Equipamentos e Sistemas de Limpeza por Ultra-som

Autor : CTA - Centro de Tecnologia Avançada Ind. e Com. Ltda.



1- O que é Ultra-Som?

O som pode ser definido simplesmente como uma vibração. Todos os sons são produzidos por coisas que vibram e todas as coisas que vibram geram um som, sendo que, o nível de uma vibração determina o seu alcance. O nível mais baixo de vibração tem um alcance mais baixo e o nível mais alto tem um alcance mais alto. Portanto, o alcance está diretamente ligado a taxa de vibração. Quando esta taxa de vibração, ou ciclo, é expressada por unidade de tempo (segundos), é chamada de frequência. Geralmente a freqüência é expressada em Hertz (Hz) que é o número de ciclos por segundo, por exemplo: 1Hz = 1 ciclo por segundo. A maior parte dos homens podem ouvir sons de 10Hz a 16.000 Hz (16 Khz), porém algumas mulheres podem ouvir até 19.000Hz (19 Khz), portanto, sons que ultrapassem esta taxa de frequência não podem ser ouvidos pelo ouvido humano. Por este fato, que frequências acima de 20.000 Hz (20 KHz) são chamadas de Ultra-Som. Enquanto frequências acima de 20.000 Hz (20 KHz) não são usadas para comunicação oral entre seres humanos, são usadas em uma vasta aplicação de usos que facilitam a vida dos homens. Como exemplo podemos citar a fabricação de Sonares, Detectores de cardumes de peixe, Máquinas para localização de trincas em peças metálicas, Equipamentos de Solda em termoplásticos e metais, Separadores de Células, Equipamentos de Limpeza por Ultra-Som e mais uma infinidade de aplicações, sendo que o enfoque principal neste caso é voltado para a vasta aplicação dos Equipamentos de Limpeza por Ultra-Som (Ultrasonic Cleaners), valendo a pena ressaltar, que é uma das áreas em que mais se aplica Ultra-Som Industrial. Grande parte das indústrias e empresas prestadoras de serviços tem a necessidade de altos níveis de limpeza, com baixo custo, isento de riscos a saúde humana, qualidade e sem gerar agressão ao meio ambiente. Limpeza por Ultra-Som é frequentemente a resposta para todas estas necessidades!

2- Como surgiu a limpeza por Ultra-Som?

Pesquisas informam que foi durante a Segunda Guerra Mundial, de forma acidental um objeto emissor de sons em alta freqüência foi introduzido na água, causando a formação de bolhas que foram chamadas de cavitação. Mais tarde, foi observado com clareza, que a Cavitação gerada em um líquido por uma vibração em alta freqüência, é a formação imediata de milhões de bolhas minúsculas (ou cavidades)que entram em colapso quando encontram um obstáculo dentro do líquido.

3- O que é basicamente a “Limpeza por Ultra-Som” (Ultrasonic Cleaner)?

Basicamente, a limpeza por Ultra-Som, consiste na transformação de energia elétrica em energia mecânica, provocando dentro de uma solução líquida um fenômeno chamado de cavitação. Os equipamentos de limpeza por Ultra-Som, de um modo geral, são compostos de um circuito de potência, um transdutor piezoeléctrico e um recipiente aonde irá conter a solução. A principal particularidade deste tipo de técnica de limpeza é que a cavitação remove a sujeira de maneira homogênea e aonde o acesso humano seria impossível.

4- O que é um Transdutor Piezoeléctrico?

O Transdutor Piezoeléctrico é o componente responsável em transformar a energia elétrica, através de vibração, em energia mecânica. O Transdutor tem como componente principal de sua montagem, a cerâmica piezoeléctrica, que é um componente que apresenta variações em suas dimensões quando se aplica a ele um campo elétrico. Este fenômeno é chamado de piezoeletricidade e os materiais que o apresentam são chamados de piezoeléctricos.

5- O que é e como é produzida a cavitação?

