Preguntas frecuentes sobre ultrasonidos
A continuación encontrará respuestas a las preguntas más habituales sobre la ultrasonicación. Si no encuentra respuesta a su pregunta, no dude en consultarnos. Estaremos encantados de ayudarle.
- ¿Puedo sonicar disolventes?
- ¿Cuánta potencia ultrasónica necesito?
- ¿Afectan los ultrasonidos a las personas? ¿Qué precauciones debo tomar al utilizar la ultrasonicación?
- ¿Cuál es la diferencia entre los transductores magnetostrictivos y los piezoeléctricos?
- ¿Por qué se calienta la muestra durante la sonicación?
- ¿Existen recomendaciones generales para sonicar muestras?
- ¿Ofrece Hielscher puntas de sonotrodo reemplazables?
P: ¿Puedo sonicar disolventes?
En teoría, los disolventes inflamables podrían encenderse durante la sonicación, ya que la cavitación puede generar sustancias volátiles inflamables o explosivas. Por este motivo, debe utilizar equipos ultrasónicos y accesorios adecuados para este tipo de aplicación ultrasónica.
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Si necesita sonicar disolventes, póngase en contacto con nosotros, para que podamos recomendarle las medidas adecuadas.
P: ¿Cuánta potencia ultrasónica necesito?
La potencia ultrasónica necesaria depende de varios factores, como:
- el volumen expuesto a la sonicación
- el volumen total que se va a procesar
- el tiempo para procesar el volumen total
- el material que se va a sonicar
- el resultado deseado del proceso tras el tratamiento ultrasónico
En general, un volumen mayor requiere más potencia (potencia en vatios) o más tiempo de sonicación. En la mayoría de los tipos de sonotrodo, la potencia se distribuye principalmente por la superficie de la punta. Por tanto, las sondas de menor diámetro generan un campo de cavitación más concentrado. Una mayor intensidad ultrasónica (expresada como potencia por unidad de volumen) suele dar lugar a una mayor eficiencia de procesamiento.
P: ¿Afectan los ultrasonidos a las personas? ¿Qué precauciones debo tomar al utilizar la ultrasonicación?
Las frecuencias ultrasónicas se encuentran por encima del rango audible para las personas. Las vibraciones ultrasónicas se acoplan muy bien a los sólidos y los líquidos, donde pueden generar cavitación ultrasónica. Por este motivo, no debe tocar piezas que vibren ultrasónicamente ni introducir las manos en líquidos sometidos a sonicación. No se han documentado efectos negativos de la transmisión de ondas ultrasónicas por el aire sobre el cuerpo humano, ya que los niveles de transmisión son muy bajos.
Al sonicar líquidos, el colapso de las burbujas de cavitación genera un ruido estridente. El nivel de ruido depende de varios factores, como la potencia, la presión y la amplitud. Además, puede generarse ruido a frecuencias subarmónicas (de menor frecuencia). Este ruido audible y sus efectos son comparables a los de otras máquinas, como motores, bombas o soplantes. Por este motivo, recomendamos utilizar tapones adecuados para los oídos cuando se permanezca cerca de un sistema en funcionamiento durante un tiempo prolongado. Además, ofrecemos cajas de insonorización adecuadas para nuestros sonicadores.
P: ¿Cuál es la diferencia entre los transductores magnetostrictivos y los piezoeléctricos?
En los transductores magnetostrictivos, la potencia eléctrica se utiliza para generar un campo electromagnético que hace vibrar un material magnetostrictivo. En los transductores piezoeléctricos, la potencia eléctrica se convierte directamente en vibraciones longitudinales. Por este motivo, los transductores piezoeléctricos tienen una mayor eficiencia de conversión. Esto, a su vez, reduce las necesidades de refrigeración. Actualmente, los transductores piezoeléctricos predominan en la industria.
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P: ¿Por qué se calienta la muestra durante la sonicación?
La ultrasonicación transmite potencia a un líquido. Las oscilaciones mecánicas provocan turbulencias y fricción en el interior del líquido. Por este motivo, la ultrasonicación genera una cantidad considerable de calor durante el procesamiento. Se necesita una refrigeración eficaz para reducir el calentamiento. En el caso de muestras pequeñas, los viales o los vasos de precipitados de vidrio deben mantenerse en un baño de hielo para disipar el calor.
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Además de los posibles efectos negativos de las temperaturas elevadas sobre las muestras, por ejemplo, de tejido, la eficacia de la cavitación disminuye a temperaturas más altas.
P: ¿Existen recomendaciones generales para sonicar muestras?
Deben utilizarse recipientes pequeños para el tratamiento ultrasónico, ya que la distribución de la intensidad es más homogénea que en vasos de precipitados de mayor tamaño. El sonotrodo debe sumergirse a suficiente profundidad en el líquido para evitar la formación de espuma. Los tejidos resistentes deben macerarse, triturarse o pulverizarse (por ejemplo, en nitrógeno líquido) antes de la sonicación. Durante la ultrasonicación pueden generarse radicales libres que podrían reaccionar con el material. Purgar la solución del material con nitrógeno líquido o incorporar captadores de radicales, por ejemplo, ditiotreitol, cisteína u otros compuestos -SH, en el medio puede reducir el daño causado por los radicales libres oxidantes.
