Problemas comunes con los equipos de tratamiento de líquidos por ultrasonidos

¿Qué es la ecografía?

Aunque el sonido es una sensación perceptiva, no siempre es audible. El término ultrasonido significa literalmente "sonido que trasciende"; sonido por encima del espectro audible humano. La frecuencia del sonido es el número de ciclos de ondas sonoras en un segundo. La frecuencia se mide en unidades llamadas hercios (Hz). Dado que 18 kHz por segundo (18000 Hz/ciclo) es aproximadamente el límite superior de la audición humana, el término ultrasonido se refiere al sonido (ondas sonoras) que supera esa frecuencia. 20 kHz es la frecuencia más eficaz para aplicaciones de procesamiento de líquidos.

¿Cuál es la diferencia entre un procesador ultrasónico y un baño ultrasónico?

Debido a muchos factores, la intensidad y la potencia ultrasónicas dentro del baño son bajas, dependen de la posición y son inconsistentes. Al utilizar un procesador ultrasónico, debido a la alta intensidad de energía, concentración y capacidad de ajuste en la parte superior de la herramienta, la velocidad de procesamiento se acelera significativamente y la repetibilidad es alta.

¿20KHZ o 40KHZ?

La frecuencia de 40 kHz se utiliza habitualmente para la limpieza y atomización ultrasónicas, ya que el tamaño de las gotas a esta frecuencia es la mitad del tamaño de las gotas generadas a 20 kHz. Sin embargo, la frecuencia elegida para la mayoría de las aplicaciones de procesamiento de líquidos por ultrasonidos es de 20 kHz, ya que la amplitud en la parte superior de la herramienta y la cavitación resultante son más efectivas para el procesamiento de líquidos. La frecuencia de 40 kHz puede ser efectiva para lotes pequeños y algunas aplicaciones con duraciones más cortas.

 

 

¿Existen limitaciones para el mecanizado ultrasónico?

Sí, viscosidad, temperatura y propiedades del líquido. A medida que aumenta la viscosidad del material, disminuye su capacidad para transmitir vibraciones. Por lo general, la viscosidad máxima que puede procesar materiales de manera efectiva es de 4000 cps. Para los sistemas estándar, el límite superior de temperatura real es de aproximadamente 65 grados C. Los cabezales de herramientas sólidos se pueden utilizar para soluciones acuosas y líquidos con baja tensión superficial (como solventes), pero con cabezales de herramientas reemplazables, solo se utilizan para muestras acuosas.

¿Qué tipo de instrumento debo utilizar?

Los dispositivos de 500 y 800 W son los más versátiles, ya que pueden manejar volúmenes grandes y pequeños: desde 250 μL de micropunta hasta 1 litro de sonda de 1" (25 mm). Además, cuando se utilizan junto con piscinas de flujo continuo, pueden procesar muchos litros por hora además del flujo. Si el volumen de muestra es muy pequeño, un dispositivo de 500 W puede ser la mejor opción. Se recomiendan dispositivos de 1500 o 2500 vatios para aplicaciones industriales y de gran escala.

¿Un cabezal de herramienta reemplazable o resistente?

El cabezal de la herramienta reemplazable tiene un extremo roscado, que se puede desenroscar y reemplazar cuando el cabezal de la herramienta se desgasta. El cabezal de la herramienta de repuesto solo se utiliza para muestras que contienen agua. Si realiza un tratamiento ultrasónico en una solución que contiene solventes orgánicos, alcohol o cualquier líquido de baja tensión superficial, el líquido se filtrará en el interior del cabezal de la herramienta roscado (independientemente de lo apretada que esté la conexión). Una vez que el líquido ingresa al cabezal de la herramienta, se aflojará y hará que el sistema muestre un error de sobrecarga. Si la aplicación requiere solventes o líquidos de baja tensión superficial, se deben utilizar sondas sólidas. Las sondas sólidas se pueden utilizar para cualquier tipo de líquido. Tenga en cuenta que todos los microindicadores son sólidos. Solo las sondas de ½" con un diámetro o mayor pueden tener cabezales de herramienta reemplazables.

¿Qué cabezal de herramienta es el más adecuado para mi aplicación?

Cuanto mayor sea el diámetro del cabezal de la herramienta y mayor la amplitud, mayor será el volumen que se puede procesar. Se requiere un cabezal de herramienta más pequeño para que quepa en un recipiente más pequeño.

¿Qué tan profundo se debe insertar el cabezal de la herramienta?

Si la profundidad de inmersión del cabezal de la herramienta no es suficiente, la muestra burbujeará. Si el cabezal de la herramienta se sumerge demasiado, la muestra no podrá circular de manera efectiva. Si se establece una amplitud demasiado alta, también puede producirse espuma. Todas las situaciones descritas pueden provocar un tiempo de procesamiento prolongado y malos resultados. Ajuste la profundidad del cabezal de la herramienta para evitar salpicaduras y espuma, manteniendo al mismo tiempo una mezcla vigorosa de la muestra.

 

 

¿Es posible fabricar sondas de cualquier longitud?

No, no es posible. El cabezal de la herramienta resuena a una frecuencia específica (mitad de longitud de onda o múltiplos de media longitud de onda). El cabezal de la herramienta de 20 KHz tiene aproximadamente 5 pulgadas (127 milímetros) de largo y se puede extender en incrementos de 5 pulgadas (127 milímetros).

¿Visualización de potencia y ajuste de amplitud?

La potencia es una medida de la energía eléctrica transmitida a un transductor. Se mide en vatios y se muestra en la pantalla del instrumento de ultrasonidos. En el transductor, la energía eléctrica se convierte en energía mecánica. Esto se logra excitando cristales piezoeléctricos que se mueven longitudinalmente dentro del transductor. Esta conversión de energía eléctrica a energía mecánica provoca el movimiento a través del cabezal de la herramienta, lo que hace que la parte superior se mueva hacia arriba y hacia abajo.

La distancia recorrida hacia arriba y hacia abajo en un movimiento se denomina amplitud. La amplitud es ajustable. Cada cabezal de herramienta tiene un valor máximo de amplitud. Por ejemplo, cuando se establece al 100 % en el cabezal de herramienta de ½" de diámetro, el cabezal de herramienta alcanzará aproximadamente 115 μm de amplitud. Cuando se establece al 50 %, la amplitud es de aproximadamente 57 μm. Tenga en cuenta que este valor es aproximado y no completamente lineal.

Existe una relación directa entre la amplitud y la intensidad. Si trabaja en un entorno de baja amplitud, proporcionará un tratamiento ultrasónico de baja intensidad. Si trabaja en entornos de alta amplitud, recibirá un tratamiento ultrasónico de alta intensidad. Para reproducir los resultados, el entorno de amplitud, la temperatura, la viscosidad y el volumen de la muestra deben ser consistentes. Al intentar reproducir los resultados del tratamiento ultrasónico, la amplitud, en lugar de la potencia, es el factor más crítico.

Existe una relación variable entre la potencia y la amplitud/intensidad. Por ejemplo, en comparación con muestras pegajosas como la miel, el tratamiento ultrasónico del agua con una configuración del 50 % requiere menos potencia. Para estas dos muestras, la amplitud/intensidad es la misma, pero la potencia/vatios será diferente porque las muestras viscosas requieren más vatios para accionar el cabezal de la herramienta. Las muestras pegajosas impondrán cargas más pesadas a los pares de herramientas, por lo que sus sistemas deben trabajar más para vibrar hacia arriba y hacia abajo con la misma intensidad. Las pequeñas fluctuaciones en la visualización de la potencia durante el tratamiento ultrasónico son normales.