Como funciona o jateamento com gelo seco?

Muitas pessoas nos perguntam: "Como funciona o jateamento com gelo seco?" A nossa resposta é: "Há mais do que aquilo que se vê!"

Outros métodos de jateamento dependem principalmente da força cinética para remover contaminantes, que é gerada pelos meios que impactam a superfície. Dadas as propriedades únicas do gelo seco, o método de jateamento de gelo seco também depende da força cinética, mas também incorpora dois outros fatores que levam a um processo de limpeza mais eficiente.

Antes de entrarmos nas especificidades de como funciona o jateamento com gelo seco, vamos simplificá-lo e criar uma sigla atraente que facilite a lembrança dos três fatores.  Na Cold Jet, gostamos de usar a sigla ICE:

Impacto

O impacto dos pellets cria um Efeito Energético Cinético. O gelo seco é acelerado por ar comprimido através de bicos especialmente projetados a velocidades supersônicas.

Cadeia Fria

A temperatura fria dos pellets de gelo seco cria um Efeito Térmico. A temperatura do gelo seco (-109°F / -78,9°C) faz com que o contaminante se fragilize. Isto ajuda a quebrar a ligação entre o substrato e o contaminante.

Expansão

Expansão dos pellets de gelo seco. As pastilhas de gelo seco sublimam-se após o impacto, expandindo-se volumetricamente em tamanho, removendo o contaminante.

Esta é uma maneira fácil de lembrar como funciona o jateamento com gelo seco, mas vamos explorar mais a fundo os três fatores principais que contribuem para o processo de limpeza.  O jateamento com gelo seco combina três fatores primários para remover contaminantes:

1. Energia Cinética dos Pellets
2. Choque Térmico
3. Efeito Termocinético
   

1) Energia Cinética dos Pellets

O gelo seco é acelerado por ar comprimido através de um bico a velocidades supersônicas. Quando o gelo seco colide com o substrato a ser limpo, cria um efeito cinético.

Este efeito tem a maior contribuição para o processo de limpeza quando os substratos estão à temperatura ambiente ou abaixo.

Mesmo em altas velocidades de impacto e ângulos de impacto direto de cabeça para baixo, o efeito cinético dos pellets de CO2 sólido é mínimo quando comparado com outros meios ( granalha, areia, PMB). Isto deve-se à relativa suavidade de uma partícula sólida de CO2 (1,5 - 2 na Escala Mohs de Dureza), que não é tão densa e dura como outros meios de projeção.

Além disso, a fase de passagem de um sólido para um gás muda quase instantaneamente após o impacto. Muito pouca energia de impacto é transferida para o revestimento ou substrato, portanto o processo de limpeza com gelo seco é considerado como não abrasivo.

2) Choque Térmico

A temperatura (-78,9°C) do gelo seco causa choque termodinâmico, o que faz com que o contaminante se fragilize e se retraia.  A micro-fissura resultante ajuda a quebrar a ligação entre a superfície e o contaminante.

A sublimação instantânea (mudança de fase de sólido para gás) do gelo seco após o impacto absorve o calor da camada muito fina da superfície do contaminante. O calor é absorvido devido ao calor latente da sublimação.

A transferência muito rápida de calor para o gelo seco a partir da camada superior do revestimento cria um diferencial de temperatura extremamente grande entre as sucessivas micro-camadas dentro do contaminante. Este forte gradiente térmico produz tensões de cisalhamento elevadas localizadas entre as micro-camadas. As tensões de ruptura produzidas também dependem da condutividade térmica do contaminante e do coeficiente térmico de expansão / contração, bem como da massa térmica do substrato subjacente.

O alto poder de ruptura produzido durante um período de tempo muito curto causa uma rápida micro-fissura entre as camadas, levando à falha da ligação entre o contaminante e a superfície do substrato.

3) Efeito Termocinético

Após o impacto, a dissipação combinada de energia de impacto e a transferência extremamente rápida de calor entre o pellet e a superfície faz com que as partículas de gelo seco se sublimem ou expandam instantaneamente e retornem ao estado gasoso.

Durante esta fase de transição de sólido para gás, o volume de gelo seco se expande até 800 vezes em poucos milissegundos e eleva o contaminante para fora do substrato.  Isto é efetivamente uma " micro-explosão" no ponto de contato.

A "micro-explosão" é realçada para levantar partículas de revestimento termicamente fraturadas do substrato. Isto é devido à falta de energia de retorno da partícula de gelo seco, que tende a distribuir sua massa ao longo da superfície durante o impacto.

O gás CO2 se expande para fora ao longo da superfície e sua resultante "frente de choque de explosão" efetivamente fornece uma área de alta pressão focada entre a superfície e as partículas contaminantes termicamente fraturadas. Isto resulta em uma força de elevação muito eficiente para transportar as partículas para longe da superfície.