LIMPIADOR POR ULTRASONIDO
Limpiador por Ultrasonido Los ultrasonidos poseen muchas aplica ciones, entre ellas podemos mencionar la de ahuyentar roedores, la de limpiar dientes o la de quitar componentes grasos de reci pientes, que suelen ser difíciles de eliminar con métodos convencionales. En este artí culo describiremos un dispositivo útil para esta tercera opción. Por Horacio D. Vallejo
C
omo comentamos en la presentación de esta nota, los ultrasonidos poseen mu-
chas aplicaciones. En esta oportunidad vamos a describir un circuito que genera señales que son útiles
para remover la suciedad de piezas de pequeño tamaño, con la ayuda de un solvente adecuado.
CD4093
CD4049
Figura 1
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LOS KITS DESTACADOS DE SABER ELECTRÓNICA Por ejemplo, para limpiar una pieza de hierro oxidada, podríamos utilizar kerosene como solvente; para ello debemos introducir la pieza en un recipiente metálico con el solvente y adosar (pegar) el transductor de ultrasonido a dicha lata de modo que las señales hagan vibrar al recipiente en forma imperceptible para nosotros, pero muy efectiva para la limpieza de la pieza. Debemos destacar que las señales de ultrasonido, por más potencia que posean, son inocuas para el ser humano. La base de nuestro circuito, que se muestra en la figura 1, es un oscilador en base a un oscilador del tipo Schmitt Trigger construido con un integrado CMOS. La frecuencia es regulable y debe estar comprendida entre 20kHz y 70kHz. La frecuencia apropiada dependerá del elemento a limpiar, debiendo el operador, encontrar la relación adecuada para cada caso.
Por ejemplo, para limpiar piezas oxidadas, encontramos que la frecuencia aconsejada ronda los 30.000Hz, mientras que para la limpieza de elementos engrasados, se obtuvo mejor rendimiento para valores cercanos a los 50kHz. La frecuencia puede ser ajustada por medio del potenciómetro P1. La salida del oscilador se inyecta a un buffer formado por un séxtuple inversor CMOS (CD4049), que entrega la señal a una etapa de salida en puente transistorizada. Note que el par transistorizado formado por T1 y T2, recibe la señal en oposición de fase, en relación con el par formado por Q3 y Q4. Mayor rendimiento se obtiene si se cortocircuitan las bases de Q3 y Q4, pero en esta configuración se ha notado un sobrecalentamiento de los transistores. Si al armar el circuito, nota que existe poco rendimiento, se aconseja quitar, en primer lugar, el corto
existente entre las bases de T1 y T2, luego se puede realizar la prueba cortocircuitando los otros dos transistores. En la figura 1, también se grafica la fuente de alimentación sugerida para este circuito, la cual provee una tensión de 15V, pero nada impide utilizar otra tensión comprendida entre 9V y 15V. El transductor es normal (puede verlo en la fotografía mostrada al comienzo de esta nota) y en general, cualquiera para ultrasonido debiera funcionar sin inconvenientes. El circuito impreso se muestra en la figura 2 y el montaje no reviste consideraciones especiales. Para obtener el resultado esperado, es necesario que el transductor quede firmemente fijado al recipiente en el que se colocará la pieza a limpiar. El tiempo que demorará la limpieza dependerá de la frecuencia elegida y del tipo y tamaño de la pieza.
Lista de Materiales Figura 2
CI1 - LM7815 - Integrado CI2 - CD4093- Integrado CI3 - CD4049 - Integrado Q1, Q3 - Tip 31C Q2, Q3 - Tip 32C D1, D2 - 1N4007 - Rectific. Trafo - 220V a 15V + 15V x 300mA P1 - Pre-set de 50k R2 - 4k7 C1 - 470µF x 26V - Electrolítico C3 - 0,0022µF - Cerámico C2 - 100µF x 16V - Electrolítico Varios: Placa de circuito impreso, transductor de ultrasonido, zócalo para los circui tos integrados, estaño, etc.
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Figura 3 Construcción de una Cuba para Lavado por Ultrasonido El circuito anterior es de muy baja potencia y para limpieza de inyectores o cartuchos de impresora, por ejemplo, no es muy útil. De hecho es ideal para limpieza de contactos, especialmente en teléfonos celulares. En la revista RADIORAMA de 1969 se publicó un artículo para construir una pequeña lavadora que no pretende ser un aparato funcional, pero que sirve para experimentar, estudiar y ser perfeccionado por el lector. Lo construí más por intuición que por las instrucciones dadas y aún hoy lo sigo utilizando para limpiar cartuchos de impresoras. Es de dimensio-
nes reducidas y tiene una potencia de unos 15W, lo que permite también la limpieza de inyectores y piezas pequeñas como engranajes, tornillos, bisutería etc. El depósito (cuba) que usé es una bandeja de aluminio que mide unos 120mm por 60mm y 30mm de alto. El circuito se muestra en la figu-
ra 3. Con R4 tuve muchos problemas ya que cambiando valores obtenía buen funcionamiento pero con poca potencia o mucha potencia pero el tiristor se quemaba bastante seguido, la solución fue usar una resistencia de alambre de 10W, aunque con 5W también funciona, aunque calienta. El montaje
Figura 4
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LOS KITS DESTACADOS DE SABER ELECTRÓNICA Figura 7
Figura 5
Figura 6 puede hacerse en estilo “araña”, como se muestra en la figura 4 o puede emplear una placa de circuito impreso como el de la figura 5, teniendo en cuenta que el potenciómetro, el transistor y el tiristor se deben fijar sobre el gabinete, las resistencias deben montarse para-
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das sobre la placa. La frecuencia de trabajo se regula mediante VR1 y tiene que estar entre 20 y 50kHz. Se puede obtener un mejor rendimiento calculando el condensador C2 para establecer una sintonía a 30kHz. El SCR (tiristor o rectificador de silicio controlado) disipa una buena potencia por lo que es aconsejable montarlo sobre un disipador de calor para controlar su temperatura. La revista original recomienda el uso de un BTY69 (vea la figura 6 para conocer los terminales) pero si no lo consiguiera puede emplear cualquier sustituto para 20A o más. Para su funcionamiento se puede usar una fuente de alimentación con transformador de 24V y 2A, aunque con 12V se consigue una potencia bastante inferior pero igual funciona. Como transductor, evitando los costes desorbitados de los comerciales, se ha hecho uso de un núcleo en U, recuperado de un viejo transformador fly-back de TV, teniendo en cuenta que se lo debe fijar mecánicamente al depósito pero tendiendo mucho cuidado de que los polos no estarán en contacto directo con el depósito sino que estarán aislados por una capa de plástico, es decir, se fija el núcleo con silicón de esos que se usan con pistola térmica.
