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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD CIENCIAS QUÍMICAS REGIÓN: POZA RICA-TUXPAN “EFECTO DE LAS CARACTERISTICAS VIBRATORIAS DEL SISTEMA IMPULSED ATOMIZATION SOBRE LAS PROPIEDADES MICROSCOPICAS Y MICROESTRUCTURALES DE LA ALEACIÓN Zn-Pb EN MEDIO INERTE” TESIS PARA PRESENTAR EXAMEN DEMOSTRATIVO DE LA EXPERIENCIA RECEPCIONAL DEL PROGRAMA EDUCATIVO DE INGENIERÍA QUÍMICA. PRESENTA: SALAZAR VAZQUEZ CRISTOBAL DIRECTOR: Mtro. JOSE GUADALUPE RIVERA ORDOÑEZ POZA RICA DE HIDALGO, VER. ENERO 2012 Agradecimiento Doy gracias a Dios por la vida y la salud que me ha brindado, por permitirme alcanzar un peldaño más durante mi estancia en este mundo, por regalarme unos magníficos padres y unos grandes hermanos, por cruzar en mi camino a una gran persona que me brindo su amor y a suficientes amigos que me dieron su aprecio. Agradezco a mis padres el apoyo y confianza que siempre me brindaron, las oraciones que hacían a Dios en las cuales siempre estuve presente, la fé que depositaron en mí para lograr esta meta, el inculcarme ser un hombre de bien e ir en busca de la vida en forma recta y adecuada, a todo esto muchas gracias. Doy mil gracias a mi hermano Ángel, por haberme cuidado desde el cielo, por interceder ante dios para que siempre estuviéramos bien, hoy me doy cuenta que el día que él nació llego un verdadero ángel a nuestra familia. Agradezco a mi novia Elsa el amor que me a brindando, la confianza que tiene en mi, su apoyo incondicional, el estar a mi lado en los bellos momentos y su paciencia en los momentos de desesperación y enojo, los cuales ella hace terminaban en bellas sonrisas. Agradezco a mis hermanos Marisol y Jorge, los consejos y ayuda que me proporcionaron durante todo este tiempo, el ejemplo de ser exitoso y salir adelante, y nunca dejarse caer a pesar de las adversidades. Agradezco a mi asesor de tesis el haber compartido sus conocimientos conmigo, por orientarme hacia una meta en específico y obsequiarme su gran amistad. Agradezco a todos mis amigos el haber estado junto a mí en estos 4 años y medio en especial a Janelly, Martha, José Luis, Arisbet, Miriam, Víctor y a mis demás compañeros. Agradezco a mis sinodales su aportación a mejorar este trabajo, debido a su experiencia y grandes conocimientos. No puedo olvidarme de todos los catedráticos que han aportado sus conocimientos en mí, durante mi estancia en la universidad veracruzana para mi formación como ingeniero. Agradezco a la empresa Materiales y Derivados, dirigida por el Ing. Arturo Gutiérrez Morales, por el soporte económica para la realización de esta tesis. Doy las gracias al departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México por el soporte técnico para en el análisis requerido en esta tesis. Tal ves esto es poco en comparación de lo que realmente merecen todos ustedes, por su gran apoyo, los admiro y los respeto mucho, a todos ustedes… …Mil gracias FCQ CONTENIDO CONTENIDO Pagina 1 RESUMEN……………………………………………………………. I.- INTRODUCCIÓN………………………………………………… 1.1.- Justificación……………………………………………… 1.2.- Objetivos…………………………………………………... 1.3.- Hipótesis…………………………………………………... 2 5 6 7 II.- MARCO TEÓRICO…………………………………………….... 2.1.- Concepto de aleación…………………………………… 2.2.- Clasificación de las aleaciones……………………….. 2.3.- Zinc……………………………………………………….... 2.3.1.- Origen e historia del Zn………………………… 2.3.2.- Producción del Zn……………………………….. 2.4.- Plomo…………………………………………………….... 2.4.1.- Historia del plomo………………………………... 2.4.2.- Obtención de plomo……………………………… 2.4.2.1.- Método de precipitación………………… 2.4.2.2.- Método de reacción……………………… 2.4.2.3.- Refinación del plomo……………………. 2.4.3.- Propiedades físicas………………………………. 2.4.4.- Propiedades químicas…………………………… 2.4.5.- Concentración de plomo en la corteza terrestre ………………………………………….. 2.4.6.- Aplicaciones del plomo…………………………. 2.5.- Jarosita……………………………………………………... 2.5.1.- Precipitación de la jarosita……………………… 2.5.2.- Tratamiento de la jarosita……………………….. 2.6.- Antecedentes del prototipo…………………………….. 2.6.1.- Descripción de las imágenes…………………... 2.6.2.- Longitud de segmentos discretos líquidos……………………………………………………... 2.7.- Microscopio electrónico de barrido…………………… 2.7.1.- Antecedente histórico…………………………… 2.7.2.- Funcionamiento del equipo…………………….. 8 8 9 10 11 13 16 16 19 19 19 19 20 21 III METODOLOGÍA…………………………………………………. 3.1.- Descripción del equipo impulsed atomization………………………………………………………. 3.2.- Preparación experimental………………………………. 3.3.- Ensamble del equipo…………………………………….. 3.4.- Fundición del metal y obtención de partículas………………………………………………………… 52 Salazar Vazquez Cristobal 23 23 25 26 27 29 34 46 58 59 51 52 61 63 65 FCQ CONTENIDO 3.4.1 Aleaciones Zn-0.008Pb…………………………… 66 3.4.2 Aleaciones Zn-0.02Pb…………………………….. 68 3.4.3 Aleaciones Zn-0.04Pb…………………………….. 69 IV RESULTADOS Y CONCLUSIONES………………………….. 4.1.- Zn puro…………………………………………………….. 4.2.- Aleaciones Zn-0.008Pb………………………………….. 4.3 Aleaciones Zn-0.02Pb……………………………………... 4.4 Aleaciones Zn-0.04Pb…………………………………….. 75 76 77 81 84 CONCLUSIONES……………………………………………………. 90 BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………… Salazar Vazquez Cristobal 91 FCQ CONTENIDO LISTA DE FIGURAS Pagina Figura 1: Imagen de la aleación Sb-Pb………………………………... 