir tank 30.
  • the elements that constitute the sink 100 can take any geometric shape, with the only condition that they can be easily assembled together.
  • both the card 10 and the reservoir tank 30 are quadrangular in shape.
  • a basket mesh 12 is placed in the drain nozzle 1, where a flexible sponge for retaining solids is installed so that they do not fall to reservoir tank 30.
  • the receptacle 10 further includes a flexible hose 14 that supplies a cleaning liquid to wash the parts and remove the hydrocarbons present therein; optionally, this hose ends with a cleaning accessory at its end, such as an internal flow brush 15, which facilitates the circulation of the cleaning liquid to the receptacle 10 for washing the mechanical parts.
  • a cleaning accessory at its end, such as an internal flow brush 15, which facilitates the circulation of the cleaning liquid to the receptacle 10 for washing the mechanical parts.
  • the receptacle 10 includes in its lower outer face an assembly element (not shown in the figures), preferably quadrangular, which is inserted under pressure in a removable screen 20 located between the receptacle 10 and the reservoir tank 30, the insert a Pressure of the assembly element is carried out in an opening 21 located in the lower middle portion of the screen 20, which has the appropriate measures to receive said quadrangular assembly element.
  • assembly element preferably quadrangular
  • the removable screen 20 also includes a side eyebrow 22 around its entire perimeter, which allows it to be fixed to the reservoir tank 30; and, a plurality of holes 23 located at the opposite end of the opening 21 for mounting heating and instrumentation means required for the operation of the system and measuring the physicochemical conditions of the process to perform a proper washing of the mechanical parts.
  • a submersible pump 33 is installed, preferably a centrifugal pump, with the necessary interconnections to suck the cleaning liquid 31 contained in the reservoir tank 30 and discharge it through a conduit or hose 24 that recirculates the cleaning liquid 31 to first pass it through a filter device 40 that preferably includes a filter cartridge, located externally to the side of the reservoir tank 30, so that once that the cleaning liquid has passed through the filter device 40, is sent to the receptacle 10 through the flexible hose 14, which is interconnected at the outlet of the filter device 40.
  • a filter device 40 that preferably includes a filter cartridge, located externally to the side of the reservoir tank 30, so that once that the cleaning liquid has passed through the filter device 40, is sent to the receptacle 10 through the flexible hose 14, which is interconnected at the outlet of the filter device 40.
  • Both the heating means, the instrumentation and the submersible pump 33 rest on the screen 20 through the plurality of holes 23, so that they are immersed in the cleaning liquid 31 at the time of placing the screen 20 in its position.
  • the reservoir tank 30 may optionally have a slight taper to facilitate them being stackable.
  • a frame 50 is located that supports both the receptacle 10 and the reservoir tank 30.
  • the base of said reservoir tank 30 being fixed to the frame 50 by fasteners , preferably screws and nuts, which allow to easily disassemble both the receptacle or board 10, and the reservoir tank 30; such that the frame 50 can be easily disassembled, in order to facilitate both the shipping and storage of the industrial sink 100 when it is not in use.
  • the heating and instrumentation means that are supported therein comprise: a heating device 25, preferably an electrical resistance, which provides the necessary heating to maintain the temperature required by the cleaning liquid 31 contained in the reservoir tank 30; a temperature detector 26 submerged in the cleaning liquid 31 and adjacent to the heating device 25; a first and a second level 27 and 28 detectors respectively located at different heights inside the reservoir tank 30; and, an air diffuser 32 to diffuse the air that is supplied to the cleaning liquid 31 contained in the reservoir tank for oxygenation effect.
  • a heating device 25 preferably an electrical resistance, which provides the necessary heating to maintain the temperature required by the cleaning liquid 31 contained in the reservoir tank 30
  • a temperature detector 26 submerged in the cleaning liquid 31 and adjacent to the heating device 25
  • a first and a second level 27 and 28 detectors respectively located at different heights inside the reservoir tank 30
  • an air diffuser 32 to diffuse the air that is supplied to the cleaning liquid 31 contained in the reservoir tank for oxygenation effect.
  • the mounting of the heating source 25 in the screen 20 can be done through fixed nuts mounted on the upper ends and fastening with locknuts in holes made in said screen 20.
  • the temperature detector 26 may preferably be a thermocouple or a resistive temperature detector (RTD), which is submerged in the cleaning liquid 31 and located 15 to 25 cm away from the heating source 25
  • the temperature detector 26 sends the information of this parameter to a temperature controlling device with which it is interconnected.
  • This temperature control device analyzes the temperature increases / decreases over time and calculates the energy flows so that the temperature control "peaks" are not exceeded and an optimum temperature range of the cleaning liquid performance can be maintained between 30 and 39 ° C.
  • the temperature controller has a programming monitor or display and operation indicator, where you can read the temperature of the cleaning liquid and the indication of whether the power supply is in process or in progress.
  • the first and second level detectors 27 and 28 respectively preferably are of the float type with magnetic switch, which are located at different heights inside the reservoir tank 30, and that send an electrical signal to an electronic board of a control panel 60, which is detailed below.
  • the first level detector 27 is located at a higher height with respect to the second level detector 28, so when the first level detector 27 is activated, it is an indication that the level of the cleaning liquid 31 has been reduced to that level , so the addition of cleaning liquid 31 is required until the appropriate level is reached again.
  • the sink 100 continues to operate normally in relation to heating, aeration and liquid pumping.
  • the sink 100 stops function, with the exception of the aeration subsystem, in order to continue providing oxygen to the system, but at the same time protect against overheating.
  • an even larger amount of cleaning liquid 31 must be added to the sink 100 so that it again reaches the required level and its optimum operating state.
  • each of the first and / or second level detectors 27 and 28 respectively is activated, an indicator light corresponding to each level detector is illuminated on the control panel.
  • the submersible pump 23 it must always be located below the second level detector 28, so that it never works in a vacuum or sucks grease and oils that will be floating on the surface of the cleaning liquid 31.
  • the level 27 and 28 detectors and pump 23 are mounted on the screen 20 by means of a support structure 29, preferably made of stainless steel pipe, which in the mode shown in figure 3 presents a configuration in the form of a number four Arabic (4).
  • This support structure 29 functions both as a support for the detectors and the pump, as an insulated conduit for the electric cables that carry power to the pump 23 and transfer the signal from the first and second level 27 and 28 detectors respectively to an electronic board on the control panel 60.
  • control panel 60 it is located in the mode described in the left rear end of the perimeter of the receptacle or wash board 10.
  • the control panel 60 consists of an electronic board with a logic circuit controlling the functions of the sink 100; optionally, it can include indicator lights 61 to have a visual indication of the operation of the sink 100. Also, within the control panel 60 an aeration pump is located, which supplies air into the cleaning liquid 31.
  • the supplied air is diffused through the rigid foam air diffuser 32, which is located between 15 and 35 cm below the surface of the cleaning liquid 31 referred to above, so that the path of the micro- bubble generated has the ability to dissolve oxygen in said medium.
  • an "optotriac" device can be installed on the electronic board, which detects the operation of said aeration pump and turns on an operation indicator light on the control panel 60.
  • the control panel 60 can also have Two fuses are installed, one for the aeration system and the other for the rest of the circuits, in case some overload or short circuit is generated in the electrical system.
  • the material used to make the apparatus or sink 100 of the present invention specifically the receptacle 10, the screen 20 and the reservoir tank 30, it is preferred that they be made of stainless steel.
