Humidificador ultrassónico

Um humidificador ultrassónico junta água ao ar sem a ferver. Um disco de cerâmica debaixo de uma camada fina de água vibra muito acima do que o ouvido capta, levanta uma pequena fonte à superfície e arranca-lhe um nevoeiro de gotículas finas, que uma ventoinha sopra para a divisão. Robert Wood e Alfred Loomis descreveram em 1927 nevoeiros produzidos por ultrassons intensos, e em 1951 Friedrich Tillmann pediu na Alemanha uma patente para um humidificador de espaços interiores baseado nesse efeito. Os nebulizadores hospitalares aproveitaram-no nos anos 1960 e nos anos 1970 chegaram modelos compactos para casas e escritórios. Como a névoa leva tudo o que a água contém, o depósito tem de ser mantido limpo.

O que é

Um humidificador ultrassónico é um pequeno aparelho que carrega de água o ar interior seco, sob a forma de uma névoa fria e visível. Não aquece a água. Um disco de cerâmica piezoelétrica, encaixado no fundo de uma tina pouco funda, sacode a água com um som demasiado agudo para ser ouvido, e a superfície desfaz-se em gotículas leves o bastante para flutuar.

Usa-se no inverno, quando o ar aquecido seca o nariz, a garganta, os lábios e a pele. O mesmo princípio faz funcionar os nebulizadores hospitalares, que transformam um medicamento líquido num nevoeiro para respirar.

Como funciona

Por cima do disco que vibra, a água sobe numa pequena fonte e da sua ponta sai um nevoeiro de gotículas finas.

Um oscilador eletrónico aplica ao disco de cerâmica uma tensão alternada à sua própria frequência de ressonância. A cerâmica piezoelétrica muda de espessura sob tensão, pelo que o disco incha e encolhe ao ritmo da corrente e envia um feixe de som para cima através da água. Onde o feixe chega à superfície, levanta uma pequena fonte e arranca-lhe gotículas finas. Em 1962, Robert Lang verificou que as gotículas se soltam das cristas de finas ondulações da superfície, pelo que uma frequência mais alta, que encurta as ondulações, dá gotículas mais pequenas. Uma patente DeVilbiss de um aparelho de inalação acrescenta que potência a mais só lança um jato alto e fino, que dá poucas gotículas do tamanho certo.

Uma ventoinha empurra ar por cima da tina e leva o nevoeiro por um bocal. As gotículas evaporam-se na divisão, e a névoa continua fria porque nada ferve. Um depósito maior vai enchendo a tina à medida que a água se gasta. Uma patente de humidificador da Mikuni Kogyo descreve a disposição habitual: o vibrador por baixo do fundo do recipiente de água, o gerador de alta frequência e o soprador a motor no mesmo móvel.

Tudo o que a água contém passa para a névoa. Os minerais da água da torneira assentam nos móveis como um pó branco, e as bactérias ou bolores que crescem em água parada podem ser respirados. A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) conta os humidificadores ultrassónicos e de impulsor entre os que mais minerais e microrganismos espalham.

Como fazer

Uma mecha de lenço leva a água ao disco atomizador, que a solta num penacho de névoa.

Um módulo atomizador já montado mostra o efeito sem perigo, a baixa tensão. O módulo Grove Water Atomization da Seeed Studio, por exemplo, tem uma pequena placa de comando e um disco fino ligado por dois fios. A placa só faz névoa enquanto o pino de controlo está em nível alto, por isso precisa de uma placa com microcontrolador, como uma compatível com Arduino com um shield Grove, alimentada pela porta USB de um computador ou por uma bateria USB.

Corte um copo de papel a cerca de metade da altura e encha-o de água destilada. Meta na água um lenço de papel dobrado, de modo a ficar de pé como uma mecha. Pouse o disco sobre o lenço com o lado oco para baixo: a face de baixo deve tocar no papel molhado e a de cima ficar fora de água. Deixe as duas placas numa superfície seca, longe do copo, e ligue a placa de comando a uma porta digital do shield com um cabo Grove.

Carregue um programa curto que ponha o pino dessa porta em nível alto para começar a névoa e em nível baixo para a parar; o programa de exemplo da Seeed lança uma baforada sempre que se toca num sensor tátil. Enquanto o pino está em nível alto, sobe do disco um penacho de névoa fina. Pare quando o lenço começar a secar e, depois, esvazie e seque o copo.

Segurança. A placa de comando aplica aos pinos do disco uma tensão muito superior à da sua alimentação, e uma bobina da placa aquece: não toque nos pinos nem na bobina enquanto a placa estiver ligada.

História e evolução

Em 1927, o físico Robert Wood e o banqueiro e cientista amador Alfred Loomis descreveram os efeitos de um som de alta frequência muito intenso produzido no laboratório de Loomis em Tuxedo Park, no estado de Nova Iorque. Uma placa de quartzo mergulhada num banho de óleo, excitada por um oscilador potente, levantava por cima de si um monte de óleo, e entre os efeitos que relataram estava a formação de emulsões e de nevoeiros. Em 1951, Friedrich Tillmann pediu na Alemanha uma patente para um humidificador para locais de trabalho, habitações e salas de reunião: a água, que pingava sobre placas metálicas postas a vibrar por cabeças ultrassónicas, desfazia-se numa névoa fina que uma ventoinha, com um aquecedor se fosse preciso, levava para a divisão.

Os nebulizadores hospitalares dos anos 1960 faziam nevoeiro com som antes de os humidificadores compactos chegarem às casas.

Em 1962, Robert Lang publicou o seu estudo sobre a atomização de líquidos por ultrassons; uma história dos aerossóis terapêuticos de 2017 vê nele a introdução do nebulizador piezoelétrico e nota que os primeiros cristais eram pouco fiáveis.

William D. Gauthier e Robert J. Della Flora, da DeVilbiss Company de Toledo, no Ohio, patentearam um aparelho ultrassónico para terapia por inalação. O disco de cerâmica mandava o som através de uma camada de água de acoplamento e de uma janela fina de plástico para um copo de líquido, e um soprador a motor levava o nevoeiro ao doente por um tubo. A patente refere também o uso do aerossol para aumentar a humidade de um gás anestésico.

Nos anos 1970 foram concebidos humidificadores ultrassónicos compactos para as habitações. A Siemens patenteou na Alemanha um com uma placa posta a vibrar por um oscilador de transístores e um soprador a motor, pensado para ser mais silencioso do que os modelos de impulsor, cujo ruído incomodava em salas e quartos, e a empresa japonesa Mikuni Kogyo outro para pousar no chão de uma casa ou de um escritório. Hoje os humidificadores são comuns nas casas. Para os ultrassónicos, a EPA aconselha água destilada ou pouco mineralizada, esvaziá-los e secá-los todos os dias, limpá-los de três em três dias e não passar de 50 % de humidade interior.