8 Figura 2: Clasificación de las aleaciones…………………………….. 9 Figura 3: Imagen de zinc puro………………………………………….. 10 Figura 4: Diagrama de tostado y electrolisis de zinc………………. 14 Figura 5: Diagrama de obtención de plomo………………………….. 20 Figura 6: Esquema general del prototipo…………………………….. 34 Figura 7: Vista superior de seis inyectores con diferentes tipos de aberturas que se pueden utilizar en el método y el aparato de la invención………………………………………………………… 37 Figura 8: Diagrama de un prototipo complejo, incluyendo dos cámaras separadas, una cámara superior y una cámara inferior, y los distintos equipos empleados con la misma……………… 39 Figura 9: Aparato, como se muestra en el diagrama. 1, incluyendo la adición de un sistema de pulverización de polvo para la producción de polvos compuestos…………………………………………… 43 Figura 9a:Vista lateral esquemática de una realización de la invención………………………………………………… 44 Figura 10:Sistema con varios compartimentos para la producción de laminados…………………………………… 45 Figura 11: Microscopio electrónico de barrido……………………… 49 Figura 12: Componentes mecánicos del dispositivo………………. 53 Figura 13: Conformación mecánica del equipo……………………... 53 Figura 14: Soporte principal…………………………………………….. 54 Figura 15: Soporte secundario…………………………………………. 55 Figura 16: Sistema de maniobra vertical……………………………... 56 Figura 17: Receptor de partículas……………………………………… 56 Figura 18: Horno de control de temperatura de vaciado………….. 57 Figura 19: Descripción interna del horno…………………………….. 57 Figura 20: Control digital del horno…………………………………… 58 Figura 21: Control electrónico del generador de impulsos……….. 59 Figura 22: Ollas de barro………………………………………………… 60 Figura 23: Mufla…………………………………………………………… 60 Figura 24: Cerámico refractario………………………………………… 61 Figura 25: Aplicación del cerámico refractario……………………… 61 Figura 26: Olla con cerámico húmedo………………………………… 62 Figura 27: Olla con cerámico deshidratado………………………….. 62 Figura 28: Ensamble de piezas…………………………………………. 63 Salazar Vazquez Cristobal FCQ CONTENIDO Figura 29: Ensamble……………………………………………………… Figura 30: Equipo completo…………………………………………….. Figura 31: Zn dentro de la olla………………………………………….. Figura 32: Diagrama de equilibrio Zn-Pb……………………………... Figura 33: Zn y Pb en la mufla………………………………………….. Figura 34: Descorificación………………………………………………. Figura 35: Mezclado de metales………………………………………... Figura 36: Vaciado de la aleación en el crisol……………………….. Figura 37: Formación y colección de partículas……………………. Figura 38: Muestras producidas……………………………………….. Figura 39: Tamaño de las partículas…………………………………... Figura 40: Partículas de zinc puro……………………………………... Figura 41: Foto microscópica de las partículas zinc puro………... Figura 42: Partículas de la aleación al 0.8% de plomo…………….. Figura 43: Mapeo obtenida con el microscopio electrónico de barrido de las partículas al 0.8% de Pb……………………………………………………... Figura 44: Partículas de la aleación al 2% de Pb……………………. Figura 45: Mapeo de plomo obtenido con el microscopio electrónico de barrido de las partículas al 2% de Pb……………………………………….. Figura 46: Partículas obtenidas de la aleación al 4% de Pb………. Figura 47: Mapeo tomado con el microscopio electrónico de barrido de las partículas de la aleación al 4% de Pb…………………………………………. Figura 48: Flecha gastada……………………………………………….. Figura 49: Equilibrio de fases FePb……………………………………… 64 65 66 70 71 72 72 73 74 74 75 76 77 80 80 83 84 86 87 88 88 LISTA DE TABLAS Tabla 1.- Características del zinc………………………………………. 12 Tabla 2.- Propiedades del Plomo………………………………………. 21 Tabla 3.- Masa de pruebas de Zn puro………………………………... 76 Salazar Vazquez Cristobal FCQ RESUMEN Resumen Para la elaboración del presente trabajo, y con el fin de conocer los efectos producidos por el equipo impulsed atomization en las partículas de tamaño controlado de la aleación Zn-Pb, se analizaron diferentes herramientas literarias, de las cuales se llegó a la conclusión de que esta técnica es un método alternativo de producción de partículas homogéneas que darían ventajas como la homogeneidad microestructural, morfológica y en composición. Mediante la practica se determinaron las variables que afectan la formación de las gotas y los resultados obtenidos experimentalmente mostraron una gran similitud con lo mencionado en la bibliografía de referencia, por lo que en general se puede aseverar lo siguiente; el tamaño de las partículas puede ser controlado a razón del diámetro de evacuación que posea el crisol y la rapidez de la cantidad de gotas generadas puede variar debido a la frecuencia de impulsos; la homogeneidad de las partículas es la adecuada para su aplicación posterior, lo cual fue validado con un equipo de alto nivel, el Microscopio Electrónico de Barrido ubicado en la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México Salazar Vazquez Cristobal 1 FCQ Capitulo I.