Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

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

La desgasificación y antiespumación de líquidos es una aplicación interesante de dispositivos ultrasónicos. En este caso, el ultrasonido elimina pequeñas burbujas de gas suspendidas del líquido y reduce el nivel de gas disuelto por debajo del nivel de equilibrio natural.

La desgasificación y antiespumación de líquidos es necesaria para muchos fines, como por ejemplo:

  • preparación de muestras de laboratorio antes de la medición del tamaño de las partículas para evitar errores de medición
  • aceite y lubricante desgasificación antes de bombear para reducir el desgaste de la bomba debido a la cavitación
  • desgasificación de alimentos líquidos, por ejemplo, zumos, salsas o vinos, para reducir el crecimiento microbiano y aumentar la vida útil
  • desgasificación de polímeros y barnices antes de su aplicación y curado

Al sonar líquidos, las ondas sonoras que se propagan desde la superficie radiante hacia el medio líquido dan lugar a ciclos alternados de alta presión (compresión) y baja presión (rarefacción), con tasas que 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. Las burbujas también están bien distribuidas en el líquido. El gas disuelto migra a estas burbujas de vacío (baja presión) a través de la gran superficie y aumenta el tamaño de las burbujas.
Las ondas acústicas soportan el contacto y la coalescencia de las burbujas adyacentes, lo que conduce a un crecimiento acelerado de las burbujas. Las ondas de sonicación también ayudarán a sacudir las burbujas de las superficies de los recipientes y obligarán a que las burbujas más pequeñas que descansan debajo de la superficie del líquido se eleven y liberen el gas atrapado al medio ambiente.

Póngalo a prueba

El proceso de desgasificación y antiespumación de líquidos puede hacerse visible fácilmente. En un vaso de vidrio con agua del grifo recién vertida, la ultrasonicación forzará a que las pequeñas burbujas suspendidas (nubosidad) se fusionen y se muevan rápidamente hacia arriba. Puede ver este efecto en la siguiente imagen de progreso. Por favor, haga clic en la imagen de abajo para agrandar las imágenes.

Desgasificación ultrasónica del agua mediante un procesador ultrasónico UP200S (200 vatios)
desgasificación ultrasónica del agua (5 segundos)

El aceite agitado contiene un alto número de burbujas suspendidas (espuma). En particular en los refrigerantes, esto es un problema, ya que las burbujas promueven el desgaste inducido por la cavitación en las bombas y boquillas. La imagen de abajo muestra el efecto antiespumante ultrasónico. Haga clic en la imagen de abajo para agrandar las imágenes.

Desgasificación ultrasónica del aceite mediante un procesador ultrasónico UP200S (200 vatios)
desgasificación ultrasónica del aceite (5 segundos)

Incluso en agua inmóvil, por ejemplo, después de 24 horas, la sonicación generará pequeñas burbujas en el agua clara. Estas burbujas se llenan de gas disuelto, que migra hacia las burbujas. En consecuencia, las burbujas crecen y se mueven hacia arriba. El efecto desgasificador es bien visible en cualquier líquido translúcido.
A medida que el ultrasonido mejora la elevación de pequeñas burbujas suspendidas a la superficie del líquido, también reduce el tiempo de contacto entre la burbuja y el líquido. Por esta razón, también limita la re-disolución del gas de la burbuja al líquido. Esto es de particular interés para los líquidos de mayor viscosidad, como el aceite o la resina. Dado que las burbujas tienen que desplazarse a la superficie del líquido, la desgasificación ultrasónica funciona mejor si el recipiente es poco profundo, de modo que el tiempo hasta la superficie es más corto.

Más allá de los efectos visibles

Mientras que la determinación visible de los efectos de la desgasificación tiene una precisión limitada, las mediciones del contenido de gas, por ejemplo, mediante radiografía de neutrones, son una forma más precisa de informar sobre la eficiencia de la desgasificación ultrasónica.

Los fluidos contienen una cierta cantidad de gas disuelto. La concentración de gas depende de factores como la temperatura, la presión ambiente y la agitación del líquido. En condiciones constantes, la concentración de gas se aproxima a un equilibrio. La desgasificación ultrasónica cambiará las condiciones, porque el líquido está expuesto a burbujas de baja presión y agitación. Por lo tanto, la ultrasonicación reducirá la concentración de gas en el líquido por debajo del nivel de equilibrio anterior.
Cuando la sonicación cesa y se restablecen las condiciones iniciales, la concentración de gas se aproxima lentamente al nivel de equilibrio inicial, a menos que el líquido no esté expuesto a ningún gas, por ejemplo, en una botella cerrada. Debido a que la re-disolución del gas en el líquido es bastante lenta, es posible trabajar con el líquido de bajo contenido de gas después de la sonicación. El gráfico siguiente ilustra este efecto. (Haga clic para ampliar.)

(Haga clic para ampliar la imagen) Ilustración de la desgasificación ultrasónica

Desgasificación antes de emulsionar y dispersar

La desgasificación ultrasónica puede contribuir significativamente a la calidad de las dispersiones y emulsiones.

El problema

Emulsiones y dispersiones a menudo contienen surfactantes para aumentar la 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 surfactantes también pueden encapsular burbujas de gas que fueron suspendidas en la fase líquida. Estas burbujas estabilizadas pueden resultar muy robustas. Consume surfactante, reduce la calidad de la emulsión o dispersión, y puede generar lecturas erráticas al medir el tamaño de las partículas.

La Solución

Para reducir el problema de las burbujas de gas estabilizadas, los líquidos pueden ser desgasificados simplemente por sonicación. Antes de añadir la fase de dispersión, como aceite o polvo, sonique el líquido hasta que se reduzca el número de burbujas generadas. Cuando mezcle otro material, evite generar nuevas burbujas o un vórtice mientras lo agita. Esto aumentaría rápidamente el contenido de gas.

Forzar la eliminación del dióxido de carbono

El efecto de la desgasificación se utiliza en el ensayo de fugas de latas y botellas que contienen bebidas carbonatadas, como la cola, la soda o la cerveza. Por favor haga clic aquí para obtener más información.

La desgasificación ultrasónica en pocas palabras

La desgasificación ultrasónica de líquidos funciona mejor si usted:

  • aplicar amplitudes bajas a moderadas
  • usar sonotrodos con mayor superficie
  • proporcionar una baja presión o vacío por encima de la superficie del líquido
  • calentar el líquido
  • incorporar un recipiente poco profundo
  • evitar la agitación turbulenta

La desgasificación por ultrasonidos se puede utilizar en modo batch o flow. En el caso de una operación de flujo, se debe instalar una tubería de descarga de gas y aplicar una bomba de gas.

¡Solicite más información!

Recomendamos utilizar los siguientes dispositivos para la desgasificación y antiespumación de los volúmenes especificados a continuación. Utilice el siguiente formulario para describir sus requisitos de desgasificación de líquidos. Marque los puntos de su interés y con gusto le enviaremos una propuesta para este dispositivo.









Revise nuestra política de privacidad.


Desgasificación de aceite con el UP200S con sonotrodo S40

Desgasificación de agua mediante el UP200S con sonotrodo S40

Desgasificación de aceite con el UP200S con sonotrodo S40