  • hydrocarbon oxidase enzyme complex which is used in the present invention and which permeates the cartridge of the filter device 40, it is obtained from Bacillus subtilis, Bacillus licheniformes and Pseudomonas spp.
  • the configuration of the filter device 40 can be seen, which consists of a glass or container 41 containing inside a filter cartridge 42 consisting of a ball made from pleated paper or hemp, which is embedded in the aforementioned enzyme complex.
  • the filter material is made of hemp and has a flow permittivity of 100 to 200 ⁇ , preferably 100 ⁇ .
  • the filter material 42 may also be impregnated with a solution of up to 1% methyl paraben, which acts as a preservative by preventing undesirable fungal growth.
  • the impregnation of the filter material 42 of the cartridges 40 is carried out in such a way that the enzyme complex is concentrated therein, that is, it is impregnated and dried with aeration, re-impregnated and dried again. The process is repeated until saturation is achieved in each cartridge.
  • Said cleaning liquid comprises, by weight: a) 0.1 to 5.5% sodium xylenesulfonate; b) 0.5 to 4.0% butyl carbitol or butyl cellosolve; c) from 0.01 to 3.5% of a biodegradable low energy surfactant; d) from 1.0 to 5.0% of a polar or ammonium surfactant; e) 0.3 to 1.7% of an antifoam; f) from 0.005 to 0.45% sodium carbonate; g) from 0.05 to 1.0% sodium metasilicate, or sodium hydroxide in combination with a 50% by weight corrosion inhibitor; h) from 0.05 to 0.25% of flavoring; and, i) from 78.6 to 97.5% of demineralized water.
  • the cleaning liquid comprises, by weight: a) 3.0 to 4.0% sodium xylenesulfohate; b) 1.5 to 2.5% butyl carbitol or butyl cellosolve; c) from 0.01 to 0.5% of a low energy biodegradable surfactant; d) 1.0 to 2.0% of a polar or anionic surfactant; e) 0.5 to 1.5% of an antifoam; f) from 0.20 to 0.40% sodium carbonate; g) from 0.3 to 0.8% sodium metasilicate, or sodium hydroxide in combination with a 50% by weight corrosion inhibitor; h) from 0.10 to 0.20% flavoring; and, i) from 88.1 to 93.35% of demineralized water.
  • the low energy biodegradable surfactant is caprilyl pyrrolidone.
  • the polar or anionic surfactant is selected from 10 mol ethoxylated nonyl phenol (NF-10), alkoxylated alcohols and sodium dodecyl benzene sulfonate, preferably using 10 mol ethoxylated nonyl phenol.
  • this is chosen from a methyloxyran polymer with oxirane, a silicone emulsion despumarol or a silicone emulsion Dow Corning, preferably using a methyloxyran polymer with oxirane.
  • triethanolamine phosphate As a corrosion inhibitor, triethanolamine phosphate can be used
  • the cleaning liquid comprises, by weight: a) 0.1 to 4.0% sodium xylene sulfonate; b) 0.5 to 2.5% butyl carbitol; c) 0.01 to 0.5% caprylic pyrrolidone; d) from 1.0 to 2.0% of nonyl phenol ethoxylated at 10 moles; e) 0.5 to 1.5% of methyloxyran polymer with oxirane; f) from 0.005 to 0.40% sodium carbonate; g) 0.05 to 0.8% sodium metasilicate; h) from 0.10 to 0.20% flavoring; and, i) from 88.1 to 97.5% of demineralized water.
  • the apparatus or sink 100 of the present invention As regards the way in which the apparatus or sink 100 of the present invention operates, it must first be assembled and connected to a power source.
  • the sink 100 turns on, which in turn illuminates a first indicator light corresponding to the second level detector 28 (indicating the critical lack of liquid), as well as a second corresponding indicator light to aeration
  • the cleaning liquid 31 is added to the reservoir tank 30, while it is being added and the level is increased, the first indicator light is turned off and a third indicator light is turned on, which will be turned off by adding approximately half of the required level of the cleaning liquid 31, even if all the necessary liquid 31 has not been added. Finally, when adding the cleaning liquid 31 to a predetermined level, the second indicator light corresponding to the aeration should continue on.
  • a fourth indicator light comes on, and the apparatus 100 is used to wash mechanical parts.
  • the part to be washed is placed in the receptacle or board 10, the submersible pump 23 is turned on and the cleaning liquid 31 is passed through the filter device 40, whereby said cleaning liquid 31 dissolves the hydrocarbon enzyme complex by solution.
  • the flow of cleaning liquid 31 in combination with the enzyme complex passes through the hose 14 and the brush 15 and the parts to be washed are soaked; It is at this time when the catalysis begins, that is, when the liquid comes into contact with the hydrocarbons of the mechanical part.
  • the cleaning liquid 31 in combination with the enzyme complex and the hydrocarbons drain through the drain 13 into the reservoir tank 30, where the conditions and oxygen necessary to continue the degradation process are provided.
  • the enzymes of the complex will remain active in the aqueous medium provided by the cleaning liquid 31 and, although depletion of the enzymatic complex will occur, the presence of the same will be replenished periodically when the cartridge of the filter device 40 is replaced 40 , as mentioned above.
  • the filter cartridge is replaced every 3 months or so.
  • the third indicator light mentioned above will turn on indicating that a certain amount of cleaning liquid 31 must be added. In case this amount is not added and the liquid level continue to decrease, the first indicator light of critical lack of liquid will come on. If this occurs, only the aeration subsystem will remain in operation.
  • the receptacle 10 and the bulkhead 20 of the reservoir tank 30 are removed from the equipment 100, whereby only the reservoir tank 30 is left uncapped on the frame 50, proceeding to remove the cleaning liquid 31 from said reservoir tank 30 with a manual or electric pump, and finally removing the sediments with a spatula or plastic ladle. Subsequently, the cleaning liquid 31 is returned to the reservoir tank 30, replenishing the missing cleaning liquid 31 to reach the appropriate level, and the apparatus 100 is reassembled.
  • the sediments removed from the bottom of the reservoir tank 30 will not have fats and oils, so may be managed under legal criteria of non-hazardous waste.
  • Another aspect of the invention considers a method for washing mechanical parts contaminated with hydrocarbons, using the system described above, which comprises the following steps:
  • the oxidative degradation is carried out at a temperature of 30 to 39 ° C, more preferably at 36 ° C.
  • a daily degradation of at least 250 g hydrocarbon converted is achieved in C0 2 and H 2 0, more preferably 500 g of hydrocarbons transformed into C0 2 and H 2 0.
  • Aerobic fermentation was carried out in aqueous medium, using an inoculum of latent microorganisms of Bacillus subtilis (ATCC No. 31096), Bacillus licheniformes (ATCC No. 9945) and Pseudomonas spp. (ATCC No. 55648).
  • the culture medium consisted of a complex mixture of simple carbohydrates (sucrose, glucose, fructose) with amino acids, vitamins and heavy hydrocarbons, at a pH adjusted between 6.0 and 6.5.
  • the presence of these hydrocarbons in the fermentation process was intended to induce the generation of the complex enzymatic "hydrocarbon oxidase".
  • a control measurement of the aforementioned hydrocarbons was carried out using the soxhlet method, whereby it was possible to infer the production of said "hydrocarbon oxidase" complex.
  • the fermentation process was carried out at a temperature of 36 ° C for 48 hours, with a dissolved oxygen concentration of 3 ppm. At the end of the process, the pH was reduced to 5.5 and a count of 4 x 10 7 CFU was obtained.