- INTRODUCCION I. INTRODUCCION El progreso y avance de la humanidad se encuentra totalmente relacionado con el desarrollo que han tenido los materiales, entre ellos los metales. La investigación y el descubrimiento de nuevos metales han colaborado de manera importante a este progreso. El deterioro de los metales por causas ambientales trajo consigo una serie de estudios y pruebas, en las cuales se mezclan dos o más metales para tener como resultando aleaciones más resistentes a la corrosión, con mejores propiedades mecánicas, más duros y a su ves más ligeros, como aquellos utilizados en la aeronáutica, entre otros. En la mayoría de los estudios realizados actualmente, es necesario utilizar partículas o muestras con una morfología determinada, esto es, para una mayor precisión y apreciación de resultados. Una nueva técnica, es el impulsed atomization process (IAP), es una nueva tecnología para atomizar líquidos. Un antecedente muy importante es la patente 5609919, donde se obtuvieron los principales datos para la construcción del equipo y las características con las cuales se debe trabajar, rescatando con ello dos enfoques básicos en el arte de producir gotas de tamaño controlado y de distribución de tamaño, lo que puede ser descrito como: drop on demand y "vibración de un flujo continuo [1] a presión" . Drop on demand produce una sola gota o menos a partir de un orificio para cada impulso de un aplicador de impulso. La Vibración de un flujo continuo a presión se define como un flujo continuo de un orificio, que se produce por una presión aplicada a un fluido en un recipiente y como las salidas de flujo de ese orificio se hace vibrar a causa de la inestabilidad en el fluido, provoca que se rompan en pequeñas gotas [1] Salazar Vazquez Cristobal . 2 FCQ Capitulo I.- INTRODUCCIÓN Con el IAP, se pueden producir gotas o partículas con tamaños y distribuciones de tamaño deseados, esto debido a la aplicación de impulsos sobre una masa de metal fundido a través de boquillas de diferentes tamaños y diseños. Los parámetros del proceso de IAP pueden ser controlados con precisión, sus resultados son reproducibles y la desviación típica geométrica estándar de las gotitas producidas es entre 1.2 a 1.5. Esta es muy pequeña en comparación con la atomización de líquido convencional. Por lo tanto, la microestructura de los polvos es más uniformes, el consumo de energía es bajo, y los ensayos se llevan a cabo en un ambiente estático [18]. El proceso ha sido empleado con éxito para producir una amplia gama de las gotas de metal, incluyendo Pb-Sn, Zn-Pb, Zn, Al, Al-Mg, Al-Cu, Al-Ni-Fe, Al 6061, Al 6111, Al 357, Se, Cu, Bronce, Fe-C y Aceros. Se ha demostrado claramente que los polvos generados usando IAP tienen microestructuras más finas que las de un tamaño equivalente. Además, este proceso puede ser fácilmente adaptado a un atomizador convencional y a su vez puede ser utilizado para la deposición de aerosol [18]. Los capítulos del presente trabajo de tesis son los siguientes: CAPITULO 1. Se realiza la revisión bibliográfica y descripción de los fundamentos de goteo por gravedad; se especifica la justificación de la tesis, objetivo general, objetivo particular y el alcance de la misma. CAPITULO 2. MARCO TEÓRICO Se mencionan los conocimientos teóricos sobre los aspectos más relevantes de la importancia que tiene actualmente la generación de este tipo de materiales. Salazar Vazquez Cristobal 3 FCQ Capitulo I.- INTRODUCCIÓN CAPITULO 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se muestra la ilustración de las morfologías y de las microestructuras obtenidas. Análisis del comportamiento de las propiedades morfológicas de las partículas respecto a las características vibratorias del prototipo experimental, discusión de sus posibles efectos en el proceso galvánicos. CAPITULO 5. CONCLUSIONES Se determina la homogeneidad dimensional, morfológica y microestructura del producto y se pronostica si el producto obtenido puede ser empleado en el proceso de despojo galvánico. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Salazar Vazquez Cristobal 4 FCQ Capitulo I.- INTRODUCCIÓN JUSTIFICACIÓN En la actualidad varios proyectos de investigación requieren de materiales y reactivos con características controladas con el fin de cuantificar adecuadamente los efectos de las variables que se desean analizar, por este motivo en la Facultad de Química de la UNAM se llevan a cabo estudios sobre la factibilidad técnica del proceso de despojo galvánico para sustituir el método convencional de la jarosita, el cual genera un subproducto inservible y altamente contaminante. Uno de los reactivos principales es el reductor en forma sólida, el cual cuando es introducido en el sistema de estudio a flujo continuo tiene como limitante las características geométricas de dicho reductor. En este caso, se requieren partículas que no constituyan un polvo, pero lo suficientemente pequeñas para generar un área superficial de reacción considerable. Después de analizar varios prototipos para generar dicha materia prima se ha optado por la construcción de un sistema de generación de partículas a base de goteo por gravedad con pulsos mecánicos. A partir de previas investigaciones se ha manifestado que la aleación Zn-Pb incrementa de manera significativa la eficiencia del proceso de despojo galvánico. Al no ser comerciales estos materiales se ha optado por construir un prototipo que los genere y que a su vez pueda ser soporte en investigaciones posteriores. En esta investigación se ha decidido utilizar como reductor a la aleación Zn-Pb en varias composiciones, para analizar sus efectos globales sobre la eficiencia del proceso de despojo galvánico. Por ende, se evaluará la homogeneidad dimensional y microestructural de partículas de la aleación antes mencionada, obtenidas mediante el método de IAP, además, se mencionara la importancia que tiene actualmente la generación de este tipo de materiales en investigaciones avanzadas. Salazar Vazquez Cristobal 5 FCQ Capitulo I.