Cavitación acústica frente a cavitación hidrodinámica en aplicaciones de mezcla

Cavitación para mezclar y homogeneizar: ¿Existe alguna diferencia entre la cavitación acústica y la hidrodinámica? ¿Y por qué una tecnología de cavitación puede ser mejor para su proceso?
cavitación acústica – también conocida como cavitación ultrasónica – y la cavitación hidrodinámica son dos formas de cavitación, que es el proceso de crecimiento y colapso de cavidades de vacío en un líquido. La cavitación acústica se produce cuando un líquido se somete a ondas ultrasónicas de alta intensidad, mientras que la cavitación hidrodinámica se produce cuando un líquido fluye a través de una constricción o alrededor de un obstáculo (por ejemplo, una boquilla Venturi), lo que provoca la caída de presión y la formación de cavidades de vapor.
Las fuerzas de cizallamiento cavitacional se utilizan para homogeneizar, mezclar, dispersar, emulsionar, disgregar células, así como para iniciar e intensificar reacciones químicas.

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Acoustic cavitation as shown here at the Hielscher ultrasonicator UIP1500hdT is used to initiate and promote chemical reactions. Ultrasonic cavitation at Hielscher's UIP1500hdT (1500W) ultrasonicator for sonochemical reactions.

Cavitación ultrasónica en la sonda cascatrode del ultrasonicador UIP1000hdT (1000 vatios, 20kHz) en un reactor de vidrio.

Aunque tanto las técnicas de cavitación acústica como las hidrodinámicas utilizan el mismo fenómeno y efecto de colapso de la burbuja de cavitación, existe una diferencia significativa entre estas dos técnicas creadas mediante ultrasonidos o utilizando boquillas Venturi.

Los ultrasonidos intensos producen burbujas de cavitación en el agua. El posterior colapso de las burbujas de cavitación produce un cizallamiento mecánico extremo en el líquido. Este efecto altera las células, por ejemplo para la extracción botánica, o rompe las gotas de aceite en el agua a un tamaño muy pequeño (emulsificación). El efecto de cavitación convierte a los homogeneizadores ultrasónicos de Hielscher en un medio muy eficaz para la dispersión, homogeneización, emulsificación y extracción. Hielscher Ultrasonics fabrica sondas ultrasónicas desde 50 vatios hasta 16000 vatios para cubrir los procesos de ultrasonidos en el laboratorio y en la producción a gran escala.

Cavitación ultrasónica en agua (homogeneizador ultrasónico de 1000 vatios)

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Conozca aquí qué diferencias existen entre la cavitación acústica y la hidrodinámica y por qué le conviene elegir un ultrasonidos tipo sonda para su proceso impulsado por cavitación:

