El principio de la limpieza por ultrasonidos se basa esencialmente en el efecto de cavitación.
Los generadores y convertidores excitan el oscilador del medio de limpieza para generar ondas sonoras. Cuando estas ondas sonoras chocan de forma selectiva, la estructura del medio se rompe brevemente y se crean burbujas de vacío (las llamadas burbujas de cavitación). Estas implosionan en el rango de µs, preferiblemente cuando golpean una superficie dura, lo que puede provocar temperaturas de hasta 5.500 °C y presiones de hasta 2.000 bar, literalmente expulsando contaminantes.
Las frecuencias más bajas (hasta 25 kHz) producen burbujas de mayor diámetro con un poder explosivo muy alto. Las frecuencias más altas significan burbujas más pequeñas que limpian más suavemente. El proceso de limpieza por ultrasonidos también se puede utilizar para limpiar áreas de difícil acceso, como socavaduras en herramientas o incluso diámetros muy pequeños en cánulas. La dificultad aquí radica principalmente en el proceso de enjuague después de la limpieza, que en determinadas circunstancias también puede apoyarse mediante ultrasonidos. En principio, también se pueden limpiar todas las zonas a las que puede llegar el medio de limpieza líquido.
Otro efecto de limpieza creado por los osciladores vibratorios son los llamados microchorros. Un pequeño chorro de agua fuerte que, además de las burbujas de cavitación, tiene otro efecto mecánico adicional de disolución de la suciedad.
Estos efectos extremos se utilizan específicamente y en dosis adecuadas durante la limpieza ultrasónica.
Otros factores que influyen en el resultado de la limpieza
También juegan un papel importante, entre otras cosas, el medio de limpieza y la temperatura del medio de limpieza, que influye en la agresividad del medio. Mediante la combinación de medio de limpieza y temperatura se disuelve la tensión superficial de la suciedad y se ofrece así la superficie de ataque perfecta para los ultrasonidos (las burbujas de cavitación).
La combinación de medio limpiador, temperatura y ultrasonido elimina la suciedad capa por capa. La suciedad ya disuelta por el medio de limpieza se elimina, dejando al descubierto la capa de suciedad que se encuentra debajo de la mejor manera posible. Esto ofrece nuevamente al medio de limpieza una superficie de ataque óptima y lo más grande posible hasta que la suciedad se elimina por completo del componente. Sin ultrasonidos, el proceso llevaría mucho tiempo y en la mayoría de los casos no penetraría hasta el componente. Además, el consumo de medios de limpieza es significativamente mayor sin ultrasonidos.
Por estas razones, el ultrasonido ofrece una solución completa, rentable y ambientalmente sostenible a las necesidades de limpieza como ningún otro proceso.
Áreas de aplicación
Donde quiera que los depósitos y la contaminación afecten la producción y requieran una limpieza regular, la estimulación activa con ultrasonidos puede ser la solución. Los profesionales de Iberkleen indican que se puede utilizar en sistemas de procesamiento estacionarios o móviles.
Los campos de aplicación típicos son:
- Silos.
- Tubería.
- Intercambiador de calor.
- Excitación de componentes en líquidos.
- … cualquier cosa que pueda ponerse en vibración.
La estimulación específica de sólidos evita cualquier adherencia.
Limpieza de herramientas y moldes
Para aplicaciones duras con condiciones ambientales adversas, como plantas químicas, refinerías y fundiciones, desde la limpieza de piezas con mayores requisitos para, por ejemplo, la industria automotriz y los proveedores (conforme a ISO 16232:2018) hasta la limpieza más fina en condiciones de sala limpia y embalaje estéril automatizado.
La limpieza por ultrasonidos está establecida desde hace muchos años en el ámbito de la limpieza fina y puede utilizarse como referencia para casi todos los procesos. La limpieza ultrasónica a veces produce el mayor nivel posible de limpieza, de forma reproducible y fiable. Por este motivo, la tecnología de ultrasonidos se utiliza desde hace muchos años con éxito en la industria médica, química y farmacéutica.
Durante mucho tiempo, los grandes sistemas de limpieza por ultrasonidos no fueron económicamente viables. Los costes de adquisición eran simplemente demasiado elevados, aunque los costes de funcionamiento eran y son muy bajos en comparación con otros procesos.
Sin embargo, gracias al mayor desarrollo, la automatización y la producción en masa de los componentes necesarios, y los consiguientes precios de compra más bajos para componentes de alta calidad, ahora es posible ofrecer este proceso de forma económica para la contaminación grave.
En comparación con otros métodos de limpieza, la tecnología ultrasónica permite llegar y limpiar lugares que no son visibles o accesibles, como por ejemplo socavaduras y canales de refrigeración. La única condición que se debe cumplir es que las zonas se llenen con producto de limpieza, ya que éste es el medio de transmisión de las ondas ultrasónicas.
Mediante el uso de ultrasonidos, es posible lograr un mejor resultado de limpieza con agentes de limpieza menos dañinos en el mismo tiempo de limpieza, o incluso en un tiempo reducido.
Sistemas completos para limpieza por ultrasonidos
Junto contigo, los profesionales analizan los requisitos necesarios de tu sistema. Desde la definición inicial del sistema hasta el sistema completo llave en mano. Para ello, se pueden emplear cualquier de estos sistemas completos:
- Sistema manual.
- Sistema semiautomático.
- Sistema completamente automático.
Los sistemas existentes se pueden actualizar fácilmente con los transductores. Además de titanio, los vibradores de varilla también están fabricados de acero inoxidable de aleación especial. Esto supone una importante reducción de costes. Al mismo tiempo, la vida útil aumenta gracias al menor daño por cavitación del resonador durante el proceso de limpieza.
Componentes ultrasónicos
- Generadores ultrasónicos: son capaces de cubrir una banda de frecuencia hasta 5 veces mayor que la de los generadores convencionales. Disponen de modulación de frecuencia dentro del generador mediante tecnología multimodo con ajuste automático debido a la resonancia del medio de limpieza, lo que consigue una limpieza más rápida y profunda y se evitan las ondas estacionarias (daños por cavitación). Gracias a la programabilidad sencilla y fácil de usar, se pueden crear programas adecuados para cada aplicación. Reaccionan de forma independiente al cambio en la resonancia del medio de limpieza (por ejemplo, debido a cambios de temperatura, concentración, densidad, etc.) y ajustan de forma independiente los parámetros para lograr siempre un resultado de limpieza óptimo. Desconexión automática mediante nivel de líquido ajustable individualmente.
- Transductor ultrasónico: Los osciladores de varilla especialmente desarrollados para la limpieza están fabricados con los mejores materiales y con la máxima precisión. Tenen una eficiencia extremadamente alta de alrededor del 98%. Esto con un campo sonoro de 360°. El diseño especialmente desarrollado y optimizado de los osciladores de varillas utiliza principios físicos para generar (espacial y aleatoriamente) ondas sonoras espacialmente forzadas y, además, arbitrarias en el medio de limpieza. Estos efectos aceleran y mejoran el rendimiento de limpieza en comparación con los sistemas convencionales. Los transductores se pueden sumergir completamente en el medio de limpieza. Ahorran espacio y son extremadamente robustos. Gracias a la radiación radial generan un campo sonoro intenso y homogéneo. Los resultados de la limpieza no pueden verse afectados negativamente por la acumulación de suciedad en las varillas vibratorias.
