Desgasificación y eliminación de espumas en líquidos mediante el uso de los ultrasonidos

La desgasificación y la antiespumación de líquidos mediante ultrasonidos es un proceso muy eficaz. La ultrasonicación elimina las pequeñas burbujas de gas en suspensión del líquido y reduce el nivel de gas disuelto por debajo del nivel de equilibrio natural.

La desgasificación y la antiespumación de líquidos son necesarias para muchos fines, como los siguientes procesos:

  • preparación de la muestra antes de la medición del tamaño de las partículas para evitar errores de medición
  • desgasificación del aceite y del lubricante antes del bombeo para reducir el desgaste de la bomba debido a la cavitación
  • desgasificación de alimentos líquidos, por ejemplo, zumos, salsas o vinos, para reducir la proliferación de microbios y aumentar su vida útil
  • desgasificación de polímeros y barnices antes de su aplicación, curado o infusión al vacío

En la sonicación de líquidos, las ondas sonoras que se propagan desde la superficie radiante hacia el medio líquido dan lugar a ciclos alternados de alta y baja presión, cuyos índices dependen de la frecuencia. Durante el ciclo de baja presión, las ondas ultrasónicas pueden crear pequeñas burbujas de vacío o vacíos en el líquido. El gran número de burbujas pequeñas genera una gran superficie total de burbujas. Además, las burbujas están bien distribuidas en el líquido. El gas disuelto migra a estas burbujas de vacío a través de la gran superficie y aumenta el tamaño de las burbujas.
Las ondas acústicas apoyan el tacto y la coalescencia de burbujas adyacentes que conducen a un crecimiento acelerado de las burbujas. Las ondas de sonicación también ayudarán a temblar burbujas de las superficies de los vasos y forzarán a burbujas más pequeñas que descansan por debajo de la superficie del líquido a subir a través y liberar el gas atrapado al medio ambiente.

La eliminación de líquidos es una poderosa aplicación de los dispositivos ultrasónicos de Hielscher. El video muestra al Hielscher UP200S durante la desgasificación del agua.

Desgasificación del agua usando el UP200S con el sonotrodo S40

Desgasificación de petróleo por ultrasonidos utilizando un procesador de ultrasonidos UP200S (200 W)

Desgasificación del aceite por ultrasonidos con un procesador de ultrasonidos Hielscher de 200 vatios.

Ponlo a prueba

El proceso de desgasificación y antiespumación de líquidos puede hacerse visible fácilmente. En un vaso de cristal con agua del grifo recién vertida, la ultrasonicación obligará a las pequeñas burbujas en suspensión a unirse y a subir rápidamente. Puedes ver este efecto en la imagen de progreso que aparece a continuación.

Illustrates ultrasonic degassing of water in a series of three pictures.

desgasificación de ultrasonidos de agua (5 segundos)

El aceite agitado contiene un elevado número de burbujas o espuma en suspensión. Esto es un problema, sobre todo en los refrigerantes. Allí, las burbujas de gas favorecen el desgaste inducido por la cavitación en bombas o boquillas. La siguiente imagen de progreso muestra el efecto antiespumante de los ultrasonidos.

Ultrasonic degassing is an efficient technique for rapid and effective removal of gases from liquids such as oils, water, solvents etc.

Desgasificación por ultrasonidos: Las burbujas de gas atrapadas se eliminan del aceite utilizando el ultrasonido UP400St

La sonicación generará pequeñas burbujas de vacío en el agua clara y rancia. Estas burbujas se llenan de gas disuelto, que migra a las burbujas. En consecuencia, las burbujas crecen y se desplazan hacia arriba. El efecto de desgasificación es bien visible en cualquier líquido translúcido.
Como el ultrasonido mejora el ascenso de las pequeñas burbujas en suspensión a la superficie del líquido, reduce también el tiempo de contacto entre la burbuja y el líquido. Por esta razón, limita también la redisolución del gas de la burbuja al líquido. Esto es especialmente interesante para los líquidos de mayor viscosidad, como los aceites o las resinas. Dado que las burbujas tienen que desplazarse hasta la superficie del líquido, la desgasificación por ultrasonidos funciona mejor si el recipiente es poco profundo para que el tiempo hasta la superficie sea más corto.