Ventajas de la cavitación acústica sobre la hidrodinámica

  1. Más eficaz: La cavitación acústica suele ser más eficiente a la hora de producir cavidades de vacío, ya que la energía necesaria para producir cavitación suele ser menor que en la cavitación hidrodinámica. Por lo tanto, los cavitadores y reactores de cavitación basados en ultrasonidos son más eficientes desde el punto de vista energético y económicos. Los ultrasonidos son el método más eficiente desde el punto de vista energético para producir cavitación. La cavitación acústica / ultrasónica generada por los sondas-ultrasonidos evita la creación de fricción innecesaria. La sonda ultrasónica oscila perpendicularmente impidiendo la generación de fricción innecesaria que desperdicia energía. A diferencia de la cavitación acústica, la cavitación hidrodinámica utiliza sistemas rotor-estator o tobera para generar cavitación. Ambas técnicas – rotores-estator y toberas – causan fricción, ya que el motor tiene que accionar grandes piezas mecánicas. Si los estudios afirman la eficiencia energética de las cavitaciones hidrodinámicas, sólo tienen en cuenta la potencia nominal de la tecnología respectiva y descuidan el consumo real de energía. Esos estudios normalmente no tienen en cuenta la pérdida de energía de fricción, que es un efecto bien conocido e indeseado de las tecnologías de cavitación hidrodinámica.
  2. Mayor control: La cavitación acústica puede controlarse y regularse más fácilmente, ya que la intensidad de las ondas ultrasónicas puede ajustarse con precisión para producir el nivel de cavitación deseado. En cambio, la cavitación hidrodinámica es más difícil de controlar, ya que depende de las características de flujo del líquido y de la geometría de la constricción u obstáculo. Además, las boquillas son propensas a atascarse, lo que provoca interrupciones del proceso y una limpieza laboriosa.
  3. Puede manipular casi todos los materiales: Mientras que una tobera Venturi y otros reactores de flujo hidrodinámico tienen dificultades para manejar sólidos y especialmente materiales abrasivos, los cavitadores ultrasónicos pueden procesar de forma fiable casi cualquier tipo de material. Los reactores de cavitación ultrasónica pueden homogeneizar incluso altas cargas de sólidos, partículas abrasivas y materiales fibrosos sin atascarse.
  4. Mayor estabilidad: La cavitación acústica es generalmente más estable que la cavitación hidrodinámica, ya que las cavidades de vapor producidas por la cavitación acústica tienden a distribuirse más uniformemente por todo el líquido. Por el contrario, la cavitación hidrodinámica puede producir cavidades de vapor que están muy localizadas y pueden dar lugar a patrones de flujo desiguales o inestables.
  5. Mayor versatilidad: La cavitación acústica / ultrasónica puede utilizarse en una amplia gama de aplicaciones, como homogeneización, mezcla, dispersión, emulsificación, extracción, lisis y desintegración celular, así como para sonoquímica. Por el contrario, la cavitación hidrodinámica está diseñada principalmente para aplicaciones de control de flujos y mecánica de fluidos.
    En general, la cavitación acústica ofrece un mayor control, eficacia, estabilidad y versatilidad en comparación con la cavitación hidrodinámica, lo que la convierte en una técnica muy útil para numerosas aplicaciones industriales.

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Reactores de cavitación ultrasónica

Hielscher Ultrasonics le ofrece una gran variedad de sondas ultrasónicas y reactores de cavitación de calidad industrial. Todos los ultrasonicadores y reactores de cavitación de Hielscher están diseñados para aplicaciones de alta intensidad y funcionamiento 24/7 a plena carga.
Diseño, fabricación y consultoría – Calidad Made in Germany
Los cavitadores ultrasónicos de Hielscher son conocidos por sus elevados estándares de calidad y diseño. Su robustez y fácil manejo permiten la integración sin problemas de nuestros cavitadores ultrasónicos en instalaciones industriales. Los cavitadores ultrasónicos de Hielscher se adaptan fácilmente a condiciones duras y entornos exigentes.

Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO y pone especial énfasis en los ultrasonidos de alto rendimiento con tecnología punta y facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonidos de Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.

¿Por qué Hielscher Ultrasonics?

  • elevada eficiencia
  • tecnología punta
  • fiabilidad & robustez
  • lote & en línea
  • para cualquier volumen: desde pequeños viales hasta camiones cargados por hora
  • Demostrado científicamente
  • software inteligente
  • funciones inteligentes (por ejemplo, protocolling de datos)
  • CIP (limpieza in situ)
  • Funcionamiento sencillo y seguro
  • fácil instalación, bajo mantenimiento
  • económicamente beneficioso (menos mano de obra, tiempo de procesamiento, energía)

Si está interesado en la técnica de cavitación ultrasónica, los procesos y los sistemas de cavitación ultrasónica listos para funcionar, póngase en contacto con nosotros. Nuestro experimentado personal estará encantado de hablar con usted sobre su aplicación.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT
15 a 150L De 3 a 15 l/min UIP6000hdT
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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Los homogeneizadores ultrasónicos de alto cizallamiento se utilizan en procesos de laboratorio, de sobremesa, piloto e industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial.



Este vídeo muestra la cavitación ultrasónica / acústica en agua generada por el UIP1000 de Hielscher. La cavitación ultrasónica se utiliza para muchas aplicaciones de líquidos.

Cavitación ultrasónica en líquidos con el UIP1000

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Literatura / Referencias


Ultrasonidos de alto rendimiento La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonicador compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonidos totalmente industriales.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.


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