Tecnologie e ultrasuoni, ultrasonics technology
Cavitazione e vibrazione meccanico molecolare, due effetti fondamentali degli Ultrasuoni.
Gli ultrasuoni non sono creati da semplici apparecchi elettrici e non nascono direttamente da un generatore elettronico. Il generatore di ultrasuoni genera in realta solo l'alta frequenza elettrica alternata (a 25000, 45000, 350000 hertz, ad esempio) e la invia ai trasduttori.
Sono i trasduttori di ultrasuoni che trasformano l'energia elettrica in onde alternate meccaniche sinusoidali pulsanti amplificate di tipo vibrazionale: queste onde soniche sono appunto gli ultrasuoni. Gli ultrasuoni sono quelle onde acustiche che vibrano tra i 18.000 hertz sino a 10 milioni di hertz circa (sopra la soglia udibile umana), sono onde soniche che vibrano da 18.000 volte al secondo a ben 10 milioni di volte al secondo; si tratta di super velocità di pulsazione, difficili da pensare quanto invisibili alla percezione umana.
Ciņ premesso, la potenza degli ultrasuoni non è calcolata in nessun modo dalla formula P = V x I che definisce solo la potenza assorbita da un circuito elettrico in corrente continua (CC in italiano e DC in inglese) mentre i generatori di ultrasuoni sono trasformatori convertitori statici, anche amplificatori (come nel caso dei nostri apparecchi ad alta potenza) di onde alternate sinusoidali e sono funzionanti in corrente alternata monofase o trifase (CA in italiano - AC in inglese). Infatti la Legge di Ohm non è applicabile negli ultrasuoni come non risulta applicata in presenza di transitors, SCR veloci e IGBT, altri circuiti elettronici. Vecchi o nuovi che siano, questi componenti elettronici seguono leggi fisiche ed elettriche ben diverse dalle leggi postulate da Ohm, noto studioso delle leggi delle reti elettriche (maglie e nodi elettrici circuitali).
La potenza assorbita dei ns. generatori di serie (sia analogici che digitali) è comunque espressa dalla seguente formula: P = 1,72 x V x I x cosfì. Dove la tensione (V) e la corrente alternata di ingresso (I) sono moltiplicate al coseno angolare di sfasatura alternata (cosfì).
Detto questo, la Potenza reale assorbita (P) da un generatore non è parametro valido per definire la potenza effettiva pulente (PEP) di un sistema di lavaggio con ultrasuoni.
Elevare il concetto di Potenza assorbita a "sicura qualità funzionale di un generatore di ultrasuoni" è solo una azione pubblicitaria, un modo superficiale usato da chi assembla parti elettriche e ultrasuoni ma le conosce solo in modo empirico.
Questo lo diciamo perchè un qualsiasi generatore di ultrasuoni potrebbe farvi rilevare una notevole potenza assorbita, ad esempio, ma darne molto poca in uscita. La stessa cosa vale per i trasduttori che, se male assemblati o costruiti in modo artigianale, potrebbero perdere molta potenza e trasformare solo in minima parte la già scadente potenza (veramente utile) uscente dal generatore in esame.
Consideriamo che per definire il valore della P.E.P. deve essere valutata la effettiva potenza pulente totale del sistema ultrasonico. In tale valore sono immessi tutti i dati necessari e tra questi: qualità elettromeccanica dei trasduttori e loro rendimento (piezo o magneto che siano), tipo di amplificazione in uscita, tipo e uniformità delle onde elettroniche emesse e loro forma nonchè sincronia con i trasduttori, e poi, la qualità e la uniformità delle onde meccaniche trasformate e realmente trasmesse e vibrate nel liquido che si trova nella pulitrice ad ultrasuoni. A questi dati scientifici si aggiungono ancora centinaia di parametri elettrotecnici e ulteriori formule matematiche (integrate e derivate Booleane) di complessa conoscenza e calcolo.
Quindi, la reale potenza degli ultrasuoni presenti in una lavatrice o in un sistema di ultrasuoni costruito per lavare pezzi e particolari meccanici, è da valutare con calcoli che sono nella matematica superiore, perciò molto complessi, e questi calcoli scientifici sono, infine, da abbinare ai risultati comprovati da una precisa metodologia di prove tecniche e test di laboratorio che sono possono certo uscire dal caso empirico ne tantomeno da frettolose prove, magari eseguite con attrezzature artigianali non adeguate.
Nel settore del lavaggio con ultrasuoni, empirismo e superficialità devono essere tralasciati, perchè sono fattori negativi che tendono a sviare il raggiungimento dell'obbiettivo ricercato insieme al cliente, che è solo e sempre incentrato sui seguenti temi fondamentali:
- la qualificante e personalizzata pulitura dei prodotti finiti.
- il rapido e sicuro sgrassaggio degli articoli meccanici ed elettrici.
- una migliore efficienza nei reparti di produzione
- ecologia e risparmio di ogni utilizzatore
- nessuna manutenzione sulle lavatrici ad ultrasuoni
- costi e consumi orari ridotti oltre il 50% rispetto a qualsiasi altro sistema di lavaggio
Cavitation and molecular vibration
Introduciamo brevemente i concetti di cavitazione e il concetto di vibrazione meccanico molecolare che sono alla base del lavaggio nei liquidi ottenuto per effetto degli ultrasuoni.
La cavitazione ultra sonica è una compressione ed espansione fisica, conosciuta da molti anni in idraulica, e riguarda il fatto che gli ultrasuoni emessi dai trasduttori comprimono e poi espandono i fluidi. Le molecole del liquido detergente del bagno di pulitura cambiano dimensione, ciò crea bolle di pressione positiva e negativa che esplodendo e implodendo rilasciano energia di impatto che aiuta la pulitura per pressioni localizzate esplodenti che arrivano a 1300 Bar.
La vibrazione e la pulitura meccanico molecolare è invece un effetto specifico, associabile ai fenomeni delle onde e delle variazioni di quiete degli elettroni, degli atomi, dei neutrini e di tutte le particelle elementari della materia. Si tratta di un fenomeno da noi osservato e scoperto nel lontano 1989, quando nessuno ne parlava e quindi nessuno ne era a conoscenza o almeno, per molti anni non ne ha mai compreso la natura.
Il fenomeno della vibrazione meccanico-molecolare è intimamente correlato alla vibrazione (piezoelettrica o magnetostrittiva) dei trasduttori ed è controllabile nello stato degli elettroni che compongono il liquido e sono eccitati a muoversi molto velocemente ad alte frequenze, generando grandi energie localizzate in ogni punto del liquido immesso nella vasca di lavaggio a ultrasuoni.
In effetti è stato il nostro fondatore, per primo al mondo, a pubblicarne ufficialmente i testi citando questo fenomeno su alcune riviste tecniche specializzate nella finitura dei metalli, nella meccanica e nelle lavorazioni industriali degli elastomeri e dei materiali termoindurenti.
Scienziati nelle onde sonore
Non è un caso se siamo stati noi a costruire il primo trapano ultrasonico al mondo funzionante con un nuovo ingegnoso sistema elettro-acustico (1992) e abbiamo collaborato con molti Enti e Università.
Creatori di nuove tecnologie nell'acustica e negli ultrasuoni
Tra questi, nel 1998, ricordiamo un famoso Polo scientifico milanese che doveva verificare sconosciuti fenomeni fisici intorno alle emissioni energetiche create nell'aria e nel vuoto dalle onde ultrasonore emesse per piezoelettricità, che neppure i coniugi Curie avevano rilevato a suo tempo nei fenomeni piezostrittivi.