  • the supernatant liquid was filtered and used to impregnate the filter cartridges used in the solvent-free enzymatic industrial sink (FIEL) of the present invention, also applying a 1% methylparaben solution to prevent fungal growth.
  • FIEL solvent-free enzymatic industrial sink
  • the impregnation of the cartridges was carried out in such a way that the assets were concentrated in a hemp ball with a flow permittivity of 100 ⁇ , that is, it was impregnated and dried with aeration, repeating the procedure until saturating with supernatant and achieving a complete impregnation in each cartridge.

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Abstract

La presente invención describe un sistema para el lavado de partes mecánicas contaminadas con hidrocarburos, el cual comprende a) un líquido limpiador; b) un complejo enzimático que cataliza la degradación oxidativa de los hidrocarburos que impregnan las partes mecánicas, y en donde dicho complejo enzimático se localiza en el interior de un cartucho filtrante; y, c) un fregadero de lavado. Utilizando el sistema de la presente invención se logra una eficiencia de degradación diaria de 250 a 500 g de hidrocarburos transformados en C02 y H20. Asimismo, se describe el método para realizar el lavado de las partes mecánicas.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA EL LAVADO DE
PARTES MECÁNICAS
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención está relacionada con la limpieza de piezas mecánicas y motores en la Industria Metal Mecánica y más particularmente está relacionada con un sistema y método para el lavado de partes mecánicas, libre de solventes derivados del petróleo, que permite el uso indefinido del agente limpiador y una degradación eficiente de los hidrocarburos que contaminan las piezas mecánicas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Aún cuando las máquinas o fregaderos industriales para la limpieza de partes mecánicas se han venido utilizando desde los inicios de la revolución industrial, cuando se inventaron los lubricantes obtenidos del petróleo, estos continúan en uso en la época actual, a pesar del problema de contaminación ambiental que generan.
Los fregaderos industriales típicos para la limpieza de partes mecánicas consisten esencialmente de un depósito inferior (usualmente un simple tambor metálico de 120 L) desde el cual se recircula un líquido limpiador hasta una tarja de lavado, utilizando una bomba sumergible. En la tarja de lavado, el usuario lava la pieza con el líquido, regresando dicho liquido limpiador ya utilizado hacia el depósito inferior por efecto de la gravedad.
El líquido limpiador es un desengrasante hidrocarbonado o nafta que, aunque inicialmente es muy eficaz en la remoción de residuos debido a su calidad de solvente, es de poca utilidad para efectos de durabilidad, ya que con tan solo un 2% de contenido de grasa empieza a dejar residuos grasos a las "piezas lavadas". Asimismo, dicho líquido limpiador está constituido en un 100% por compuestos orgánicos volátiles (COV), por lo que es altamente contaminante del aire; además es flamable, y está catalogado por la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego (NFPA, por sus siglas en inglés) dentro de la categoría de riesgo 3 en flamabilidad y 2 en salud. Lo anterior hace necesario que este tipo de limpiadores sean renovados frecuentemente y que se disponga de los residuos de acuerdo a la normatividad de residuos peligrosos.
Igualmente, estos fregaderos industriales presentan otras desventajas tales como la falta de instrumentación que permita el control o seguimiento de las variables fisicoquímicas como temperatura, pH, nivel de líquido o aireación.
En virtud de lo anterior, se han desarrollado diversos aparatos y sistemas para el lavado de piezas mecánicas o industriales, los cuales incluyen el uso de microorganismos para lograr la limpieza de dichas piezas sin presentar las desventajas antes mencionadas.
Por ejemplo, la Patente Estadounidense No. 6,057,147 describe un aparato que consiste de un receptáculo para limpiar objetos contaminados con hidrocarburos, el cual tiene medios para introducir una solución limpiadora reciclable la cual se recircula para lavar los objetos; medios para drenar la solución desde el receptáculo hacia una biocámara; y medios para monitorear dicha solución cuando entra a la biocámara. La biocámara contiene a su vez medios para airear y agitar la solución, así como medios de salida hacia una pluralidad de filtros para filtrar la solución limpiadora y para remover sedimentos. La solución limpiadora descrita en este documento comprende microorganismos aeróbicos que degradan hidrocarburos, tales como Achromobacter, Bacillus, Flavobacterium y Pseudomonas spp, entre otros.
Asimismo, en la Patente Estadounidense No. 6,762,047 se describe una composición acuosa que se puede utilizar en diversos aparatos o fregaderos industriales para remover aceites, grasas, etc. de objetos mecánicos, dicha composición comprende - por lo menos una especie de Pseudomonas, así como agua, un surfactante no-iónico etoxilado, un nitrato de metal alcalino y opcionalmente fosfato monoamónico como buffer.
Igualmente, la Patente Estadounidense No. 6,571 ,810 describe un aparato para el lavado de partes mecánicas, el cual comprende un fregadero en donde se ponen en contacto las partes con un fluido; el fregadero está en comunicación con un tanque que aloja microorganismos vivos que degradan la materia orgánica, de tal manera que el fluido se recircula en un ambiente cerrado. El aparato contiene además un filtro que contiene microorganismos fijados a él, y el cual está posicionado en el tanque. Los microorganismos utilizados pueden biodegradar compuestos orgánicos tales como hidrocarburos, aceites, grasas, etc., y pueden seleccionarse entre aquellos del género Bacillus, Micrococcus, Flavobacteríum, entre otros. El filtro funciona como un vehículo para poner a los microorganismos en contacto con el fluido de limpieza, y contiene microorganismos unidos mediante un agente encapsulante soluble en agua y el cual libera a los microorganismos cuando el fluido limpiador se introduce en el filtro. En cuanto al fluido limpiador, éste es compatible con los microorganismos de tal manera que éstos sean capaces de vivir dentro del fluido (por ejemplo, una mezcla de emulsif ¡cantes y surfactantes que no contengan compuestos orgánicos volátiles, fosfatos, formaldehído, biocidas, etc.). Asimismo, el aparato comprende una bomba sumergible para recircular el líquido limpiador, indicador de nivel, calentador, panel de control, etc. El aparato funciona de la siguiente manera: la bomba circula el fluido limpiador del tanque al fregadero, en donde se lleva a cabo la limpieza de las piezas.
Si bien los sistemas para el lavado de partes descritos anteriormente (que incluyen el uso de limpiadores biodegradables que contienen diversos microorganismos) permiten disminuir los problemas ambientales asociados al uso de solventes y a la disposición de residuos, siguen presentando ciertas desventajas. Estas desventajas incluyen la necesidad de reemplazar el desengrasante o limpiador con alta frecuencia (cada tres a cuatro días), ya que éste se satura de los contaminantes y origina un proceso anaeróbico de descomposición, despidiendo malos olores. Además, el líquido limpiador usado debe disponerse como residuo peligroso, ya que aunque sea biodegradable, al estar saturado de lubricante usado, esto causa que todo el líquido sea considerado como residuo peligroso.
Asimismo, los aparatos o fregaderos industriales para la limpieza de partes mecánicas que funcionan bajo el mismo principio de recirculación de liquido y que utilizan el proceso de biorremediación de las grasas y aceites, usualmente están fabricadas en plástico de polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés), por lo que son propensas a sufrir daños en su utilización, ya que la naturaleza metálica de las piezas mecánicas terminan por fracturar la superficie de la tarja.
