El ultrasonido de potencia mejora los cambios químicos y físicos en un medio líquido mediante la generación y posterior destrucción de cavitación burbujas. como cualquier onda de sonido, el ultrasonido se propaga a través de una serie de ondas de compresión y rarefacción inducidas en las moléculas del medio por el que pasa. a una potencia suficientemente alta, el ciclo de enrarecimiento puede superar las fuerzas de atracción de las moléculas del líquido y cavitación se formarán burbujas. tales burbujas crecen mediante un proceso conocido como difusión rectificada, es decir, pequeñas cantidades de vapor (o gas) del medio entra en la burbuja durante su fase de expansión y no es totalmente expulsado durante compresión. Las burbujas crecen durante el período de unos pocos ciclos hasta un tamaño de equilibrio para la frecuencia particular aplicada. es el destino de estos burbujas cuando ellos colapso en sucesivos ciclos de compresión que genera la energía para efectos químicos y mecánicos (Figura 2.1). Cavitación El colapso de burbujas es un fenómeno notable inducido en todo el líquido por el poder del sonido. en sistemas acuosos a una frecuencia ultrasónica de 20 kHz cada cavitación el colapso de la burbuja actúa como un "punto caliente" localizado generando temperaturas de aproximadamente 4.000 ky presiones superiores a 1000 atmósferas [1-3].

figura 2.1: generación de una burbuja acústica

La cavitación burbuja tiene una variedad de efectos dentro del medio líquido dependiendo de el tipo de sistema en el que se genera. Estos Los sistemas se pueden dividir ampliamente en líquido homogéneo, heterogéneo sólido / líquido y heterogéneo líquido / líquido. dentro de los sistemas químicos estos tres agrupaciones representan la mayoría de las situaciones de procesamiento.

2.1 homogéneo FASE LIQUIDA reacciones

(i) en el líquido a granel imm ediately rodeando la burbuja donde El rápido colapso de la burbuja genera fuerzas de corte que pueden producir efectos mecánicos y

(ii) en la burbuja misma donde cualquier especie introducida durante su formación estará sujeta a condiciones extremas de temperatura y presión al colapsar, lo que provocará efectos químicos. (Figura 2.2).

figura 2.2: acústica cavitación en un líquido homogéneo

2.2 CAVITACIÓN cerca de una superficie

a diferencia de la cavitación colapso de la burbuja en el líquido a granel, colapso de una cavitación burbuja en o cerca de una superficie no es ymmetrical porque la superficie proporciona resistencia al flujo de líquido desde ese lado. El resultado es una irrupción de líquido predominantemente del lado de la burbuja alejado de la superficie, lo que da como resultado la formación de un potente chorro de líquido, dirigido a la superficie (Figura 2.3). El efecto es equivalente al chorro de agua a alta presión y es la razón por la que se utiliza el ultrasonido para la limpieza. Este El efecto también puede activar catalizadores sólidos y aumentar la masa y la transferencia de calor a la superficie mediante la ruptura de las capas fronterizas interfaciales.

figura 2.3: Cavitación Colapso de burbujas en o cerca de una superficie sólida

2,3 HETERÓGENO EOUS POLVO-LIQUIDO reacciones

acústica cavitación puede produ ce efectos dramáticos sobre los polvos suspendidos en un líquido (Figura 2.4). las imperfecciones de la superficie o el gas atrapado pueden actuar como núcleos de cavitación La formación de burbujas en la superficie de una partícula y el posterior colapso de la superficie pueden provocar ondas de choque que rompan la partícula. Cavitación El colapso de la burbuja en la fase líquida cerca de una partícula puede forzarla a un movimiento rápido. bajo estos circunstancias, el efecto dispersivo general va acompañado de interpartícula colisiones que pueden provocar erosión, limpieza superficial y humectación de las partículas y reducción del tamaño de las partículas.

figura 2.4: acústica cavitación en un líquido con un polvo suspendido

en heterogéneo líquido / líquido reacciones, cavitacionales colapso en o cerca de la interfaz causará interrupcionesionización y mezcla, dando como resultado la formación de emulsiones muy finas (Figura 2.5).

figura 2.5: Cavitación efectos en un líquido / líquido heterogéneo sistema