Tecnica degli ultrasuoni

Cavitazione e potenza pulente effettiva degli ultrasuoni

La corrente e la tensione d’uscita di un generatore ULTRASUONI I.E. sono composte da una serie di segnali di potenza di tipo elettrico con emissioni elettroniche formate da treni d’onde pulsate, alternate e sinusoidali di forma anche molto diversa, adatte a creare una forma vibratoria e di cavitazione in multi-frequenza e in multi-potenza variabile.

Un insieme di fattori matematici e fisici che non possono essere valutati con semplici conclusioni elettriche estratte dal manuale del riparatore di impianti elettrici.

Facciamo attenzione alle confusioni.

Ricordiamoci che la potenza elettrica assorbita (normalmente dichiarata dal produttore sull’etichetta) di una qualsiasi apparecchiatura elettrica, non ne determina in modo così automatico la reale efficacia, ma ne dichiara solo il consumo di energia fatto dall’apparecchio quando questo è in funzione e collegato alla linea di alimentazione 220 volt monofase o 380 volts trifase.

Nello specifico caso dei generatori di ultrasuoni, la cosa diventa ancora più complessa ma non non empirica, dato che si analizza un sistema elettronico sbilanciato, dove la generazione di alta frequenza ottenuta per mezzo di numerosi stadi elettronici interni (convertitore statico, stadio di amplificatore, stadio di regolazione e controllo, ecc.), fornisce una potenza in uscita che l’elettricista non riesce a misurare con il suo tester ne a monte ne a valle del generatore (valore elettrico in uscita), che è un apparecchio sicuramente complesso dal punto di vista elettrico ma anche formidabile nel suo insieme costruttivo e progettuale.

Parlando di ultrasuoni non si dovrebbe mai generalizzare sul tipo di apparecchiatura: la generazione, la trasduzione, l’amplificazione di onde ad alta frequenza ultrasonica può essere creato con sistemi elettronici e software molto diversi, alcuni validi e altri meno.

Molto dipende dal costruttore e dal tipo di progettazione che ha intrapreso nel gestire la propria produzione. Con la terminologia “ultrasuoni” è quindi obbligatorio verificare la Marca, il tipo d’azienda che produce le apparecchiature evitando di accontentarsi di belle parole di rivenditori e agenti poco preparati.

Riassumendo.

• LA POTENZA ASSORBITA DA UN GENERATORE NON E’ EGUALE O SINONIMO DI EFFICACIA NEL LAVAGGIO

• LA POTENZA EFFETTIVA NON SI CALCOLA CON UN AMPEROMETRO O CON UN TESTER SULLA LINEA (a monte) O SUI CAVI (in alta tensione e in alta frequenza) USCENTI DAL GENERATORE

• LA POTENZA EFFETTIVA DI UN GENERATORE DEVE ESSERE COMPROVATA DA LUNGHI STUDI E TEST SCRITTI DA PARTE DEL COSTRUTTORE E POI ANCHE DA RISULTATI VERI OTTENUTI SUL CAMPO.IN QUESTO PERO’ E’ MEGLIO CONSIDERARE “LA POTENZA PULENTE TOTALE DEL SISTEMA ULTRASONICO”

• TRASDUTTORI SPECIALI AMPLIFICANO LE POTENZE/LE FREQUENZE DI IMPATTO DI PULITURA

• IL RENDIMENTO DI UN GENERATORE CHE ALIMENTA TRASDUTTORI E’ VALUTABILE SOLO DA TECNICIQUALIFICATI E, NON ULTIMO, DAI RISULTATI EFFETTIVI OTTENUTI

• EFFICACIA E RENDIMENTO DI UNA LAVATRICE AD ULTRASUONI SONO VALUTABILI CON PARAMETRICOMPLESSI, SPESSO DA ADATTARE E STUDIARE PER OGNI APPLICAZIONE

• MOLTE VOLTE LA “POTENZA ELETTRICA DEL GENERATORE” PUO’ ESSERE UN FATTORE INUTILE EDEPISTANTE PER RISOLVERE LA REALE ESIGENZA DI LAVAGGIO, SPECIFICA IN MOLTI SETTORI

In materia di lavaggio ad ultrasuoni è quindi sempre meglio scartare le semplicistiche valutazioni empiriche ed attenersi a considerazioni tecnico – applicative sperimentate e testate da molto tempo da un produttore qualificato in elettrotecnica industriale, in circuiti elettronici e nel trattamento delle superfici.

A titolo informativo, nei limiti di quello che può servirvi, la potenza assorbita da un generatore non amplificatore è comunque calcolata dalle seguenti formule :

P = V x I x cosfi (Alimentazione in corrente alternata monofase)

P = 1,73 x V x I x cosfi (Alimentazione in corrente alternata trifase)

Un tipico errore ricorrente è pensare che lo stabilire quanto consuma ed assorbe elettricamente un generatore di ultrasuoni corrisponda all’esatto valore e valutazione della potenza e dell’efficacia di un Sistema Ultrasonico.

Da questa errata valutazione è facile credere che tutto è semplicissimo e prendere il Tester : si misura la tensione V che lo alimenta, si misura l’intensità della corrente I che assorbe e voilà, come per magia ecco calcolata l’efficacia pulente e la potenza di ogni cosa con la formuletta P = V x I.

