El proceso de lavado por ultrasonido es muy vasto, a modo de orientación puede decirse que resulta imprescindible en todo proceso de limpieza en donde se necesita rapidez, profundidad de lavado, no rayar la superficie de las piezas a limpiar, actuar en todo tipo de cavidades aún en aquellas que no tienen salida, economizar liquido limpiador y eliminación del trabajo manual y unitario.
El lavado por ultrasonido se caracteriza porque produce una intensa agitación mecánica de carácter microscópico, combinada con una acentuación de la actividad química.
La característica principal del proceso de lavado por ultrasonido es que la energía mecánica, en forma de ondas de alta frecuencia y gran intensidad, es impartida al liquido limpiador; pero esta energía en realidad se manifiesta como un fenómeno que en la mecánica de los fluidos se conoce como cavitación.
Este fenómeno
se produce a partir de la aplicación de ondas sonoras
al liquido, las cuales se propagan como ondas de alta y baja
presión, compresión y depresión, dando
lugar a la formación de burbujas en el seno del liquido,
las cuales al llegar a un determinado tamaño, que depende
de la frecuencia de las ondas, características del liquido,
temperatura, etc., desaparecen a consecuencia de una violenta
implosión, que es lo que se conoce como cavitación.
Cuando las mencionadas ondas se aplican a un liquido con alta
intensidad el resultado es que se producen zonas de alta y baja
presión. Durante el periodo de baja presión se
crean pequeñas burbujas por la evaporación del
liquido en la periferia de la misma. Cuando se inicia el periodo
de compresión estas burbujas al convertirse en liquido
nuevamente generan un impacto local debido a la implosión.
Al producirse esto en la superficie de la pieza a limpiar que
es inelástica es como si actuara un micro cepillo.
La suma de estos pequeños impactos se llama cavitación
y esto da un efecto dependiendo de la forma pulsada que se aplica
en toda la superficie de la pieza que es equivalente a cepillarla
en forma uniforme. Como este fenómeno se produce en todo
el liquido, este efecto de micro cepillado se da en todas las
partes visibles o no de la pieza sumergida. Como liquido se
usa agua con el agregado de distintos productos químicos
dependiendo del tipo de material de la pieza y de lo que se
pretende limpiar de la misma.
La
cavitación acelera en varias veces el proceso de limpieza
y esto permite el uso de productos químicos que no sean
dañinos a la salud y que sus residuos sean biodegradables.
La cavitación desgasifica el liquido, cosa que es necesaria
para que esta se produzca correctamente y en si misma esta es
una aplicación.
La intensidad de ultrasonido a aplicar depende de una serie
de factores entre los cuales esta el tipo de limpieza a realizar,
el tipo de producto químico, su concentración
y temperatura, el volumen de liquido necesario, el tiempo que
se requiera para la limpieza.
Una forma muy simple de demostrar este efecto y / o la presencia
de la cavitación es exponer a la acción del proceso
una hoja muy delgada de aluminio en agua solamente, al cabo
de unos instantes se podrá observar como la cavitación
comienza a erosionar la lamina, dependiendo de la potencia que
se aplique en cada caso.
Elementos que intervienen en el lavado por ultrasonido
Básicamente son tres los elementos los que participan:
Cuba: Estas pueden ser metálicas (acero inoxidable) o plásticas, para el caso de los transductores sumergibles, capaz de resistir simultáneamente los efectos de la cavitación y de los productos químicos adecuados que cada caso requiera.
Transductor: Es el componente que transforma la energía eléctrica en mecánica, la cual luego es transmitida al liquido por acoplamiento directo o a través de sistemas sumergibles.
Tipo de líquidos: Que se utilizan en el lavado por ultrasonido, cada suciedad es diferente y por lo tanto hay que recurrir a distintos productos químicos capaces de actuar sobre los depósitos que se deseen remover. En la actualidad la mayoría de ellos son completamente biodegradables.
