Aplicación de la descarga luminiscente anormal como una fuente calórica

Applying anormal glow discharge as a caloric source

La tecnología del plasma es una ciencia que desde sus comienzos se encuentra en una constante evolución, desde aplicaciones para el tratamiento de materiales hasta aplicaciones ambientales. En particular el plasma de la descarga luminiscente ofrece una amplia gama de aplicaciones desde aplicaciones en plasmo-química hasta tratamientos termoquímicos de materiales. En el presente trabajo se busca aprovechar la generación de calor por parte de la descarga luminiscente de baja presión en corriente continua, debido a la transferencia de energía cinética desde el plasma hacia los electrodos. Para ello se diseñó un reactor cilíndrico que genera una descarga luminiscente de baja presión en una atmósfera de argón. El cátodo de la descarga lo constituye el electrodo interno, mientras que el ánodo, y al mismo tiempo la pared de la cámara, lo constituye un cilindro metálico externo, concéntrico al cátodo. Para mantener la descarga se utilizó una fuente de corriente continua pulsada y la descarga se generó a varias corrientes y en diferentes atmósferas gaseosas (N₂,H₂yAr). Mediante medidas eléctricas de la descarga se determinó la potencia y consumo energético del reactor, comparándolo con los valores obtenidos para un dispositivo calefactor comercial basado en resistencias eléctricas.

1. INTRODUCCIÓN

El plasma de descarga luminiscente generada en diferentes atmosferas y con diferentes diseños de reactores se ha usado en diferentes aplicaciones tecnológicas, por ejemplo, en procesos metalúrgicos como el tratamiento de superficies [1,2], procesamiento de materiales [3,4] y análisis de materiales sólidos (las técnicas más usadas en análisis directo de materiales solidos son la espectroscopia de masas y la descarga luminiscente con análisis de espectrometría de emisión óptica) [5]. Más recientemente la descarga luminiscente se ha utilizado en aplicaciones ambientales como la producción de hidrogeno y tratamiento de desechos [6].

En el caso de tratamiento de materiales se encuentra reportado el uso de la descarga luminiscente en atmósferas de aire [4], el principio se basa en que la región del cátodo (lugar donde el material a tratar es colocado) es cubierta totalmente por la región de la descarga luminiscente; donde el bombardeo de los iones y partículas neutras le transfiere energía suficiente para producir el calentamiento del cátodo [7].

En algunos trabajos se encuentra el estudio de los parámetros de la descarga luminiscente, entre los que se encuentran el campo eléctrico, el ancho de la zona de la caída catódica o región catódica, la temperatura del gas, la densidad de corriente y el flujo de calor hacia el cátodo [8, 9, 10].