La eliminación de líquidos es una poderosa aplicación de los dispositivos ultrasónicos de Hielscher. El video muestra al Hielscher UP200S durante la desgasificación del petróleo.

Desgasificación de petróleo usando el UP200S con el sonotrodo S40

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Más allá de los efectos visibles

La medición de los efectos de la desgasificación mediante inspección visual tiene una precisión limitada. Las mediciones del contenido de gas son una forma más precisa de conocer la eficacia de la desgasificación por ultrasonidos.

Los fluidos contienen una cierta cantidad de gas disuelto. La concentración de gas depende de factores como la temperatura, la presión ambiental o la agitación del líquido. En condiciones constantes, la concentración de gas se aproximará a un equilibrio. La desgasificación por ultrasonidos cambiará las condiciones, ya que el líquido se expone a burbujas de baja presión y a la agitación. Por lo tanto, la desgasificación por ultrasonidos reducirá la concentración de gas en el líquido por debajo del nivel de equilibrio.
Cuando se detiene la sonicación y se restablecen las condiciones iniciales, la concentración de gas volverá a acercarse lentamente al nivel de equilibrio inicial, a menos que el líquido no esté expuesto a ningún gas, por ejemplo, en una botella cerrada. Como la redisolución del gas en el líquido es bastante lenta, es posible trabajar con el líquido bajo en gas después de la sonicación. El gráfico siguiente ilustra este efecto.

This chart illustrates the effect of ultrasonic degassing over time

Ilustración de la desgasificación por ultrasonidos

Desgasificación antes de emulsionante y dispersante

La desgasificación por ultrasonidos puede mejorar la calidad de las dispersiones y emulsiones.

El problema

A menudo, las emulsiones y dispersiones contienen tensioactivos para aumentar su estabilidad. Los tensioactivos inhibirán el contacto y la coalescencia o aglomeración del material disperso en la fase líquida. Para ello, los tensioactivos formarán una capa alrededor de cada partícula. Los mismos tensioactivos también pueden encapsular burbujas de gas que están suspendidas en la fase líquida. Estas burbujas estabilizadas pueden resultar muy robustas. Las burbujas estabilizadas consumen tensioactivos, reducen la calidad de la emulsión o la dispersión y pueden generar lecturas erráticas al medir el tamaño de las partículas.

La solución

Para reducir el problema de las burbujas de gas estabilizadas, los líquidos deben desgasificarse mediante sonicación. Antes de añadir la fase dispersa, como el aceite o el polvo, hay que sonicar el líquido hasta que se reduzca el número de burbujas generadas. Cuando se mezclen otros materiales, hay que evitar que se generen nuevas burbujas o un vórtice mientras se agita. Esto aumentaría el contenido de gas rápidamente.

Forzar el dióxido de carbono

El efecto de desgasificación está siendo utilizado en la fuga de pruebas de latas y botellas que contienen bebidas carbonatadas, tales como refrescos de cola, soda o cerveza. Haga clic aquí para obtener más información sobre las pruebas de fugas en botellas.

La desgasificación de ultrasonidos en Breve

La desgasificación de líquidos por ultrasonidos funciona mejor cuando se utiliza la siguiente configuración.

  • Aplique amplitudes ultrasónicas de bajas a moderadas.
  • Utilice sonotrodos con una gran superficie, por ejemplo, sonotrodos de emisión radial.
  • Proporcionar una baja presión o vacío sobre la superficie del líquido mientras se sonicaba.
  • Calentar el líquido para reducir su viscosidad.
  • Utilice un recipiente poco profundo para la separación de gases durante o después de la sonicación.
  • Evite la agitación turbulenta para permitir que las burbujas de gas suban.

La desgasificación por ultrasonidos puede utilizarse por lotes o en línea. En el caso de una operación en línea, debe instalarse un tubo vertical para la descarga del gas y aplicarse una bomba de gas.

¡Solicite más información!

Utilice el siguiente formulario para describir sus necesidades de desgasificación de líquidos. Estaremos encantados de enviarle una propuesta para su proceso de desgasificación.









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