Otra desventaja consiste en que los fregaderos industriales existentes operan bajo condiciones fisicoquímicas enfocadas a tratar de optimizar la biorremediación con microorganismos; esto genera un consumo energético mayor (debido a que la temperatura de trabajo utilizada comúnmente es de alrededor de 41 ° C) que resulta incómodo para los operadores; adicionalmente, esto provoca también que el aromatizante utilizado para hacer más agradable la utilización del líquido limpiador se evapore en corto tiempo (menos de una semana), generando malos olores en el plazo de un mes o incluso antes.
OBJETOS DE LA INVENCION
Teniendo en cuenta los defectos de la técnica anterior, es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema y método para el lavado de partes mecánicas, que incluya un aparato para el lavado de las piezas mecánicas, el cual sea durable y resistente al uso, además de que no utilice solventes derivados del petróleo. Es un objeto adicional de la presente invención proporcionar un sistema y un método para el lavado de partes mecánicas que logre una máxima degradación oxidativa de los hidrocarburos lubricantes y permita la reutilización del líquido de limpieza por tiempo indefinido.
Otro objeto adicional de la presente invención es proporcionar un sistema y un método para el lavado de partes mecánicas que resulte amigable con el medio ambiente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION
Para ello, se ha desarrollado un sistema para el lavado de partes mecánicas que comprende: a) un líquido limpiador; b) un complejo enzimático que cataliza la degradación oxidativa de los hidrocarburos que impregnan las partes mecánicas, en donde dicho complejo enzimático se localiza en el interior de un cartucho filtrante; y, c) un aparato o fregadero que comprende: i) un receptáculo o tarja en donde se reciben las piezas mecánicas sucias para ser lavadas, que incluye un drenaje definido en el mismo; ii) un tanque reservorio en donde se coloca el líquido limpiador, el cual se encuentra colocado en la parte inferior de dicho receptáculo y en comunicación con el mismo a través del drenaje; iii) una mampara localizada entre el receptáculo y el tanque reservorio, en la que se encuentra montada la instrumentación y una bomba sumergida que recircula el líquido limpiador desde el tanque reservorio hasta el receptáculo o tarja, pasando previamente por el cartucho filtrante; y, iv) un bastidor para dar soporte al receptáculo y al tanque reservorio.
Otros aspectos de la invención, consideran el aparato y el método para realizar el lavado de partes mecánicas. BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Los aspectos novedosos que se consideran característicos de la presente invención, se establecerán con particularidad en las reivindicaciones anexas. Sin embargo, algunas modalidades, características y algunos objetos y ventajas de la misma, se comprenderán mejor en la descripción detallada, cuando se lea en relación con los dibujos anexos, en los cuales:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un aparato para el lavado de partes mecánicas, construido de conformidad con los principios de una modalidad particularmente preferida de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva en explosión del aparato para el lavado de partes mecánicas de la figura 1.
La figura 3 es una vista frontal en corte seccional longitudinal del aparato para el lavado de partes mecánicas de la figura 1 , que muestra todos los elementos que lo conforman.
La figura 4 es una vista en perspectiva frontal y superior de la mampara que forma parte del aparato para el lavado de partes mecánicas de la figura 1.
La figura 5 es una vista frontal que muestra las partes del cartucho filtrante que forma parte del aparato para el lavado de partes mecánicas de la figura 1.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Se ha encontrado que el sistema y método para el lavado de partes mecánicas de la presente invención, permite una máxima degradación oxidativa de los hidrocarburos presentes en dichas partes mecánicas y permite la reutilización del líquido de limpieza por tiempo indefinido, resultando amigable con el medio ambiente y con el personal encargado de operar este aparato. Para el propósito de la presente invención, las partes mecánicas se definen como partes de maquinaria, equipamiento o automotrices, de plástico o metal, que se encuentran contaminados con hidrocarburos, tales como grasas y aceites.
El sistema para el lavado de partes mecánicas comprende: a) un líquido limpiador; b) un complejo enzimático que cataliza la degradación oxidativa de los hidrocarburos que impregnan las partes mecánicas, en donde dicho complejo enzimático se localiza en el interior de un cartucho filtrante; y, c) un aparato o fregadero de lavado que comprende: i) un receptáculo o tarja en donde se reciben las piezas mecánicas sucias para ser lavadas, y que incluye un drenaje definido en el mismo; ii) un tanque reservorio en donde se coloca el líquido limpiador, y que se encuentra colocado en la parte inferior de dicho receptáculo y en comunicación con el mismo a través del drenaje; iii) una mampara desmontable localizada entre el receptáculo y el tanque reservorio, en la que se encuentran montada la instrumentación y una bomba sumergida que recircula el líquido limpiador desde el tanque reservorio hasta el receptáculo o tarja, pasando previamente por el cartucho filtrante; y, iv) un bastidor para dar soporte al receptáculo y al tanque reservorio.
Haciendo ahora referencia a los dibujos que se acompañan, y más específicamente a las figuras 1 a 3 de los mismos, en ellas se muestra el sistema para lavado de partes mecánicas de la presente invención que incluye un fregadero 100 para el lavado de partes mecánicas construido de conformidad con una modalidad preferida de la presente invención, el cual, en términos generales comprende: un receptáculo o tarja de lavado 10 que incluye una boquilla para drenaje 11 localizada en el fondo del mismo y en su porción central; y, un tanque reservorio 30 para recolectar el fluido de lavado al través de la boquilla de drenaje 1 1 , que comunica al receptáculo 10 con el tanque reservorio 30. Es importante mencionar que los elementos que constituyen el fregadero 100 pueden adoptar cualquier forma geométrica, con la única condición que se puedan ensamblar fácilmente entre sí. En la modalidad preferida que se describe, tanto la tarja 10 como el tanque reservorio 30 son de forma cuadrangular.
Por otra parte, siguiendo con la modalidad particularmente preferida de la invención, en la boquilla de drenaje 1 se coloca un cedazo de malla inoxidable 12 en forma de canasta, en donde se instala una esponja flexible para retener sólidos con el propósito de que no caigan hacia el tanque reservorio 30.
El receptáculo 10 incluye además una manguera flexible 14 que suministra un líquido limpiador para lavar las piezas y remover los hidrocarburos presentes en las mismas; opcionalmente, esta manguera termina con un accesorio de limpieza en su extremo, tal como una brocha de flujo interno 15, que facilita la circulación del líquido limpiador hacia el receptáculo 10 para realizar el lavado de las piezas mecánicas.
Asimismo, el receptáculo 10 incluye en su cara externa inferior un elemento de ensamble (no mostrado en las figuras), preferiblemente cuadrangular, que se inserta a presión en una mampara desmontable 20 localizada entre el receptáculo 10 y el tanque reservorio 30, la inserción a presión del elemento de ensamble se realiza en una abertura 21 localizada en la porción media inferior de la mampara 20, la cual tiene las medidas apropiadas para recibir dicho elemento de ensamble cuadrangular.
La mampara desmontable 20 también incluye una ceja lateral 22 alrededor de todo su perímetro, que permite su fijación al tanque reservorio 30; y, una pluralidad de orificios 23 ubicados en el extremo opuesto a la abertura 21 para montar medios de calentamiento e instrumentación requeridas para la operación del sistema y medir las condiciones fisicoquímicas del proceso para realizar un lavado adecuado de las piezas mecánicas. En el interior del tanque reservorio 30 y por debajo de la mampara 20 que cubre a dicho tanque reservorio 30, se instala una bomba sumergible 33, de preferencia una bomba centrífuga, con las interconexiones necesarias para succionar el liquido limpiador 31 contenido en el tanque reservorio 30 y descargarlo al través de un conducto o manguera 24 que recircula el líquido limpiador 31 para hacerlo pasar en primer lugar por un dispositivo filtrante 40 que incluye preferiblemente un cartucho filtrante, localizado externamente a un costado del tanque reservorio 30, de manera que una vez que el líquido limpiador ha pasado por el dispositivo filtrante 40, se envía hacia el receptáculo 10 al través de la manguera flexible 14, la cual se encuentra interconectada a la salida del dispositivo filtrante 40.
