Efectos de los ultrasonidos de alta potencia (página 2)

Partes: 1, 2

l sólido
? Es una técnica innovadora, que aún está en desarrollo

ING. FOR. LENYS RINCÓN

ING. FOR. LENYS RINCÓN
? Reflexión
? Refracción
? Difracción
EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA

MEDIOS DE PROPAGACIÓN DE LOS
ULTRASONIDOS

? TIPOS FUNDAMENTALES:
? FÉNOMENOS ONDULATORIOS TÍPICOS:
Coeficiente de reflexión: r = (Z2 – Z1)/(Z2 + Z1)

EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA

TIPOS DE ULTRASONIDOS

? ULTRASONIDOS DE BAJA POTENCIA DE SEÑAL:
SILBATO

ECOGRAFÍA

EFECTO DE
CAVITACIÓN

ING. FOR. LENYS RINCÓN
? Son Ondas ultrasónicas que se utilizan
para obtener información, sin que cause
alteración en el medio donde se propagan.
? Frecuencias que oscilan entre los 100 kHz
y 1 MHz
? Intensidades inferiores a 1 W/cm2

? ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA:
? Consiste en producir efectos permanentes,
utilizando la energía ultrasónica sobre el
medio en el que se propagan.
? Frecuencias que oscilan entre los 18 y 100 kHz
? Intensidades superiores a 1 W/cm2
? Han sido poco explorado

ING. FOR. LENYS RINCÓN
EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA

? RELACIÓN:
RANGO AUDIBLE/ESPECIE/ONDAS ULTRASÓNICAS
? Estudios más recientes han determinado el rango auditivo de numerosas
especies animales, por ejemplo, la publicada por Chapman y Hall, en
Londres 1974; "Utrasonic Comunication by Animals" de G. Sales y D. Pye.

? RELACIÓN: TRANSDUCTOR/RECUENCIA/INTENSIDAD

? EFECTOS FÍSICOS
Cavitación
EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA

RIESGOS Y EFECTOS

Frecuencia
Viscosidad
Temperatura
Presión externa
Intensidad
Efecto Calorimétrico
Ultrasonidos f = 4 MKz
? EFECTOS QUÍMICOS
? EFECTOS MECÁNICOS
Cavidades
ÍNDICE MECÁNICO (IM)-Inversamente
proporcional a la raíz cuadrada de la
frecuencia del ultrasonido
? EFECTOS
NO – LINEALES
Micromasaje

Fenómenos Electrolítico
Fluidos Intercelulares

Cavitación
Precipitación de humus, Filtrado y deshidratación,
Lavado de tejidos, Desespumación, otros

ING. FOR. LENYS RINCÓN

ING. FOR. LENYS RINCÓN
EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA

RIESGOS Y EFECTOS (CONTINUACIÓN)
? EFECTOS BIOLÓGICOS
ENERGÍA

MICROMASAJE
(EFECTO MECÁNICO)
ULTRASÓNICA

CALOR
(EFECTO TÉRMICO)
? OTROS EFECTOS
(Influencia Negativa)
? EFECTOS MÉDICOS
Diagnosis

Terapia
Reflexión
Refracción
f [1 MHz y 15 MHz]
Impedancia acústica

Efecto Térmico
Efecto Mecánico
Cardiología
Gastroenterología
Endocrinología
Obstetricia
Ginecología
Otros

Diatermia
Litotricia
Efectos secundarios

Daños Tisular

Estasis de las células sanguíneas
Fatiga
Nerviosismo
Irritación
Anorexia
Otros

? El Gráfico muestra, los límites de exposición por contacto directo. Por debajo de
un kW/m2 no se aprecian efectos biológicos, independientemente del tiempo de
exposición. Por el contrario, se considera peligroso y se deben evitar siempre las
exposiciones que superen intensidades mayores de 100 kW/m2 [Barceló M. y Salva J.,
2003]

ING. FOR. LENYS RINCÓN
LÍMITES DE EXPOSICIÓN POR CONTACTO
[NYBORG]
segundos
percibiríamos
un
dolor
intenso,
probablemente debido al recalentamiento del
hueso
EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA

RIESGOS Y LÍMITES DE EXPOSICIÓN/POTENCIA
ACÚSTICA
? PREMISAS:
? Los generadores de ultrasonidos utilizados
en laboratorios emiten ondas de baja frecuencia
(20-50 kHz) y de intensidades comprendidas en
el rango de 10-60 kW/m2
? Por tanto, se puede asumir la presunción de
peligro, por contacto directo, a los pocos
minutos de ser iniciada la radiación ultrasónica
? Ejemplo, al introducir un dedo en un baño de
ultrasonidos en funcionamiento, a los pocos

EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA

EFECTOS FISIOLÓGICOS PRODUCIDOS POR LA
EXPOSICIÓN A ULTRASONIDOS POR VÍA AÉREA
160

140

120

100
180
db
Muerte (calculada)
Pérdida de equilibrio
Mareos
Ligero peligro
(superficie del cuerpo)
Ligero calentamiento
(lesiones cutáneas)
Cambios temporales
en el umbral auditivo

Sin cambios físicos

Exposición industrial
sin pérdida de oido
Muerte (conejos)
Aumento de la temperatura corporal
(ratones afectados)
Muerte (ratones, ratas)

Aumento de la
temperatura corporal (ratones)

