La ultrasonicación ahorra energía y costes

Pasar de los homogeneizadores convencionales, los mezcladores hidrodinámicos y los molinos agitados al procesado por cavitación ultrasónica supone un ahorro de costes y hace que el procesado sea respetuoso con el medio ambiente.

Debido a la reciente y continua subida de los precios de la energía, el consumo de energía tiene un efecto directo y sustancial en los costes de transformación de materiales, tales como tintas, Recubrimientos y Biodiésel.

Los dispositivos ultrasónicos de Hielscher consumen menos energía que los sistemas mecánicos tradicionales y consiguen resultados de procesado superiores. Por lo tanto, el cambio de los mezcladores rotor-estator y los homogeneizadores de alta presión a la ultrasonicación supone un importante ahorro de electricidad. Esto puede traducirse en un ahorro sustancial de costes a lo largo de los años .

El calor por fricción es energía no utilizada

Los sistemas convencionales pierden energía en calor por fricción. Las bombas de alta presión para homogeneizadores de alta presión, así como los mezcladores de cuchillas de alto cizallamiento y los molinos de bolas agitadas crean grandes turbulencias en el líquido a medida que se procesa. Estas turbulencias provocan fricción entre las partículas líquidas y entre el líquido y las piezas agitadoras del equipo. La fricción convierte la energía de entrada en calentamiento por fricción. Esta parte de la energía de entrada se pierde, ya que no genera ningún efecto de dispersión, homogeneización o molienda.

Al igual que en la comparación entre una bombilla convencional y una fluorescente, la convencional convierte gran parte de la energía en calor. Por tanto, necesita más energía para proporcionar el mismo nivel de luz.

En el caso de los sistemas de mezcla convencionales, el calentamiento por fricción hace necesaria energía adicional para enfriar el líquido durante el proceso.

Los dispositivos ultrasónicos de Hielscher tienen una eficiencia energética muy alta en la conversión de electricidad en cavitación dentro del líquido.

dentro del líquido. La eficiencia energética global de los dispositivos ultrasónicos industriales es de aprox. el 80-90% desde el enchufe de alimentación al líquido

(Haga clic en la imagen superior para ampliar el diagrama).

Y lo que es más importante, las fuerzas de cavitación ejercen mucha tensión sobre las partículas. Por eso suele necesitarse menos energía para obtener una buena dispersión, emulsión o un tamaño de partícula inferior. La ultrasonicación de Hielscher genera calentamiento por fricción, aunque en una proporción mucho menor que la mezcla mecánica estándar. Esta menor proporción se traduce en una mayor eficiencia al requerir menos energía para proporcionar el mismo nivel de dispersión u homogeneización y, a su vez, reduce la energía necesaria para el enfriamiento del líquido procesado.

Ejemplo: Procesado de biodiésel

En particular, en la elaboración de combustibles alternativos y sostenibles, como el biodiésel, el consumo de energía y la conservación de la misma son extremadamente importantes. La electricidad utilizada para fabricar el “verde” tiene un impacto directo en la energía y las emisiones de CO₂ equilibrio.

El gráfico de la derecha (haga clic para ampliar) muestra una comparación entre la cavitación ultrasónica, la mezcla de alto cizallamiento y la cavitación hidrodinámica. Utilizando dispositivos ultrasónicos Hielscher para la transformación del biodiésel requiere aprox. 1,4 kWh/m³. Para conseguir un resultado similar utilizando la cavitación por impulso magnético hidrodinámico, se requieren aprox. 32,0 kWh/m³. La mezcla de alto cizallamiento requiere aprox. 4,4 kWh/m³. Esto significa que la cavitación hidrodinámica por impulsos requiere aproximadamente 23 veces más energía y la mezcla de alto cizallamiento aproximadamente 3 veces más energía que los dispositivos ultrasónicos de Hielscher para proporcionar el mismo rendimiento.

Esto se traduce en unos costes anuales de electricidad mucho más elevados. Se trata de un importante factor de coste de propiedad que debe evaluarse a la hora de invertir en una tecnología de procesado.

Cambiar es fácil

Los dispositivos ultrasónicos de Hielscher pueden probarse fácilmente para comprobar la eficacia del proceso a pequeña escala. Normalmente, los UIP1000hd (1kW) se utiliza para el desarrollo del proceso para caudales de 0,5L a 1000L por hora. A esta escala, la eficiencia del proceso puede optimizarse variando la amplitud, la presión y el caudal. Como resultado, obtendrá el requerimiento energético específico para su proceso. Los equipos de ultrasonidos Hielscher permiten un escalado lineal, de modo que el requisito energético específico permanece constante a cualquier escala. De este modo, conocerá la potencia del equipo necesaria para cualquier capacidad de procesamiento, así como el consumo anual de electricidad.