Cavitação é a formação rápida e colapso de milhões de bolhas minúsculas (ou cavidades) dentro de um líquido. A cavitação é produzida pela alternância de ondas de pressões altas e baixas, que são geradas pelo Ultra-Som. Durante a fase de baixa pressão, estas bolhas crescem, em tamanho microscópico, até que atinjam a fase de pressão alta, na qual elas são comprimidas e implodem. Estas cavidades acontecem ao longo do líquido. O efeito de milhares de implosões por segundo torna o processo de limpeza por Ultra-Som muito poderoso, podendo ser observado o seu resultado a nível microscópico.

5.1- Cavitação Útil:

Cavitação Útil acontece após a remoção de gases existentes na solução de limpeza aonde será deixado um vazio nas bolhas formadas. Os colapsos de bolha acontecem quando a onda de pressão bate na parede da bolha. A energia lançada por este colapso é convertida em aquecimento e energia cinética, gerando temperaturas altas em porções microscópicas na solução. Esta energia ajudará o detergente a quebrar os laços entre as partes e a sujeira. A Cavitação limpa efetivamente, porque ataca a sujeira e os contaminantes no nível molecular. Elevando a temperatura do líquido aumenta-se a taxa de reatividade química aumentando também a cavitação. Para se obter um bom nível de cavitação é importante que sejam observados: temperatura, tensão superficial, viscosidade, densidade, pressão de vapor e frequência ideal para o tipo de limpeza que vai ser executada. Controlando estes fatores, escolhendo o detergente de limpeza certo, usando a temperatura certa e o equipamento adequado, assegurará um bom resultado na limpeza.

6- O que é Desgaseificação, e como ela é feita?

Desgaseificação é a remoção inicial de gases presentes na solução. A cavitação útil acontece depois que estes gases forem removidos da solução de limpeza, e for deixado um vazio nas bolhas que forem formadas a seguir. O próprio funcionamento do Ultra-Som se incumbirá em remover estes gases.

7- Como adquirir o equipamento de limpeza por Ultra-Som adequado?

Existem muitas considerações importantes para um equipamento de limpeza por Ultra-Som. As decisões mais importantes a serem tomadas, estão em escolher a solução de limpeza ideal, a temperatura certa (em função do líquido), a freqüência (25/40/65 ou 80 Khz) e o tamanho ideal do equipamento.

8- A limpeza por Ultra-Som pode danificar as minhas partes?

Com certas precauções, a limpeza por Ultra-Som é considerada segura para maioria das partes. O efeito de milhares de implosões por segundo é muito poderoso, e se tornará seguro, desde que a energia seja localizada a nível microscópico, portanto, se tornam parâmetros indispensáveis a serem analisados para cada caso, a solução de limpeza usada e a freqüência do equipamento, pois para freqüências baixas (25 Khz), obtem-se uma limpeza mais agressiva, pelo fato das micro bolhas de cavitação terem um tamanho mais avantajado. A medida em que aumentamos a frequência, o tamanho das bolhas de cavitação vão diminuindo, tornado a limpeza mais fina e penetrante, sendo produzidos equipamentos que ressonam em até 80 Khz e que proporcionam uma limpeza ultra-fina sem chance de agredir qualquer tipo de material.

9- O que é limpeza “direta” e “indireta”?

Limpeza direta acontece quando as partes a serem limpas são imergidas na solução de limpeza dentro do recipiente do equipamento, através do auxílio de uma bandeja perfurada ou de uma cesta de tela inox. A limitação da limpeza direta é que deverá ser escolhida uma solução de limpeza que não danifique o equipamento, já que no caso de contar com o auxílio de um backer de vidro, a limpeza pode ser executada de forma indireta podendo estar abastecido somente o backer com a solução desejada, tomando-se sempre o cuidado de manter o nível de líquido na cuba, mesmo quando o backer for colocado dentro da mesma, no nível correto ( aproximadamente 30 mm do topo do tanque).

10- Porque é requerida uma solução especial para limpar?

O propósito da solução, é quebrar os laços entre as partes a serem limpas e a sujeira nelas contidas, facilitando desta forma para que as bolhas de cavitação possam remover a sujeira.

11- Que tipo de solução eu devo usar?

Uma grande variedade de excelentes formulações projetadas para aplicações específicas estão disponíveis no mercado. A CTA do Brasil está apta a orientar seus clientes qual é o melhor produto que se adequará a sua necessidade de limpeza por Ultra-Som .

