Ultrasonic principle

Tecnologia
Os sistemas de transdutores piezocerâmicos são usados para gerar as vibrações ultra-sônicas. Estes são ligados ao tanque oscilante e contêm um disco piezocerâmico que se expande ou se contrai quando uma tensão é aplicada. Para gerar ultra-som, um gerador de alta freqüência é usado para converter a freqüência de rede de 50 Hz para pelo menos 20 kHz. A freqüência ressonante de um sistema de vibração ultra-sônica é definida pelo conjunto e não pode ser alterada após a fabricação.

Freqüências
Freqüências de 20 kHz a 400 kHz são comumente usadas. As baixas freqüências em torno de 20 kHz produzem bolhas de maior diâmetro com maior penetração, enquanto as freqüências mais altas a partir de 35 kHz são mais adequadas para a limpeza intensiva e suave das superfícies. A freqüência atual comum para partículas com diâmetro maior que 1 µm é de cerca de 200 kHz. A faixa de freqüência acima de 400 kHz até 1,2 MHz também é referida como megasônica na literatura técnica. Aqui, partículas com diâmetro inferior a 1 µm são destacadas de forma ideal. A freqüência necessária é determinada pela menor abertura ou estrutura que pode ser limpa pelo som.

Aplicação
O uso de solventes, ácidos ou álcalis suporta significativamente o efeito de limpeza dos banhos ultra-sônicos. Em particular, a tensão superficial da água deve ser reduzida com uma preparação de limpeza adequada para uma limpeza ultra-sônica eficaz. Nenhum líquido inflamável é usado como agente de limpeza, já que o ultra-som sempre faz com que o calor seja introduzido no líquido, o que poderia levar à ignição do líquido do banho se a temperatura de ignição for ultrapassada. Os banhos ultra-sônicos também são usados no preparo de amostras para fender, ou seja, fragmentos, substâncias biológicas no laboratório analítico. Os banhos ultra-sônicos são usados para a ruptura celular ou para cisalhamento do DNA.

Equipamento ultra-sônico
Equipamentos de limpeza por ultra-som são freqüentemente usados para limpar componentes pequenos, complexos e finamente estruturados. Por exemplo, joalheiros, ourives, técnicos de odontologia, relojoeiros e oftalmologistas usam banhos de limpeza ultra-sônicos para limpar seus produtos. Na indústria médica, banhos ultra-sônicos de alto desempenho são utilizados para o reprocessamento de instrumentos cirúrgicos. Os resíduos de sangue e tecidos podem ser efetivamente dissolvidos a partir das articulações dos instrumentos. Além disso, o ultra-som reduz o tempo de exposição necessário para os desinfetantes. Na indústria automotiva, banhos ultra-sônicos são utilizados para a limpeza de carburadores, velas de ignição e bicos de injeção. Para a limpeza de peças brutas, por exemplo, para acabamento de superfícies (galvanoplastia), são utilizados sistemas de limpeza industrial por ultra-som de grande porte.

Estrutura
O sistema consiste de um tanque cheio de líquido, possivelmente aquecido, um ou mais transdutores ultra-sônicos ou osciladores ultra-sônicos e um gerador que alimenta o(s) transdutor(es) com energia elétrica de alta freqüência. Os transdutores de som podem ser ligados tanto diretamente ao exterior das paredes como sob o fundo do tanque. Com este projeto, o ultra-som é então introduzido diretamente no líquido através das paredes e/ou do piso. Outra variante é o chamado transdutor submersível, que é suspenso no líquido ou preso a racks no tanque. Finalmente, há transdutores de placa que são flangeados a uma abertura correspondente na parede do tanque. Os dispositivos são geralmente feitos de aço inoxidável. A disposição e distribuição dos transdutores sonoros deve ser tal que seja criado um campo sonoro uniformemente forte e não estático. Em alguns casos, a freqüência é modulada para evitar ondas em pé. Uma função para desgaseificar o líquido de limpeza também não é incomum. Aqui, a potência de saída do dispositivo é pulsada para permitir que quaisquer bolhas de gás subam à superfície. O pano de fundo disto é a má formação de bolhas de cavitação na presença de bolhas de gás, uma vez que estas absorveriam a energia. A potência sonora mínima necessária para um bom resultado de limpeza é de cerca de 10-20 watts por litro de líquido de limpeza. Os geradores de som requerem uma distância mínima de 1 – 2 cm para formar um campo sonoro homogêneo. O contato de pessoas com um banho ultra-sônico ativo leva a um ataque à estrutura celular e deve ser evitado.