- INTRODUCCIÓN OBJETIVOS  General: Evaluar el producto obtenido de un sistema de fabricación de partículas mediante el método Impulsed Atomization Process respecto de su homogeneidad dimensional y microestructural.  Particular: Obtener partículas de la alecion Zn-Pb por medio de la técnica Impulsed Atomization Process. Verificar mediante el Microscopio Electrónico de Barrido la homogeneidad de las partículas en composición de 0.8%, 2% y 4% de plomo. Diagnosticar si las propiedades físicas del producto lo hace un material factible para su aplicación en el proceso de despojo galvánico de hierro a partir de disoluciones electrolíticas de zinc. Salazar Vazquez Cristobal 6 FCQ Capitulo I.- INTRODUCCIÓN Hipótesis Se puede controlar el tamaño de las partículas de Zn puro y de la aleación Zn-Pb en composiciones de 0.8%, 2% y 4% de plomo producidas en el sistema impulsed atomization process, además, realizar adecuadamente aleaciones homogéneas del sistema Zn-Pb en el prototipo impulsed atomization process en las composiciones antes mencionadas. Salazar Vazquez Cristobal 7 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO II. MARCO TEORICO 2.1 Concepto de aleación Una aleación es una mezcla sólida homogénea entre dos o más metales, o con algunos elementos no metálicos, estos producen algunos desechos en los metales, produciendo así erupciones o formas por las cuales jamás sede el procedimiento de erupcionar. Se puede observar que las aleaciones están constituidas por elementos metálicos en estado natural (estado de oxidación nulo), Fe, Al, Cu, Pb. Pueden obtener algunos elementos no metálicos por ejemplo P, Ce, Si, S, As. Para su fabricación, en general, se mezclan los elementos llevándolos a temperaturas tales que sus componentes se fundan y se obtiene al enfriar la mezcla sólida de estos compuestos [19], como se muestra en la figura siguiente. Figura 1.- Imagen de aleación de aluminio 443(x350) Fuente: Metal Handbook, Vol. 7, 8ª Ed. American Society for metals Salazar Vazquez Cristobal 8 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO 2.2 Clasificación de las aleaciones. COMPOSICION ALEACION NUMERO DE ELEMENTOS SUSTITUCIONAL ESTRUCTURA INTERSTICIAL Figura 2.- Clasificación de las aleaciones. Composición: Esta clasificación tiene en cuenta cual es el elemento que se halla en mayor proporción (aleaciones férricas, aleaciones base cobre, etc.). Cuando los aleantes no tienen carácter metálico suelen hallarse en muy pequeña proporción, mientras que si únicamente se mezclan metales, los aleantes pueden aparecer en proporciones similares al metal base [19]. Número de elementos: Atendiendo a este criterio se pueden distinguir aleaciones binarias como el cuproníquel, ternarias (alpaca)... hay aleaciones en las que intervienen un elevado número de elementos químicos, aún bien en pequeñas cantidades [19]. Estructura Sustitucional: Las aleaciones sustitucionales son aquellas aleaciones en las que los átomos del elemento en menor proporción (metal soluto) ocupan o sustituyen lugares en los que antes se encontraban átomos del elemento en mayor proporción (metal solvente). Un ejemplo de aleación sustitucional es la aleación oro-cobre. El número de átomos de oro por cada 24 átomos determina el quilataje[19]. Salazar Vazquez Cristobal 9 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Intersticial "sustitución derivada de otra red”: Una aleación intersticial es aquella en la cual los átomos de soluto se colocan en los espacios intersticiales del metal (disolvente). Es condición necesaria que el átomo de soluto sea suficientemente pequeño para que al ocupar su posición no altere notablemente la energía del cristal[19]. En general, la solubilidad intersticial en los metales es muy limitada dado que los átomos metálicos se disponen en estructuras compactas. Un ejemplo de aleación intersticial es el carbono añadido al hierro para la fabricación de aceros[19]. 2.3 Zinc El zinc es un metal blanco ligeramente azulado y brillante, quebradizo cuando esta frío, pero se vuelve maleable y dúctil entre 100 y 150°C. En un ambiente húmedo, se cubre de una fina capa de hidrocarbonato que lo platina y lo protege contra la oxidación [17], mostrado en la figura 3. Figura 3.