La tecnica, la cavitazione e la vibrazione delle onde ad alta frequenza

La cavitazione e la vibrazione meccanico molecolare delle onde ultrasonore.

Gli ultrasuoni sono il risultato della trasformazione delle onde elettroniche di un generatore amplificatore di frequenza.

Le onde elettriche sono convertite in velocissimi allungamenti dei trasduttori che, vibrando alla stesse frequenze impostate dal generatore, trasmettono una vibrazione intensa con eguale ampiezza e lunghezza d'onda.

Che i trasduttori siano di tipo magnetostrittivo o piezoelettrico l'ultrasuono di crea per la veloce deformazione millesimale dei materiali magnetizzati o polarizzati (dipenda dal sistema costruttivo). Se nel primo caso una bobina speciale con filo di Litz crea un campo magnetico su lamelle a nido d'ape in nichel, nel secondo caso due o più ceramiche polarizzate deformano le dimensioni di lunghezza e larghezza di ogni singolo emettitore del traduttore ultrasonoro.

Il generatore elettronico emette solo l'alta frequenza elettrica alternata a 25.000, 45.000, 350.000 hertz e la invia ai trasduttori che trasformano, la forma di energia.

Applicata su una parte in metallo l'energia di vibrazione è utilizzata nelle vasche per pulire oreficerie, orologi, argenterie, vetrini e fialette di laboratorio, pinzette e forbici chirurgiche, bisturi e frese dentali, pezzi meccanici di precisione, attrezzature e utensilerie, ingranaggi, componenti saldati, stampi, parti di motori di autovetture, e molti altri materiali. I trasduttori cambiando dimensione trasformano l'energia del generatore in onde alternate meccaniche sinusoidali che sono con frequenze superiori all'udibile umano e per questo si chiamano Ultrasuoni.

Nel lavaggio si utilizzano frequenze con pulsazione d'onda di 18.000 volte al secondo ma gli ultrasuoni possono arrivare a diversi milioni di pulsazioni, vibrazioni che sono invisibili alla nostra percezione sensoriale.

Dopo aver compreso che un generatore non crea direttamente l'ultrasuono ci interessiamo della potenza. La potenza degli ultrasuoni non è calcolata dalla formula P=V x I perché questa formula definisce solo la potenza assorbita da un circuito elettrico in corrente continua (CC) mentre i generatori di ultrasuoni sono amplificatori statici di corrente, tensione e frequenze in corrente alternata pulsata (CA).

La legge di Ohm riguarda i circuiti in corrente continua e non è applicabile ai circuiti dedicati al lavaggio ultrasonoro perché essa non è valida per cicruiti a transitor, SCR, Diodi veloci, IGBT, microprocessori. I circuiti elettronici con questi componenti seguono leggi delle fisica elettrica differenti dalle leggi postulate da Ohm. In linea di massima possiamo considerare che la potenza assorbita in un sistema monofase dai nostri generatori analogico digitali e digitali pulsati multifrequenza è espressa dalla formula P=1,72 x V x I x cosfì. La tensione V e la corrente alternata di ingresso I sono moltiplicate al coseno angolare di sfasatura (cosfì).

La formula diventa più complessa se applicata ai nostri Generatori con alimentazione trifase che sfruttano le 3 fasi elettriche simultaneamente, ma di questi potenti generatori ne parleremo sui altri nostri manuali. La Potenza reale assorbita Pa assorbita dalla rete da un generatore non è parametro valido per calcolare la potenza effettiva pulente PeP di un sistema di lavaggio a onda sonica.

Credere che il concetto di potenza assorbita significhi sicura qualità funzionale di un generatore è una superficiale illusione quanto l'illudersi che basti la parola Ultrasuoni per definire il tipo di attrezzatura che si vorrebbe comprare. Ogni produttore ha sue tecnologie specifiche sia di progettazione che di costruzione, e sceglie componenti e sistemi più o meno di qualità e più o meno moderni e specifici, sviluppando generatori, trasduttori e vasche di lavaggio che non hanno nulla da confrontare con altri se non le cognizioni di base della tecnica.

Su questo argomento delicato giocano spesso importatori ed esportatori di vaschette di poco prezzo che vengono etichettate come fossero costruite in europa ma sono solo vaschette con scarsa tecnologia, scadente affidabilità e sicurezza: dietro le foto pubblicizzate dai portali e-commerce di internet, nessuno vi regalerà potenza e qualità.

Il pubblico meno esperto che non conosce queste azioni pubblicitarie deve informarsi e avere una conoscenza minima della tecnologia ultrasonica, di cui l'italia è uno dei massimi produttori.

Se ad esempio, un generatore progettato male rivela una grande potenza assorbita ma potrebbe darne molto poca in uscita, esso sarebbe come uno scaldino e dissiperebbe aria calda per surriscaldamento invece che energia utile a lavare. Se i trasduttori sono costruiti e saldati in modo improvvisato, avrete un sistema instabile che perde molta potenza invece di trasformarla in vibrazione sonica. Senza sapere il motivo avreste un apparecchio di potenza che potenza pulente effettiva ne ha pochissima.

