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)
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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
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? 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
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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
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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
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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
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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
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