Ultrasonido

El ultrasonido son ondas sonoras con frecuencias superiores al límite audible superior del oído humano. El ultrasonido no es diferente del sonido "normal" (audible) en sus propiedades físicas, excepto que los humanos no pueden oírlo. Este límite varía de persona a persona y es de aproximadamente 20 kilohercios (20 000 hercios) en adultos jóvenes sanos. Los dispositivos de ultrasonido funcionan con frecuencias desde 20 kHz hasta varios gigahercios.

El ultrasonido se utiliza en muchos campos diferentes. Los dispositivos ultrasónicos se utilizan para detectar objetos y medir distancias. Las imágenes por ultrasonido o la ecografía se utilizan a menudo en medicina. En las pruebas no destructivas de productos y estructuras, el ultrasonido se utiliza para detectar fallas invisibles. Industrialmente, el ultrasonido se usa para limpiar, mezclar y acelerar procesos químicos. Animales como murciélagos y marsopas usan ultrasonido para localizar presas y obstáculos.

Historia

La acústica, la ciencia del sonido, se remonta a Pitágoras en el siglo VI a. C., quien escribió sobre las propiedades matemáticas de los instrumentos de cuerda. La ecolocación en murciélagos fue descubierta por Lazzaro Spallanzani en 1794, cuando demostró que los murciélagos cazaban y navegaban por un sonido inaudible, no por la visión. Francis Galton en 1893 inventó el silbato Galton, un silbato ajustable que producía ultrasonido, que utilizó para medir el rango auditivo de humanos y otros animales, demostrando que muchos animales podían escuchar sonidos por encima del rango auditivo de los humanos. La primera aplicación tecnológica del ultrasonido fue un intento de detección de submarinos por parte de Paul Langevin en 1917. El efecto piezoeléctrico, descubierto por Jacques y Pierre Curie en 1880, fue útil en transductores para generar y detectar ondas ultrasónicas en el aire y el agua.

Definición

El ultrasonido es definido por el American National Standards Institute como "sonido a frecuencias superiores a 20 kHz". En el aire a presión atmosférica, las ondas ultrasónicas tienen longitudes de onda de 1,9 cm o menos.

Percepción

Humanos

El límite de frecuencia superior en humanos (aproximadamente 20 kHz) se debe a las limitaciones del oído medio. La sensación auditiva puede ocurrir si el ultrasonido de alta intensidad se introduce directamente en el cráneo humano y llega a la cóclea a través de la conducción ósea, sin pasar por el oído medio.

Los niños pueden escuchar algunos sonidos agudos que los adultos mayores no pueden escuchar, porque en los humanos el límite superior de la audición tiende a disminuir con la edad. Una compañía estadounidense de teléfonos celulares ha utilizado esto para crear señales de timbre que supuestamente solo son audibles para los humanos más jóvenes, pero muchas personas mayores pueden escuchar las señales, lo que puede deberse a la considerable variación del deterioro relacionado con la edad en el umbral auditivo superior. El Mosquito es un dispositivo electrónico que utiliza una frecuencia de tono alto para disuadir a los jóvenes de merodear.

Animales

Los murciélagos utilizan una variedad de técnicas de alcance ultrasónico (ecolocalización) para detectar a sus presas. Pueden detectar frecuencias más allá de 100 kHz, posiblemente hasta 200 kHz.

Muchos insectos tienen un buen oído ultrasónico, y la mayoría de ellos son insectos nocturnos que escuchan murciélagos ecolocadores. Estos incluyen muchos grupos de polillas, escarabajos, mantis religiosas y crisopas. Al escuchar un murciélago, algunos insectos realizarán maniobras evasivas para escapar de ser atrapados. Las frecuencias ultrasónicas desencadenan una acción refleja en la polilla noctuida que hace que caiga ligeramente en su vuelo para evadir el ataque. Las polillas tigre también emiten clics que pueden perturbar la ecolocalización de los murciélagos y, en otros casos, pueden anunciar el hecho de que son venenosas al emitir un sonido.