Se vi fossero entrambi i due casi, generatore che assorbe ma non fornisce potenza in uscita e trasduttori progettati in modo approssimativo che vibrano poco o fanno solo rumore, il sistema avrebbe una doppia perdita di potenza. Il lavaggio sarebbe debole anche se, in apparenza, c'è il consumo di potenza dalla rete e corrisponde a quanto dichiarato sulla targa della macchina dal costruttore.

Più il sistema scalda, ha circuiti obsoleti e componenti elettronici di categoria bassa (che voi non vedete dall'esterno della vaschetta) e maggiore sarà la perdita di lavaggio, tempo ed efficienza dell'economica macchinetta comprata col carrello del sito e-commerce.
Per quanto incredibile da diverso tempo vediamo sistemi che sono fatti con questi concetti errati e controproducenti su cui spesso cascano molti utilizzatori inesperti.

Per definire il valore della Potenza Effettiva Pulente si considera l'effettiva potenza pulente totale della macchina ultrasonora, che comprende diversi calcoli tecnici e valutazioni scientifiche.

• qualità elettromeccanica dei trasduttori e loro rendimento
• tipo di amplificazione in uscita
• tipo e uniformità delle onde elettroniche emesse
• sintonia e forma d'onda
• sincronia tra generatore e trasduttori
• sincronia tra tutti i trasduttori
• uniformità delle onde meccaniche trasformate e realmente trasmesse e vibrate nel liquido

A questi dati sono da aggiungere e valutare centinaia di ulteriori parametri elettrotecnici, meccanici e della tecnologia dei materiali con formule matematiche integrate che sono di complessa conoscenza per i non addetti ai lavori. La reale potenza ultrasonora di una lavatrice o di un sistema ultrasonoro, progettati per lavare pezzi e particolari meccanici, è da calcolare con formule della matematica superiore con calcoli scientifici e formule che sono da unire a risultati di collaudo pratico in laboratori attrezzati per analizzarli e confermarli.

Nel settore del lavaggio l'empirismo costruttivo e scelte superficiali devono essere tralasciate perché sono fattori negativi che ostacolano gli obbiettivi da raggiungere:

• personalizzata pulitura dei prodotti
• rapido e sicuro sgrassaggio
• migliore efficienza nei reparti
• ecologia e risparmio sui costi
• costi azzerati di manutenzione
• costi generali ridotti del 50% rispetto a sistemi tradizionali

Cavitazione e vibrazione molecolare alle alte frequenze.

I concetti di cavitazione e di vibrazione molecolare sono alla base della pulizia di oggetti nei liquidi per effetto dell'ultrasuono.

La cavitazione è una compressione ed espansione fisica, conosciuta da anni in idraulica, e riguarda il fatto che le onde degli ultrasuoni comprimono ed espandono velocemente i fluidi. Le molecole del liquido detergente cambiano dimensione, il fenomeno crea bolle di pressione positiva e negativa che esplodendo e implodendo rilasciano una grande energia di impatto che distacca lo sporco con micropressioni localizzate di 1.300 Bar.

La vibrazione e la correlata pulizia meccanico-molecolare è invece un effetto specifico, associabile ai fenomeni delle onde e delle variazioni di quiete degli elettroni e delle particelle elementari della materia. Si tratta di un fenomeno che avevamo osservato in laboratori universitari già nel lontano 1989.

Il fenomeno della vibrazione meccanico molecolare è intimamente correlato al'oscillazione dell'elettrone. Il generatore tramite i trasduttori scuote dal suo stato di quiete le particelle imponendo loro di oscillare alla sua frequenza, ampiezza d'onda e potenza. Ogni particella del liquido e dello strato di sporco superficiale dei pezzi sarà costretta ad oscillare con la stessa frequenza imposta dal sistema ultrasonoro.

Queste oscillazioni non solo creano cavitazioni localizzate ma staccano anche in modo energico la sporcizia con impulsi d'onda oscillatoria checolpiscono le superfici, staccando rapidamente i depositi di sporco e gli inquinanti che coprono le superfici e le forme dei pezzi.

Ricerca e scienza nelle applicazioni ultra acustiche.

Alcuni di questi fenomeni li abbiamo scoperti con prove, analisi elettroniche e con la collaborazioni di centri universitari di Fisica, pubblicando su diverse riviste tecniche il comportamento delle particelle sottoposte a energia elettrica ad alta frequenza.

La nostra ricerca ci ha aiutato a produrre pulitori con ultrasuoni moderni, già pronti per le future esigenze di ecologia e risparmio energetico. La nostra attenzione ai problemi di inquinamento, risparmio energetico, prodotti e dtergenti con una chimica più dolce meno aggressiva e più compatibile con la salute dei lavoratori è parte fondamentale della nostra filosofia di costruttori di macchine di lavaggio di tipo ecologico.

Il nostro obbiettivo è migliorare costantemente prodotti e lavatrici con idee innovative adatte a eliminare gli sprechi energetici e il surriscaldamento globale del pianeta.

Le macchine di lavaggio della ULTRASUONI I.E. funzionano con basso consumo di acqua, elettricità e detergenti biodegradabili, lavano in modo economico, veloce e sicuro, senza emissioni nocive, come attestato dai controlli e dai collaudi secondo il Marchio CE.