Tanto los medios de calentamiento, la instrumentación y la bomba sumergible 33 se apoyan en la mampara 20 al través de la pluralidad de orificios 23, de manera que queden inmersas en el líquido limpiador 31 al momento de colocar en su posición a la mampara 20. El tanque reservorio 30 puede presentar, opcionalmente, una ligera conicidad para facilitar que los mismos sean apilables.
Por otro lado, bajo el receptáculo o tarja 10 y bajo el tanque reservorio 30, se localiza un bastidor 50 que da soporte tanto al receptáculo 10 como al tanque reservorio 30. La base de dicho tanque reservorio 30 estando fija al bastidor 50 mediante elementos sujetadores, preferiblemente tornillos y tuercas, los cuales permitan desmontar fácilmente tanto al receptáculo o tarja 10, como al tanque reservorio 30; de tal manera que el bastidor 50 se pueda desarmar fácilmente, a fin de facilitar tanto el embarque como el almacenamiento del fregadero industrial 100 cuando no se encuentra en uso.
En la figura 4 de los dibujos que se acompañan, se puede observar un detalle de la mampara 20, en donde los medios de calentamiento e instrumentación que se encuentran soportados en la misma comprenden: un dispositivo de calentamiento 25, preferiblemente una resistencia eléctrica, que proporciona el calentamiento necesario para mantener la temperatura requerida por el liquido limpiador 31 contenido en el tanque reservorio 30; un detector de temperatura 26 sumergido en el líquido limpiador 31 y adyacente al dispositivo de calentamiento 25; un primero y un segundo detectores de nivel 27 y 28 respectivamente que se encuentran localizados a diferentes alturas en el interior del tanque reservorio 30; y, un difusor de aire 32 para difuminar el aire que se le suministra al líquido limpiador 31 contenido en el tanque reservorio para efecto de oxigenización.
El montaje de la fuente de calentamiento 25 en la mampara 20 puede hacerse a través de tuercas fijas montadas en los extremos superiores y sujetando con contratuercas en orificios realizados en dicha mampara 20.
El detector de temperatura 26 puede ser preferiblemente un termopar o un detector de temperatura resistivo (RTD, por sus siglas en inglés), el cual está sumergido en el líquido limpiador 31 y situado entre 15 y 25 cm de distancia de la fuente de calentamiento 25. El detector de temperatura 26 envía la información de este parámetro a un dispositivo controiador de temperatura con el cual se encuentra interconectado. Este dispositivo controiador de temperatura, analiza en el tiempo los incrementos/decrementos de temperatura y calcula los flujos energéticos para que los "picos" de control de temperatura no sean rebasados y se pueda mantener un intervalo de temperatura óptima de desempeño del líquido limpiador de entre 30 y 39° C. De manera preferida, el controiador de temperatura tiene un monitor o display de programación e indicador de funcionamiento, en donde se puede leer la temperatura del líquido limpiador y la indicación de si el suministro de energía está en proceso o en estado de espera. Asimismo, conectado en línea con el controiador de temperatura, se instala un relevador de estado sólido, el cual tiene la función de optimizar y proteger el sistema de sobrecargas eléctricas. El primero y segundo detectores de nivel 27 y 28 respectivamente, preferiblemente son del tipo flotador con interruptor magnético, los cuales se encuentran localizados a diferentes alturas dentro del tanque reservorio 30, y que envían una señal eléctrica hacia una tablilla electrónica de un panel de control 60, el cual se detalla más adelante.
El primer detector de nivel 27 se localiza a una altura mayor con respecto al segundo detector de nivel 28, por lo que cuando se activa el primer detector de nivel 27, es indicación de que se ha reducido el nivel del líquido limpiador 31 hasta ese nivel, por lo que se requiere la adición de líquido limpiador 31 hasta alcanzar nuevamente el nivel adecuado. Cuando se presenta esta situación, el fregadero 100 continúa operando normalmente en lo referente a calentamiento, aireación y bombeo de líquido.
Por otra parte, cuando se activa el segundo detector de nivel 28, el cual está localizado de tal forma que se encuentra más cercano al fondo del tanque reservorio 30 y por debajo de la ubicación del primer detector de nivel 27, el fregadero 100 deja de funcionar, a excepción del subsistema de aireación, con la finalidad de que se continúe proporcionando oxígeno al sistema, pero se proteja al mismo tiempo de un sobrecalentamiento. Cuando esto ocurre, deberá agregarse al fregadero 100 una cantidad aún mayor de líquido limpiador 31 para que alcance nuevamente el nivel requerido y su estado óptimo de funcionamiento.
De manera opcional, cuando cada uno del primero y/o segundo detectores de nivel 27 y 28 respectivamente se activa, se enciende en el panel de control una luz indicadora correspondiente a cada detector de nivel.
Por lo que respecta a la bomba sumergible 23, ésta debe localizarse siempre por debajo del segundo detector de nivel 28, con el fin de que nunca trabaje en vacío o que succione grasas y aceites que estarán flotando en la superficie del líquido limpiador 31. En una modalidad particularmente preferida de la invención, el montaje de los detectores de nivel 27 y 28 y de la bomba 23 en la mampara 20 se realiza mediante una estructura de soporte 29, fabricada preferiblemente de tubería de acero inoxidable, la cual en la modalidad mostrada en la figura 3 presenta una configuración en forma de un número cuatro arábigo (4). Esta estructura de soporte 29 funciona tanto como soporte de los detectores y de la bomba, como conducto aislado para los cables eléctricos que llevan energía a la bomba 23 y trasladan la señal del primero y segundo detectores de nivel 27 y 28 respectivamente hacia una tablilla electrónica en el panel del control 60.
Ahora bien, por lo que se refiere al panel de control 60, éste se localiza en la modalidad que se describe en el extremo posterior izquierdo del perímetro del receptáculo o tarja 10 de lavado. El panel de control 60 consiste de una tablilla electrónica con un circuito lógico controlador de las funciones del fregadero 100; opcionalmente, puede incluir luces indicadoras 61 para tener indicación visual, del funcionamiento del fregadero 100. Asimismo, dentro del panel de control 60 se localiza una bomba para aireación, la cual suministra aire hacia el interior del líquido limpiador 31.
En una modalidad preferida, el aire suministrado es difuminado a través del difusor de aire 32 de espuma rígida, el cual se localiza entre 15 y 35 cm bajo la superficie del líquido limpiador 31 antes referido, a fin de que el recorrido de la micro-burbuja generada tenga la capacidad de disolver el oxígeno en dicho medio. De manera opcional, se puede instalar un dispositivo "optotriac" en la tablilla electrónica, el cual detecta el funcionamiento de la mencionada bomba de aireación y enciende una luz indicadora de funcionamiento en el panel de control 60. El panel de control 60 también puede tener instalados dos fusibles, uno para el sistema de aireación y otro para el resto de los circuitos, en caso de que se generara alguna sobrecarga o corto circuito en el sistema eléctrico. En cuanto al material utilizado para fabricar el aparato o fregadero 100 de la presente invención, específicamente el receptáculo 10, la mampara 20 y el tanque reservorio 30, se prefiere que se fabriquen de acero inoxidable.