El lavado por ultrasonido como proceso
Se procede
a sumergir las piezas hasta cubrirlas totalmente por el liquido
y se deberán ubicar de modo que la suciedad se desprenda
y si tuviera partículas sólidas estas puedan caer
por gravedad, deberá tenerse en cuenta que la agitación
brusca ira en detrimento de la cavitación la cual se atenúa
notablemente.
Luego de cumplir con el tiempo requerido para cada caso, se procede
a retirar la pieza del baño y llevarla al siguiente baño
de enjuague para eliminar el liquido del proceso anterior o para
pasivar la acción ácida o alcalina del baño
de lavado, el enjuague en la mayoría de los casos es con
agua corriente; en algunos procesos puede ser necesario un secado,
por aire caliente, a presión o sopleteado.
El proceso descripto es muy genérico, pero se entiende
que la traslación de las piezas se puede realizar en forma
manual o con algún grado de automatismo que se considerara
en cada caso en particular.
Para fijar un procedimiento de lavado se procederá a realizar
un ensayo en el cual se desarrolle el producto químico
adecuado, tiempo, temperatura y repetición del ciclo.
Inicio y preparación
El lavado
por ultrasonido requiere de una serie de pasos previos para comenzar
a operar, una vez determinado el tipo de producto químico
que se utilizara se seguirán las instrucciones del fabricante
en cuanto a su utilización, se procederá a llenar
la cuba de lavado teniendo en cuenta el volumen de la carga de
las piezas a limpiar. Luego se procede a calentar el baño
hasta la temperatura de trabajo teniendo en cuenta que no deberá
excederse de los 60° C.
Antes de comenzar el lavado es necesario desgasificar el liquido,
etapa que es el mecanismo que se utiliza para eliminar el aire
que se haya disuelto en el baño, esta etapa es imprescindible
para un optimo lavado y se lleva a cabo mediante la sencilla operación
de hacer funcionar la maquina, ya alistada para lavar, sin piezas,
por espacio de 15” el no hacerlo va en contra de la calidad
y uniformidad de los sucesivos lavados, puesto que con el uso
a través del tiempo se lograra el objetivo de la desgasificación
pero no el de la uniformidad del mismo, dicho de otro modo es
posible que las piezas procesadas durante el periodo de desgasificación
no tengan todas el mismo grado de limpieza y se observen variantes
en su terminación, lo cual puede originar inconvenientes
posteriores en la secuencia de fabricación de la pieza.
Si se desea reducir los tiempos de preparación se puede
aplicar ultrasonido durante el periodo de calentamiento del agua,
de este modo cuando el liquido tenga la temperatura adecuada la
etapa de desgasificación seguramente estará completada.
Otro aspecto a tener en cuenta es el grado de saturación
o degradación del liquido por el propio uso, en esta situación
se procederá a reemplazar total o parcialmente el producto
de acuerdo a las especificaciones del fabricante.
Cuando las mencionadas ondas se aplican a un liquido con alta
intensidad el resultado es que se producen zonas de alta y baja
presión. Durante el periodo de baja presión se
crean pequeñas burbujas por la evaporación del
liquido en la periferia de la misma. Cuando se inicia el periodo
de compresión estas burbujas al convertirse en liquido
nuevamente generan un impacto local debido a la implosión.
Al producirse esto en la superficie de la pieza a limpiar que
es inelástica es como si actuara un micro cepillo.
La suma de estos pequeños impactos se llama cavitación
y esto da un efecto dependiendo de la forma pulsada que se aplica
en toda la superficie de la pieza que es equivalente a cepillarla
en forma uniforme. Como este fenómeno se produce en todo
el liquido, este efecto de micro cepillado se da en todas las
partes visibles o no de la pieza sumergida. Como liquido se
usa agua con el agregado de distintos productos químicos
dependiendo del tipo de material de la pieza y de lo que se
pretende limpiar de la misma.
La intensidad de ultrasonido a aplicar depende de una serie
de factores entre los cuales esta el tipo de limpieza a realizar,
el tipo de producto químico, su concentración
y temperatura, el volumen de liquido necesario, el tiempo que
se requiera para la limpieza.
