Informazioni generali sulle lavatrici a ultrasuoni

Gli ultrasuoni sono da più di quarant'anni al centro della nostra produzione. Il lavaggio a ultrasuoni è presente in gran parte degli apparati e impianti che in questi anni abbiamo progettato e istallato. Siamo una delle poche aziende che produce, a partire dalle materie prime, gli elementi stessi per la generazione degli ultrasuoni. È il nostro pane quotidiano.

Lavaggio a ultrasuoni

Gli ultrasuoni sono suoni ad alta frequenza non udibili dall'orecchio umano. Quando un generatore di ultrasuoni ad alta intensità viene inserito in una vasca contenente acqua o, meglio, una soluzione di detergente, si creano delle minuscole bollicine che implodono con grandissima forza. L'azione pulsante di queste implosioni viene chiamata "cavitazione". Tramite questa azione si può ottenere la rimozione di tutte le "contaminazioni" su di un oggetto immerso nella soluzione detergente. La cavitazione si estende su tutta superficie dell'oggetto immerso, anche quelle più nascoste e di difficile, se non impossibile, raggiungimento tramite altri sistemi di pulizia. In questo modo anche oggetti assemblati possono essere puliti completamente senza dover essere smontati.
Gli oggetti che possono essere sottoposti all'azione della cavitazione sono molteplici e nel tempo si individuano sempre più aree di utilizzo del lavaggio a ultrasuoni che prima non venivano neppure considerate. Il limite sta nel materiale da sottoporre al lavaggio. Tutti i materiali che possono essere immersi in acqua sono candidati all'uso di questo tipo di pulizia.
Infine gli ultrasuoni possono essere utilizzati con altri fini rispetto al lavaggio, per risolvere diverse problematiche nella produzione industriale, ma di questo ne parleremo in altre parti del sito.

L'uomo avverte gli ultrasuoni?

L'uomo, come sappiamo, non ha la capacità di percepire tutti i suoni che lo circondano. Può udire solamente i suoni la cui frequenza è compresa tra 16 e 16.000 Hz. Per ultrasuono si intende invece quel suono, al di la dell'udibile come dice il nome stesso, prodotto da frequenze che vanno da 20.000 Hz a 500 kHz.

Come si producono gli ultrasuoni?

Il suono può essere prodotto in due modi:

  • meccanicamente, tramite, per esempio, l'eccitazione di una colonna d'aria o la vibrazione di una corda (come gli strumenti musicali);
  • elettricamente con l'aiuto di un oscillatore, di un amplificatore e di un altoparlante (come per le radio, i telefoni, ecc.).

In entrambi i casi l'aria attorno al "produttore di vibrazioni" viene messa in movimento oscillante e il suono può percorrere la spazio fino al "recettore" (orecchio, microfono o altro).

Gli ultrasuoni, ovvero i suoni con vibrazioni al di sopra della capacità uditiva umana, sono prodotti in natura da alcuni animali. A esempio delfini e balene li usano in acqua per comunicare anche a grandi distanze ; i pipistrelli li usano per "vedere" al buio esattamente come un sonar. Altri animali, come cani e topi, sono in grado di udirli o anche solo percepirli.

Gli ultrasuoni utilizzati nell'industria sono prodotti da apparati elettromeccanici realizzati con materiali piezoelettrici. Questi materiali hanno la caratteristica di dilatarsi/comprimersi se sottoposti a differenza di potenziale agli estremi. Il materiale piezoelettrico da noi usato è il titanato di bario "(BaTiO3) che ha una struttura cristallina con cella di forma romboidale che può allungarsi lungo uno qualsiasi dei tre assi principali. Per fargli acquisire proprietà piezoelettriche il materiale viene riscaldato e immerso in un campo elettrico in modo da farlo polarizzare e raffreddare. Alla fine del processo il materiale ha tutte le celle deformate nella stessa direzione; è importante notare che solo lungo questa direzione si hanno proprietà piezoelettriche. Al contrario, quando si applica una differenza di potenziale al cristallo, esso si espande o si contrae lungo un asse determinato provocando una vibrazione anche violenta. L'espansione volumetrica è facilmente pilotabile ed è strettamente dipendente dalla stimolazione elettrica." [da Wikipedia]

Gli ultrasuoni sono "una scienza"