- Imagen de zinc puro Fuente: http://www.cambiopesodolar.com.mx/el-zinc/ La palabra zinc viene del alemán "zinke" que significa punta en español. Aunque no representa más que el 0,012% de la corteza terrestre, está presente en el agua, el suelo y el aire, siendo un componente esencial e indispensable para el cuerpo humano. Salazar Vazquez Cristobal 10 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Se considera que podría actuar de forma positiva en los fenómenos de envejecimiento y participar en la regulación de la glucemia. Las necesidades cotidianas medias de un individuo se sitúan entre 9 y 15 mg, según se trate de un niño o de un adulto [17]. El zinc es particularmente apreciado en diferentes sectores donde sus características tanto químicas como físicas, le permiten ser asociado a numerosas aplicaciones, beneficiándose de la reputación de ser un "metal ecológico"[17]. El zinc no es considerado como tóxico, aunque cuando se inhala óxido de zinc recién formado, se pueden observar desórdenes fisiológicos. Como consecuencia, la tasa máxima de óxido de zinc recomendada en los lugares de tratamiento es de 5mg por m³ de aire [17]. 2.3.1 Origen e historia del Zn Siglos antes de haber sido descubierto en su forma "pura", el mineral de zinc era conocido en forma de aleaciones con el cobre y el estaño. Igualmente, se utilizaba para el cuidado de las heridas abiertas o de dolores oculares. Se encuentran ejemplos de los diferentes empleos en tiempos del emperador romano Augusto, que reinó entre el año veinte antes de nuestra era y el año cuarenta después de J.C. Las primeras experiencias de fundición y de extracción fueron realizadas en China e India (1000 antes de J.C.). No obstante, el descubrimiento moderno del zinc se atribuye al químico alemán del siglo XVIII Andreas Marggraf, quien le dio especialmente, su nombre. El primer procedimiento industrial fue inventado por un químico de Lieja (Bélgica), el abad Daniel Dony, a quien Napoleón I concedió la mina de Moresnet (en la región de Namur) con la misión de encontrar la manera de extraer el mineral. La primera fábrica de fundición del zinc a gran escala en el mundo occidental fue construida en Bristol, Inglaterra, en 1743[17]. Salazar Vazquez Cristobal 11 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Tabla 1.- Características del zinc Símbolo químico Zn Número atómico 30 Masa atómica 65,37 Estructura cristalina Hexagonal, dihexagonal, dipiramidal Densidad (a 25°C) 7133 kg/m³ Temperatura de fusión 419°C (692,7K) Temperatura de ebullición 907°C (1180K) (760mm Hg) Dureza Vickers No 2-6 ypsum Resistividad eléctrica 5,96.µ ohm.cm (20°C) Resistencia a la tracción 19 daN/mm² Conductibilidad térmica: 113 W / m.K sólido 18°C Configuración electrónica [2,8,18]4s2 Isótopos 60 a 73 Fuente: http://unctad.org/infocomm/espagnol/zinc/descripc.htm En la naturaleza, el zinc se encuentra generalmente asociado a otros metales como el cobre o el plomo. Los yacimientos de zinc están ampliamente repartidos por el mundo. En los lugares en los que aparece en gran cantidad, la proporción de impurezas en la roca es a menudo considerable [17]. El zinc es el 23° elemento más abundante en la corteza terrestre. Las minas más ricas contienen cerca de un 10% de hierro y entre el 40 y 50% de zinc. Los minerales de los que se extrae son: el sulfuro de zinc conocido como esfalerita en EE.UU. y blenda en Europa; smithsonita (carbonato) en EE.UU., calamina en Europa; hemimorfita, (silicato) y franklinita (óxido)[20]. Salazar Vazquez Cristobal 12 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO De acuerdo a información entregada en el informe anual del United States Geological Survey (USGS), las estimaciones señalan que las reservas económicamente explotables de zinc en el 2009 a nivel mundial alcanzarían 220 millones de toneladas métricas. Repartiéndose entre China, Estados Unidos, Perú y Kazajistán. Las reservas conocidas (incluyendo aquéllas cuya explotación no es hoy día económica) rozan los 2000 millones de toneladas [20]. 2.3.2 Producción de Zn La producción del zinc comienza con la extracción del mineral que puede realizarse tanto a cielo abierto como en yacimientos subterráneos. Los minerales extraídos se trituran con posterioridad y se someten a un proceso de flotación para obtener el concentrado. Los minerales con altos contenidos de hierro se tratan por vía seca: primeramente se tuesta el concentrado para transformar el sulfuro en óxido, que recibe la denominación de calcina, y a continuación se reduce éste con carbono obteniendo el metal (el agente reductor es en la práctica el monóxido de carbono formado). Las reacciones en ambas etapas son: 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 (1) ZnO + CO → Zn + CO2 (2) Otra forma más sencilla y económica de reducir el óxido de zinc, es con carbono, se colocan ambos; 2 moles o porciones molares de óxido de zinc (ZnO), y un mol de carbono (C), en un recipiente al vacío para evitar que el metal se incendie con el aire al momento de purificarse dando como resultado nuevamente óxido de zinc; En una etapa, la reducción del óxido de zinc, se expresa de la siguiente manera: 2ZnO + C → 2 Zn + CO2 Salazar Vazquez Cristobal (3) 13 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Por vía húmeda primeramente se realiza el tueste obteniendo el óxido que se lixivia con ácido sulfúrico diluido; las lejías obtenidas se purifican separando las distintas fases presentes. El sulfato de zinc se somete posteriormente a electrólisis con ánodo de plomo y cátodo de aluminio sobre el cual se deposita el zinc formando placas de algunos milímetros de espesor que se retiran cada cierto tiempo. Los cátodos obtenidos se funden y se cuela el metal para su comercialización, en la figura siguiente se muestra el proceso de obtención de zinc. Figura 4.