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P: ¿Ofrece Hielscher puntas de sonotrodo reemplazables?
Hielscher no suministra puntas reemplazables para sonotrodos. Los líquidos de baja tensión superficial, como los disolventes, suelen penetrar en la interfaz entre el sonotrodo y la punta reemplazable. Este problema aumenta con la amplitud de oscilación. El líquido puede arrastrar partículas hasta la sección roscada. Esto provoca desgaste en la rosca, lo que conduce a un desacoplamiento de la punta respecto al sonotrodo. Si la punta queda desacoplada, no resonará a la frecuencia de funcionamiento y el equipo fallará. Por tanto, Hielscher suministra únicamente sondas de una sola pieza.
Reactor ultrasónico equipado con el sonicador industrial UIP2000hdT
Preguntas frecuentes sobre los sonicadores y sus componentes
¿Qué es un generador ultrasónico?
El generador ultrasónico (fuente de alimentación) genera oscilaciones eléctricas de frecuencia ultrasónica (por encima de las frecuencias audibles, por ejemplo, 19 kHz). Esta energía se transmite al sonotrodo.
¿Qué es un sonotrodo o sonda?
El sonotrodo (también denominado sonda o bocina) es un componente mecánico que transmite las vibraciones ultrasónicas del transductor al material que se va a sonicar. Debe fijarse con gran firmeza para evitar fricciones y pérdidas. En función de la geometría del sonotrodo, las vibraciones mecánicas se amplifican o se reducen. En la superficie del sonotrodo, las vibraciones mecánicas se acoplan al líquido. Esto da lugar a la formación de burbujas microscópicas (cavidades) que se expanden durante los ciclos de baja presión e implosionan violentamente durante los ciclos de alta presión. Este fenómeno se denomina cavitación acústica. La cavitación genera elevadas fuerzas de cizallamiento en la punta del sonotrodo y provoca una agitación intensa del material expuesto.
¿Qué es un transductor piezoeléctrico?
El transductor ultrasónico (convertidor) es un componente electromecánico que convierte las oscilaciones eléctricas en vibraciones mecánicas. Las oscilaciones eléctricas son producidas por el generador. Las vibraciones mecánicas se transmiten al sonotrodo.
¿Cuál es la diferencia entre un transductor piezoeléctrico y uno magnetostrictivo?
Un transductor piezoeléctrico convierte la energía eléctrica en vibraciones mecánicas mediante cristales piezoeléctricos que se deforman al aplicarles un campo eléctrico, lo que ofrece una elevada eficiencia y precisión. Un transductor magnetostrictivo genera vibraciones mediante el efecto magnetostrictivo, por el cual los materiales magnéticos cambian de forma en respuesta a un campo magnético, con una eficiencia significativamente menor que la de los transductores piezoeléctricos. Todos los sonicadores Hielscher utilizan transductores piezoeléctricos para ofrecer una eficiencia superior y un funcionamiento fiable.
¿Qué es la amplitud ultrasónica o amplitud de vibración?
La amplitud de vibración describe la magnitud de la oscilación en la punta del sonotrodo. Generalmente se mide de pico a pico. Es la distancia entre la posición de la punta del sonotrodo en su máxima expansión y su máxima contracción. Las amplitudes típicas de los sonotrodos van de 20 a 250 µm.
¿Qué es la cavitación acústica?
La cavitación acústica es la formación, el crecimiento y el colapso de burbujas en un líquido debido a las fluctuaciones de presión provocadas por ondas sonoras de alta intensidad. Un sonicador de sonda es un medio eficaz para inducir cavitación, ya que suministra energía ultrasónica concentrada directamente al líquido. Esto favorece la formación y el colapso de burbujas, generando condiciones locales intensas, como temperaturas y presiones elevadas y un cizallamiento intenso, que resultan útiles en aplicaciones como la sonoquímica, la síntesis de nanopartículas y la ruptura celular.
¿Cuál es la diferencia entre la sonicación directa y la indirecta?
La sonicación directa consiste en introducir una sonda directamente en el líquido, suministrando energía ultrasónica de forma eficiente para procesos como la lisis celular o la síntesis de nanopartículas. En cambio, la sonicación indirecta transmite la energía ultrasónica a través de un recipiente o un medio, evitando el contacto directo con la muestra. Este método es ideal para prevenir la contaminación o procesar volúmenes pequeños, pero generalmente es menos eficiente desde el punto de vista energético.
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¿Se pueden esterilizar en autoclave los sonotrodos y las sondas?
Sí, los sonotrodos y las celdas de flujo de Hielscher pueden esterilizarse en autoclave. Consulte las instrucciones que figuran a continuación para realizar el procedimiento correctamente. ¡El generador, el transductor, los cables y los conectores no deben esterilizarse en autoclave!
¡Descargue aquí las instrucciones para esterilizar en autoclave los sonotrodos y las celdas de flujo!