El rango de audición de perros y gatos se extiende hasta el ultrasonido; el extremo superior del rango de audición de un perro es de unos 45 kHz, mientras que el de un gato es de 64 kHz. Los ancestros salvajes de los gatos y los perros desarrollaron este rango auditivo más alto para escuchar los sonidos de alta frecuencia emitidos por sus presas preferidas, los pequeños roedores. Un silbato para perros es un silbato que emite ultrasonidos, utilizado para adiestrar y llamar perros. La frecuencia de la mayoría de los silbatos para perros está dentro del rango de 23 a 54 kHz.

Las ballenas dentadas, incluidos los delfines, pueden escuchar ultrasonidos y usar esos sonidos en su sistema de navegación (biosonar) para orientarse y capturar presas. Las marsopas tienen el límite superior de audición más alto conocido, alrededor de 160 kHz. Varios tipos de peces pueden detectar ultrasonido. En el orden Clupeiformes, se ha demostrado que los miembros de la subfamilia Alosinae (sábalo) pueden detectar sonidos de hasta 180 kHz, mientras que las otras subfamilias (por ejemplo, los arenques) solo pueden escuchar hasta 4 kHz.

Los sistemas de altavoz/generador de ultrasonido se venden como dispositivos electrónicos para el control de plagas, que supuestamente ahuyentan a los roedores e insectos, pero no hay evidencia científica de que los dispositivos funcionen.

Detección y rango

Sensor sin contacto

Un nivel ultrasónico o sistema de detección no requiere contacto con el objetivo. Para muchos procesos en las industrias médica, farmacéutica, militar y general, esta es una ventaja sobre los sensores en línea que pueden contaminar los líquidos dentro de un recipiente o tubo o que pueden estar obstruidos por el producto.

Se utilizan tanto sistemas de onda continua como pulsados. El principio detrás de una tecnología ultrasónica pulsada es que la señal de transmisión consta de ráfagas cortas de energía ultrasónica. Después de cada ráfaga, la electrónica busca una señal de retorno dentro de una pequeña ventana de tiempo correspondiente al tiempo que tarda la energía en atravesar el recipiente. Solo una señal recibida durante esta ventana calificará para procesamiento de señal adicional.

Una aplicación de consumo popular de rango ultrasónico fue la cámara Polaroid SX-70, que incluía un sistema transductor liviano para enfocar la cámara automáticamente. Posteriormente, Polaroid obtuvo la licencia de esta tecnología de ultrasonido y se convirtió en la base de una variedad de productos ultrasónicos.

Sensores de movimiento y medición de caudal

Una aplicación común de ultrasonido es un abrepuertas automático, donde un sensor ultrasónico detecta el acercamiento de una persona y abre la puerta. Los sensores ultrasónicos también se utilizan para detectar intrusos; el ultrasonido puede cubrir un área amplia desde un solo punto. El caudal en tuberías o canales abiertos se puede medir con caudalímetros ultrasónicos, que miden la velocidad media del líquido que fluye. En reología, un reómetro acústico se basa en el principio de ultrasonido. En mecánica de fluidos, el flujo de fluidos se puede medir usando un medidor de flujo ultrasónico.

Pruebas no destructivas

La prueba ultrasónica es un tipo de prueba no destructiva comúnmente utilizada para encontrar fallas en los materiales y medir el grosor de los objetos. Las frecuencias de 2 a 10 MHz son comunes, pero para fines especiales se utilizan otras frecuencias. La inspección puede ser manual o automatizada y es una parte esencial de los procesos de fabricación modernos. La mayoría de los metales se pueden inspeccionar, así como los plásticos y los compuestos aeroespaciales. El ultrasonido de baja frecuencia (50–500 kHz) también se puede usar para inspeccionar materiales menos densos como madera, concreto y cemento.

La inspección por ultrasonido de uniones soldadas ha sido una alternativa a la radiografía para ensayos no destructivos desde la década de 1960. La inspección ultrasónica elimina el uso de radiación ionizante, con beneficios de seguridad y costo. El ultrasonido también puede proporcionar información adicional, como la profundidad de los defectos en una unión soldada. La inspección ultrasónica ha pasado de métodos manuales a sistemas computarizados que automatizan gran parte del proceso. Una prueba ultrasónica de una junta puede identificar la existencia de fallas, medir su tamaño e identificar su ubicación. No todos los materiales soldados son igualmente aptos para la inspección ultrasónica; algunos materiales tienen un gran tamaño de grano que produce un alto nivel de ruido de fondo en las mediciones.

