Humidificador ultrasónico · The Last Codex

Un humidificador ultrasónico añade agua al aire sin hervirla. Un disco de cerámica bajo una capa fina de agua vibra muy por encima de lo que oye el oído, levanta una pequeña fuente en la superficie y le arranca una niebla de gotitas finas, que un ventilador sopla hacia la habitación. Robert Wood y Alfred Loomis describieron en 1927 nieblas producidas por ultrasonidos intensos, y en 1951 Friedrich Tillmann solicitó en Alemania una patente para un humidificador de locales basado en ese efecto. Los nebulizadores de hospital lo aprovecharon en los años sesenta y en los setenta llegaron modelos compactos para casas y oficinas. Como la niebla arrastra todo lo que lleva el agua, el depósito debe mantenerse limpio.

Qué es

Un humidificador ultrasónico es un pequeño aparato que carga de agua el aire interior seco en forma de niebla fría y visible. No calienta el agua. Un disco de cerámica piezoeléctrica, encajado en el fondo de una cubeta poco profunda, sacude el agua con un sonido demasiado agudo para oírse, y la superficie se rompe en gotitas lo bastante ligeras para flotar.

Se usa en invierno, cuando el aire de la calefacción reseca la nariz, la garganta, los labios y la piel. El mismo principio mueve los nebulizadores de hospital, que convierten un medicamento líquido en una niebla para respirar.

Cómo funciona

Corte de una cubeta de agua poco profunda vista en tres cuartos, un disco de cerámica encajado en su fondo, un pequeño cono de agua levantado en la superficie sobre el disco y una nube de gotitas finas que sube de su punta Sobre el disco que vibra, el agua sube en una pequeña fuente y de su punta sale una niebla de gotitas finas.

Un oscilador electrónico aplica al disco de cerámica una tensión alterna a su propia frecuencia de resonancia. La cerámica piezoeléctrica cambia de espesor cuando recibe tensión, así que el disco se hincha y se encoge al ritmo de la corriente y envía un haz de sonido hacia arriba a través del agua. Donde el haz alcanza la superficie, levanta una pequeña fuente y le arranca gotitas finas. Robert Lang observó en 1962 que las gotitas salen de las crestas de finas ondulaciones de la superficie, así que una frecuencia más alta, que acorta las ondulaciones, da gotitas más pequeñas. Una patente DeVilbiss de un aparato de inhalación añade que demasiada potencia solo lanza un chorro alto y delgado que da pocas gotitas del tamaño adecuado.

Un ventilador empuja aire sobre la cubeta y saca la niebla por una boquilla. Las gotitas se evaporan en la habitación, y la niebla sigue fría porque nada hierve. Un depósito mayor rellena la cubeta a medida que se gasta el agua. Una patente de humidificador de Mikuni Kogyo describe la disposición habitual: el vibrador bajo el fondo del recipiente de agua y el generador de alta frecuencia y el soplador de motor en el mismo mueble.

Todo lo que contiene el agua pasa a la niebla. Los minerales del agua del grifo se depositan en los muebles como un polvo blanco, y las bacterias o mohos que crecen en el agua estancada pueden respirarse. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) cuenta los humidificadores ultrasónicos y de impulsor entre los que más minerales y microorganismos dispersan.

Cómo hacerlo

Un vaso de papel recortado, lleno de agua hasta la mitad, un pañuelo de papel doblado de pie dentro, un disco fino con borde metálico apoyado sobre el pañuelo justo encima del agua, un penacho blanco que sube del disco y dos cables finos que van a una pequeña placa de circuito sobre la mesa, de la que sale del cuadro un cable plano de cuatro hilos Una mecha de pañuelo lleva el agua al disco atomizador, que la expulsa en un penacho de niebla.

Un módulo atomizador ya montado muestra el efecto sin peligro, a baja tensión. El módulo Grove Water Atomization de Seeed Studio, por ejemplo, consta de una pequeña placa de control y un disco fino unido a ella por dos cables. La placa solo hace niebla mientras su pin de control está en alto, así que necesita una placa con microcontrolador, como una compatible con Arduino con un shield Grove, alimentada por el puerto USB de un ordenador o por una batería USB.

Recorte un vaso de papel hasta más o menos la mitad de su altura y llénelo de agua destilada. Meta en el agua un pañuelo de papel doblado para que quede de pie como una mecha. Coloque el disco sobre el pañuelo con la cara hueca hacia abajo: la parte inferior debe tocar el papel mojado y la superior quedar fuera del agua. Deje las dos placas sobre una superficie seca, lejos del vaso, y una la placa de control a un puerto digital del shield con un cable Grove.

Cargue un programa corto que ponga en alto el pin de ese puerto para empezar la niebla y en bajo para pararla; el programa de ejemplo de Seeed lanza una ráfaga cada vez que se toca un sensor táctil. Mientras el pin está en alto, del disco sube un penacho de niebla fina. Pare cuando el pañuelo empiece a secarse y luego vacíe y seque el vaso.

Seguridad. La placa de control lleva a las patillas del disco una tensión muy superior a la de su alimentación, y una bobina de la placa se calienta: no toque las patillas ni la bobina mientras la placa esté alimentada.

Historia y evolución

En 1927 el físico Robert Wood y el banquero y científico aficionado Alfred Loomis describieron los efectos de un sonido de alta frecuencia muy intenso producido en el laboratorio de Loomis en Tuxedo Park, en el estado de Nueva York. Una placa de cuarzo sumergida en un baño de aceite y excitada por un potente oscilador levantaba encima un montículo de aceite, y entre los efectos que describieron figuraba la formación de emulsiones y nieblas. En 1951 Friedrich Tillmann solicitó en Alemania una patente para un humidificador para lugares de trabajo, viviendas y salas de reunión: el agua, que goteaba sobre placas metálicas puestas a vibrar por cabezales ultrasónicos, se rompía en una niebla fina que un ventilador, con un calefactor si hacía falta, llevaba a la habitación.

Un nebulizador ultrasónico de los años sesenta: un mueble metálico bajo y ancho con mandos en el frente, un vaso de plástico desmontable encima, un tubo corrugado que sale del vaso y una niebla blanca visible dentro Los nebulizadores de hospital de los años sesenta hacían niebla con sonido antes de que los humidificadores compactos llegaran a las casas.

En 1962 Robert Lang publicó su estudio sobre la atomización ultrasónica de líquidos; una historia de los aerosoles terapéuticos de 2017 lo considera la introducción del nebulizador piezoeléctrico y señala que los primeros cristales eran poco fiables.

William D. Gauthier y Robert J. Della Flora, de la DeVilbiss Company de Toledo (Ohio), patentaron un aparato ultrasónico para terapia por inhalación. Su disco de cerámica enviaba el sonido a través de una capa de agua de acoplamiento y de una fina ventana de plástico a un vaso de líquido, y un soplador de motor llevaba la niebla al paciente por un tubo. La patente menciona también el uso del aerosol para aumentar la humedad de un gas anestésico.

En los años setenta se diseñaron humidificadores ultrasónicos compactos para las viviendas. Siemens patentó en Alemania uno con una placa que un oscilador de transistores hacía vibrar y un soplador de motor, pensado para ser más silencioso que los de rodete, cuyo ruido molestaba en salas y dormitorios, y la empresa japonesa Mikuni Kogyo otro para colocar en el suelo de una casa o una oficina. Hoy los humidificadores son habituales en los hogares. Para los ultrasónicos, la EPA aconseja agua destilada o poco mineralizada, vaciarlos y secarlos a diario, limpiarlos cada tres días y no superar el 50 % de humedad interior.