MONOGRAFIA DE LA FISICA DEL SONIDO Y LAS APLICACIONES DEL ULTRASONIDO EN LA INDUSTRIA

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1.2. Percepción humana de las ondas sonoras

Cuando un objeto emisor (fuente sonora) vibra, hace vibrar también al aire que se encuentra alrededor de él. Esa vibración, que la llamamos sonido, se transmite en la distancia llegando a nuestro oído. La oreja capta las ondas sonoras que se transmiten a través del conducto auditivo hasta el tímpano. El tímpano es una membrana flexible que vibra cuando le llegan las ondas sonoras, esta vibración llega a la cadena de huesecillos: martillo, yunque y estribo, que amplifican el sonido y lo transmite al oído interno a través de la ventana oval. Finalmente las vibraciones "mueven" los dos líquidos que existen en la cóclea (perilinfa y endolinfa), deformando las células ciliadas existentes en el interior. Estas células transforman las ondas sonoras en impulsos eléctricos que llegan al nervio auditivo y de este nervio a la corteza auditiva que es el órgano encargado de interpretar y decodificar la sensación. A esa sensación se le denomina "sonido".

1.3. El hercio

El Hertz, Hertzio, hercio o Hz es una unidad física usada para medir la frecuencia de ondas y vibraciones de tipo electromagnético. Debe su nombre a su descubridor, H.R. Hertz quien vió que los impulsos eléctricos se comportaban como ondas, y por tanto se podía medir su frecuencia contando los ciclos que hacían por segundo.

La ondas, al moverse, bueno, como su propio nombre indica, oscilan, no se desplazan en línea recta, sino que sufren pequeños desplazamientos mientras avanzan, realizando un movimiento ascendente hasta la cresta y otro descendente, para volver al punto inicial y repetir el proceso (grafica 2). Ese conjunto de movimientos realizados desde que sale de un punto hasta que vuelve a él constituiría un ciclo, y por tanto, el hercio mediría los ciclos o vibraciones que se producen mientras la onda se mueve (también puede medir vibraciones estáticas, electromagnéticas, de objetos... etcétera).[pic 8][pic 9][pic 10]

1.4. El decibel

Es Una unidad de referencia para medir la potencia de una señal o la intensidad de un sonido. El nombre Bel viene del físico norteamericano Alexander Graham Bell (1847-1922). El decibel es una unidad relativa de una señal, tal como la potencia, voltaje, etc. Los logaritmos son muy usados debido a que la señal en decibeles (dB) puede ser fácilmente sumada o restada y también por la razón de que el oído humano responde naturalmente a niveles de señal en una forma aproximadamente logarítmica.

CAPITULO 2-PROPIEDADES FISICAS DEL SONIDO

Para que haya un sonido es preciso que un cuerpo material vibre, que haya un soporte material que propague esas vibraciones y, por último, que las mismas sean capaces de impresionar los nervios auditivos del oído.

Desde el punto de vista físico el sonido tiene dos componentes principales: frecuencia y amplitud. Hay una tercera dimensión llamada timbre, a la que nos referiremos más adelante.

2.1. Frecuencia

La frecuencia, cantidad de oscilaciones por unidad de tiempo, es la que determina si el sonido es más agudo o más grave. A mayor frecuencia, el tono del sonido es más agudo; a menor frecuencia, más grave. (Grafica 3). [pic 11]

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La frecuencia se mide en Hertzios. Un Hz equivale a un ciclo por segundo. El oído humano es Capaz de percibir sonidos entre los 20 y los 20.000 Hz (20 KHz). En la gráfica 4 se muestra la clasificación de los sonidos.

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2.2. Amplitud

La amplitud refiere a la altura de la onda y significa la intensidad o volumen del sonido. Amplitud cero equivale a silencio, amplitudes pequeñas a sonidos leves y amplitud grande a sonidos fuertes o intensos. (Grafica 5).[pic 17]

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La amplitud se mide habitualmente en decibeles (dB). La escala auditiva varía entre 0 dB (umbral de audición) y 130 dB. Los sonidos superiores a 110 dB producen sensación dolorosa y la exposición permanente a esos niveles provoca la disminución de la capacidad auditiva (sordera parcial).

La tabla 1 se compara los valores aproximados de distintos sonidos medidos en decibeles y watts.[pic 20][pic 21][pic 22][pic 23]

2.3. El Timbre

Es timbre es la cualidad que hace que distingamos entre dos sonidos de igual frecuencia y amplitud, pero producidos, por ejemplo, por diferentes instrumentos musicales. El timbre modifica la forma de la onda (grafica 6).

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Las curvas no son (casi) nunca sinusoidales puras, sino que están compuestas por la superposición de varias, llamadas armónicas.

Cuando se mezclan varias fuentes de sonido, la curva adquiere formas irregulares, como vemos en este pequeñísimo fragmento de una canción:

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CAPITULO 3- APLICACIONES DEL ULTRASONIDO SONIDO EN LA INDUSTRIA

Los ultrasonidos a han llegado a ser populares en la aplicaciones para limpieza de objetos y aplicaciones de carácter medico aprovechando las alteraciones en la propagación del sonido al atravesar medios con características diferentes lo que les hace especialmente indicados para efectuar barridos y, con ayuda de los procesos de recomposición de imágenes, poder efectuar exámenes del interior del cuerpo humano también se han utilizado en muchas aplicaciones del tipo industrial: separación de partículas finas en humos industriales, eliminación de espumas industriales, desecación de lodos en la extracción de minerales, lavado de textiles, recipientes que incorporan ultrasonidos para reproducir emulsiones, o sistemas de burbujeo para elaborar mousses o trompas de vacío donde facilitan la filtración etc.

Más adelante veremos algunas de aplicaciones de los ultrasonidos más a fondo.

3.1. Eliminación de espumas industriales

Las espumas que son dispersiones de gas en un líquido, se producen frecuentemente