Μεθόδοι καθαρισμού επιφανειών στη βιομηχανία και η σπογγοβολή ως εναλλακτική μέθοδος

Abstract

Η βιομηχανία με την ανάπτυξή της επηρεάζει το φυσικό περιβάλλον. Για να αντισταθμιστεί η επιβάρυνση αυτή, έχει προκύψει η ανάγκη για ανάπτυξη νέων τεχνολογιών φιλικών προς το περιβάλλον. Μια ιδιαίτερα αναγκαία ενέργεια που λαμβάνει χώρα στη βιομηχανία παντός τύπου είναι ο καθαρισμός επιφανειών κατασκευών αποτελούμενων από διάφορα υλικά. Η ψηγματοβολή και η υδροβολή αποτελούν παγκοσμίως τις επικρατέστερες μεθόδους καθαρισμού επιφανειών. Αποξεστικά υλικά για τη μέθοδο της ψηγματοβολής αποτελούν η άμμος, τα ορυκτά, τα αποκαμινεύματα της μεταλλουργικής βιομηχανίας και ψήγματα μετάλλων. Οι παραπάνω τεχνικές χρησιμοποιούνται για την απομάκρυνση σκουριάς, χρώματος, βερνικιού, κονιαμάτων και είναι αναγκαίες για τη συντήρηση και τη βαφή των διαφόρων επιφανειών, όπως ο καθαρισμός δεξαμενών καυσίμων, σωληνώσεων κ.α. Σε όλων των ειδών των βιομηχανικών κατασκευών είναι ιδιαίτερα διευρυμένη η χρήση του μετάλλου, καθιστώντας την προστασία τους από τη διάβρωση και την οξείδωση σημαντικό τεχνικό και οικονομικό ζήτημα. Κυρίως στην ναυτιλία έχουν μεγάλη εφαρμογή στις εξωτερικές επιφάνειες των πλοίων στις οποίες γίνεται αποχρωματισμός, απομάκρυνση σκουριάς και απομάκρυνση στρειδώνας από διάφορα τμήματα του πλοίου τα οποία έχουν συνεχή επαφή με το νερό. Ωστόσο οι τεχνικές αυτές αποτελούν παράγοντες επιβαρυντικούς όσον αφορά τους εργαζόμενους ως προς την υγεία τους αλλά και για το περιβάλλον. Η επεξεργασία επιφανειών με τη μέθοδο της ψηγματοβολής είναι μία ανθυγιεινή και ιδιαίτερα βαριά εργασία με αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία του εργαζομένου και το περιβάλλον, που προέρχονται κυρίως απο τη χρήση του αποξεστικού μέσου. Τα βασικότερα αποξεστικά υλικά που χρησιμοποιούνται στη ψηγματοβολή είναι τα αποκαμινεύματα (slags) της μεταλλουργικής βιομηχανίας, µε συνηθέστερα τα αποκαμινεύματα άνθρακα, χαλκού και νικελίου. Τα ποσοστά τοξικών στοιχείων, επικίνδυνων βαρέων μετάλλων και ενώσεων σε αυτά τα υλικά βρίσκονται συχνά πάνω απο τα επιτρεπόμενα όρια με αποτέλεσμα να εγκυμονούω σοβαρούς υγειονομικούς και περιβαλλοντικούς κινδύνους. Από την άλλη, και η υδροβολή παρουσιάζει επίσης σημαντικά μειονεκτήματα τα οποία είναι το υψηλό κόστος, η απαίτηση φρέσκου νερού σε μεγάλες ποσότητες, σε πολλές περιπτώσεις χαμηλός βαθμός παραγωικότητας, εμφάνηση του φαινομένου της οξείσωσης πάνω στην επιφάνεια σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα μετά την εφαρμογή της με αποτέλεσμα την απαίτηση χρήσης αντισκωριακών διαλυμάτων (inhibitors) και τη παραγωγή ποσοτήτων υγρών αποβλήτων.Τα απόβλητα που παράγονται από την ψηγματοβολή και την υδροβολή φέρουν σημαντικές επιβαρύνσεις στο περιβάλλον καθώς οι ποσότητες είναι πολύ μεγάλες και πλύ συχνά χαρακτηρίζονται ως επικίνδυνα απόβλητα, η διαχείρηση των οποίων είναι αρκετά δύσκολη. Τελικός αποδέκτης των τεράστιων ποσοτήτων είναι συχνά η θάλασσα. Αντίθετα, η σπογγοβολή αποτελεί μια καινοτόμο μέθοδο καθαρισμού επιφανειών η οποία αναπτύχθηκε με σκοπό να περιορίσει τη ρύπανση που προκαλείται κατά τη ψηγματοβολή διαφόρων