Cavitação acústica vs. hidrodinâmica para aplicações de mistura

Cavitação para mistura e combinação: Existe alguma diferença entre a cavitação acústica e a hidrodinâmica? E por que razão poderá uma tecnologia de cavitação ser melhor para o seu processo?
A cavitação acústica – também conhecida como cavitação ultrassónica – e a cavitação hidrodinâmica são ambas formas de cavitação, que é o processo de crescimento e colapso de cavidades de vácuo num líquido. A cavitação acústica ocorre quando um líquido é submetido a ondas de ultrassons de alta intensidade, enquanto a cavitação hidrodinâmica ocorre quando um líquido escoa através de um estreitamento ou em torno de um obstáculo (por exemplo, um bocal Venturi), provocando uma queda de pressão e a formação de cavidades de vapor.
As forças de cisalhamento geradas pela cavitação são utilizadas para homogeneização, mistura, dispersão, emulsificação e rutura celular, bem como para iniciar e intensificar reações químicas.

Embora as técnicas de cavitação acústica e hidrodinâmica utilizem o mesmo fenómeno e efeito do colapso das bolhas de cavitação, existe uma diferença significativa entre estas duas técnicas, nas quais a cavitação é gerada por ultrassons ou através de bocais Venturi.

A sonicação intensa produz bolhas de cavitação na água. O subsequente colapso das bolhas de cavitação gera um cisalhamento mecânico extremo no líquido. Este efeito rompe células, por exemplo para a extração de compostos vegetais, ou reduz as gotículas de óleo em água a um tamanho muito pequeno (emulsificação). O efeito de cavitação torna os homogeneizadores ultrassónicos Hielscher um meio muito eficaz para a dispersão, a homogeneização, a emulsificação e a extração. A Hielscher Ultrasonics fabrica sondas ultrassónicas de 50 watts a 16 000 watts para processos de sonicação no laboratório e na produção à escala industrial.

Saiba aqui quais são as diferenças entre a cavitação acústica e a hidrodinâmica e por que razão poderá querer escolher um sonicador de sonda para o seu processo baseado em cavitação:

Vantagens da cavitação acústica em relação à cavitação hidrodinâmica

1. Maior eficiência: A cavitação acústica é geralmente mais eficiente na produção de cavidades de vácuo, uma vez que a energia necessária para produzir cavitação é tipicamente inferior à da cavitação hidrodinâmica. Por isso, os cavitadores e os reatores de cavitação baseados em ultrassons são mais eficientes em termos energéticos e mais económicos. Os ultrassons são o método mais eficiente em termos energéticos para produzir cavitação. A cavitação acústica / ultrassónica gerada por sonicadores de sonda evita a criação de atrito desnecessário. A sonda ultrassónica oscila perpendicularmente, evitando a geração de atrito desnecessário que desperdiça energia. Ao contrário da cavitação acústica, a cavitação hidrodinâmica utiliza sistemas de rotor-estator ou de bocais para gerar cavitação. Ambas as técnicas – rotores-estatores e bocais – provocam atrito, uma vez que o motor tem de acionar peças mecânicas de grandes dimensões. Se os estudos afirmam que a cavitação hidrodinâmica é eficiente em termos energéticos, apenas têm em consideração a potência nominal da respetiva tecnologia e ignoram o consumo real de energia. Esses estudos normalmente não consideram a perda de energia por atrito, que é um efeito bem conhecido e indesejado das tecnologias de cavitação hidrodinâmica.
2. Maior controlo: A cavitação acústica pode ser controlada e regulada mais facilmente, uma vez que a intensidade das ondas de ultrassons pode ser ajustada com precisão para produzir o nível de cavitação desejado. Em contrapartida, a cavitação hidrodinâmica é mais difícil de controlar, pois depende das características de escoamento do líquido e da geometria do estreitamento ou do obstáculo. Além disso, os bocais são propensos a entupir, o que resulta em interrupções do processo e numa limpeza que exige muita mão de obra.
3. Pode processar quase todos os materiais: Enquanto um bocal Venturi e outros reatores de fluxo hidrodinâmicos têm dificuldade em processar sólidos e, sobretudo, materiais abrasivos, os cavitadores ultrassónicos podem processar de forma fiável quase qualquer tipo de material. Os reatores de cavitação ultrassónica podem homogeneizar mesmo materiais com elevados teores de sólidos, partículas abrasivas e materiais fibrosos sem entupimento.
4. Maior estabilidade: A cavitação acústica é geralmente mais estável do que a cavitação hidrodinâmica, uma vez que as cavidades de vapor produzidas pela cavitação acústica tendem a distribuir-se de forma mais uniforme por todo o líquido. Em contrapartida, a cavitação hidrodinâmica pode produzir cavidades de vapor muito localizadas, que podem originar padrões de escoamento irregulares ou instáveis.
5. Maior versatilidade: A cavitação acústica / ultrassónica pode ser utilizada numa vasta gama de aplicações, incluindo homogeneização, mistura, dispersão, emulsificação, extração, lise e desintegração celular, bem como em sonoquímica. Em contrapartida, a cavitação hidrodinâmica foi concebida principalmente para aplicações de controlo do escoamento e de mecânica dos fluidos.
   De um modo geral, a cavitação acústica oferece maior controlo, eficiência, estabilidade e versatilidade em comparação com a cavitação hidrodinâmica, tornando-se uma técnica muito útil para numerosas aplicações industriais.

Reatores de cavitação ultrassónica

A Hielscher Ultrasonics oferece-lhe uma variedade de sondas ultrassónicas e reatores de cavitação de qualidade industrial. Todos os sonicadores e reatores de cavitação Hielscher são concebidos para aplicações de alta intensidade e funcionamento 24/7 em plena carga.
Conceção, fabrico e consultoria – Qualidade fabricada na Alemanha
Os cavitadores ultrassónicos Hielscher são bem conhecidos pelos seus padrões de qualidade e conceção do mais alto nível. A robustez e a facilidade de utilização permitem a integração sem dificuldades dos nossos cavitadores ultrassónicos em instalações industriais. Os cavitadores ultrassónicos Hielscher lidam facilmente com condições adversas e ambientes exigentes.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa com certificação ISO e dá especial importância a sonicadores de elevado desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os sonicadores Hielscher estão em conformidade com os requisitos CE e cumprem os requisitos UL, CSA e RoHs.

Porquê a Hielscher Ultrasonics?

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