Aplicaciones del ultrasonido

Aplicación de los ultrasonidos a la navegación

Navegar por las profundidades de los mares y océanos de la Tierra es sumamente importante para los barcos de pesca, los submarinos y los buques de investigación. Por desgracia, las ondas luminosas se distorsionan mucho al cruzar la frontera del aire al agua y no pueden penetrar muy por debajo de la superficie. Para compensar este problema, utilizamos el SONAR (Sound Navigation And Ranging) y un proceso llamado ecosondeo.

Las ondas ultrasónicas de alta frecuencia pueden utilizarse para detectar objetos en aguas profundas y medir la profundidad del agua. Por ejemplo, un arrastrero pesquero transmitirá un pulso de ultrasonidos para determinar la distancia al lecho marino. Este pulso acabará produciendo un eco, es decir, el sonido se reflejará en el lecho marino. Este eco se detectará entonces desde el arrastrero. El tiempo que tarda el pulso ultrasónico en volver al barco se puede utilizar junto con la velocidad de las olas para calcular la profundidad del agua de la siguiente manera:

$d=\frac{vt}{2}$,

donde$d$es la distancia$v$es la velocidad de las olas$(\mathrm{m}/\mathrm{s})$y$t$es el tiempo$\left(\mathrm{s}\right)$. Observa que el factor dos está ahí porque la ola recorre el doble de la distancia entre el arrastrero y el fondo marino, igual que ocurre con la ecolocalización. Por tanto, la distancia recorrida por la ola se reduce a la mitad para calcular la distancia real al fondo marino.

Aplicaciones de limpieza de los ultrasonidos

Recuerda que el sonido se produce por la vibración de partículas. A más vibraciones por segundo, mayor frecuencia de sonido. Los joyeros utilizan los ultrasonidos para limpiar sus joyas. Utilizan un aparato que emite ondas de ultrasonido a sus productos sucios. Esto hace que las partículas del interior de la joya vibren muy rápidamente, lo que sacude la suciedad. Esta técnica también se suele utilizar para limpiar relojes antiguos, que pueden volverse delicados por el paso del tiempo.

Los higienistas de tu clínica dental local utilizan una técnica similar en tus dientes para eliminar la placa y el sarro. Los higienistas prefieren utilizar aparatos de ultrasonidos a los anticuados instrumentos de raspado manual por varias razones:

• Los pacientes dicen sentirse más cómodos durante los procedimientos dentales.
• Las puntas de las herramientas de ultrasonidos más pequeñas pueden llegar más fácilmente a zonas donde las herramientas manuales tendrían más problemas.
• Seguridad para las personas con dientes más débiles, como los ancianos. No se requiere fuerza de raspado al utilizar herramientas de ultrasonidos, que podrían eliminar accidentalmente el valioso esmalte y dejar los dientes más sensibles y vulnerables a la caries.

Aplicaciones de los ultrasonidos en el campo médico

Puede que ya sepas que utilizamos equipos de ultrasonidos como herramientas de diagnóstico para controlar el desarrollo del bebé en el útero de su madre. Se coloca sobre la piel un transductor de ultrasonidos, que puede transmitir y recibir ondas de ultrasonidos. Algunas de las ondas de ultrasonido se reflejan en límites sólidos, como los huesos, músculos o tejidos del feto, y vuelven al transductor. A continuación, un ordenador puede generar una imagen utilizando los datos de la ecografía. Este proceso se denomina ecografía.

Uso de la ecografía para crear una imagen de un bebé en el útero, commons.wikimedia

Del mismo modo, pueden realizarse ecografías abdominales para evaluar la salud de los órganos internos de tu abdomen. Esto incluye el hígado, el páncreas, el bazo y la vesícula biliar. También hay otras aplicaciones médicas de la tecnología ecográfica. Por ejemplo, para tratar dolores articulares y ciertos tipos de tumores. Los ultrasonidos también pueden utilizarse para eliminar los dolorosos cálculos renales o vesicales. Para destruir estos cálculos, los cirujanos hacen pasar miles de ondas ultrasónicas de alta energía por el cuerpo para romper los cálculos en trozos más pequeños. Estos cálculos más pequeños pueden desplazarse por el tracto urinario de forma segura y ser eliminados del organismo.

Aplicaciones industriales de los ultrasonidos y detección de grietas en metales

Las ondas ultrasónicas también son muy útiles en aplicaciones industriales. Las herramientas y materiales que utilizamos no deben ser defectuosos. Para ayudar a conseguirlo, utilizamos ondas ultrasónicas para comprobar si hay grietas en el interior de objetos metálicos, como piezas de fundición, pernos o tuberías. Cuando una onda ultrasónica penetra en un material, suele reflejarse en el límite del lado más alejado del objeto. Sin embargo, si el objeto metálico tiene un defecto invisible, como una grieta dentro del material, la onda ultrasónica se reflejará en la grieta. La onda ultrasónica reflejada volverá al receptor en menos tiempo del previsto, lo que informará a las personas que comprueban el material de que está defectuoso. La velocidad de la onda dentro del material será constante, por lo que la distancia entre la fuente de ultrasonidos y el defecto puede calcularse mediante ecosondeo.

Uso industrial de los ultrasonidos para comprobar defectos como grietas, StudySmarter Originals