Caracterización De La Potencia Neta Inyectada A Un Fluido Newtoniano Por Un Sonicador Ultrasónico

CARACTERIZACIÓN DE LA POTENCIA NETA INYECTADA A UN FLUIDO
NEWTONIANO POR UN SONICADOR ULTRASÓNICO
Julio C. Sánchez Olmos, Carlos Tapia Medina, Humberto González Bravo, José. A. Colín Luna,
Sergio A. Martínez Delgadillo, Héctor Puebla Núñez, Jorge Ramírez Muñoz1
División de Ciencias Básicas e Ingeniería. Universidad Autónoma Metropolitana, Av. San Pablo #180
Col. Reynosa Tamaulipas, Del.Azcapotzalco, CP 02200.
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e-mail: jrm@correo.azc.uam.mx
RESUMEN
El sonicador es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica del sonotrodo el
cual oscila para generar las ondas ultrasónicas. En el caso de que la energía se inyecte a un líquido, se
generarán millones de burbujas microscópicas (cavitación), las cuales sufren rapidísimos procesos de
expansión y colapso(implosión) transmitiendo esta energía al medio. Los usos del ultrasonido son
diversos, entre los cuales destacan la sonoquímica, desgasificación de líquidos, desaglomeración de
partículas, dispersión de líquidos inmiscibles, etc. En este trabajo se caracteriza la potencia neta inyectada
a un fluido newtoniano e incompresible por un procesador ultrasónico Hielsher modelo UP‐200S. Para
ello, seutilizó el método eléctrico que requiere mediciones en línea de la potencia eléctrica activa
consumida por el equipo ultrasónico. Se obtuvieron datos de la potencia inyectada por el sonotrodo y de
su eficiencia energética en función de la viscosidad para diferentes amplitudes de onda. Se encontró que,
operando el equipo de ultrasonido a presiones atmosféricas, es necesario incrementardrásticamente la
viscosidad del fluido para poder inyectar una alta potencia (energía) al fluido y mejorar la eficiencia
energética del equipo de ultrasonido.
PALABRAS CLAVES: sonicado, eficiencia energética del ultrasonido, inyección de energía ultrasónica,
procesador ultrasónico.

CHARACTERIZATION OF THE NET POWER INJECTED TO A
NEWTONIAN FLUID USING AN ULTRASONIC SONICATOR
ABSTRACT
The sonicatoris a device that converts electrical energy into mechanical energy the sonotrode which
oscillates to generate ultrasonic waves. In the case that the energy is injected to a liquid, generate millions
of microscopic bubbles (cavitation), which undergo very rapid processes of expansion and collapse
(implode) transmitting this energy to the medium. The uses of ultrasound are diverse, among whichsonochemistry, degassing of liquids, particle deagglomeration and dispersion of immiscible liquids, etc.
In this paper, the net power injected to an incompressible Newtonian fluid for an ultrasonic processor
Hielsher UP-200S is characterized. For this, the electrical method which requires in-line measurements of
the active electrical power consumed by the ultrasonic equipment is used. It wasobtained data of the net
power injected and sonotrode efficiency as a function of fluid viscosity and wave amplitudes. It was
found that, when ultrasound equipment operates at atmospheric pressures, it is necessary to increase
drastically the viscosity of the fluid in order to inject a high power (energy) to the fluid and improve the
energy efficiency of ultrasound equipment.
KEY WORDS:sonicated, ultrasound energy efficiency, ultrasonic energy injection, ultrasonic processor.

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1. INTRODUCCIÓN
La sonicación es el acto de aplicar la energía del sonido (generalmente ultrasonido) para agitar las
partículas de un fluido de proceso conformado por una o varias fases, con diversos fines científicos o
industriales. El mecanismo por el cual se inyecta energía es el siguiente: unacorriente eléctrica transmite
su energía a un sistema mecánico que la convertirá en vibraciones de alta intensidad que generan ondas de
ultrasonido [1]. En el caso de que la energía se inyecte a un líquido, se generarán millones de burbujas
microscópicas (cavitación), las cuales sufren rapidísimos procesos de expansión y colapso (implosión)
transmitiendo esta energía al medio [2].
La sonicación...