Ultrasonido

Un ultrasonido es una onda de vibración, igual que el sonido, pero a una frecuencia demasiado alta para ser percibida por el oído humano. De hecho, el oído humano solo percibe sonidos cuya frecuencia está entre 16 y 20 khz (kilohercios). Por debajo de estos valores hablamos de infrasonido, y por encima de 20 khz, de ultrasonido. Nuestro oído no puede distinguir estos ultrasonidos, pero se sabe que existen desde el siglo XIX gracias al científico Francis Galton, y los militares los utilizaron desde la Primera Guerra Mundial para localizar submarinos enemigos utilizando un sónar.

Ultrasonidos y animales

El oído humano no puede distinguir los ultrasonidos, pero muchos animales sí pueden oírlos. Este es el caso, por ejemplo, de los perros o los delfines. Algunos animales incluso emiten estas altas frecuencias y las utilizan para comunicarse y orientarse espacialmente. Los murciélagos, ballenas y ratones usan diariamente los ultrasonidos.

También existen emisores de ultrasonidos que actúan como repelentes contra especies animales consideradas nocivas. Existen dispositivos que producen ultrasonidos para mantener alejados a los insectos (hormigas, cucarachas, mosquitos, etc.), gatos, roedores, etc. Estos transmisores se utilizan en interiores, en el jardín (para mantener alejados a los topos, ratones o conejos), para proteger el compartimiento del motor de los vehículos o para proteger ciertos edificios de los daños causados por las aves, especialmente las palomas.

Producción de ultrasonidos

Para utilizar los ultrasonidos se utilizan diferentes transmisores para producir altas frecuencias. Todos los dispositivos se basan en el mismo principio: transformar la energía eléctrica en energía mecánica.

Generadores piezoeléctricos: las láminas de cuarzo van pegadas entre dos discos de acero conectados a una corriente alterna. Esta corriente deformará las láminas y producirá vibraciones de la misma frecuencia que la tensión aplicada.
Generadores magnetoestrictivos: las dimensiones de los cuerpos ferromagnéticos varían en presencia de un campo magnético. Esto es lo que se denomina magnetostricción. La contracción resultante produce una vibración de alta frecuencia de hasta 50 kHz.
Emisores electrostrictivos: utilizan el fenómeno de la electrostricción, es decir, la variación de las dimensiones de ciertas cerámicas en presencia de un campo eléctrico variable. Estas variaciones producen vibraciones de alta frecuencia y, por tanto, ultrasonidos.

Los ultrasonidos pueden ser detectados y medidos por estos mismos dispositivos que se convierten en receptores de ultrasonidos. En este caso, se mide la tensión eléctrica generada por las vibraciones mecánicas ultrasonoras.

Propiedades de los ultrasonidos

Los ultrasonidos se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones debido a sus propiedades versátiles; se propagan en el aire, en gases y líquidos. Las variaciones en la frecuencia y la presión provocan diversos efectos en función del medio de propagación: cambio en el índice de refracción, luminiscencia, cavitación ultrasónica, desintegración del material, interrupción de fermentaciones, despolimerización y fragmentación de moléculas… Todos estos términos un tanto complejos explican los usos que se pueden hacer de los ultrasonidos en muchos campos: industria, salud, química, medicina, etc. Descubre todos nuestros productos

Diversas aplicaciones de los ultrasonidos

Los ultrasonidos son una herramienta muy utilizada, ya sea en el campo técnico, médico, industrial, militar, meteorológico u otros campos.

Ultrasonidos y detección de obstáculos

Podemos detectar cuerpos en el entorno emitiendo ondas de alta frecuencia y midiendo el tiempo transcurrido entre la emisión del ultrasonido y la recepción de su eco tras la reflexión sobre un obstáculo. Esta técnica, ampliamente utilizada en la detección submarina, ya sea para localizar submarinos enemigos o icebergs, utiliza dispositivos denominados sónar.

Aplicaciones industriales de los ultrasonidos

Los sonidos de alta frecuencia se utilizan mecánicamente en el mecanizado, taladrado y soldadura de determinadas piezas. Los ultrasonidos también son muy útiles para explorar la superficie de los materiales, detectar defectos de mecanizado invisibles (dentro de una pieza, por ejemplo) y medir o comprobar el grosor de los materiales. Las ondas de alta frecuencia también se utilizan para procesar piezas para la aeronáutica o la mecánica y para limpiar instrumentos de precisión en los sectores de la joyería y la relojería. La industria agroalimentaria también utiliza a veces la tecnología de ultrasonidos para limpiar los equipos.

Aplicaciones médicas de los ultrasonidos

Los ultrasonidos son la base de las ecografías: permiten la exploración no invasiva de los órganos blandos de la anatomía humana a través de una sonda colocada sobre la piel. La ecografía es una herramienta diagnóstica muy común utilizada en diferentes partes del cuerpo (vías urinarias, ginecología, articulaciones, etc.) para detectar anomalías y lesiones como quistes, cálculos o fibromas. La ecografía es una tecnología de diagnóstico por la imagen muy útil para que los médicos e investigadores establezcan un diagnóstico, pero también para producir imágenes de referencia.

Otra técnica médica que utiliza los ultrasonidos es el dópler, que permite observar la circulación arterial y venosa.
Pero las aplicaciones médicas de los ultrasonidos de alta frecuencia no se limitan al diagnóstico de salud. La tecnología de ultrasonidos también se usa para tratar distintas afecciones. Los ultrasonidos pueden destruir tejidos no deseados (adenofibromas o tumores, por ejemplo) o fragmentar cálculos urinarios de forma no invasiva utilizando la técnica de la litotricia para facilitar su eliminación.

Las ondas de alta frecuencia también se utilizan con fines terapéuticos en fisioterapia para reducir la inflamación local de músculos, ligamentos o tendones. Un generador de ultrasonidos se utiliza para mejorar la circulación y reducir el dolor a través del calor producido.

Finalmente, los ultrasonidos se utilizan para limpiar ciertos dispositivos médicos a través de un baño de ultrasonidos: las microburbujas que se forman en la solución de limpieza eliminan la suciedad. Sin embargo, esta limpieza no exime a los equipos específicos de la esterilización cuando sea necesario.

Ultrasonidos y medición del viento

Los sonidos de alta frecuencia también se utilizan en meteorología, especialmente para medir la dirección y la fuerza del viento. Los anemómetros, dispositivos de medición que equipan estaciones meteorológicas y son el complemento de termómetros, pluviómetros y otras veletas, están equipados con transductores de ultrasonidos. Se envía una señal de ultrasonido a lo largo de los ejes norte-sur y oeste-este, y la velocidad y la orientación de recepción de la señal de retorno determinan la velocidad y dirección del viento.

Otras aplicaciones de los ultrasonidos

Pero estas aplicaciones no son las únicas y las ondas de ultrasonidos son soluciones en muchos otros campos: se utilizan para la prospección de yacimientos minerales, para producir emulsiones estables en biología o fotografía, para crear hologramas… Algunos productos incluso incluyen tecnología de ultrasonidos para facilitar la movilidad de personas ciegas o con discapacidad visual: la detección de obstáculos desencadena sonidos que informan al usuario sobre su entorno.