Para construir el transductor, bobinamos sobre el núcleo de ferrite unas 100 vueltas de alambre de cobre esmaltado de 1mm de diámetro en dos capas, con papel entre capa y capa (figura 7). Una vez construido el transductor lo debe fijar a la cuba con silicón por los extremos, de modo que no haya contacto eléctrico entre ambas piezas. Recomendamos que constuya un chasis con una chapa de aluminio y sobre él que fije la cuba, tal como se muestra en la figura 8. Por supuesto, se trata de un montaje artesanal y puede emplear la configuración que Ud. quiera, siempre que recuerde que el nucleo debe estar firmemente unido a la cuba o recipiente para que ésta vibre cuando lo haga el núcleo. Cuando el circuito funcione, el núcleo estará en resonancia con el capacitor C2 y comenzará a vibrar con una frecuencia de ultrasonido, emitiendo un sonido típico, como el de los nebulizadores. Ud. debe fijar C2 en un valor intermedio y mover VR1 despacio hasta conseguir la máxima potencia sobre el núcleo. Si coloca una pieza pequeña dentro de la cuba, su vibración lo ayudará a conseguir el ajuste óptimo, dado que cuando esta pieza gene-
LIMPIADOR POR ULTRASONIDO Figura 8
re el mayor ruido será cuando el aparato esté en su máxima potencia. Si no consigue los resultados esperados, coloque capacitores en paralelo con C2 de 100pF (primero uno, luego otro más y otro más, repitiendo en cada caso el proceso de ajuste hasta conseguir el efecto deseado). La lista de materiales es la siguiente:
núcleo en U recuperado del flyback de un TV en desuso, bobinando 100 vueltas de alambre esmaltado de 1 mm de diámetro en dos capas separadas con papel. C1 - 5nF, capacitor cerámico. C2 - ver texto B1 - fuente de alimentación de 24V x 2A ó 12V x 3A (ver texto). Chasis para sujetar la cuba y contener el circuito oscilador. D1 - BTY69, Tiristor de poten Cuba (ver texto). cia (ver texto. Q1 - 2N2160 o equivalente, Si sigue las indicaciones que le transistor de unijuntura de uso hemos dado no tendrá inconvegeneral. nientes en tener una lavadora por R1 - 180, 2W ultrasonido que, si bien no es proR2 - 100, 2W fesional, le brindará excelentes R3 - 10, 5W (ver texto) resultados. L1 - Bobina realizada con un
Equipo de Ultrasonido para Limpieza de Inyectores sin Desmontarlos Un equipo de ultrasonido en una herramienta muy interesante para tener en un taller de reparaciones. No sólo le servirá a Usted para limpiar inyectores, sino que también le será de mucha utilidad para limpiar todo tipo de piezas, especialmente aquellas donde se desee limpiar partes internas y que no es posible llegar a estas partes, como por ejemplo: Carburadores, Válvulas, Electroválvulas, rodamientos, etc. Existen equipos de ultrasonido de diferentes capacidades, 2 litros, 4 litros, 6 litros, 10 litros, etc. Para limpiar los inyecto-
Figura 9
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LOS KITS DESTACADOS DE SABER ELECTRÓNICA res y piezas chicas, un equipo de 2 litros es suficiente, pero si Ud. además lo piensa usar para limpiar piezas mayores (cómo por ejemplo, un carburador), uno de 6 litros le será apropiado. Un equipo de ultrasonido limpia por el fenómeno de Cavitación Ultrasónica. La cavitación ultrasónica es el fenómeno mediante el cual es posible comprender el principio del lavado por ultrasonido. En un medio líquido, las señales de alta frecuencia producidas por un oscilador electrónico y enviadas a un transductor especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene
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dicho liquido, generan ondas de compresión y depresión a una altísima velocidad. Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido. Generalmente éstos trabajan en una frecuencia comprendida entre 30 y 50kHz. Las ondas de compresión y depresión en el líquido originan el fenómeno conocido como "Cavitación Ultrasónica". Para limpiar los inyectores sin desmontarlos se suele usar un equipo especialmente diseñado para tal fin, como el de la figura 9. La técnica consiste en realizar un puente entre la llegada de combustible y el retorno hacia el tanque, de tal forma que el combustible
retorne sin pasar por el riel. Luego se ingresa un combustible “Limpiador “ por la entrada de combustible hacia los inyectores, a la presión de trabajo, y se hace funcionar el motor con este combustible. Este producto combustible, tiene la particularidad que al pasar por los inyectores, limpia los mismos en su interior. Es un sistema efectivo, sobre todo en aquellos motores donde es complicado desmontar inyectores. Pero no es una limpieza tan profunda y además no se pueden probar los inyectores en un banco de comprobación. De todas formas es efectiva en muchos casos. ✪