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Definición de ultrasonido
Los ultrasonidos son sonidos cuya frecuencia está por encima del rango de audición humano; decimos que son demasiado agudos para que los oigamos los humanos. Los ultrasonidos tienen una frecuencia superior a 20 kHz. Una persona con una audición perfecta tiene un rango de audición de 20 Hz a 20 kHz, aunque la mayoría de la gente tiene un rango de audición que está dentro de estos valores extremos. Los humanos somos especialmente sensibles a las frecuencias comprendidas entre 2000 Hz y 5000 Hz.
Ejemplos de ultrasonidos
Aunque no podemos oír los ultrasonidos, pueden ser muy útiles de muchas formas distintas:
Ejemplos de ultrasonidos: Sonar
El sonar, también conocido como ecolocalización, es un método para encontrar la distancia a objetos y superficies difíciles de alcanzar o medir. El tiempo que tarda el ultrasonido en rebotar desde el objeto puede utilizarse para encontrar la distancia.
Por ejemplo, los barcos pesqueros a veces llevan equipos de sonar para poder determinar la profundidad del agua por la que se desplazan. Un transmisor emite pulsos de ultrasonidos desde el barco. El tiempo que tardan los impulsos en alcanzar el fondo marino y reflejarse en el barco se mide mediante un detector (las ondas ultrasónicas también podrían dirigirse a un banco de peces para ver a qué distancia se encuentran y ayudar a capturarlos). La señal de ultrasonidos se convierte en un impulso eléctrico y el tiempo transcurrido entre la emisión de las ondas y el mayor valor de la señal eléctrica puede utilizarse, junto con la velocidad a la que las ondas se mueven por el agua, para determinar la profundidad del agua.
Un gran barco pesquero navega por algún lugar del océano Atlántico y desea saber cuál es la profundidad del agua. Envían un pulso de ondas ultrasónicas hacia el fondo marino y obtienen un pico en la señal eléctrica del detectormás tarde. ¿A qué profundidad se encuentra el océano en ese punto (la velocidad de las ondas ultrasónicas en el agua es de aproximadamente)?
Conocemos el tiempo durante el que viajaron las ondas ultrasónicas y también su velocidad en el agua, por lo que podemos hallar la distancia recorrida mediante la siguiente ecuación:
O en palabras
en el quees la distanciaes la velocidad yes el tiempo.
Los valores de la velocidad y el tiempo dados en la pregunta se pueden utilizar para hallar la distancia:
.
Sin embargo, las ondas ultrasónicas tienen que viajar hasta el fondo del mar y volver hasta el barco, por lo que la profundidad d será igual a la mitad de la distancia total recorrida:
Ecografías
Los ultrasonidos también pueden utilizarse para la exploración fetal, también conocida como exploración prenatal. Permite a los médicos comprobar el sexo de los bebés antes de que nazcan. También puede utilizarse para ver si un bebé goza de buena salud y averiguar en qué posición se encuentra.
El proceso de exploración fetal consiste en mover una sonda sobre el estómago de la madre, que envía ondas de ultrasonido al interior de su cuerpo. Las ondas de ultrasonido se reflejan parcialmente cuando alcanzan un límite entre dos materiales diferentes. En este caso, parte de la señal de ultrasonidos se devolverá cuando alcance el cuerpo del bebé, que es un material distinto del líquido que lo rodea. La sonda detecta entonces la radiación ultrasónica devuelta. Se puede desplazar para averiguar cuánto tarda la ecografía en volver en distintos puntos, lo que se puede utilizar junto con la velocidad conocida de las ondas en el líquido para producir una imagen del bebé.
Usos de los ultrasonidos
Además de los ejemplos mencionados, los ultrasonidos tienen otros muchos usos tanto en medicina como en la industria.
Usos de los ultrasonidos: Aplicaciones médicas
Los ultrasonidos no sólo se utilizan para las personas que van a tener bebés, sino también para obtener imágenes médicas. Por ejemplo, en personas que tienen algún tipo de problema en sus órganos internos, como pulmones o riñones dañados.
Puede que ya te hayas enterado de cómo pueden utilizarse las radiografías para identificar problemas internos del cuerpo. El riesgo de dañar los órganos internos es mucho menor con los ultrasonidos que con las radiografías.
Usos de la ecografía: Control de calidad
Los ultrasonidos también se utilizan en la industria para detectar irregularidades en los materiales, como las fundiciones de metal. Para ello se envían pulsos de ultrasonidos a través del material; cuando las ondas alcanzan una grieta en la estructura del objeto, se reflejan parcialmente. Esto significa que habrá un pequeño impulso en la señal eléctrica detectada que llegará en un momento anterior al tiempo que tardarían las ondas en viajar hasta el extremo del objeto y volver. Esto puede utilizarse junto con la velocidad de las ondas ultrasónicas en el material para encontrar la posición exacta de la irregularidad.
Ventajas de los ultrasonidos
Los ultrasonidos se utilizan en medicina para diversos problemas médicos. Esto se debe a que tiene algunas ventajas clave sobre otras técnicas médicas:
- Con los ultrasonidos se pueden obtener imágenes de órganos internos sin necesidad de operar a los pacientes. Esto puede ahorrar mucho tiempo y dinero y evita los riesgos asociados a la cirugía invasiva.
- El equipo utilizado para los ultrasonidos es barato en comparación con otros tipos de equipos médicos de obtención de imágenes. También es bastante fácil de transportar y manejar.
- Como ya se ha dicho, la ecografía no es muy perjudicial para los órganos internos (ni para los fetos cuando se utiliza para la exploración fetal). No causa ningún daño a los tejidos, en comparación con otras técnicas que requieren la exposición del paciente a radiaciones ionizantes, como los rayos X, que a veces pueden ser muy perjudiciales para las células del organismo.
- Con los ultrasonidos se pueden captar imágenes de tejidos blandos que no aparecen con otras técnicas médicas de diagnóstico por la imagen, como los rayos X. Esto se debe a que las imágenes producidas proceden de un tejido blando. Esto se debe a que las imágenes producidas proceden de cómo los ultrasonidos se reflejan parcialmente en los límites entre materiales y, aunque la señal eléctrica producida sea pequeña, el límite puede identificarse. En cambio, los rayos X funcionan sobre la base de la formación de una imagen haciendo pasar la radiación de rayos X a través del cuerpo y formando una imagen a partir de los puntos por los que no pasa la radiación (por ejemplo, si está bloqueada por un hueso), por lo que no se identificarán los tejidos blandos.
Ultrasonidos - Puntos clave
- Los ultrasonidos son sonidos con una frecuencia superior a 20 kHz, que es el límite superior de la gama de frecuencias sonoras que puede oír el ser humano.
Los ultrasonidos son muy útiles para encontrar dónde están objetos y superficies que no se pueden alcanzar fácilmente o no se pueden medir directamente.
Se pueden obtener imágenes de bebés mediante la ecografía fetal. Consiste en dirigir ondas ultrasónicas al feto y utilizar la intensidad de las ondas reflejadas en distintos puntos para formar una imagen.
Utilizar los ultrasonidos en lugar de otras técnicas médicas tiene muchas ventajas, como que el equipo es más barato, no se necesitan operaciones y los ultrasonidos son mucho más seguros que muchos otros métodos.
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