Compatibilidad con el oxígeno

La limpieza con oxígeno consiste en la preparación para el servicio con oxígeno, asegurando que las superficies que puedan entrar en contacto con altas presiones parciales de oxígeno durante su uso estén libres de contaminantes que aumenten el riesgo de ignición. ^{[ 2 ]}

La limpieza con oxígeno es una condición necesaria, pero no siempre suficiente, para el servicio con oxígeno a alta presión parcial o alta concentración. Los materiales utilizados también deben ser compatibles con el oxígeno en todas las condiciones de servicio previstas. Los componentes de aluminio y titanio, en particular, no son adecuados para el servicio con oxígeno. ^{[ 2 ]}

En el caso de los equipos de buceo, la limpieza con oxígeno generalmente implica desmontar el equipo en sus componentes individuales, los cuales se limpian minuciosamente de hidrocarburos y otros contaminantes combustibles utilizando limpiadores no inflamables y no tóxicos. Una vez secos, los equipos se vuelven a ensamblar en condiciones limpias. Durante el reensamblaje, los lubricantes se reemplazan por sustitutos específicamente compatibles con el oxígeno. ^{[ 2 ]}

El estándar y los requisitos para la limpieza con oxígeno de los equipos de buceo varían según la aplicación y la legislación y los códigos de práctica aplicables. Para los equipos de buceo autónomo, el estándar de la industria establece que los equipos de respiración que estarán expuestos a concentraciones superiores al 40 % de oxígeno en volumen deben limpiarse con oxígeno antes de su uso. ^{[ 2 ]} Los equipos suministrados desde la superficie pueden estar sujetos a requisitos más estrictos, ya que el buceador podría no ser capaz de retirarlos en caso de accidente. La limpieza con oxígeno puede requerirse para concentraciones tan bajas como el 23 %. ^{[ 3 ]} Otras especificaciones comunes para la limpieza con oxígeno incluyen ASTM G93 y CGA G-4.1. ^{[ 4 ]}

Los agentes de limpieza utilizados van desde disolventes industriales de alta resistencia hasta detergentes como freón líquido , tricloroetileno y fosfato trisódico anhidro , seguidos de un enjuague con agua desionizada . Estos materiales se consideran actualmente perjudiciales para el medio ambiente y un riesgo innecesario para la salud. Se ha comprobado que algunos detergentes domésticos multiusos potentes cumplen la función adecuadamente. Se diluyen con agua antes de su uso y se utilizan calientes para una máxima eficacia. La agitación ultrasónica, el sacudido, la pulverización a presión y el volteo con perlas de vidrio o acero inoxidable o abrasivos cerámicos suaves se utilizan eficazmente para acelerar el proceso cuando sea apropiado. Es necesario un enjuague y secado completos para garantizar que el equipo no se contamine con el agente de limpieza. El enjuague debe continuar hasta que el agua de enjuague esté limpia y no forme una espuma persistente al agitarla. El secado con gas caliente, generalmente aire caliente, es común y acelera el proceso. El uso de un gas de secado con baja fracción de oxígeno puede reducir la oxidación instantánea del interior de los cilindros de acero. ^{[ 2 ]}

Tras la limpieza y el secado, y antes del reensamblaje, se inspeccionan las superficies limpias y, cuando procede, se analizan para detectar la presencia de contaminantes. La inspección bajo luz ultravioleta puede mostrar la presencia de contaminantes fluorescentes, pero no garantiza la detección de todos ellos. ^{[ 2 ]}

El diseño para el servicio de oxígeno incluye varios aspectos:

• Selección de materiales compatibles con el oxígeno para componentes expuestos. ^{[ 5 ]}
• Minimizar el área expuesta de materiales que son necesarios por razones funcionales pero que son menos compatibles, y evitar altas velocidades de flujo en contacto con estos materiales. ^{[ 5 ]}
• Proporcionar una transferencia de calor eficaz para evitar el aumento de temperatura de los componentes. ^{[ 5 ]}
• Minimizar la posibilidad de calentamiento adiabático por aumentos repentinos de presión, por ejemplo, utilizando válvulas que no se puedan abrir repentinamente a su máxima capacidad o abriéndolas contra un regulador de presión. ^{[ 5 ]}
• Proporcionar superficies lisas en contacto con el flujo siempre que sea posible y minimizar los cambios bruscos en la dirección del flujo.
• Uso de dispositivos cortafuegos / dispositivos cortafuegos de oxígeno en mangueras flexibles

Como regla general, la compatibilidad con el oxígeno se asocia con una temperatura de ignición alta y una velocidad de reacción baja una vez encendida. ^{[ 6 ]}

Los materiales orgánicos generalmente tienen temperaturas de ignición más bajas que los metales considerados aptos para el servicio con oxígeno. Por lo tanto, debe evitarse o minimizarse el uso de materiales orgánicos en contacto con oxígeno, especialmente cuando el material está expuesto directamente al flujo de gas. Cuando se debe utilizar un material orgánico para piezas como diafragmas, juntas, empaquetaduras o asientos de válvulas, generalmente se elige el material con la temperatura de ignición más alta para las propiedades mecánicas requeridas. Los fluoroelastómeros son preferibles cuando grandes áreas están en contacto directo con el flujo de oxígeno. Otros materiales pueden ser aceptables para juntas estáticas donde el flujo no entra en contacto directo con el componente. ^{[ 6 ]}

Solo deben utilizarse lubricantes y selladores compatibles con el oxígeno, probados y certificados, y en cantidades tan pequeñas como sea razonablemente posible para un funcionamiento eficaz. Debe evitarse la proyección de exceso de sellador o la contaminación por lubricante en las zonas de flujo. ^{[ 5 ]}

Entre los metales de ingeniería comúnmente utilizados con alta resistencia a la ignición en oxígeno se incluyen el cobre, las aleaciones de cobre y las aleaciones de níquel-cobre. Estos metales tampoco suelen propagar la combustión, lo que los hace generalmente adecuados para su uso en presencia de oxígeno. Además, están disponibles en aleaciones de fácil mecanizado, fundibles o altamente dúctiles, y poseen una resistencia razonable, por lo que resultan útiles para una amplia gama de componentes destinados a su uso en presencia de oxígeno. ^{[ 6 ]}

Las aleaciones de aluminio tienen una temperatura de ignición relativamente baja y liberan una gran cantidad de calor durante la combustión, por lo que no se consideran adecuadas para el servicio de oxígeno, donde estarán expuestas directamente al flujo, pero son aceptables para cilindros de almacenamiento donde el caudal y las temperaturas son bajos. ^{[ 5 ]}