Por lo que se refiere al complejo enzimático hidrocarburo oxidasa, que se emplea en la presente invención y que impregna al cartucho del dispositivo filtrante 40, éste se obtiene a partir de Bacillus subtilis, Bacillus licheniformes y Pseudomonas spp.
En la figura 5 de los dibujos que se acompañan, se puede observar la configuración del dispositivo filtrante 40, el cual consiste de un vaso o recipiente 41 que contiene en su interior un cartucho filtrante 42 que consiste de un ovillo elaborado a partir de papel plisado o cáñamo, el cual se encuentra embebido en el complejo enzimático antes mencionado. De manera preferida, el material filtrante está elaborado de cáñamo y tiene una permisividad de flujo de 100 a 200 μητι, preferiblemente 100 μπι.
Opcionalmente, el material filtrante 42 puede estar impregnado también con una solución de hasta 1 % de metil parabeno, el cual actúa como conservador al prevenir el indeseable crecimiento de hongos.
La impregnación del material filtrante 42 de los cartuchos 40 se realiza de tal manera que se concentre el complejo enzimático en el mismo, esto es, se impregna y se seca con aireación, se vuelve a impregnar y se le vuelve a secar. El proceso se repite hasta lograr la saturación en cada cartucho.
En cuanto al líquido limpiador, éste debe ser compatible con el complejo enzimático hidrocarburo oxidasa, de tal manera que las enzimas de dicho complejo sean capaces de actuar sobre los hidrocarburos de las piezas mecánicas lavadas. Dicho líquido limpiador comprende, en peso: a) de 0.1 a 5.5% de xilensulfonato de sodio; b) de 0.5 a 4.0% de butil carbitol o butil cellosolve; c) de 0.01 a 3.5% de un surfactante biodegradable de baja energía; d) de 1.0 a 5.0% de un tensoactivo polar o amónico; e) de 0.3 a 1.7% de un antiespumante; f) de 0.005 a 0.45% de carbonato de sodio; g) de 0.05 a 1.0% de metasilicato de sodio, o de hidróxido de sodio en combinación con un inhibidor de corrosión al 50% en peso; h) de 0.05 a 0.25% de aromatizante; e, i) de 78.6 a 97.5% de agua desmineralizada.
En una modalidad preferida de la presente invención, el líquido limpiador comprende, en peso: a) de 3.0 a 4.0% de xilensulfohato de sodio; b) de 1.5 a 2.5% de butil carbitol o butil cellosolve; c) de 0.01 a 0.5% de un surfactante biodegradable de baja energía; d) de 1.0 a 2.0% de un tensoactivo polar o aniónico; e) de 0.5 a 1.5% de un antiespumante; f) de 0.20 a 0.40% de carbonato de sodio; g) de 0.3 a 0.8% de metasilicato de sodio, o de hidróxido de sodio en combinación con un inhibidor de corrosión al 50% en peso; h) de 0.10 a 0.20% de aromatizante; e, i) de 88.1 a 93.35% de agua desmineralizada.
Preferiblemente, el surfactante biodegradable de baja energía es caprilil pirrolidona.
En cuanto ai tensoactivo polar o aniónico, éste se selecciona entre nonil fenol etoxilado a 10 moles (NF-10), alcoholes alcoxilados y dodecil benzen sulfonato de sodio, empleándose preferiblemente nonil fenol etoxilado a 10 moles.
Por lo que refiere al antiespumante, este se elige entre un polímero de metiloxirano con oxirano, una emulsión siliconada despumarol o una emulsión siliconada Dow Corning, empleándose preferiblemente un polímero de metiloxirano con oxirano.
Como inhibidor de corrosión se puede emplear el fosfato de trietanolamina
(CAS # 10017-56-8), el producto denominado "Becrosan 2125" de la empresa Lubrizol o el producto "Wedolit" de la empresa Wedolit, empleándose preferiblemente el fosfato de trietanolamina.
En una modalidad particularmente preferida de la presente invención, el líquido limpiador comprende, en peso: a) de 0.1 a 4.0% de xilen sulfonato de sodio; b) de 0.5 a 2.5% de butil carbitol; c) de 0.01 a 0.5% de caprilil pirrolidona; d) de 1.0 a 2.0% de nonil fenol etoxilado a 10 moles; e) de 0.5 a 1.5% de polímero de metiloxirano con oxirano ; f) de 0.005 a 0.40% de carbonato de sodio; g) de 0.05 a 0.8% de metasilicato de sodio; h) de 0.10 a 0.20% de aromatizante; e, i) de 88.1 a 97.5% de agua desmineralizada.
Por lo que respecta a la forma en que opera el aparato o fregadero 100 de la presente invención, en primer término se debe armar y conectar a una fuente de energía.
Una vez conectado a la fuente de energía, el fregadero 100 se enciende, con lo cual se ilumina a su vez una primera luz indicadora correspondiente al segundo detector de nivel 28 (indicando la falta crítica de líquido), así como una segunda luz indicadora correspondiente a la aireación.
Posteriormente, se agrega el líquido limpiador 31 al tanque reservorio 30, mientras se está adicionando y se incrementa el nivel, se apaga la primera luz indicadora y se enciende una tercera luz indicadora, la cual se apagará al agregar aproximadamente la mitad del nivel requerido del líquido limpiador 31 , aún cuando no se haya adicionado todo el líquido 31 necesario. Finalmente, al adicionar el líquido limpiador 31 hasta un nivel predeterminado, deberá continuar encendida la segunda luz indicadora correspondiente a la aireación.
Cuando se alcanza la temperatura óptima de funcionamiento en el sistema, se enciende una cuarta luz indicadora, y se procede a utilizar el aparato 100 para lavado de piezas mecánicas. Para ello, se coloca la pieza a lavar en el receptáculo o tarja 10, se enciende la bomba sumergible 23 y se hace pasar el líquido limpiador 31 por el dispositivo filtrante 40, con lo cual dicho líquido limpiador 31 arrastra por disolución el complejo enzimático hidrocarburo oxidasa.
Cuando inicia el flujo de dicho líquido limpiador 31 en combinación con el complejo enzimático a través de la manguera 14 y la brocha de flujo interno 15, se empapa la pieza a lavar. Se frota la pieza con la brocha 15 para remover la grasa o aceite lubricante y cuando la pieza está limpia, se apaga la bomba sumergible 23 y se escurre la pieza.
Tal como se mencionó anteriormente, el flujo de líquido limpiador 31 en combinación con el complejo enzimático pasa a través de la manguera 14 y la brocha 15 y se empapan las piezas a lavar; es en este momento cuando la catálisis inicia, es decir, cuando el líquido entra en contacto con los hidrocarburos de la pieza mecánica. El líquido limpiador 31 en combinación con el complejo enzimático y los hidrocarburos escurren por el drenaje 13 hacia el tanque reservorio 30, en donde se proporcionan las condiciones y el oxígeno necesarios para continuar con el proceso degradativo.
Cuando se agota el complejo enzimático del cartucho, éste quedará en funcionamiento solo como un material filtrante, que cuando se sature de sólidos deberá reemplazarse por otro cartucho.
Por otro lado, las enzimas del complejo se quedarán actuando en el medio acuoso proporcionado por el líquido limpiador 31 y, aunque sucederá un agotamiento del complejo enzimático, se estará reponiendo la presencia del mismo de manera periódica cuando se reemplace el cartucho del dispositivo filtrante 40, tal como se mencionó anteriormente. Preferiblemente, el cartucho filtrante se reemplaza cada 3 meses aproximadamente.
