Trasduttori Ultrasonori

Nel primo dopo guerra per il lavaggio con ultrasuoni furono utilizzati elementi al quarzo naturale. Questi tipi di trasduttori, di derivazione dalle applicazioni SONAR, si rivelarono subito troppo deboli ed inadatti a sopportare le elevate potenze richieste per il lavaggio.

Allora negli anni ’60 la ricerca si indirizzò allo studio ed applicazione della magnetostrizione. Furono utilizzati pacchi lamellari in ferro-nichel con forme diverse che venivano saldobrasati sull’acciaio inossidabile. I materiali ferrosi non avevano il rendimento dei quarzi piezoelettrici, ma con essi, essendo robusti, si poteva aumentare la potenza.

Purtroppo però i trasduttori magnetostrittivi rivelarono l’inconveniente di poter lavorare a frequenza molto bassa, per cui si produceva un rumore molto alto, dato che i materiali ferrosi non possono allungarsi e restringersi alla frequenza del quarzo, il quale invece per natura ha la proprietà di oscillare a frequenze molto elevate. molto lontane dalle frequenze udibili dall’uomo.

I costruttori pertanto erano costretti a ricorrere a tutte quelle operazioni di coibentazione con piombo ed antirombo sulle lamiere. D’altro canto molta parte della potenza erogata dal generatore si disperdeva in calore per effetto Joule e quindi con un basso rendimento. E per ultimo, ancora più grave, i pezzi lavati risultavano magnetizzati, fenomeno controproducente al fine dell’asportazione di polverini metallici sulle superfici.

Si arriva agli anni ’80 quando l’ industria ceramica riesce a produrre speciali elementi trasduttori piezoelettrici, usando ossidi di metalli molto adatti allo scopo (titanato e zirconato di piombo e di bario).

Gli elementi PZT si sono rilevati adattissimi per il settore del lavaggio a ultrasuoni

• Funzionamento a frequenze molto alte per diminuire la rumorosità.
• Senza problemi anche ad alte temperature nei liquidi di lavaggio.
• Elevata resistenza meccanica senza attriti molecolari e quindi nessuna generazione di calore.
• Possibilità di modellare trasduttori in varie forme e dimensioni: dischi, anelli, piastre, tubi, per ogni particolare applicazione.
• Estrema semplicità per il fissaggio sulle pareti o sul fondo delle vasche.
• Nessun magnetismo indotto sui pezzi da trattare.

I trasduttori piezoelettrici hanno la resistenza meccanica dei materiali ferrosi usati per la magnetostrizione se non superiore, per cui sono stati subito adottati dalla totalità dei costruttori del settore ultrasuoni.

Al giorno d’oggi i trasduttori ultrasonori piezoelettrici detengono il 95% del mercato.

Interessante campo di applicazione dei trasduttori ultrasonori è la dissoluzione dei gas nei liquidi (acqua o solventi).

Infatti la solubilità dei gas nei liquidi è determinata dalla legge di Henry, secondo la quale la quantità di gas disciolto in un liquido è proporzionale alla sua pressione parziale. Quindi la riduzione della pressione causata dalla azione degli ultrasuoni comporta un abbassamento della solubilità del gas.

Nell’ industria alimentare si sta diffondendo una nuova tendenza:
quella di ridurre l’uso dei trattamenti termici al fine di conservare tutte le caratteristiche nutrizionali ed organolettiche dei prodotti alimentari

La conservazione degli alimenti si basa su metodi e tecniche che hanno lo scopo di rallentare o bloccare il loro naturale processo di alterazione, tenendo sotto controllo o distruggendo del tutto la carica microbica.

Le tecniche di conservazione degli alimenti hanno, pur con modalità di azione diverse, il comune obbiettivo di creare un ambiente sfavorevole alla vita, allo sviluppo ed all’attività dei microorganismi.

Tra queste tecniche innovative rientra la sonicazione che ha come principio l’utilizzo degli ultrasuoni.