12- Que tipo de solução eu não devo usar?

Nunca devem ser usados líquidos inflamáveis, pois com o desprendimento de gases existentes na solução no início do ciclo pode-se causar o risco de explosões mediante algum tipo de centelhamento. Além disto não deverão ser usados também, ácidos aplicados diretamente ao tanque, pois isto danificará o mesmo, sendo necessário para estas necessidades o auxílio do uso de backers de vidro.

13- Quando as soluções devem ser substituídas?

A solução deve ser substituída quando se notar uma notável queda no rendimento da limpeza, ou quando a solução estiver visivelmente suja. Um abastecimento de solução limpa a cada limpeza, normalmente não é requerido. Existem acessórios opcionais para recircular o líquido, passando-o por um filtro, o que aumenta a sua durabilidade e o rendimento da limpeza.

14- Porque eu devo obedecer o nível de solução no tanque?

O nível de solução deve ser sempre mantido de acordo com os níveis estabelecidos pelas cestas ou suportes existentes, visando o melhor funcionamento do equipamento, pois baixos níveis de solução podem proporcionar mudanças nas características do ambiente, gerando alteração na freqüência do sistema, queda no rendimento e podendo chegar a até mesmo danificar o equipamento. O nível da solução deve ser observado em sentido redobrado, principalmente em equipamentos que contam com sistema de aquecimento, devido ao alto índice de vaporização .

15- Qual deve ser a duração do tempo de limpeza?

O tempo de limpeza, variará de acordo com as condições de : tipo de sujeira a ser removida, solução, temperatura e o grau de limpeza desejada. Porém, no início do ciclo de limpeza a remoção de sujeira deve ser observada de forma visível. A escolha de soluções que trabalham aquecidas, geralmente proporcionam um ciclo de limpeza mais curto. Voltar

16- Qual o propósito do uso de sistema de aquecimento?

O aquecimento se aplica em função do tipo de solução que vai ser usada e em função do nível de sujeira das peças a serem limpas, porém, o aquecimento sendo usado em conjunto com uma solução que trabalhe a quente, obtêm-se um volume superior de cavitação.

17- Como saber se o equipamento está produzindo cavitação de forma correta?

Se você não está obtendo uma limpeza adequada, pode ser pelo fato de ter sido escolhida uma solução errada, um equipamento com freqüência inadequada, temperatura indesejável e ciclo de limpeza com curto espaço de tempo. Porém, se todas estas dúvidas forem eliminadas e a dúvida persistir quanto ao funcionamento do seu equipamento, existem alguns testes que podem ser executados, como exemplo o Teste de perfuração de chapa.

18- Como executar o teste de perfuração?

Corte um pedaço de papel alumínio, destes usados na cozinha, no tamanho de 100 X 50mm, e segurando-o em uma das pontas, mergulhe a outra ponta na solução dentro do tanque do equipamento de Ultra-Som em funcionamento, posicionando-o em várias partes da cuba, e observe. Após alguns minutos a chapa de papel alumínio deverá estar perfurada e com as bordas destruídas pela cavitação, mostrando desta forma, perfeita atividade do equipamento.

19- Qual o porquê do uso de cestas, backers e estrados?

Não se aconselha que sejam depositadas peças a serem limpas diretamente no fundo do tanque, pois os Transdutores, que produzem o Ultra-Som, estão presos ao fundo do tanque, e dependendo do tipo de peça que for depositada no fundo poderá danificar o Transdutor, diminuindo a cavitação. Estes acessórios também facilitam o manuseio das peças a serem limpas .

20- Qual a temperatura ideal para uma boa limpeza?

O calor geralmente aumenta e acelera o processo de limpeza, e a maioria das soluções que são projetadas trabalham melhor em temperaturas elevadas. A melhor maneira de encontrar a temperatura ideal é executando testes, porém, já se foi comprovado que os melhores resultados estão entre 50 e 65ºC.

21- Porque existe a necessidade de um enxágüe após a limpeza?

O enxague é recomendado para que possa ser removido qualquer tipo de resíduo químico que poderá ser prejudicial para a peça. O enxague também exerce a função de retirar resíduos que estão somente depositados sobre a peça, porém já se encontram completamente desagregados da mesma.

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