La medición ultrasónica del espesor es una técnica utilizada para controlar la calidad de las soldaduras.

Búsqueda de rango ultrasónico

Un uso común del ultrasonido es en la búsqueda de rango bajo el agua; este uso también se llama Sonar. Se genera un pulso ultrasónico en una dirección particular. Si hay un objeto en la ruta de este pulso, parte o la totalidad del pulso se reflejará de regreso al transmisor como un eco y podrá detectarse a través de la ruta del receptor. Al medir la diferencia de tiempo entre el pulso que se transmite y el eco que se recibe, es posible determinar la distancia.

El tiempo de viaje medido de los pulsos de Sonar en el agua depende en gran medida de la temperatura y la salinidad del agua. El alcance ultrasónico también se aplica para la medición en el aire y para distancias cortas. Por ejemplo, las herramientas de medición ultrasónicas portátiles pueden medir rápidamente el diseño de las habitaciones.

Aunque la búsqueda de distancia bajo el agua se realiza tanto a frecuencias subaudibles como audibles para grandes distancias (de 1 a varios kilómetros), la búsqueda de distancia ultrasónica se usa cuando las distancias son más cortas y se desea que la precisión de la medición de distancia sea más precisa. Las mediciones ultrasónicas pueden estar limitadas por capas de barrera con grandes diferenciales de salinidad, temperatura o vórtice. El rango en el agua varía de cientos a miles de metros, pero se puede realizar con una precisión de centímetros a metros.

Identificación por ultrasonido (USID)

La identificación por ultrasonido (USID) es una tecnología de Sistema de localización en tiempo real (RTLS) o Sistema de posicionamiento en interiores (IPS) que se utiliza para rastrear e identificar automáticamente la ubicación de objetos en tiempo real utilizando nodos simples y económicos (insignias/etiquetas) adjuntos o incrustados en objetos y dispositivos, que luego transmiten una señal de ultrasonido para comunicar su ubicación a los sensores del micrófono.

Imágenes

Sokolov reconoció en 1939 el potencial de imágenes ultrasónicas de objetos, con una onda de sonido de 3 GHz que produce una resolución comparable a una imagen óptica, pero las técnicas de la época producían imágenes de contraste relativamente bajo con poca sensibilidad. Las imágenes ultrasónicas utilizan frecuencias de 2 megahercios y superiores; la longitud de onda más corta permite la resolución de pequeños detalles internos en estructuras y tejidos. La densidad de potencia es generalmente inferior a 1 vatio por centímetro cuadrado para evitar efectos de calentamiento y cavitación en el objeto examinado. Las ondas de ultrasonido altas y ultra altas se utilizan en microscopía acústica, con frecuencias de hasta 4 gigahercios. Las aplicaciones de imágenes ultrasónicas incluyen pruebas industriales no destructivas, control de calidad y usos médicos.

Microscopía acústica

La microscopía acústica es la técnica que utiliza ondas sonoras para visualizar estructuras demasiado pequeñas para que el ojo humano las resuelva. En los microscopios acústicos se utilizan frecuencias de hasta varios gigahercios. La reflexión y la difracción de las ondas de sonido de las estructuras microscópicas pueden generar información que no está disponible con la luz.

