Istituto per la Ricerca Organologica e il Restauro

 

 

Pulitura di parti metalliche di strumenti musicali con sistemi di lavaggio a ultrasuoni

Claudio Canevari, IROR, 2007

 

Il fenomeno della cavitazione è ben noto, studiato e utilizzato da tempo.

Esso consiste nella formazione di bolle di vapore all’interno di una massa liquida, in regioni caratterizzate da bassa pressione . La cavitazione corrisponde a una transizione liquido-gas ottenuta per mezzo di un abbassamento di pressione a temperatura costante, tale da scendere al di sotto della pressione di vapore del liquido alla temperatura considerata.

In questo senso, la cavitazione  differisce dalla ebollizione, nella quale  si innalza la pressione di vapore del liquido con la temperatura, in modo che superi quella esterna.

Le modalità di svolgimento del fenomeno sono illustrate nel diagramma di stato che segue, e  che rappresenta il comportamento di una sostanza al variare della pressione in funzione della temperatura. L’ebollizione è un passaggio di stato liquido/gas che avviene lungo una linea isobara (linea tratteggiata orizzontale), la cavitazione lungo una isoterma (linea tratteggiata verticale).

 

Le minuscole bolle determinate dalla cavitazione possono implodere contro superfici solide. Il collasso di una bolla di cavitazione è un processo piuttosto violento, per quanto su scala microscopica, e porta alla formazione di microgetti di liquido ad altissima velocità in grado di ledere l’integrità del materiale che costituisce la superficie, e di rimuovere microscopici frammenti.

In molti ambiti tecnologici la cavitazione è un fenomeno dannoso e da evitare, perché in grado di provocare gravi danni e perdite di materiale su manufatti in movimento in un ambiente liquido (eliche di natanti, turbine); in altri casi viene sfruttato per la sua azione pulente.

Una pulitrice a ultrasuoni è costituita da una vasca, alla quale sono collegati uno o più trasduttori a loro volta alimentati da un generatore di ultrasuoni, tipicamente con frequenza di qualche decina di kHz. La propagazione di onde ultrasoniche nel liquido contenuto nella vasca determina il fenomeno della cavitazione.

L’oggetto da pulire viene posto nella vasca, riempita con acqua, o con un liquido detergente, e il generatore viene azionato. La cavitazione rimuove dalla superficie le particelle di sporco, relativamente poco aderenti; in alcuni casi la rimozione dello sporco è visibile anche a occhio nudo attraverso un graduale intorbidimento del liquido di pulitura, che ha inizio nelle immediate vicinanze del pezzo da pulire.

Nell’ambito della liuteria e del restauro liutario, sono state recentemente sperimentate con successo pulitrici a ultrasuoni per la pulitura di parti metalliche: meccaniche di mandolini e chitarre, cordiere, eccetera.

Si possono ottenere buoni risultati semplicemente sfruttando l’effetto di cavitazione in acqua pura, e l’effetto migliora con acqua tiepida o calda; tuttavia, un notevole incremento di efficienza nell’azione pulente può essere ottenuto con detergenti di vario tipo in soluzione; sono state anche sperimentate soluzioni ad hoc, costituite da un tensioattivo per facilitare la rimozione di sostanze grasse e da agenti chelanti per i prodotti di corrosione dei metalli.

I tempi di trattamento sono dell’ordine della decina di minuti, secondo la quantità, la tenacia e la natura dello sporco da rimuovere.

I risultati sono stati eccellenti; la pulitura ad ultrasuoni agisce anche in zone difficilmente raggiungibili con mezzi tradizionali, ed è ben controllabile e graduabile nei suoi effetti.

Si è sperimentata una piccola apparecchiatura per uso domestico, destinata in origine alla pulitura di piccoli oggetti quali gioielli, occhiali, orologi, di modesta potenza (circa 40W).

Nel caso di parti in movimento (ad esempio meccaniche per  chitarre e mandolini) può rendersi necessario ripristinare la lubrificazione originaria, che in genere viene rimossa dall’operazione di pulitura.

Una ulteriore applicazione è rappresentata dalla pulitura di corde rivestite, nelle quali gli interstizi tra le spire dell’avvolgimento si riempiono di sporco da contatto nelle zone nella quali la corda viene tastata o pizzicata, creando piccole irregolarità nella distribuzione della massa lungo la corda, e di conseguenza comportamenti inarmonici, caratterizzati da un decadimento qualitativo del suono, oltre ad una apparenza esteriore evidentemente poco gradevole.

Le pulitrici a ultrasuoni non sono comunque una novità assoluta: esse sono utilizzate da decenni per la pulitura di oggetti inerti, e principalmente parti metalliche. Vengono largamente impiegate in laboratori di oreficeria, meccanica, per pulire ferri chirurgici o vetreria chimica; si costruiscono di diverse dimensioni e potenze, secondo l’utilizzo.