- Diagrama de tostado y electrolisis de zinc. Fuente: http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso1/Temario1_IVZinc.htm Salazar Vazquez Cristobal 14 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Como subproductos se obtienen diferentes metales, entre ellos mercurio, óxido de germanio, cadmio, oro, plata, cobre, plomo en función de la composición de los minerales. El dióxido de azufre obtenido en la tostación del mineral se usa para producir ácido sulfúrico que se reutiliza en el lixiviado comercializando el excedente producido. Los tipos de zinc obtenidos se clasifican según la norma ASTM en función de su pureza: SHG, Special High Grade (99,99%) HG, High Grade (99,90%) PWG Prime Western Grade (98%) La norma EN 1179 considera cinco grados Z1 a Z5 con contenidos de zinc entre 99,995% y 98,5% y existen normas equivalentes en Japón y Australia. Para armonizar todas ellas la Organización Internacional para la Estandarización publicó en 2004 la norma ISO 752 sobre clasificación y requisitos del zinc primario [20]. Salazar Vazquez Cristobal 15 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO 2.4 Plomo 2.4.1 Historia del plomo Los primeros en conocer el plomo fueron los egipcios, que lo obtuvieron simultáneamente con el hierro y la plata. Dos milenios antes de Cristo, en la China y la India ya sabían fundir el plomo, el metal se empezó a utilizar cuatro siglos antes de Cristo. La plata y el plomo aparecieron juntos, ya que ambos se encuentran por lo general en la galena más o menos argentífera, tanto la galena como la argentita, se conocieron por primera vez en Asia Menor, con precisión en el distrito de Ititi, según Forbes en su texto de historia de la tecnología, Asia Menor tenía en el año 3000 A. C. el monopolio casi absoluto de la producción de plomo y plata, ellos obtenían el metal del mineral, por medio de un proceso de tostación, al cual se añadía carbón de leña como combustible, pero este actuaba también como reductor, la lejía obtenida se sometía a copelación para recuperar la plata y del sobrante se recuperaba en forma secundaria el plomo, con reducción de carbón. El método de la copelación (3000-2500 A. C.) no solo permitía la extracción de plata de gran pureza, sino que gracias a ella se difundió el uso del plomo, la copelación constituye uno de los primeros ejemplos de los procesos metalúrgicos, en el que la producción de plata, producto primario, presenta un deshecho utilizable, a manera de subproducto, de esta manera la difusión del plomo se debió a la explotación de la plata, pero el plomo como tenía un fácil manejo y alta resistencia a la corrosión, contribuyó a su utilización. La plata desempeñó un papel principal en las potencias económicas en la civilización antigua mediterránea, por tanto su asociado el plomo se difundió rápidamente en la civilización griega a través de las minas de Laurion, que contribuyeron grandemente al progreso de Atenas. La proyección minera de Roma, en los territorios de su imperio aumentó, el uso del plomo en todos los sectores tecnológicos, ya es por esa época en que debieron aparecer las primeras perturbaciones ambientales debida al plomo. Salazar Vazquez Cristobal 16 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO En Europa la fabricación del plomo empezó más tarde, documentos que datan del siglo VI A. C. señalan que el plomo era traído a la feria de Tire. Durante el reinado del rey Hammurabi, en Babilonia el plomo se obtenía en grandes cantidades y durante muchos años se confundía el plomo con el estaño, y se le llamaba estaño plumbum, solo en la media recién fueron diferenciados el plomo del estaño. Los griegos con sus colonias y los fenicios con sus factorías, abrieron minas de plomo en España, que posteriormente durante la dominación de España por los romanos, estos las explotaron ya que en la antigua Roma estos la utilizaban ampliamente, elaboraban vajillas, varitas para escribir y principalmente tubos para desplazar agua por los acueductos de plomo, ruinas romanas que se descubren cada cierto tiempo, demuestran el buen estado de conservación de las tuberías de desagüe de los sistemas de eliminación del agua, con lo que ha quedado demostrado que los romanos no solo usaban el plomo como conductora de agua, sino también en su línea de desagües. Los romanos también utilizaban el mineral de plomo para elaborar blanco de plomo [2]. Una curiosidad histórica es que los griegos denominaban al plomo como "molibdos" pero su símbolo químico se debe a los romanos, ya que la palabra plomo proviene de la voz latin "plumbum". Una de, los principales abastecedores de plomo, era la Isla de Rodas y el proceso empleado para su fabricación aún no ha perdido vigencia y comprende los siguientes pasos: .- Se sumerge pedazos de plomo en vinagre. .- Hervir largo tiempo la mezcla. .