Medicina humana

El ultrasonido médico es una técnica de imagen médica de diagnóstico basada en ultrasonido que se utiliza para visualizar músculos, tendones y muchos órganos internos para capturar su tamaño, estructura y cualquier lesión patológica con imágenes tomográficas en tiempo real. El ultrasonido ha sido utilizado por radiólogos y ecografistas para obtener imágenes del cuerpo humano durante al menos 50 años y se ha convertido en una herramienta de diagnóstico ampliamente utilizada. La tecnología es relativamente económica y portátil, especialmente cuando se compara con otras técnicas, como la resonancia magnética nuclear (RMN) y la tomografía computarizada (TC). El ultrasonido también se usa para visualizar fetos durante la atención prenatal de rutina y de emergencia. Estas aplicaciones de diagnóstico utilizadas durante el embarazo se denominan ecografía obstétrica. Tal como se aplica actualmente en el campo de la medicina, la ecografía correctamente realizada no presenta riesgos conocidos para el paciente.La ecografía no utiliza radiación ionizante y los niveles de potencia utilizados para obtener imágenes son demasiado bajos para causar efectos adversos de calentamiento o presión en el tejido. Aunque todavía se desconocen los efectos a largo plazo debido a la exposición al ultrasonido a una intensidad diagnóstica, actualmente la mayoría de los médicos consideran que los beneficios para los pacientes superan los riesgos. El principio ALARA (As Low As Reasonably Achievable) se ha defendido para un examen de ultrasonido, es decir, mantener el tiempo de escaneo y los ajustes de potencia lo más bajos posible pero consistentes con las imágenes de diagnóstico, y que según ese principio los usos no médicos, que por definición son no es necesario, se desaconsejan activamente.

El ultrasonido también se usa cada vez más en casos de trauma y primeros auxilios, y el ultrasonido de emergencia se convierte en un elemento básico de la mayoría de los equipos de respuesta de EMT. Además, la ecografía se utiliza en casos de telediagnóstico en los que se requiere teleconsulta, como experimentos científicos en el espacio o diagnóstico de equipos deportivos móviles.

Según RadiologyInfo, los ultrasonidos son útiles en la detección de anomalías pélvicas y pueden involucrar técnicas conocidas como ultrasonido abdominal (transabdominal), ultrasonido vaginal (transvaginal o endovaginal) en mujeres y también ultrasonido rectal (transrectal) en hombres.

Medicina Veterinaria

El ultrasonido de diagnóstico se usa externamente en caballos para la evaluación de lesiones de tejidos blandos y tendones, e internamente en particular para el trabajo reproductivo: evaluación del tracto reproductivo de la yegua y detección de preñez. También se puede utilizar de forma externa en sementales para la evaluación de la condición y el diámetro testicular, así como internamente para la evaluación reproductiva (conducto deferente, etc.).

En 2005, la industria del ganado vacuno comenzó a utilizar la tecnología de ultrasonido para mejorar la salud animal y el rendimiento de las operaciones ganaderas. El ultrasonido se usa para evaluar el grosor de la grasa, el área del ojo de la costilla y la grasa intramuscular en animales vivos. También se utiliza para evaluar la salud y las características de los terneros por nacer.

La tecnología de ultrasonido proporciona un medio para que los productores de ganado obtengan información que se puede utilizar para mejorar la crianza y cría de ganado. La tecnología puede ser costosa y requiere un compromiso de tiempo sustancial para la recopilación continua de datos y la capacitación del operador. Sin embargo, esta tecnología ha demostrado ser útil en la gestión y operación de una operación de cría de ganado.

Procesamiento y poder

Las aplicaciones de ultrasonido de alta potencia a menudo usan frecuencias entre 20 kHz y unos pocos cientos de kHz. Las intensidades pueden ser muy altas; por encima de 10 vatios por centímetro cuadrado, la cavitación se puede inducir en medios líquidos y algunas aplicaciones usan hasta 1000 vatios por centímetro cuadrado. Tales intensidades altas pueden inducir cambios químicos o producir efectos significativos por acción mecánica directa y pueden inactivar microorganismos dañinos.

Terapia física

Los terapeutas físicos y ocupacionales han utilizado el ultrasonido desde la década de 1940 para tratar el tejido conectivo: ligamentos, tendones y fascia (y también tejido cicatricial). Las condiciones para las cuales se puede usar el ultrasonido para el tratamiento incluyen los siguientes ejemplos: esguinces de ligamentos, distensiones musculares, tendinitis, inflamación de las articulaciones, fascitis plantar, metatarsalgia, irritación de las facetas, síndrome de pinzamiento, bursitis, artritis reumatoide, osteoartritis y adhesión de tejido cicatricial.

