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Efecto Piezoeléctrico Ultrasonidos

Efecto piezoeléctrico para el lavado con ultrasonidos

Se trata de un fenómeno descubierto en 1880 por los hermanos Jacques y Pierre Curie en algunos minerales cristalinos, como el cuarzo. Este toma el nombre del griego “piezein” que significa “apretar”. Este efecto tuvo desde el principio numerosas aplicaciones, pero la principal es la transformación o transducción de energía eléctrica en vibración mecánica. En resumen, generando en los polos de los elementos PZT una tensión sinusoidal, esto es, que varía de manera continua del positivo al negativo y viceversa, los elementos se alargan y se estrechan con frecuencias muy altas (33.000 Hz en nuestro caso).

En el sector del lavado por ultrasonidos son necesarias potencias muy elevadas. Esto solo es posible gracias en la puesta a punto de materiales cerámicos especiales obtenidos con la composición de polvos finos de óxidos metálicos. Normalmente, titanio o zirconio con plomo o bario (PbTiO2 -PbZrO3-BaTiO3), en proporciones bien definidas y después calentados de manera que se mezclan de forma uniforme.

Todo se amasa con material orgánico aglutinante y se introduce en moldes con formas diferentes para obtener los varios modelos: discos, anillos, placas, tubos, etc. El material se calienta durante un tiempo determinado, durante el cual los polvos sinterizan y asumen una estructura muy compacta. Finalmente las piezas enfriadas se elaboran de forma mecánica para obtener las dimensiones precisas deseadas y por último en las caras se aplican los electrodos (generalmente plata aplicada con metalización al vacío).

En este momento se consigue un producto que, a una temperatura por encima del punto de Curie, tiene una estructura cristalina sencilla con simetría cúbica y dipolos sin ninguna carga eléctrica. Al contrario, justo debajo del punto de Curie, la estructura asume una simetría tetragonal o romboidal y los dipolos presentan una carga eléctrica.

Effetto Piezoelettrico Ultrasuoni
Effetto Piezoelettrico Ultrasuoni

Sucesivamente los dipolos cargados, pero dispuestos de forma casual en la estructura reticular, deben orientarse en el mismo sentido (polarizarse) a fin de obtener el máximo efecto piezoeléctrico. Entonces el material se calienta hasta poco debajo del punto de Curie y al mismo tiempo se somete a un fuerte campo eléctrico por lo que los dipolos se orientan en el mismo sentido. Cuando se quita el campo eléctrico, la mayor parte de los dipolos conserva la orientación asumida, esto es, el efecto piezoeléctrico al máximo rendimiento.

polarizzazione effetto piezoelettrico