τύπων. Η σπογγοβολή επιτυγχάνεται με την εκτόξευση ειδικά επεξεργασμένων συνθετικών σωματιδίων σπόγγου υπό την πίεση αέρα. Αποτέλεσμα των φυσικών ιδιοτήτων των σωματιδίων σπόγγου είναι να απομακρύνουν από την επιφάνεια επιστρώσεις χρώματος και ακαθαρσίες αφήνοντας την επιφάνεια καθαρή χωρίς την εκπομπή της επιβλαβούς σκόνης. Τα σπογγοειδή σωματίδια επανεσυλλέγονται και επαναχρησιμοποιούνται αφού ανακυκλωθούν από ειδικό μηχάνημα το οποίο αποτελεί μέρος του εξοπλισμού. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα, να μειώνεται ο αριθμός τον αποβλήτων που παράγονται κατά τη διάρκεια του καθαρισμού επιφανειών. Συνεπώς, τα παραγόμενα απόβλητα διαχειρίζονται ευκολότερα απ’ τη στιγμή που μετά το πέρας των εργασιών απομένει σημαντικά μικρότερη ποσότητα έναντι αυτής της αμμοβολής και της υδροβολής. Επίσης, επιτυγχάνεται καθαρισμός υψηλής ποιότητας στο τελικό αποτέλεσμα της επεξεργασμένης επιφάνειας. Τα πλεονεκτήματα της σπογγοβολής, έχουν παρατηρηθεί και καταγραφθεί από την εφαρμογή της στη παγκόσμια βιομηχανία. Στη παρούσα εργασία γίνεται περιγραφή των μεθόδων της ψηγματοβολής και υδροβολής καθώς και ανάλυση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων τους. Στη συνέχεια, αναλύεται η τεχνική της σπογγοβολής και παρουσιάζονται με λεπτομέρεια τα πλεονεκτήματα της έναντι των άλλων τεχνικών. Καθώς προκύπτουν ερευνητικά κενά, στα νέα αποξεστικά μέσα ψηγματοβολής και δεν υπάρχουν επαρκή επιστημονικά δεδομένα σχετικά με την πλέον καινοτόμα και περιβαντολογικά φιλική τεχνική της σπογγοβολής, η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την ανάπτυξη μεθοδολογίας για την περαιτέρω επιστημονική της διερεύνηση. Η μεθοδολογία που προτείνεται για τη συλλογή πειραματικών μετρήσεων χωρίζεται σε τέσσερις ενότητες: Η πρώτη ενότητα αφορά τον καθορισμό των επιφανειών που θα χρησιμοποιηθούν, τον εξοπλισμό, το αποξεστικό υλικό (το είδος σπογγιδίου) και τον χώρο όπου θα διεξαχθεί η πειραματική διαδικασία. Επίσης, τονίζεται η σημαντικότητα του ορισμού των γεωμετρικών χαρακτηριστικών των δοκιμίων, ώστε να διασφαλιστεί η κοινή προέλευσή τους, ώστε να επέλθει η τελική επεξεργασία τους με σπογγοβολή. Η δεύτερη ενότητα αφορά την εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων από τη χρήση της σπογγοβολής, καθώς και των επιπτώσεων στην υγεία και ασφάλεια των εργαζομένων. Όπως αναλύεται, σημαντικός παράγωντας είναι οι ‘επί τόπου’ μετρήσεις (οι μετρήσεις στο πεδίο), οι οποίες θα αφορούν στη σκόνη (αιωρούμενα σωματίδια), το θόρυβο και τις δονήσεις που προέρχονται από την εφαρμογή της σπογγοβολής. Στη τρίτη ενότητα της ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗΣ πειραματικής διαδικασίας, θα γίνει εργαστηριακός έλεγχος της επιφάνειας των δοκιμίων που θα έχει εφαρμοστεί σπογγοβολή. Θα ακολουθήσει συλλογή δεδομένων και αξιολόγηση των μεθόδων με βάση την αποτελεσματικότητα τους. Η τέταρτη και τελευταία ενότητα εργασίας, αφορά τη συνολική αξιολόγηση τόσο του αποξεστικού μέσου (σπογγίδια) όσο και της τεχνικής της σπογγοβολής, έναντι των δύο άλλων παραδοσιακών τεχνικών καθαρισμού με τεχνικά, οικονομικά, περιβαλλοντικά και κοινωνικά κριτήρια.