Aplicaciones biomédicas

El ultrasonido tiene aplicaciones diagnósticas y terapéuticas, que pueden ser muy beneficiosas cuando se usan con precauciones de dosificación. El ultrasonido de potencia relativamente alta puede romper depósitos de piedra o tejido, acelerar el efecto de los medicamentos en un área específica, ayudar en la medición de las propiedades elásticas del tejido y puede usarse para clasificar células o partículas pequeñas para la investigación.

Tratamiento de impacto ultrasónico

El tratamiento de impacto ultrasónico (UIT) utiliza ultrasonido para mejorar las propiedades mecánicas y físicas de los metales. Es una técnica de procesamiento metalúrgico en la que se aplica energía ultrasónica a un objeto metálico. El tratamiento ultrasónico puede dar como resultado una tensión de compresión residual controlada, refinamiento del grano y reducción del tamaño del grano. La fatiga de ciclo bajo y alto se mejora y se ha documentado que proporciona aumentos hasta diez veces mayores que los especímenes que no son UIT. Además, UIT ha demostrado ser eficaz para abordar el agrietamiento por corrosión bajo tensión, la fatiga por corrosión y problemas relacionados.

Cuando la herramienta UIT, compuesta por el transductor ultrasónico, los pines y otros componentes, entra en contacto con la pieza de trabajo, se acopla acústicamente con la pieza de trabajo, creando una resonancia armónica. Esta resonancia armónica se realiza a una frecuencia cuidadosamente calibrada, a la que los metales responden muy favorablemente.

Dependiendo de los efectos deseados del tratamiento, se aplica una combinación de diferentes frecuencias y amplitudes de desplazamiento. Estas frecuencias oscilan entre 25 y 55 kHz, con una amplitud de desplazamiento del cuerpo resonante de entre 22 y 50 µm (0,00087 y 0,0020 in).

Los dispositivos UIT se basan en transductores magnetoestrictivos.

Procesando

La ultrasonicación ofrece un gran potencial en el procesamiento de líquidos y lodos, al mejorar la mezcla y las reacciones químicas en diversas aplicaciones e industrias. La ultrasonicación genera ondas alternas de baja y alta presión en los líquidos, lo que lleva a la formación y colapso violento de pequeñas burbujas de vacío. Este fenómeno se denomina cavitación y provoca chorros de líquido que chocan a alta velocidad y fuertes fuerzas de corte hidrodinámicas. Estos efectos se utilizan para la desaglomeración y molienda de materiales de tamaño micrométrico y nanométrico, así como para la desintegración de células o la mezcla de reactivos. En este aspecto, la ultrasonicación es una alternativa a los mezcladores de alta velocidad y los molinos de bolas con agitador. Las láminas ultrasónicas debajo del alambre en movimiento en una máquina de papel usarán las ondas de choque de las burbujas que implosionan para distribuir las fibras de celulosa de manera más uniforme en la red de papel producida, lo que hará que el papel sea más fuerte con superficies más uniformes. Además, las reacciones químicas se benefician de los radicales libres creados por la cavitación, así como del aporte de energía y la transferencia de material a través de las capas límite. Para muchos procesos, este efecto sonoquímico (ver sonoquímica) conduce a una reducción sustancial en el tiempo de reacción, como en la transesterificación del aceite en biodiesel. Las reacciones químicas se benefician de los radicales libres creados por la cavitación, así como del aporte de energía y la transferencia de material a través de las capas límite. Para muchos procesos, este efecto sonoquímico (ver sonoquímica) conduce a una reducción sustancial en el tiempo de reacción, como en la transesterificación del aceite en biodiesel. Las reacciones químicas se benefician de los radicales libres creados por la cavitación, así como del aporte de energía y la transferencia de material a través de las capas límite. Para muchos procesos, este efecto sonoquímico (ver sonoquímica) conduce a una reducción sustancial en el tiempo de reacción, como en la transesterificación del aceite en biodiesel.

