¿Qué es la desgasificación ultrasónica?

 

Introducción a la desgasificación ultrasónica:

 

La desgasificación ultrasónica es el proceso de eliminar gases disueltos y/o pequeñas burbujas arrastradas de un líquido. Gases eliminados de diversos líquidos, incluidos agua, cera de velas, polímeros, resina epoxi, aceite de silicona, adhesivos, revestimientos, bebidas, tintas, revestimientos, aceite de transformador, lociones y productos de suspensión, aceite de motor, etc. La desgasificación puede mejorar significativamente la calidad de el producto final (reduciendo defectos, mejorando la estética, etc.), a diferencia de la desgasificación al vacío mediante métodos intermitentes, la desgasificación por ultrasonidos se puede realizar en modo de flujo continuo.

 

 

Principio operativo:

 

El ultrasonido se propaga desde un transmisor de sonido a un medio líquido, produciendo fases alternas de presión positiva y negativa. En la etapa de presión negativa (dilución), los ultrasonidos de intensidad suficientemente alta pueden superar la adhesión intermolecular y generar una gran cantidad de microburbujas cercanas al vacío en el líquido. Las burbujas inhalan más gas durante la expansión y lo liberan durante la contracción, lo que resulta en un rápido aumento de volumen. Este proceso se llama difusión "dirigida" o "rectificada". Debido a la distribución uniforme de las burbujas en el líquido y la gran superficie total durante la cavitación acústica en fase gaseosa, la tasa de migración de los gases disueltos en todo el volumen del líquido afectado es rápida y uniforme. El resultado es la formación de una gran cantidad de burbujas oscilantes, que contienen gases previamente disueltos en medios líquidos. Cuando las burbujas saltan en el campo ultrasónico, se aceleran y se fusionan entre sí, formando burbujas más grandes. Este proceso avanza rápidamente hasta que las burbujas alcanzan suficiente flotabilidad, flotan en el líquido y liberan el gas previamente atrapado al medio ambiente.

 

 

Fenómenos de cavitación:

 

La desgasificación ultrasónica es causada por el fenómeno de cavitación. El ultrasonido que atraviesa el líquido lo comprime y expande continuamente. Los ultrasonidos de alta intensidad proporcionan la energía necesaria para dispersar la fase líquida. Cuando se alcanza la presión máxima, se produce la ruptura del líquido en puntos con cohesión débil. Después de esta ruptura, apareció una sobrepresión en el punto de ruptura y se encontró que existían algunas cavidades. En estos huecos, el gas disuelto en el líquido explota en forma de burbujas al cabo de un corto periodo de tiempo.

 

 

 

Experimento de desgasificación ultrasónica:

 

1. Eliminación de gases disueltos (desgasificación)

Verter el líquido en un recipiente de vidrio (“muestra inicial”) (sin introducir burbujas intencionadamente, hay algunas burbujas en suspensión, pero la mayor parte del gas a eliminar contiene volátiles disueltos (1,5%)). Luego se expone la muestra a ultrasonidos durante aproximadamente 1 minuto y 15 segundos ("exposición a ultrasonidos"), durante el cual el gas disuelto se extrae del líquido en forma de grandes burbujas suspendidas. Posteriormente, se deja reposar durante unos 5 minutos para permitir que las burbujas con el gas extraído salgan a la superficie y se rompan ("superficie de burbuja y ruptura"), dando como resultado la "muestra desgasificada" que se muestra en la siguiente figura. La intensidad de la cavitación sufre cambios significativos durante el proceso ultrasónico, y en ocasiones este "salto de intensidad" se utiliza como método automático para finalizar el proceso de desgasificación.

El motivo de su aparición es el siguiente: el generador ultrasónico funciona en modo de amplitud constante: una vez configurada la amplitud ultrasónica, siempre permanece en el mismo nivel. La potencia proporcionada por el generador se ajusta automáticamente basándose en principios similares a los utilizados en el control de crucero de los automóviles, aumentando la potencia del motor para mantener una velocidad constante (en nuestro ejemplo, amplitud) cuando se va cuesta arriba. Cuando las fracciones volátiles se desgasifican completamente del petróleo, sus propiedades cambian repentinamente: la cavitación entra en un estado de burbuja de vacío en lugar de un estado de burbuja inflada. Para el mismo ajuste de amplitud, esto dará como resultado un mayor consumo de energía, lo que provocará un "salto" en la intensidad de la cavitación.

 

 

2. Eliminar las burbujas suspendidas (desgasificación)

En primer lugar, utilice una batidora de mano para introducir burbujas en el líquido ("introducir burbujas"). Luego exponga la muestra a ultrasonido durante aproximadamente 1 minuto y 15 segundos ("exposición a ultrasonido"), durante el cual las pequeñas burbujas suspendidas se fusionan en burbujas más grandes con mayor flotabilidad. Después de este paso, hay un período de reposo de aproximadamente 5 minutos para permitir que las burbujas grandes salgan a la superficie y se rompan ("superficie de la burbuja y ruptura"), lo que da como resultado la "muestra desgasificada" que se muestra en la siguiente figura.

 

 

Ventaja:

 

1. En comparación con otros procesos, la desgasificación ultrasónica no requiere alta temperatura, alta presión, buena seguridad, operación simple y mantenimiento conveniente.

2. En comparación con los métodos convencionales, los equipos ultrasónicos son simples, tienen costos de producción bajos y beneficios económicos integrales significativos.

3. Tiene un amplio espectro y amplia aplicabilidad, y la gran mayoría de los líquidos se pueden desgasificar mediante ultrasonido.

4. Mantenga constante el efecto del material líquido.

5. Eliminar gases disueltos y/o burbujas arrastradas que interfieran con el uso previsto del líquido.

6. Mejore la apariencia mientras desgasifica, homogeneiza y extiende la vida útil del líquido.