¿Qué es un Generador de Ultrasonidos?
Un generador de ultrasonidos es un dispositivo que produce ondas ultrasónicas, que son vibraciones del aire con una frecuencia igual o superior a 20 kilohercios y que se encuentran fuera del rango de audición humana.
Para generar estas ondas ultrasónicas, se requiere que un objeto vibre a una frecuencia alta, lo que a su vez provoca la vibración del aire circundante. En este proceso, se emplean elementos piezoeléctricos, también conocidos como cerámicas piezoeléctricas.
La base de este principio radica en la propiedad piezoeléctrica de estos elementos, que responden a la aplicación de una tensión eléctrica al estirarse o contraerse según su polaridad.
Cuando se aplica una tensión alterna desde electrodos conectados al elemento piezoeléctrico, éste vibra a gran velocidad debido al efecto piezoeléctrico y puede generar ondas ultrasónicas.
Usos de los Generadores de Ultrasonidos
Los generadores de ultrasonidos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde situaciones familiares hasta ámbitos industriales. Por ejemplo, pueden utilizarse para líquidos que contengan partículas líquidas y sólidas para producir emulsiones o para preparar muestras y pigmentos.
Es de uso frecuente en los sectores académico e industrial es la limpieza de componentes mecánicos y electrónicos mediante ondas ultrasónicas. Puede eliminar contaminantes diminutos que no pueden eliminarse simplemente limpiándolos con productos químicos.
En situaciones familiares, los generadores de ultrasonidos se utilizan en humidificadores para atomizar el líquido y producir niebla.
Principio de los Generadores de Ultrasonidos
Los elementos piezoeléctricos utilizados en los generadores de ultrasonidos son un tipo de material cerámico fabricado con óxido de titanio, óxido de bario y otros materiales cocidos a altas temperaturas.
Una de las características de estos elementos es que cuando se aplica presión externamente, se genera una tensión en el elemento. Por otra parte, el elemento se expande y se contrae cuando se le aplica tensión.
La razón por la que se genera tensión cuando se aplica presión a un sólido se debe a la distorsión de la estructura cristalina en el sólido por la aplicación de presión.
Los iones positivos y negativos están dispuestos en el sólido, y las fuerzas externas distorsionan la posición de estos iones, provocando un sesgo de carga en el sólido.
Como resultado, se produce una polarización eléctrica y se genera una tensión dentro del sólido.
A la inversa, puede entenderse que se aplica una tensión y el campo eléctrico hace que la posición de los iones se desplace, cambiando así la estructura cristalina y el espesor del sólido.
Cuando se aplica una tensión alterna de alta frecuencia a este elemento piezoeléctrico, el elemento se expande y contrae a gran velocidad, lo que genera rápidamente ondas longitudinales (sonido), que se emiten en forma de ultrasonidos.