Se requieren una intensidad ultrasónica sustancial y amplitudes de vibración ultrasónica altas para muchas aplicaciones de procesamiento, como nanocristalización, nanoemulsificación,desaglomeración, extracción, disrupción celular, así como muchos otros. Comúnmente, un proceso primero se prueba a escala de laboratorio para probar la viabilidad y establecer algunos de los parámetros de exposición ultrasónicos requeridos. Una vez completada esta fase, el proceso se transfiere a una escala piloto (de banco) para la optimización de la preproducción del flujo continuo y luego a una escala industrial para la producción continua. Durante estos pasos de escalamiento, es esencial asegurarse de que todas las condiciones de exposición locales (amplitud ultrasónica, intensidad de cavitación, tiempo de permanencia en la zona de cavitación activa, etc.) permanezcan iguales. Si se cumple esta condición, la calidad del producto final permanece en el nivel optimizado, mientras que la productividad aumenta en un "factor de escalado" predecible. El aumento de la productividad resulta del hecho de que el laboratorio, Los sistemas de procesamiento ultrasónico de escala industrial y de banco incorporan bocinas ultrasónicas progresivamente más grandes, capaces de generar zonas de cavitación de alta intensidad progresivamente más grandes y, por lo tanto, procesar más material por unidad de tiempo. Esto se llama "escalabilidad directa". Es importante señalar que aumentar la potencia del procesador ultrasónico por sí solo nono resultará en una escalabilidad directa, ya que puede estar (y frecuentemente lo está) acompañada de una reducción en la amplitud ultrasónica y la intensidad de la cavitación. Durante el escalado directo, se deben mantener todas las condiciones de procesamiento, mientras que la potencia nominal del equipo aumenta para permitir el funcionamiento de una bocina ultrasónica más grande.

Manipulación ultrasónica y caracterización de partículas.

Un investigador del Instituto de Investigación de Materiales Industriales, Alessandro Malutta, ideó un experimento que demostró la acción de atrapamiento de las ondas estacionarias ultrasónicas en las fibras de pulpa de madera diluidas en agua y su orientación paralela en los planos de presión equidistantes.El tiempo para orientar las fibras en planos equidistantes se mide con un láser y un sensor electroóptico. Esto podría proporcionar a la industria del papel un sistema rápido de medición del tamaño de fibra en línea. Una implementación algo diferente se demostró en la Universidad Estatal de Pensilvania utilizando un microchip que generó un par de ondas acústicas de superficie estacionarias perpendiculares que permitieron colocar partículas equidistantes entre sí en una cuadrícula. Este experimento, llamado pinzas acústicas, se puede utilizar para aplicaciones en ciencias de los materiales, biología, física, química y nanotecnología.

Limpieza ultrasónica

Los limpiadores ultrasónicos, a veces llamados erróneamente limpiadores supersónicos, se utilizan en frecuencias de 20 a 40 kHz para joyería, lentes y otras piezas ópticas, relojes, instrumentos dentales, instrumentos quirúrgicos, reguladores de buceo y piezas industriales. Un limpiador ultrasónico funciona principalmente con la energía liberada por el colapso de millones de cavitaciones microscópicas cerca de la superficie sucia. Las burbujas creadas por la cavitación colapsan formando pequeños chorros dirigidos a la superficie.

Desintegración ultrasónica

De manera similar a la limpieza ultrasónica, las células biológicas, incluidas las bacterias, se pueden desintegrar. Los ultrasonidos de alta potencia producen cavitación que facilita la desintegración o reacciones de las partículas. Esto tiene usos en la ciencia biológica para fines analíticos o químicos (sonicación y sonoporación) y para matar bacterias en aguas residuales. El ultrasonido de alta potencia puede desintegrar el lodo de maíz y mejorar la licuefacción y la sacarificación para obtener un mayor rendimiento de etanol en las plantas de molienda de maíz seco.

Humidificador ultrasónico

El humidificador ultrasónico, un tipo de nebulizador (un dispositivo que crea un rocío muy fino), es un tipo popular de humidificador. Funciona haciendo vibrar una placa de metal a frecuencias ultrasónicas para nebulizar (a veces llamado incorrectamente "atomizar") el agua. Debido a que el agua no se calienta para la evaporación, produce una neblina fría. Las ondas de presión ultrasónicas nebulizan no solo el agua, sino también los materiales del agua, incluidos el calcio, otros minerales, virus, hongos, bacterias y otras impurezas. Las enfermedades causadas por las impurezas que residen en el depósito de un humidificador caen bajo el título de "Fiebre del humidificador".

