Frecuencia operativa óptima de equipos ultrasónicos

En términos generales, la frecuencia de operación del equipo ultrasónico debe ser la frecuencia que produzca el mejor efecto de aplicación. Por ejemplo, la soldadura de plásticos, metales y consumibles generalmente funciona mejor a frecuencias más altas, sin embargo, esta no es la única consideración.

Los bisturís ultrasónicos pueden proporcionar velocidades de corte óptimas a 20 kHz. Sin embargo, el dispositivo puede ser demasiado grande para que un cirujano lo opere cómodamente. Por lo tanto, incluso si se reduce la tasa de corte, se puede seleccionar una frecuencia más alta para reducir el tamaño del dispositivo.

Debido a que los transductores de baja frecuencia son más grandes, lo que permite un mayor volumen de cerámica, estos sistemas pueden entregar más potencia, lo que puede ser necesario para ciertas aplicaciones (p. ej., soldadura de piezas plásticas grandes).

Las frecuencias más bajas tienen longitudes de onda más largas, lo que da como resultado un estrés más bajo en una amplitud dada. Por lo tanto, si el cabezal de la herramienta debe operar a altas amplitudes donde puede ocurrir fatiga, se deben preferir frecuencias más bajas.

Amplitud

Si se requiere una salida de gran amplitud, se debe usar una frecuencia más baja. Esto es porque:

La salida del transductor es mayor, por lo que es necesario incorporar menos ganancia en los otros componentes de la pila. Esto proporciona más flexibilidad al diseñar estos otros componentes de la pila.

Dado que la tensión es menor (arriba), es posible operar a amplitudes más altas sin falla por fatiga.

Disponibilidad de equipos

Las aplicaciones ultrasónicas generalmente no son muy sensibles a las diferencias de frecuencia de varios kilohercios. Por lo tanto, es común encontrar frecuencias aceptables disponibles con equipos listos para usar, generalmente en incrementos de 5 kHz (por ejemplo, 20 kHz, 25 kHz, 30 kHz, 35 kHz, 40 kHz). Por ejemplo, una aplicación podría tener una frecuencia óptima de 22,5 kHz, pero funcionar aceptablemente a 20 kHz o 25 kHz.

Costo

Los equipos de alta frecuencia suelen costar menos que los de baja frecuencia.

Sano

La mayoría de las personas tienen una percepción limitada de los sonidos por encima de 18 kHz o incluso 20 kHz. Sin embargo, hay excepciones. Por ejemplo, una máquina de coser ultrasónica diseñada originalmente para 20 kHz, pero algunas operadoras se quejaron de que escuchaban vibraciones. Finalmente, la frecuencia se incrementó en unos pocos kilohercios para solucionar el problema.

Regulaciones gubernamentales

Con el tiempo, ha habido muchas regulaciones gubernamentales con respecto a la exposición al ruido. Si el equipo de ultrasonido funciona a 18 kHz o menos, a menudo se requiere un recinto acústico o protección auditiva personal para limitar la exposición. Para evitar la necesidad de protección contra el sonido, la frecuencia de funcionamiento se puede aumentar ligeramente, aunque no sea la óptima para la aplicación.

Sin embargo, incluso algunas aplicaciones que se ejecutan a 20 kHz o más aún producen ruido audible. Por ejemplo, las aplicaciones de manejo de líquidos pueden crear cavitación, lo que produce un silbido. La aplicación de complemento produce un ruido audible cuando la bocina golpea contra el complemento de metal. Según la exposición, es posible que se requiera un recinto acústico o protección personal para los oídos.