Procesos térmicos
Industria cerámica
Development of a micro-heat exchanger with stacked plates using LTCC technology
Desarrollo de un intercambiador de calor microestructurado de placas apiladas utilizando la tecnología de co-cocción cerámica a baja temperatura
Los avances en tecnología de microfabricación han abierto un nuevo campo de investigación en el área de procesos químicos. Estas técnicas aplicadas a la microelectrónica crearon nuevos y enormes mercados, y son ahora ampliadas a la ingeniería química, creando nuevos horizontes para desarrollos extraordinarios. Entre los microdispositivos fabricados por esta tecnología, las cerámicas co-cocidas de baja temperatura (low temperature co-fired ceramics, LTCC) han sido ampliamente usadas porque permiten la posibilidad de fabricar dispositivos 3D tales como canales, agujeros y aberturas que se encuentran en una escala que va desde un micrón hasta unos pocos milímetros, usando cerámicas “verdes” multicapa.
En este trabajo se desarrolló un intercambiador de calor microestructurado en cerámica “verde” usando la tecnología LTCC. El dispositivo se diseñó empleando software CAD, y se realizaron simulaciones usando un paquete de CFD (computational fluid dynamics) llamado COMSOL Multiphysics para evaluar la homogeneidad de la distribución de fluido en los microcanales.
Se propusieron cuatro geometrías y se simularon en dos y tres dimensiones para mostrar que los detalles geométricos afectaban directamente la distribución de la velocidad en los canales del microintercambiador de calor; este dispositivo, cuyas dimensiones externas eran de 26 x 26 x 6 mm3, estaba compuesto por cinco placas de intercambio térmico en un arreglo en contracorriente y dos placas de conexión.
Este artículo fue preparado por E. Vásquez-Alvarez, L.G. Morita, R. Giudici (Departamento de Engenharia Química, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil), F.T. Degasperi (Faculdade de Tecnologia de São Paulo, UNESP, São Paulo, SP, Brasil) y M.R. Gongora-Rubio (Instituto de Pesquisas Tecnológicas, São Paulo, SP, Brasil). Se encuentra publicado en el Brazilian Journal of Chemical Engineering (Vol. 27, No. 3, 2010, 483-497), alojada en el portal de la biblioteca electrónica de publicaciones científicas SciELO (Scientific Electronic Library On-Line)-Brasil (São Paulo, Brasil). SciELO es un modelo para la publicación electrónica cooperativa de revistas científicas en Internet, especialmente desarrollado para responder a las necesidades de la comunicación científica en los países en desarrollo, y particularmente de América Latina y el Caribe.
Estudio de la sinterización por plasma de la perovskita YBa2Cu3O7-δ
Study on plasma sintering of YBa2Cu3O7-δ perovskite
La aplicación de la descarga luminiscente anormal al proceso de sinterización es una técnica reciente que representa disminución en el tiempo requerido para el proceso de sinterización de muestras, tanto metálicas como cerámicas, y un menor consumo de energía, debido a que el calentamiento se realiza en forma directa por el bombardeo de los iones y átomos neutros sobre la superficie del cátodo donde generalmente se localiza la muestra.
En este trabajo se estudia la aplicación de la descarga luminiscente anormal de baja presión como método alternativo para realizar la etapa de sinterización del material cerámico YBa2Cu3O7-δ; se comparan la estructura y la microestructura de muestras sinterizadas en la descarga luminiscente con las de muestras sinterizadas en horno resistivo, el cual es comúnmente utilizado para la producción de este tipo de materiales.
Para ello, se realiza el análisis estructural y morfológico por DRX y SEM, respectivamente, de las muestras obtenidas por los dos procedimientos. Los resultados experimentales permitieron establecer una estructura similar para ambos casos y una menor porosidad superficial en las muestras sinterizadas por plasma. Además, en el proceso de sinterización por plasma se observa una ligera contaminación de la superficie de las muestras debida a la pulverización catódica, la cual es fácilmente eliminada por métodos mecánicos.
Este documento es preparado por U. Fuentes Guerrero, E. Vera, A. Sarmiento Santos (Grupo de Superficies Electroquímica y Corrosión, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia UPTC, Tunja, Colombia), J. Roa Rojas, D. Martínez y C. A. Parra Vargas (Grupo de Física de Nuevos Materiales, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia) para "IBEROMET XI - X CONAMET/SAM" (Viña del Mar, Chile, 2 al 5 de noviembre de 2010).
Development of a co-firing tehnique for the production process of ceramic ultrafiltration membranes
Desarrollo de una técnica de co-cocción para el proceso de producción de membranas cerámicas de ultrafiltración
Las membranas de cerámica han ganado considerable atención. Las membranas típicas de cerámica tienen un soporte poroso y varias capas de separación. Una membrana asimétrica consiste en capas de microfiltración y una capa de ultrafiltración. El tamaño de poro decrece con cada capa sucesiva. Tales membranas usualmente son preparadas al recubrir el soporte cerámico con diversas capas de suspensiones de Al2O3 o ZrO2, seguidas por sinterización tras cada procedimiento de recubrimiento. Para aplicaciones industriales se requiere una técnica de co-cocción (un paso de sinterización para varias capas de recubrimiento) para reducir los costos de producción.
En este trabajo se produjeron membranas de cerámica para ultrafiltración con tamaños de poro de 60 nm usando suspensiones de Al2O3 y ZrO2. Para reducir el número de pasos de sinterización, se aplicaron nuevos ligantes. Se estudió su efecto sobre el comportamiento de sinterización y delaminación, así como el tamaño de poro.
Las investigaciones electroforéticas mostraron que se podían lograr suspensiones estables usando nuevos sistemas de ligantes en combinación con un dispersante adecuado. La agregación de aditivos orgánicos tiene un efecto positivo sobre la reología y la humectabilidad (wettability) de las suspensiones de recubrimiento. Con los nuevos ligantes, no se observaron grietas en las capas no efectos de delaminación entre capas.
Este documento fue preparado por J. Liu, W. Rieß, G. Ziegler (Institute for Material Research IMA, University of Bayreuth, Bayreuth, Alemania) y Ch. Münch (Keramische Folien GmbH (KERAFOL), Eschenbach, Alemania). Se encuentra alojado en el portal del Center New Materials for Medicine, vinculado a la University of Bayreuth.
