Ultrassom
Ultrassom é um som a uma frequência superior àquela que o ouvido do ser humano pode perceber, aproximadamente 20.000 Hz. Dispositivos ultrassonicos operam de 20 KHz até vários gigahertz.
O ultrassom é usado em muitos campos.Dispositivos ultrasônicos são usados para detectar objetos e medir distâncias. Ultrassonografia é usada tanto em medicina veterinária quanto em medicina humana. Em testes não destrutiveis, o ultrassom é usado para detectar falhas em produtos e estruturas. Industrialmente, o ultrassom é usado para limpar, misturar e acelerar processos químicos.
Um som é caracterizado por vibrações (variação de pressão) no ar. O ser humano normal médio consegue distinguir, ou ouvir, sons na faixa de frequência que se estende de 20Hz a 20.000Hz aproximadamente. Acima deste intervalo, os sinais são conhecidos como ultrassons e abaixo dele, infrassons.
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Percepção em Homens e Animais[editar]
Homens[editar]
O limite superior de frequência que o ouvido humano consegue perceber é de aproximadamente 20 KHz. A audição ultrassônica pode ocorrer se o som é direcionado diretamente para o crânio humano e atinge a cóclea através da condução óssea, sem passar através da orelha média. Crianças podem escutar sons em frequências maiores que os adultos porque a percepção de sons a frequências maiores tende a decrescer com a idade.
Animais[editar]
Morcegos utilizam uma faixa de ultrasom para detectar presas. Eles podem detectar frequências entre 100 KHz até, possivelmente, 200 KHz. Muitos insetos têm uma boa audição ultrassônica e a maior parte deles têm hábitos noturnos e utilizam a técnica da ecolocalização dos morcegos. Entre esses insetos estão incluídos grupos de mariposas, besouros e louva-deus.1
Emissão[editar]
O emissor de som, em aparelhos de som, é o alto-falante. Um cone de papelão movido por uma bobina imersa em um campo magnético , produzido por um imã permanente. Este cone pode "vibrar" a frequências de áudio e com isto impulsionar o ar promovendo ondas de pressão que ao atingirem o ouvido humano, são interpretados como sons audíveis. Porém, à medida que a frequência das vibrações aumenta, a amplitude das vibrações vai se reduzindo. Para gerar sons de alta-frequência e ultrassons geralmente são utilizados transdutores ultra sônicos como cerâmicas ou cristais que estão sujeitos ao efeito piezoelétrico, os quais produzem oscilações mecânicas em resposta a impulsos elétricos.
Efeito piezoelétrico[editar]
O efeito piezoelétrico é a capacidade de deformação de certos materiais a partir da aplicação de um campo elétrico. Com aplicação de pressão esses materiais também são geradores de campo elétrico. Exemplos de materiais piezoelétricos são o quartzo e a turmalina. Conforme a espessura do cristal, a sua frequência natural de vibração muda, gerando, assim, sons de frequências diferentes.2
Aplicações[editar]
Aplicações Biomédicas[editar]
O ultrassom também tem aplicações terapêuticas que podem ser altamente benéficas se usada com precaução. Potências de ultrassom relativamente altas podem desmanchar depósitos de pedras e tecidos, acelerar o efeito de drogas em uma área alvo, auxiliar na medição das propriedades elásticas do tecido, e pode ser utilizado para classificar células e pequenas partículas para pesquisas.
Tratamento por Impacto Ultrassônico[editar]
Usa ultrassom para aumentar as propriedades físicas e mecânicas dos metais.Tratamento ultrassônico pode resultar em controle residual do stress compressivo, redução e refinamento de grão, além de redução da fadiga. O processo é muito utilizado em tratamento pós-soldagem para aumentar a resistência à fadiga dos cordões de solda, possibilitando assim, o uso de aços de alta resistência em aplicações onde se tem solicitação cíclica.3
Cavitação[editar]
A descoberta do Ultrassom ocorreu em 1880 por Curie estudando o efeito piezoelétrico3. Thornycroft e Barnaby em 1894 observaram que na propulsão de mísseis lançados pelo destróier uma fonte de vibração era gerada causando implosão de bolhas e cavidades na água. Essa vibração ficou conhecida como cavitação. A origem da cavitação se deve ao fato de que, durante a expansão, os gases absorvidos no líquido ao redor da cavidade ou na interface, evaporam-se resultando na expansão da cavidade. Durante a etapa de compressão estes gases ou vapores não retornam completamente ao líquido, resultando num aumento efetivo da cavidade. A cavidade ao atingir um tamanho crítico implodi-se, liberando grande quantidade de calor e pressão num curto período de tempo e em pontos localizados no líquido, resultando em limpeza ou em reação.4
Desintegração Ultrassônica[editar]
Similar à limpeza por cavitação, células biológicas incluindo bactérias podem ser desintegradas. A alta potência do ultrassom produz cavitação que facilita a desintegração de partículas ou reações. Isso tem sido usado para matar bactérias no esgoto. Também vem sendo usado para desintegrar pasta de milho e aumentar a liquefação e sacarificação para a produção do etanol.
Solda Ultrassônica[editar]
Para se unir plásticos, é usado uma frequência de 15 KHz a 40 KHz, com baixa amplitude de vibração, capaz de criar fricção entre os materiais a serem unidos. Geralmente a unidade de Solda por Ultra-som é composta por dois componentes básicos, o primeiro é a fonte de energia que transforma a freqüência da energia recebida de 60 Hz para geralmente 20 khz. O segundo é o conversor responsável por converter a energia elétrica em movimento mecânico e aplicá-lo na peça a ser soldada através do sonotrodo, o qual é desenhado para a peça a ser soldada.5
Usos na medicina[editar]
