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Comment fonctionne le nettoyage cryogénique en industrie ?

Les nouvelles exigences en matière de gestion des déchets obligent les entreprises, les industries et les ménages à envisager des méthodes de nettoyages modernes. Cela leur permet d’être en règle avec la campagne mondiale zéro déchet et l’effort collectif de protection de l’environnement. Parmi les nombreuses techniques existantes, l’une des plus efficaces est le nettoyage cryogénique. Bien qu’il s’intègre peu à peu dans les habitudes, il reste toutefois méconnu du grand public. Pour mieux l’appréhender, découvrez ici son fonctionnement en industrie.

Nettoyage cryogénique : de quoi s’agit-il exactement ?

Le nettoyage par cryogénie est une forme d’entretien qui implique l’utilisation de glace carbonique pour enlever les salissures et pollutions sur une surface. Son principe est basé sur la combinaison des propriétés de l’air comprimé à celles de la glace carbonique.

Le dioxyde de carbone ayant des caractéristiques semblables à celles de la craie, il permet de nettoyer délicatement les surfaces sans les abîmer. Il s’agit là de l’un des principaux avantages de cette technique d’entretien utilisée dans l’industrie. Avant d’envisager cette solution et de vous procurer une machine de projection de glace carbonique, renseignez-vous sur le nettoyage cryogénique en industrie et sur ses différentes formes d’application.

Le nettoyage cryogénique se fait à l’aide d’une machine sous pression dont l’utilisation se fait par des étapes spécifiques. Dans un premier temps, la glace carbonique est introduite dans le dispositif, à partir de la cuve ou trémie. L’emplacement de celle-ci dépend du modèle de blaster utilisé, mais elle se trouve généralement en haut. La glace utilisée n’est autre que du gaz carbonique recyclé gelé à très basse température, soit -78,5 °C. Elle se présente sous la forme de pellets de 3 mm de diamètre.

La deuxième étape consiste à alimenter la machine en air comprimé en la branchant à un compresseur. À cet effet, les usines disposent généralement d’un réseau d’air sous pression en guise de source d’approvisionnement. La phase suivante est alors la mise en marche du blaster qui enclenche un processus de combinaison de l’air comprimé à la glace carbonique.

Le mélange ainsi obtenu est propulsé dans le tuyau de tir qui se trouve à l’avant, sur l’unité de nettoyage. Ce dernier est achevé par un pistolet de projection doté d’une buse à son extrémité. C’est à l’aide de ce dernier que le mélange est pulvérisé sur la surface à nettoyer. La vitesse supersonique à laquelle il est projeté facilite le décollement des pollutions, mais le processus de nettoyage est lui-même basé sur un principe plutôt scientifique.

nettoyage cryogénique industrie

Les phénomènes physiques intervenant dans le nettoyage par cryogénie

L’entretien par cryogénie ne nécessite pas l’intervention de produits chimiques. Les seuls composants qui entrent en jeu sont l’air comprimé et la glace carbonique, mais il fait plutôt intervenir 3 phénomènes physiques.

L’énergie cinétique

Le premier phénomène se déclenche à la sortie des pellets de glace carbonique du blaster. Ils sont en effet propulsés à très grande vitesse grâce à l’air comprimé et à la configuration supersonique de la buse de projection. L’énergie cinétique de la glace à la sortie est donc de 1/2 mv², ce qui crée une onde de choc sur la paroi à nettoyer lors de l’impact. Cette réaction facilite alors le décollement de la salissure sur le support à entretenir.

Il est toutefois à noter que l’utilisation de cette technique n’engendre pas la destruction de la surface à entretenir, car le transfert de l’énergie est très réduit. Cela s’explique dans un premier temps par les caractéristiques de la glace semblables à celles d’une craie. Elle est donc légère et présente une faible densité. Elle est par conséquent non abrasive.

Dans un second temps, cette quasi-absence de transfert d’énergie s’explique par le passage de la glace de l’état solide à l’état gazeux qui est instantané. Tout ceci se passe en quelques millièmes de seconde, réduisant ainsi le transfert d’énergie entre les deux matières.

La différence de la température

Ce deuxième phénomène est bien connu des scientifiques, mais aussi des spécialistes du froid. En réalité, à mesure que la température d’un corps ou d’une matière chute considérablement, ce dernier se fragilise et se brise plus facilement. Le même processus se met en jeu lors du nettoyage cryogénique, car les pellets se trouvent à une température de -78,5 °C soit 195 K (gradient thermique exprimé en kelvin).

En effet, la différence de température entre les matières (glace carbonique et salissures) qui présentent des coefficients de dilatation spécifique crée un choc thermique. On assiste donc à une rétractation du polluant et à sa fragilisation, puis à son craquellement. Notez que plus le gradient thermique est élevé, plus vite se fera le nettoyage cryogénique.

La sublimation

Ce dernier phénomène est celui qui provoque l’élimination de la couche de salissure présente sur le support à nettoyer. Il s’agit en effet d’un passage de l’état solide de la glace à l’état gazeux, créant un souffle d’une puissance suffisante pour débarrasser la surface de tous les polluants qui y sont présents. Il représente l’achèvement du processus, suite aux deux premiers phénomènes qui ont fragilisé la structure du polluant. On parle aussi d’une micro-explosion dans ce cas, car les pellets se détachent et augmentent en quantité, soit 800 fois le volume initial. Tous ces phénomènes se déroulent en une fraction de seconde après le premier jet.

machine nettoyage cryogénique

Les différentes applications du nettoyage cryogénique

Le nettoyage cryogénique est généralement utilisé dans le secteur industriel sur les machines. Étant donné qu’il n’implique pas l’intervention de liquides et de composants chimiques, il se révèle particulièrement avantageux, car il ne présente aucun risque de détérioration sur les dispositifs.
Par ailleurs, avec la miniaturisation de l’unité de nettoyage, et la facilité d’accès à la glace carbonique, son utilisation peut s’étendre à d’autres secteurs comme :

  • le domaine agroalimentaire,
  • la production pharmaceutique,
  • le secteur de l’imprimerie (machines).

Cette méthode d’entretien est aussi utilisée dans les foyers, mais aussi dans les ateliers de mécanique. Elle peut également servir à nettoyer les circuits électroniques qui nécessitent généralement un traitement assez délicat.

Il va sans dire que la liste des domaines d’application de cette technologie n’est pas exhaustive, en raison des multiples avantages qu’elle offre au personnel qui l’emploie. Des études ont même révélé que ses propriétés thermodynamiques n’avaient aucune conséquence sur les outils industriels sur lesquels elle est utilisée.

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