- Se obtiene el acetato de plomo, que es un polvo blanco y que lo utilizaban para recubrir sus viviendas y edificaciones. Salazar Vazquez Cristobal 17 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO El minio se obtuvo por primera vez de una manera muy original, durante un incendio el puerto del Pireo, entre los objetos que abrazo el fuego se hallaban barriles con blanco de plomo, al abrir los barriles que contenían el producto blanco, hallaron un cuerpo de color rojo, que era precisamente el minio. En la edad principio media los pueblos germanos extrajeron el lentamente, pero aceleraron su producción metal, gracias a al la especialización de los instrumentos técnicos basados en la utilización de la energía hidráulica de las regiones mineras y de los bosques abundantes de madera, de donde se obtenía el carbón [2]. En Rusia la producción de plomo se ha conocido desde hace muchos siglos, pero hasta el siglo XVIII, su producción tenía un carácter artesano, después de la invención de las armas de fuego, es que el plomo empieza a utilizarse en producción de proyectiles y es hasta nuestros días que tiene una significación singular, ya que el 90% de los proyectiles contienen plomo en forma directa o indirecta. La llegada de la revolución industrial y la disponibilidad de energía a bajo costo, determinaron la expansión de la producción de plomo y sus compuestos debido a la demanda creciente, se amplió sus aplicaciones. Mientras que antes de la revolución industrial solo se aplicaba como material de construcción, luego del movimiento industrial, la industria química adquirió una notable importancia como producto químico. En nuestro país, desde la época de la colonia hasta el siglo XIX, la explotación minera se enfocaba en los metales preciosos, los procesos metalúrgicos tenían como prioridad la obtención de plata metálica y al plomo casi no se le hacía caso, en nuestro territorio existen yacimientos de plomo, en especial en la Zona Central [2]. Salazar Vazquez Cristobal 18 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO 2.4.2 Obtención de plomo Para la metalurgia del plomo se parte básicamente de su principal mineral que es la galena o PbS y existen dos métodos: 2.4.2.1 Método de precipitación. Se emplea este método cuando el mineral contiene mucha sílice y consiste en fundir la galena en presencia del hierro, en horno de cuba, con la cual el plomo queda en libertad. PbS + Fe → FeS + Pb (4) Como se aprecia esta es una típica reacción química de desplazamiento simple, donde el hierro desplaza al plomo. 2.4.2.2 Método de reacción. Se emplea cuando el mineral contiene poca sílice y consiste en tostarlo primero de un modo incompleto, en hornos de reverbero, con lo que pasa a óxido y parte a sulfato como se aprecia en la ecuación 5: 3PbS + 5O2 → 2SO2 + PbO + PbSO4 (5) Como esta reacción es incompleta, y como todo el PbS no ha reaccionado, el sobrante reacciona con los productos de la ecuación (5) de esta forma: 2PbS + 2PbO + PbSCO4 → 3 SO2 + 5 Pb (6) 2.4.2.3 Refinación de plomo. En la obtención de plomo se están aplicando métodos electrolitos, usándose un baño de fluorsilicato de plomo, que contiene pequeñas cantidades de ácido flurohídrico en libertad [2]. Salazar Vazquez Cristobal 19 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Galena Afinado del plomo Trituración y molienda Sílice Separación por flotación Cal Oxidación de los sulfuros de plomo Cal Escoria Carbón (coque) Horno de mufla Plomo de obra Separación de otros metales Figura 5.- Diagrama de obtención de plomo. Fuente: http://10materialesnoferrosos.blogspot.com/2018_04_01_archive.html 2.4.3 Propiedades físicas. El plomo es un metal de color gris azulado, brillante en las superficies recientes, y tan blando que se raya fácilmente, es tan maleable que es el menos tenaz de todos metales. Posee gran densidad y punto de fusión bajo, cristaliza en octaedros, y deja en el papel una mancha gris. Sus principales parámetros físicos son: la densidad del plomo es de 11,85. Conforme se aprecia en el esquema correspondiente, este valor, el más alto dentro de la familia IVA, es uno de los factores, que lo convierte en un metal denso, tóxico y acumulativo. De los metales de uso cotidiano, el plomo es uno de los metales con mayor densidad, exceptuando a los metales preciosos [2]. Salazar Vazquez Cristobal 20 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Tabla 2.- Propiedades del Plomo Numero atómico 82 Símbolo Pb Peso atómico 207.21 Abundancia de isotopos 208 : 52.3% 206 : 23.6% 207 : 22.6% 204 : 1.5% Solubilidad Poco soluble en agua Sistema cristalino Regular Estado físico Solido grisáceo Punto de fusión 326.9 ºC Estados de oxidación: +2 y +4 Punto de ebullición 1613 ºC Radio del ion X-4 2.15 Radio del ion X++ 1.21 Radio del ion X++++ 0.84 Potencial de ionización 7.415 Fuente: Ubillus Limo, Julio, “ESTUDIO SOBRE LA PRESENCIA DEL PLOMO EN EL MEDIO AMBIENTE DE TALAVERA”, Perú, 2003 2.4.4 Propiedades químicas. El plomo en contacto con el aire se oxida superficialmente, recubriéndose de una capa de color gris de Sub oxido de plomo (Pb2O), que le quita el brillo metálico, pero que a su vez lo protege de ulterior oxidación. Cuando está recién fundido se oxida rápidamente formando el producto PbO que es conocido como masicot. El agua químicamente pura casi no lo ataca, pero como está siempre contiene anhídrido carbónico y oxígeno libre, hay siempre un ataque cuando se halla en contacto, este proceso es continuo. Salazar Vazquez Cristobal 21 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Pb + 2 H2O + O2 → H2O2 + Pb(OH)2 (7) 3Pb(OH)2 + 2 CO2 → 2 H2O + 2 PbCO3. Pb(OH)2 (8) 4. En presencia de agua de lluvia y del CO 2 del aire, el plomo se altera cubriéndose de una capa de carbonato hidratado, esta sal se disuelve poco en el agua comunicándoles propiedades tóxicas. Por esta razón no debe usarse en la alimentación las aguas de lluvia que caen en tejados cubiertos por superficies de plomo o envases que contengan plomo, el hidroxicarbonato, se vuelve a descomponer en CO2 e hidróxido de plomo y así la reacción prosigue indefinidamente. La recomendación es casi extensiva para los pobladores de la sierra y selva, zonas donde se precipitan grandes cantidades de lluvia y por lo que debe evitarse contacto plomo- aguacero. 