¿Qué es el ultrasonido?
Las ondas ultrasónicas se refieren a sonidos de ultra alta frecuencia con frecuencias que superan el rango normal de audición humana. Es una onda mecánica con una longitud de onda extremadamente corta, que generalmente es menor a 2 cm en el aire. Debe depender de un medio para propagarse y no puede existir en el vacío (como el espacio). Se propaga más lejos en el agua que en el aire, pero debido a su longitud de onda corta, es muy fácil que se pierda y disperse en el aire, y no llega tan lejos como el sonido audible e infrasonido.
Ondas de superficie
Aplicaciones ultrasónicas en la industria metalúrgica
Los ultrasonidos pueden predecir la vida útil de las piezas industriales. La importancia de predecir la vida útil de las piezas de los equipos industriales no puede subestimarse. Este proceso de predicción es agotador, complejo y difícil. Informes de investigación en la literatura muestran que se produce daño microscópico gradual en diferentes partes metálicas de las máquinas de fatiga, seguido de un aumento gradual de las grietas causadas por la fatiga, lo que lleva al crecimiento catastrófico de la grieta macroscópica principal dañina. La existencia de esta etapa preparatoria prolongada sugiere que medidas adecuadas pueden ayudar a prevenir cambios en la siguiente etapa del proceso.
Tecnología ultrasónica en la industria alimentaria
En aplicaciones de ultrasonido de alta energía, se utilizan intensidades superiores a 1 W/cm² y una frecuencia de 100 kHz. El ultrasonido de alta energía elimina gases de los alimentos líquidos, induce cristalización, provoca reacciones redox, extracción y purificación de proteínas y enzimas, así como la iniciación de la nucleación y la inactivación de enzimas. Estudios que comparan los requisitos para la inactivación de microorganismos vegetales muestran que el tratamiento térmico de alimentos líquidos también puede lograrse a temperaturas más bajas con la ayuda del ultrasonido. Para el tratamiento ultrasónico, se requiere energía adicional, lo que lleva a un aumento en la demanda total de energía del proceso integrado. Pero en áreas donde no está disponible un suministro eléctrico barato o fuentes de energía alternativas, el tratamiento asistido por ultrasonido es una alternativa interesante a los tratamientos térmicos actuales. Entre los tratamientos, los gases pueden eliminarse relativamente fácilmente de productos líquidos utilizando ultrasonido.
Aplicación del Ultrasonido en la Industria Agrícola
En la región mediterránea, las aguas residuales de las fábricas de aceitunas contaminan el medio ambiente. Además, se utilizan aguas residuales de las fábricas de aceitunas para regar campos y granjas, y estas descargas liberan desechos en los lechos de agua, lo que contamina gravemente las fuentes de agua debido a que contienen propiedades biológicas resistentes. Por lo tanto, existe la necesidad de utilizar ultrasonidos para eliminar contaminantes de las aguas residuales agrícolas. El tratamiento primario de estas aguas residuales incluye la activación fotónica de catalizadores por irradiación lumínica, mientras que el tratamiento secundario incluye la cavitation ultrasónica inducida por ultrasonido.
Aplicación del Ultrasonido en la Industria del Cuero
Los contaminantes descargados por la industria del cuero contienen diferentes productos químicos que se utilizan durante el procesamiento del cuero y, en última instancia, generan residuos sólidos. El tratamiento con enzimas puede ser una alternativa beneficiosa al tratamiento químico en la industria del cuero. Además, es muy útil en términos de seguridad ambiental. Asimismo, el tratamiento con enzimas tiene un bajo costo y puede realizarse a temperaturas reducidas sin utilizar productos químicos adicionales. La aplicación simultánea de ultrasonido y tratamiento con enzimas ayuda a mejorar la hidrólisis enzimática de los residuos de curtidos y conduce a un aumento en la digestibilidad, así como en el rendimiento de virutas y recortes.
Las pieles están compuestas principalmente de proteínas fibrosas insolubles llamadas colágeno, que pueden degradarse bajo la acción de las proteasas. Al aplicar ultrasonido, la red de fibras de la piel pierde su función y disminuye su tasa. La red de fibras de la piel desaparece y aumenta la tasa de difusión de la proteasa en los poros de la piel. En un informe de investigación, se aplicaron una proteasa neutra (Bacillus subtilis) y una proteasa alcalina (Bacillus licheniformis). Los resultados mostraron que la proteasa (alcalina) de Bacillus licheniformis casi no se ve afectada por el ultrasonido. Por lo tanto, se seleccionó como materia prima para la degradación de residuos sólidos.
La utilidad del ultrasonido de potencia ha aumentado significativamente, especialmente en aplicaciones industriales, y los científicos han realizado investigaciones a fondo sobre este tema. Se sabe que la energía introducida mediante ultrasonido puede aumentar significativamente el rendimiento y la calidad del producto y puede facilitar los procesos de reciclaje y purificación de productos en muchas industrias diferentes. La tecnología ultrasónica es una tecnología limpia y eficiente que se utiliza ampliamente en el procesamiento de alimentos, congelación y conservación. También se puede utilizar para predecir la vida útil de procesos industriales y piezas de máquinas, así como para el tratamiento de residuos generados por diferentes industrias, como la textil, la agrícola, las curtideros, etc.
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