Qualcuno, addirittura, continua imperterrito e prosegue con l’incauto invito (fatto agli altri, ovviamente) a provare con qualche generatore che già è in funzione e ben acceso : per vedere delle ..belle sorprese!Come già accennato teniamo presente che :

la POTENZA ASSORBITA non è LA POTENZA ULTRASONORA GENERATA
la POTENZA ASSORBITA non è L’EFFICACIA DI UN SISTEMA ELETTRONICO
la POTENZA ASSORBITA non è mai GARANZIA DI POTENZA EFFICACE E DI BUON LAVAGGIO

Aggiungiamo inoltre che : Non è giusto invitare “chiunque passa in officina” a prendersi il rischio di scossa elettrica e difibrillazione cardiaca irreversibile causa l’alta frequenza.Questo incitamento mette a rischio l’incolumità di persone autorizzate e non, inducendole a manipolareapparecchiature con tensioni da 600 a 3.000 volts, senza fornire avvertenze e indicazioni su uso, manutenzione e prevenzione rischi sul luogo di lavoro.

Rimane sbagliato e fuori luogo condire la platea parlando prima di potenza degli ultrasuoni, poi di potenza assorbita e poi ancora di formule elettrotecniche non valide per i sistemi in corrente alternata. Generalizzando o contraddicendo ogni effettiva spiegazione tecnica..

Le formule matematiche che stabiliscono le potenze e l’efficacia di un sistema di generazione di onde ultra soniche coinvolgono parametri di calcolo conformi a complesse equazioni ed integrali matematici superiori di tipo Booleano.

In queste elaborate formule, non solo è da valutarsi la potenza emessa in uscita dal generatore ma sono da implementare e da calcolare la resa e l’amplificazione dei trasduttori (sonotrodi piezoelettrici PZT o pacchi magnetostrittivi MG a nido d’ ape); questi ultimi, a seconda del loro tipo e della loro forma fisica, della loro polarizzazione e ciclo di trattamenti (che sono molto delicati e complicati), delle loro frequenze di sintonia, delle loro lunghezze d’onda e di molti altri valori scientifici spiegati dalla fisica superiore, sono in grado di amplificare la velocità del suono, l’oscillazione degli elettroni, la trasmissione delle onde e, di conseguenza, di moltiplicare la velocità del suono e la potenza effettiva d’urto sonico (in uscita) dell’ intero sistema che genera gli ultrasuoni.

Come potete comprendere di empirico c’è molto poco nel nostro settore produttivo. Inoltre ULTRASUONI I.E. possiede una esaustiva esperienza sulle Potenze degli ultrasuoni, dalla saldatura al taglio dei materiali con gli ultrasuoni, dalla foratura ad ultrasuoni del silicio e delle pietre dure alla distruzione cellulare e batterica, dalla disinfezione medica alla bonifica nucleare, dal lavaggio a bassa frequenza al lavaggio ad altissime frequenze ultrasonore.

Tra le nostre recenti apparecchiature ve ne sono alcune di tipo speciale, capaci di moltiplicare potenze, ampiezze e frequenze sinusoidali e forma d’onda ultrasonica. Ciò avviene grazie a speciali circuiti elettronici di progetto esclusivo che non divulghiamo per evidenti motivi industriali, vi basti sapere che facciamo progetti speciali, oltre al lavaggio ultrasonico, e per primi abbiamo progettato apparecchiature che altri percepiranno solo in un lontano futuro.Da queste considerazioni si comprende come siano da evitare le incompetenti le deduzioni di chi è convinto che misurare la corrente resistiva assorbita da un ferro da stiro sia parimenti eguale alla valutazione della potenza di un generatore di ultrasuoni dotato di una elettronica ad alta tecnologia.

La legge del famoso scienziato Ohm non è valida (aimè) per miliardi di apparecchi e componenti elettrici e non è valida neppure per le nostre lavatrici ad ultrasuoni.Un generatore di ultrasuoni non è infatti uno scaldino elettrico alimentato con tensione e corrente alternata senza un valore di “cosfì” ma è invece un circuito elettronico molto preciso che richiede una costruzione articolata di induttanze e condensatori di potenza speciali, che prevede compositi circuiti LCR in H.F., da IGBT ultraveloci, da sofisticate bobine litz oscillanti in alta frequenza (F) in un frazione di tempo Delta (T); insomma stiamo descrivendo un’apparecchiatura delicata quanto potente, efficace a creare treni di onde elettriche di potenza, adatta ad alimentare con le onde pulsate sinusoidali alternate un carico elettronico – meccanico variabile e di natura prevalentemente capacitiva (PIEZO) o induttiva (MAGNETO), a seconda del tipo di trasduzione, di amplificazione, della natura e foggia e trattamento di finitura del sistema di sonicazione (con emitter, con sonotrodi, ecc.).

Dopo ciò, si deve tenere conto del rendimento complessivo (Nc) che è la sommatoria accurata di tutti irendimenti elettrici, meccanici, di accuratezza, di finitura e di accoppiamento elettromeccanico.

Nelle nostre apparecchiature elettroniche, il fattore Nc dipende in larga parte da una più che accurata progettazione e dall’utilizzo di componenti e materiali di altissima qualità, che attestata detto valore intorno al 99%, mentre in apparecchi di vecchia concezione si hanno perdite di potenza pari al 10-20%, con un rendimento globale molto basso, intorno all’80%.

Quanto sopra trova spiegazione nel fatto che la potenza efficace dei sistemi ultrasonori, cioè la potenza che, uscente dal generatore, viene applicata ai traduttori ed è trasformata in energia meccanica vibrante ed è tramessa nel fluido in vasca, può dissiparsi ancor prima di giungere sui pezzi da pulire qualora detti impianti siano fabbricati in un contesto precario, privo di un ottimale Controllo del Prodotto (da non confondere con i certificati, i fogli cartacei di Gestione Assicurazione della Qualità Interna – procedure di archiviazione interne dell’azienda) effettuato da addetti qualificati in elettrotecnica industriale