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Sistema de Limpieza CIP (Cleaning In Place)

En una industria higiénica, como el caso de alimenticia, farmacéutica y cosmética la limpieza sistemática de las instalaciones se debe considerar como parte integrante de la producción y no como una opción.

El concepto de limpieza de una instalación sin desmontar ningún equipo ni tubería se resume limpieza CIP  “Cleaning In Place”, que se puede traducir por “Limpieza In Situ”.

La limpieza se lleva a cabo mediante la circulación de agua y disoluciones de productos químicos calientes a través del equipo o tubería que trabaja en contacto con los productos. Su acción física, química y bacteriológica elimina la suciedad y los microorganismos de las superficies. En el más amplio sentido de la palabra, el proceso de limpieza comprende tres estadios:

  • limpieza, eliminación de suciedad
  • desinfección, reducción del número de bacterias residual en los depósitos y superficies pulidas
  • esterilización, eliminación de todas las bacterias

Para eliminar elementos potencialmente contaminantes no basta con aplicar métodos de limpieza convencionales, por el contrario, se necesita implementar un sistema capaz de vencer las fuerzas de unión tanto entre las impurezas y las superficies impregnadas como la de las sustancias entre sí. 

La efectividad de la limpieza viene determinada por cuatro factores significativos:

  • tiempo de duración del ciclo de limpieza
  • agente de limpieza, productos químicos o combinación de ellos y la concentración de sus disoluciones
  • temperatura elevada proporciona limpiezas más rápidas
  • velocidad/caudal de paso de la disolución de limpieza a través de la tubería o equipo a limpiar
  • frecuencia entre ciclos de limpieza

Un correcto estudio de la ingeniería de diseño permite evaluar el tipo de sistema y diseñar la combinación apropiada de los factores arriba mencionados. Es totalmente necesario que las soluciones de limpieza pasen por toda la superficie de los equipos de la instalación que están en contacto con el producto, y por tanto, no deben existir recovecos ni bolsillos que resulten inaccesibles.

La función de la unidad de limpieza CIP es la de preparar las soluciones de limpieza en la concentración y temperatura adecuadas y programar los distintos ciclos necesarios para la limpieza de todos los elementos de la planta controlando variables como temperatura, caudal y/o presión. Además, debe funcionar de una manera ordenada, minimizando el consumo energético, y con versatilidad en los programas de limpieza.

Un sistema automático que se encarga de la preparación y limpieza de toda la instalación controlando los parámetros de limpieza es fundamental para lograr a  mantener todos los equipos en condiciones limpias y preparadas para cada etapa de producción.

Limpieza de cañerías, tuberías o sistemas cerrados
Gran parte de los sistemas industriales de producción incorporan cañerías, tuberías o sistemas cerrados por donde circulan alimentos o ingredientes. Para lograr una limpieza efectiva se hace circular por los equipos e instalaciones durante un tiempo determinado y con un caudal turbulento. Esta turbulencia sólo asegura la efectividad de la limpieza si presenta el llamado número de Reynolds en una franja de valores adecuada.

De las experiencias de Osborn-Reynolds el reparto de velocidades en una tubería es función de:

 

D = diámetro de tubería

Q = caudal

µ = viscosidad dinámica

ρ = densidad del fluido

 

Estas cuatro variables definen un número adimensional, el número de Reynolds:

Re = 4/ π • Q ρ  / µ  D

Por tanto, los fluidos utilizados para las operaciones de limpieza deben circular en régimen turbulento. El óptimo resultado es logrado alcanzando velocidades en tubería de 1,5 a 3,0 m/s. En la Tabla 2 se muestran las condiciones de limpieza para distintos diámetros de tuberías.

Tabla . Números de Reynolds

D (DIN)

V (m/s)

Re

Q (m3/h)

25

2,8

7,3 ·104

5,4

40

2,0

8,0 ·104

9,0

50

1,7

8,5 ·104

12,0

65

1,48

9,8 ·104

18,2

80

1,36

11,0 ·104

25,2

100

1,34

13,4 ·104

37,9

 

Para alcanzar la limpieza deseada en sistemas de tuberías se deben seguir algunas indicaciones de interés: 

  • Diámetros constantes en tuberías y uniones
  • No existencia de puntos muertos
  • Velocidad del fluido uniforme
  • Las tuberías deben ser capaces de drenar su contenido por gravedad (pendiente hacia drenaje)
  • Prevención de resquicios

También es importante que la instalación esté realizada de manera adecuada. Las cuatro formas higiénicas de unir tuberías más comúnmente usadas son:

  • Unión clamp
  • Unión DIN (unión doble) y otras uniones con rosca sanitaria 
  • Unión con bridas higiénicas
  • Unión soldada

Cada día se emplea más la soldadura orbital en la industria alimenticia, alimenticia, algo que ya hace mucho tiempo se utiliza en la industria farmacéutica. De ese modo, se eliminan juntas de unión, mejorándose los estándares de higiene. Es esencial que las soldaduras se realicen con equipos apropiados y por operadores experimentados. Normalmente, se emplean máquinas de soldadura automática. La soldadura es en atmósfera de gas inerte sin aportación de material TIG. Este tipo de soldadura ha resultado ser igual o superior a cualquier otro tipo de unión de tubería, teniendo unas condiciones sanitarias perfectas al no utilizar juntas como las demás uniones.

Se debe estudiar detenidamente la colocación de los accesorios de tuberías como tés, reducciones de diámetro, etc., de forma que no queden bolsillos u otras zonas de difícil limpieza.

Limpieza de tanques y recipientes
Para su limpieza se instalan una o más bochas de limpieza, según la geometría y los dispositivos internos del tanque.

En la entrada y salida de disoluciones de limpieza a los tanques se emplean sistemas de alta seguridad que evitan que al limpiar un tanque haya la posibilidad de entrada de disolución de limpieza a otros tanques con producto almacenado.

Actualmente existe una variedad muy amplia de dispositivos de limpieza y se distinguen los siguientes tipos:

Limpieza estática con bochas de limpieza (sprayballs)
Estos son los dispositivos más comunes y se utilizan para la limpieza de tanques y recipientes de productos más sencillos de remover y más solubles en agua o en detergentes utilizados. Se caracterizan por su sencillez de instalación, bajo costo y mantenimiento prácticamente nulo. La esferas contienen una determinada cantidad de orificios de cierto diámetro uniformennte distribuidas en toda la esfera.

  • Presión de trabajo: hasta 2,5 bar
  • Diámetro de alcance: hasta 8 metros
  • Caudal: hasta 67 m3/h

Limpieza rotativa
Los dispositivos rotativos tienen una construcción más compleja ya que contienen rodamientos hidrodinámicos que permiten que el dispositivo gire con la propia presión del fluido de limpieza. En este caso, el cabezal rociador no tiene perforaciones pequeñas alrededor sino que todo el líquido disponible se proyecta a través de una, dos o tres toberas de chorro. La gran ventaja de estos modernos dispositivos es una limpieza más eficiente con mayor presión y menor caudal eliminando casi cualquier tipo de suciedad.

  • Presión de trabajo: hasta 20 bar
  • Diámetro de alcance: hasta 10 metros
  • Caudal: hAsta 29 m3/h

Limpieza orbital
Estos equipos se utilizan para eliminar suciedad compleja y difícil de remover y también para diámetros grandes.

  • Presión de trabajo: hasta 90 bar
  • Diámetro de alcance: hasta 27 metros
  • Caudal: hasta 34 m3/h
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