Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Cavitación ultrasónica en líquidos

Las ondas ultrasónicas de alta intensidad generan cavitación en los líquidos. La cavitación causa efectos extremos localmente, como chorros de líquido de hasta 1000km/h, presiones de hasta 2000atm y temperaturas de hasta 5000 Kelvin.

Antecedentes

Las ondas ultrasónicas de alta intensidad generan cavitación en los líquidos.Cuando se sonican líquidos a alta intensidad, las ondas sonoras propagadas en el medio generan ciclos fluctuantes de alta presión (compresión) y de baja presión (rarefacción), cuyo ritmo depende de su frecuencia. Durante el ciclo de baja presión, las ondas ultrasónicas de alta intensidad crean pequeñas burbujas de vacío o ambientes de baja presión dentro del líquido. Cuando estas burbujas han aumentado su tamaño hasta un volumen en que ya no pueden absorber más energía, colapsarán violentamente durante un ciclo de alta presión. Este fenómeno se denomina cavitación. Durante la implosión, se alcanzan localmente temperaturas (aprox., 5000 K) y presiones (aprox., 2000 atm) muy elevadas. La implosión de las burbuja de cavitación también produce la propulsión de corrientes de líquidos a una velocidad de hasta 280 m/s.

Video

Cavitación inducida por UIP2000hd El vídeo (descargar1.69MB, MPEG1-Codec) a la izquierda muestra un sonotrodo en un tubo de vidrio, que está lleno de agua. La alta amplitud generada por el UIP2000hd induce burbujas de cavitación. La luz roja del fondo del tubo hace que las burbujas de vacío sean visibles. El diámetro real del tubo es de aproximadamente 150 mm. La configuración dentro de un recipiente de flujo es comparable a la del vídeo. La penetración del líquido por cavitación es muy visible. Para descargar el video, por favor haga clic en la imagen de la derecha.

Aplicación

Los efectos pueden ser utilizados en líquidos para muchos procesos, por ejemplo, para mezclar y mezclar, desaglomeración, Pulverizar y ruptura celular. En particular, el alto cizallamiento de los chorros de líquido provoca fisuras en las superficies de las partículas y colisiones entre partículas.

Referencias


Suslick, K.S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Ed. J. Wiley & Sons: New York, 1998, vol. 26, 517-541.