Il campo d'applicazione degli ultrasuoni è molto vasto: per il trattamento delle superfici (il nostro campo specifico), in ambito medicale (ecografie), in ambito militare (ecoscandaglio e sonar), nell'ambito della moda (saldatrici saldastrass) e, con apparecchi per misurazioni, in molti altri. Però, in realtà, si conosce solo una piccola parte (la punta dell'iceberg) della vasta gamma di possibili applicazioni in cui possono essere utilizzati gli ultrasuoni.
Alcuni esempi:

  • Vi sono apparecchiature a ultrasuoni alternative ai pesticidi per agricoltura, utilizzate nella lotta contro insetti, parassiti, uccelli, ma senza avvelenarli o stordirli, semplicemente allontanandoli con frequenze non udibili da orecchio umano.

  • Recentemente è stato depositato un brevetto per il trattamento tramite ultrasuoni delle verdure surgelate prima dell'imbustamento sottovuoto, per evitarne la successiva bollitura.

  • L'azienda tedesca BASF ha realizzato delle zanzariere da letto impregnate con insetticida che resiste sulla rete anche dopo 25 lavaggi. L'impregnazione viene eseguita con l'uso degli ultrasuoni. In pratica è un tessuto impregnato con insetticida dall'odore non percepibile dagli gli esseri umani.

  • La nostra azienda, recentemente, è apparsa in un articolo di un giornale regionale (Il Giorno) in cui veniva menzionata per aver realizzato un impianto con trasduttori a ultrasuoni utilizzati nei processi di controllo della percentuale di anidride carbonica presente nelle bottiglie di Coca Cola prodotte in Italia (vedi photo-gallery). A seguito di questa applicazione stiamo implementando lo studio per realizzare trasduttori che potranno essere utilizzati per il controllo della corretta chiusura delle bottiglie di bibite gasate.

  • Citiamo anche un racconto del nostro storico titolare. «... più di 30 anni fa ho portato a casa, dalla mia ditta, una piccola lavatrice a ultrasuoni per aiutare mia moglie nel lavaggio dei biberon di mia figlia. Il biberon era pulito, moglie e bambina erano contente, ma... piccolo problema: tutto il palazzo non riusciva a vedere la TV per la mancanza di filtri di frequenza (che oggi montiamo). Sono passati 30 anni da quella mia esperienza, oggi i futurologi dicono che gli ultrasuoni verranno impiegati anche nei normali ambiti domestici, e in Giappone iniziano già ad apparire le prime apparecchiature domestiche a ultrasuoni, come i lavastoviglie.±

  • Siamo in continua collaborazione con Università italiane e estere e con centri di ricerca specializzati nello studio di nuove applicazioni tramite gli ultrasuoni. Attualmente partecipiamo a progetti della Comunità Europea per lo studio di processi innovativi utilizzanti gli ultrasuoni: per applicazioni che permettano una maggiore penetrazione dei processi di finissaggio sui tessuti; per l'ammorbidimento e il mantenimento delle carni; per il recupero delle acque industriali o utilizzate nelle lavanderie o per la pulizia di grosse aree come i centri commerciali.


Un po' di storia

Gli ultrasuoni erano già noti come grandezza fisica nella seconda metà del 19 secolo, ma potevano essere prodotti solo meccanicamente. Nel 1880 i fratelli Curie scoprirono la proprietà di alcuni materiali di trasformare l'energia elettrica in vibrazioni meccaniche. Era nato il cosiddetto effetto piezoelettrico. Tali scoperte però nei seguenti 40 anni non furono utilizzate. Solo negli anni intorno al 1920 gli ultrasuoni trovano la loro prima applicazione pratica. Venne infatti sviluppato un apparecchio per la localizzazione funzionante a ultrasuoni, che sarà poi impiegato sui sommergibili (il sonar). Questo strumento funzionava secondo principi ancora oggi validi: oscillazioni ad alta frequenza prodotte elettricamente, trasformazione a ultrasuoni mediante l'effetto piezoelettrico e utilizzazione delle vibrazioni ad alta frequenza, per misurare la distanza di un ostacolo per riflessione. A partire dal 1945 ulteriori sviluppi nel campo dei circuiti elettrici di commutazione e dei convertitori di oscillazione, aprirono la strada all'applicazione degli ultrasuoni a livello industriale.

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