Los humidificadores ultrasónicos se utilizan con frecuencia en aeroponía, donde generalmente se les conoce como nebulizadores.

Soldadura ultrasónica

En la soldadura ultrasónica de plásticos, se utilizan vibraciones de baja amplitud y alta frecuencia (15 kHz a 40 kHz) para crear calor a través de la fricción entre los materiales que se van a unir. La interfaz de las dos partes está especialmente diseñada para concentrar la energía para obtener la máxima fuerza de soldadura.

Sonoquímica

El ultrasonido de potencia en el rango de 20 a 100 kHz se utiliza en química. El ultrasonido no interactúa directamente con las moléculas para inducir el cambio químico, ya que su longitud de onda típica (en el rango milimétrico) es demasiado larga en comparación con las moléculas. En cambio, la energía provoca cavitación que genera extremos de temperatura y presión en el líquido donde ocurre la reacción. El ultrasonido también descompone los sólidos y elimina las capas pasivantes de material inerte para dar un área de superficie más grande para que ocurra la reacción. Ambos efectos hacen que la reacción sea más rápida. En 2008, Atul Kumar informó sobre la síntesis de ésteres de Hantzsch y derivados de polihidroquinolina a través de un protocolo de reacción de múltiples componentes en micelas acuosas mediante ultrasonido.

El ultrasonido se utiliza en la extracción, utilizando diferentes frecuencias.

Comunicación inalámbrica

En julio de 2015, The Economist informó que investigadores de la Universidad de California, Berkeley, realizaron estudios de ultrasonido utilizando diafragmas de grafeno. La delgadez y el bajo peso del grafeno, combinados con su resistencia, lo convierten en un material eficaz para usar en comunicaciones por ultrasonido. Una aplicación sugerida de la tecnología serían las comunicaciones submarinas, donde las ondas de radio normalmente no viajan bien.

Las señales ultrasónicas se han utilizado en "balizas de audio" para el seguimiento de usuarios de Internet entre dispositivos.

Otros usos

El ultrasonido, cuando se aplica en configuraciones específicas, puede producir breves ráfagas de luz en un fenómeno exótico conocido como sonoluminiscencia. Este fenómeno se está investigando en parte debido a la posibilidad de fusión de burbujas (una reacción de fusión nuclear que se supone que ocurre durante la sonoluminiscencia).

El ultrasonido se utiliza en la caracterización de partículas mediante la técnica de espectroscopía de atenuación de ultrasonido o mediante la observación de fenómenos electroacústicos o mediante ultrasonido pulsado transcraneal.

El audio se puede propagar por ultrasonido modulado.

Una aplicación de ultrasonido que antes era popular entre los consumidores estaba en los controles remotos de televisión para ajustar el volumen y cambiar de canal. Introducido por Zenith a fines de la década de 1950, el sistema usaba un control remoto manual que contenía resonadores de varilla corta golpeados por pequeños martillos y un micrófono en el set. Los filtros y detectores discriminaron entre las diversas operaciones. Las principales ventajas eran que no se necesitaba batería en la caja de control portátil y, a diferencia de las ondas de radio, era poco probable que el ultrasonido afectara a los equipos vecinos. El ultrasonido permaneció en uso hasta que fue desplazado por los sistemas infrarrojos a fines de la década de 1980.

La seguridad

La exposición ocupacional a ultrasonidos de más de 120 dB puede provocar pérdida de audición. La exposición superior a 155 dB puede producir efectos de calentamiento que son perjudiciales para el cuerpo humano, y se ha calculado que las exposiciones superiores a 180 dB pueden provocar la muerte. El Grupo Asesor independiente sobre Radiaciones No Ionizantes (AGNIR) del Reino Unido elaboró ​​un informe en 2010, que fue publicado por la Agencia de Protección de la Salud (HPA) del Reino Unido. Este informe recomendó un límite de exposición para el público en general a los niveles de presión sonora (SPL) de ultrasonidos en el aire de 70 dB (a 20 kHz) y 100 dB (a 25 kHz y más).