Por otro lado, el arrastre de líquido limpiador que ocurre en las piezas mecánicas, así como el arrastre de agua debido a la corriente de aire, ocasiona que disminuya el nivel de líquido limpiador 31 en el tanque reservorio 30.
Cuando el líquido disminuye hasta cierto nivel, se encenderá la tercera luz indicadora antes mencionada indicando que cierta cantidad de líquido limpiador 31 debe ser adicionada. En caso de que esta cantidad no sea adicionada y el nivel de líquido continúe disminuyendo, se encenderá la primera luz indicadora de falta crítica de líquido. Si esto ocurre, únicamente quedará en funcionamiento el subsistema de aireación.
Asimismo, debido a que los hidrocarburos removidos están normalmente acompañados de materiales no degradables, se acumulan sedimentos en el fondo del tanque 30, de modo que es necesario removerlos.
Para tal efecto, se quitan del equipo 100 el receptáculo 10 y la mampara 20 del tanque reservorio 30, con lo cual se deja solamente el tanque reservorio 30 destapado sobre el bastidor 50, procediendo a sacar el líquido limpiador 31 de dicho tanque reservorio 30 con una bomba manual o eléctrica, y removiendo al final los sedimentos con una espátula o cucharón plástico. Posteriormente, el líquido limpiador 31 se devuelve al tanque reservorio 30, reponiendo el líquido limpiador 31 faltante para alcanzar el nivel adecuado, y se rearma el aparato 100. Los sedimentos removidos del fondo del tanque reservorio 30 no tendrán grasas y aceites, por lo que se podrán manejar bajo criterios jurídicos de residuos no peligrosos.
Otro aspecto de la invención considera un método para el lavado de piezas mecánicas contaminadas con hidrocarburos, utilizando el sistema antes descrito, el cual comprende las siguientes etapas:
a) colocar las partes mecánicas a lavar en el receptáculo o tarja;
b) circular el líquido limpiador desde el tanque reservorio hacia el dispositivo filtrante de tal forma que dicho líquido limpiador arrastre el complejo enzimático contenido en el cartucho filtrante;
c) circular el líquido limpiador que contiene al complejo enzimático hacia el receptáculo, y lavar las piezas mecánicas con dicho líquido limpiador; d) drenar el líquido limpiador desde el receptáculo hacia el tanque reservorio, en donde el complejo enzimático actúa para realizar la degradación oxidativa de los hidrocarburos; y,
e) recircular el líquido limpiador hacia el cartucho filtrante y posteriormente hacia el receptáculo.
Preferiblemente, la degradación oxidativa se realiza a una temperatura de 30 a 39° C, más preferiblemente a 36° C. En una modalidad particularmente preferida de la invención, se logra una degradación diaria de por lo menos 250 g de hidrocarburos transformados en C02 y H20, más preferiblemente de 500 g de hidrocarburos transformados en C02 y H20.
La presente invención será mejor entendida a partir de los siguientes ejemplos, los cuales se presentan únicamente con fines ilustrativos para permitir la comprensión cabal de las modalidades preferidas de la presente invención, sin que por ello se implique que no existen otras modalidades no ilustradas que puedan llevarse a la práctica con base en la descripción detallada arriba realizada.
EJEMPLOS
Ejemplo 1.
Obtención del complejo enzimático hidrocarburo oxidasa
Se realizó una fermentación aeróbica en medio acuoso, usando un inoculo de microorganismos en estado latente de Bacillus subtilis (ATCC No. 31096), Bacillus licheniformes (ATCC No. 9945) y Pseudomonas spp. (ATCC No. 55648).
El medio de cultivo consistió en una mezcla compleja de carbohidratos simples (sacarosa, glucosa, fructosa) con aminoácidos, vitaminas e hidrocarburos pesados, a un pH ajustado entre 6.0 y 6.5. La presencia de estos hidrocarburos en el proceso de fermentación tenía como propósito inducir la generación del complejo enzimático "hidrocarburo oxidasa". Asimismo, se realizó una medición de control de los hidrocarburos antes mencionados utilizando el método soxhlet, con lo cual fue posible inferir la producción de dicho complejo "hidrocarburo oxidasa".
El proceso de fermentación se realizó a una temperatura de 36° C durante 48 horas, con una concentración de oxígeno disuelto de 3 ppm. Al final del proceso, el pH se redujo a 5.5 y se obtuvo un conteo de 4 x 107 UFC.
Ejemplo 2.
Impregnación del cartucho filtrante con el complejo enzimático hidrocarburo oxidasa
Después de realizar el proceso de fermentación del Ejemplo 1 , se filtró el líquido sobrenadante y se utilizó para impregnar los cartuchos filtrantes utilizados en el fregadero industrial enzimático libre de solventes (FIEL) de la presente invención, aplicando también una solución al 1 % de metilparabeno para prevenir el crecimiento de hongos.
La impregnación de los cartuchos se realizó de tal manera que se fueran concentrando los activos en un ovillo de cáñamo con una permisividad de flujo de 100 μΐτι, esto es, se impregnó y se secó con aireación, repitiendo el procedimiento hasta saturar de sobrenadante y lograr una completa impregnación en cada cartucho.
Ejemplo 3.
Comparación del sistema para el lavado de partes mecánicas con otros sistemas
Se realizó una prueba aplicando el sistema de la presente invención (con los cartuchos impregnados del ejemplo 2) para la limpieza de partes mecánicas en procesos de la industria alimenticia y metalmecánica, y se comparó su desempeño contra la aplicación de un sistema de limpieza de partes mecánicas basado en el uso de un limpiador preinoculado, recibiéndose de los usuarios los siguientes resultados: Tabla 1.
Desempeño de sistemas para el lavado de partes mecánicas en diferentes aplicaciones.
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Tal como se muestra en la Tabla 1, al utilizar el sistema de la presente invención para el lavado de piezas mecánicas que se emplean en las industrias alimenticia y metal mecánica, se logra una utilización continua del líquido limpiador de al menos un año, sin que se presente descomposición del mismo. Por otro lado, al utilizar los sistemas disponibles en el mercado, es necesario reemplazar el líquido limpiador por lo menos cada tres meses, ya que éste se satura y se descompone, presentando olores fétidos. Esta diferencia se debe al uso del complejo enzimático hidrocarburo oxidasa, el cual logra una degradación más efectiva de los hidrocarburos que contaminan las piezas mecánicas, lo cual permite que el líquido limpiador no se sature ni presente los signos de descomposición que presentan los otros, permitiendo así una utilización continua del mismo.
De conformidad con lo anteriormente descrito, se podrá observar que el sistema y método para el lavado de partes mecánicas de la presente invención, ha sido ideado para evitar el uso de solventes, resultando amigables con el medio ambiente, así como para lograr una máxima degradación oxidativa de los hidrocarburos presentes en las piezas mecánicas, permitiendo el uso del líquido de limpieza por tiempo indefinido, y será evidente para cualquier experto en la materia que las modalidades del sistema y método para el lavado de partes mecánicas según se describió anteriormente e ilustró en los dibujos que se acompañan, son únicamente ilustrativas más no limitativas de la presente invención, ya que son posibles numerosos cambios de consideración en sus detalles sin apartarse del alcance de la invención.
Por lo tanto, la presente invención no deberá considerarse como restringida excepto por lo que exija la técnica anterior y por el alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES
1. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, caracterizado porque comprende:
a) un líquido limpiador para lavar las partes mecánicas;
b) un complejo enzimático que cataliza la degradación oxidativa de los hidrocarburos que impregnan las partes mecánicas; y,
c) un fregadero de lavado.
2. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el líquido limpiador es compatible con el complejo enzimático y comprende en % peso: a) de 0.1 a 5.5% de xilensulfonato de sodio; b) de 0.5 a 4.0% de butil carbitol o butil cellosolve; c) de 0.01 a 3.5% de un surfactante biodegradable de baja energía; d) de 1.0 a 5.0% de un tensoactivo polar o aniónico; e) de 0.3 a 1.7% de un antiespumante; f) de 0.005 a 0.45% de carbonato de sodio; g) de 0.05 a 1.0% de metasilicato de sodio, o de hidróxido de sodio en combinación con un inhibidor de corrosión al 50% en peso; h) de 0.05 a 0.25% de aromatizante; e, i) de 78.6 a 97.5% de agua desmineralizada.
3. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el líquido limpiador comprende en % peso: a) de 3.0 a 4.0% de xilensulfonato de sodio; b) de 1.5 a 2.5% de butil carbitol o butil cellosolve; c) de 0.01 a 0.5% de un surfactante biodegradable de baja energía; d) de 1.0 a 2.0% de un tensoactivo polar o aniónico; e) de 0.5 a 1.5% de un antiespumante; f) de 0.20 a 0.40% de carbonato de sodio; g) de 0.3 a 0.8% de metasilicato de sodio, o de hidróxido de sodio en combinación con un inhibidor de corrosión al 50% en peso; h) de 0.10 a 0.20% de aromatizante; e, i) de 88.1 a 93.35% de agua desmineralizada.
4. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el surfactante biodegradable de baja energía es caprilil pirrolidona.
5. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el tensoactivo polar o aniónico se selecciona entre nonil fenol etoxilado a 10 moles (NF-10), alcoholes alcoxilados y dodecil benzen sulfonato de sodio, empleándose preferiblemente nonil fenol etoxilado a 10 moles.
6. Un sistema'para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque al antiespumante se selecciona entre un polímero de metiloxirano con oxirano, una emulsión siliconada despumarol o una emulsión siliconada Dow Corning, empleándose preferiblemente un polímero de metiloxirano con oxirano.
7. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el inhibidor de corrosión se selecciona entre fosfato de trietanolamina (CAS # 10017-56-8), el producto denominado "Becrosan 2125" de la empresa Lubrizol o el producto "Wedolit" de la empresa Wedolit, empleándose preferiblemente el fosfato de trietanolamina.
8. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el líquido limpiador comprende en % peso: a) de 0.1 a 4.0% de xilensulfonato de sodio; b) de 0.5 a 2.5% de butil carbitol; c) de 0.01 a 0.5% de caprilil pirrolidona; d) de 1.0 a 2.0% de nonil fenol etoxilado a 10 moles ; e) de 0.5 a 1.5% de polímero de metiloxirano con oxirano; f) de 0.005 a 0.40% de carbonato de sodio; g) de 0.05 a 0.8% de metasilicato de sodio; h) de 0.10 a 0.20% de aromatizante; e, i) de 88.1 a 97.5% de agua desmineralizada.
9. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el complejo enzimático es un complejo hidrocarburo oxidasa.
10. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el complejo enzimático se obtiene a partir de Bacillus subtilis, Bacillus licheniformes y Pseudomonas spp.
11. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porqué el fregadero de lavado comprende:
i) un receptáculo o tarja en donde se reciben las piezas mecánicas sucias para ser lavadas, y que incluye un drenaje definido en el mismo;
ii) un tanque reservorio en donde se coloca el líquido limpiador, y que se encuentra colocado en la parte inferior de dicho receptáculo y en comunicación con el mismo a través del drenaje;
iii) una mampara desmontable localizada entre el receptáculo y el tanque reservorio, en la que se encuentran montados medios de calentamiento e instrumentación requeridas para la operación del sistema, así como una bomba sumergida que recircula el líquido limpiador desde el tanque reservorio hasta el receptáculo o tarja, pasando previamente por un dispositivo filtrante;
iv) un dispositivo filtrante interconectado a la bomba sumergida y a una manguera flexible que suministra el líquido limpiador para lavar las piezas y remover los hidrocarburos presentes en las mismas, localizado a un costado del tanque reservorio y por debajo del receptáculo o tarja;
v) un panel de control para controlar la operación del sistema; y,
iv) un bastidor para dar soporte al receptáculo, al tanque reservorio y al dispositivo filtrante.
12. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado además porque la manguera flexible incluye en su extremo de salida un accesorio de limpieza, tal como una brocha de flujo interno, que facilita la circulación del líquido limpiador para realizar el lavado de las piezas mecánicas.
13. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado además porque los medios de calentamiento empleados es una resistencia eléctrica; y, los instrumentos requeridos para la operación son preferiblemente un detector de temperatura del tipo termopar o del tipo resistivo (RTD, por sus siglas en inglés), un primero y un segundo detectores de nivel, preferiblemente del tipo flotador con interruptor magnético.
14. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado además porque el panel de control consiste de una tablilla electrónica con un circuito lógico controiador de las funciones del fregadero; una pluralidad de luces indicadoras; y, una bomba para aireación que suministra aire hacia el interior del líquido limpiador mediante un difusor de aire inmerso en el líquido.
15. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado además porque el dispositivo filtrante comprende un recipiente que contiene en su interior un cartucho filtrante que se encuentra impregnado del complejo enzimático.
16. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado además porque el cartucho filtrante se fabrica de material filtrante que consiste de un ovillo elaborado a partir de papel plisado o cáñamo, preferiblemente cáñamo.
17. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el cartucho filtrante tiene una permisividad de flujo de 100 a 200 μηι, preferiblemente 100 μΐη.
18. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque el cartucho filtrante está impregnado con una solución de hasta 1% de metil parabeno.
19. Un sistema para el lavado de partes mecánicas, de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el cartucho filtrante se impregna con el complejo enzimático hasta lograr la saturación en cada cartucho.
20. Un método para el lavado de piezas mecánicas contaminadas con hidrocarburos, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:
a) colocar las partes mecánicas a lavar en el receptáculo o tarja;
b) circular el líquido limpiador desde el tanque reservorio hacia el cartucho filtrante de tal forma que dicho líquido limpiador arrastre el complejo enzimático contenido en dicho cartucho filtrante;
c) circular el líquido limpiador que contiene al complejo enzimático hacia el receptáculo, y lavar las piezas mecánicas con dicho líquido limpiador;
d) drenar el líquido limpiador desde el receptáculo hacia el tanque reservorio, en donde el complejo enzimático actúa para realizar una degradación oxidativa de los hidrocarburos; y,
e) recircular el líquido limpiador hacia el cartucho filtrante y posteriormente hacia el receptáculo.
21. Un método para el lavado de piezas mecánicas contaminadas con hidrocarburos, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la degradación oxidativa se realiza a una temperatura de 30 a 39° C.
22. Un método para el lavado de piezas mecánicas contaminadas con hidrocarburos, de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque la degradación oxidativa se realiza a 36° C.
23. Un método para el lavado de piezas mecánicas contaminadas con hidrocarburos, de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque al lavar las piezas mecánicas se logra una degradación diaria de por lo menos 250 g de hidrocarburos transformados en C02 y H20.
24. Un método para el lavado de piezas mecánicas contaminadas con hidrocarburos, de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque al lavar las piezas se logra una degradación diaria de 500 g de hidrocarburos transformados en C02 y H20.
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