Ligeros cambios biológicos
(ratas, conejos)
Exposición a la radiación ultrasónica por
vía aérea, suficientemente intensa?
Náuseas, dolor de cabeza,
mareos y fatiga
? En la Figura se recogen los efectos fisiológicos producidos por los
ultrasonidos sobre el ser humano y animales de laboratorio por exposición
aérea a determinadas frecuencias [Barceló M. y Salva J., 2003]

ING. FOR. LENYS RINCÓN
HUMANOS
ANIMALES PEQUEÑOS

? GUIADO Y SONDEO
EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA

APLICACIONES Y USOS:
Acústica submarina
Navegación de Submarinos
Icebergs
Uso natural (Murciélagos)
Guiado de robots

Estudios de explosiones
? FÍSICAS

? QUÍMICAS

? TÉCNICAS
SÍMBOLO DE PELIGRO
Líquidos y Gases (propiedades físicas)
Navegación aérea

Materiales organo-metálicos
Sonoquímica

Soldadura de plásticos (Sonotrodo)
Humus industriales (particulas finas)
Desespumación industrial
Lavado de textiles

ING. FOR. LENYS RINCÓN

EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA

APLICACIONES Y USOS (CONTINUACIÓN):
? PRODUCTOS ALIMENTICIOS
(EN DESARROLLO)
? MEDICINA
Diagnosis
Obstetricia
Intervenciones
quirúrgicas subcutáneas
Limpieza de filtros
Contenido de Grasa en los alimentos

Scan A
Scan B
Modo M
Técnica real time
Terapéuticas

? OTROS CAMPOS DE
APLICACIÓN ACTUAL
Efecto Doppler
Diatermia
Litotricia
Ingeniería, Geografía, Geología, Polímeros, Otros
ULTRASONIDOS SEGÚN POTENCIA DE EMISIÓN:
Alta Potencia
(mW
a
KW)
Baja Potencia
(uW a
mW)
Sonar, Limpieza catalización,
soldadura, erosión, cirugía
Ecografía, localización de efectos en
objetos, superconductividad, robótica

ING. FOR. LENYS RINCÓN

EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA
ING. FOR. LENYS RINCÓN
CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
? Los ultrasonidos de alta potencia o de alta intensidad pueden afectar el
material estudiado, e incluso afectar a todo un proceso o a una reacción
química (actuando como catalizadores).
? Proveen una excelente forma de energía para la modificación de las
reacciones químicas, y mucho más eficiente que los normalmente usados
(temperatura y luz).
? La apertura de los efectos de ultrasonidos de alta potencia
(Cavitación), aporta la energía suficiente para producir fenómenos físicos
y químicos responsable de la acción química en el medio.
? Las aplicaciones de los ultrasonidos de alta potencia constituyen un
área potencial que no ha sido suficientemente explotado y explorado.
Esto se debe probablemente a los problemas relativos, complejidad de
los mecanismos básicos involucrados y a las dificultades existentes en la
generación de ultrasonidos de alta intensidad.
? CONCLUSIONES

EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA
ING. FOR. LENYS RINCÓN
? CONCLUSIONES
? Los efectos permanentes que los ultrasonidos de alta intensidad pueden
producir en un medio, son consecuencias de fenómenos no-lineales (Ej.:
precipitación de humus, desespumación, lavado de tejidos, entre otros), que
no se presentan a baja intensidad.
? El interés actual por las aplicaciones de ultrasonidos de alta potencia
implica la necesidad de realizar estudios de categoría cuantitativa más
profundos de los efectos no-lineales, relacionados con los distintos
procesos.
CONCLUSIONES Y FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
? Cuando los niveles de potencia elevada de los ultrasonidos se aplican,
lo que predomina es el efecto mécanico, y en este sentido, ejercen sus
efectos de destrucción, separación o corte. Acción mecánica que
condiciona sus efectos térmicos y químicos.

? FUTURAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN
? Ampliar líneas de investigación de ultrasonidos de alta potencia en
otros campos tales como: Efectos de erosión en cuencas altas.

EFECTOS DE LOS ULTRASONIDOS DE ALTA POTENCIA
ING. FOR. LENYS RINCÓN
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
? http://www.lpi.tel.uva.es/: Infrasonidos y Ultrasonidos.
? http://www.tece.cu/ultrasonidos/massobreultrasonidos.htm: Ultrasonidos.
? http://www.websdesalud.com/: Ultrasonidos.
? [Argüelles D. y Barrientos R.], 2004. Ultrasonidos en la Medicina.E.U.I.T.
Industrial de GIJÓN. 1-15 p.
? [Arroyo J. y Flores J.], 2001. Degradación ultrasónicade contaminantes
orgánicos. UNMSM., Ciudad Universitaria, Lima-Perú. 1-12 p.
? [Barceló M. y Salva J.], 2003. Los Ultrasonidos: sus riesgos y normas de
prevención. Fundación MAPFRE Seguridad. N° 90-Segundo Trimestre. 1-7 p.

? Martínez D., 2006. Ecografías 2D, 3D y 4D. Ingeniería de Ondas I. 1-26 p.
? [Mora L. y Montano S.], 2004. Ultrasonidos. PDF. 1-22 p.
? Revista de Acústica. 2006. Aplicaciones Industriales de los Ultrasonidos de
Potencia. Vol.xxxl. N° 3 y 4. 1-5 p.
? Revista chilena de radiología, 2004. Historia del Ultrasonido. Vol 10 N° 2. 1-8 p.

? [Vega L. y Montano S.], 2004. Infrasonidos y Ultrasonidos. IG. I. PDF. 1-54 p