5. En cambio con el agua ordinaria o destilada no ocurre esta reacción ya que como esta contiene sulfates libres, estos reaccionan con el plomo, formando sulfato de plomo, el que es insoluble y evita el ataque químico del plomo ulterior, pero cuando las aguas son escasas o pobres de sulfates y ricas en dióxido de carbono, es factible que se puedan producir reacciones químicas. La reacción del sulfato con el plomo es el siguiente: Pb + SO4-2 → PbS04 (9) El ácido sulfúrico diluido no lo atacan, en cambio concentrado y caliente genera sulfato de plomo II. El ácido clorhídrico diluido en frío tampoco reacciona, pero concentrado ataca al plomo. Salazar Vazquez Cristobal 22 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO El ácido nítrico en frío lo disuelve dando nitrato de plomo II y vapores nitrosos muy tóxicos. 4 HNO3 + Pb 9. → Pb(NO3)2 + N2O4 + 2 H20 (10) Las soluciones de sales de plomo en reacción con el zinc, reaccionan, desplazando el zinc al plomo y formando sulfato de plomo II, compuesto en forma esponjosa ramificada y que se conoce como árbol de Saturno. Esto sucede porque el plomo tiene una disolución de tensión menor que el zinc. ZnS04 + Pb → PbS04 + Zn 10. (11) Si el plomo se calienta en presencia del aire el plomo se convierte en litargirio [2]. 2Pb + O2 → 2PbO (12) 2.4.5 Concentración de plomo en la corteza terrestre La corteza terrestre contiene cantidades muy bajas de plomo aproximadamente 2 x 10-5 % y que se encuentra en forma especial o mayormente en los depósitos minerales de los que se refina el metal. El mineral principal del plomo es la galena o sulfuro de plomo, del que se concentra y luego refina el plomo metálico, este mineral es muy tóxico tanto por el anión (azufre) como por el catión (plomo). 2.4.6 Aplicaciones del plomo El plomo metálico es usado en forma de láminas y tubos donde la flexibilidad y resistencia a la corrosión son requeridas, un 40% del plomo es usado como metal, un 25% es aplicado en aleaciones y un 35%, se emplea en compuestos químicos, ya sea de naturaleza inorgánica como orgánica. Las principales aplicaciones son las siguientes, sin que esto signifique que no existan otras. Salazar Vazquez Cristobal 23 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO  Tuberías de conducción de aguas.  Para embalaje (papel de plomo).  Para fijar piezas metálicas en la piedra.  Para fabricar perdigones  Fabricación de proyectiles de armas de fuego (revolver)  Aleado con antimonio, para tipos de imprenta.  La aleación plomo-estaño para soldaduras.  Como oxido de plomo se usa en la producción de pinturas.  El PbO se utiliza como aditivo en la industria de vidrio.  En la industria de acumuladores plomo-ácido.  El plomo tetraetílico como antidetonante en la gasolina de 84 octanos también es usado el tetrametilo de plomo, para ejercer la misma función que el plomo tetraetílico o TEL [2]. Salazar Vazquez Cristobal 24 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO 2.5 Jarosita Las jarositas son compuestos que tienen la siguiente formula: MFe3 (SO4)2(OH)6 (13) En la que M puede ser Na+, K+, NH4+, Ag+, Rb+, Pb2+ y H+. La precipitación del Fe como tal se consigue entre 80 y 100 °C, con adición de un álcali y con control de la acidez. Para la formación de jarosita de amonio, la siguiente reacción tiene lugar: 3Fe3+ + 2 SO4 2- + NH4+ + 6 H2O => NH4Fe3 (SO4)2(OH)6 + 6 H+ (14) Con la exposición a la intemperie en los tanques de relaves, la jarosita se transforma gradualmente en hematita y debido a sus propiedades de adsorción y retención de agua, se produce una eliminación (disolución) de metales solubles que ocasionan un problema ecológico [16]. En la lixiviación del zinc se nos forman ferritas, que precipitan y las cuales van a interferir a la hora de obtener el zinc mediante electrolisis. Por ello se elimina el hierro haciendo uso de las precipitaciones jarosítica, goetítica o hematítica. Con el hierro coprecipitan impurezas como el As, Sb y Ge, además de sílice coloidal e hidróxido de aluminio. Se trata de la purificación del lixiviado de la segunda etapa, de la lixiviación ácida, la cual, se trata del sólido que se forma en la primera etapa (lixiviación neutra), él es separado del líquido y es tratado con ácido para su total disolución. Y ésta disolución es la que purificamos, mediante la precipitación de jarositas [11]. Salazar Vazquez Cristobal 25 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO 2.5.1 Precipitación de Jarositas: El hierro puede ser precipitado como jarosita y tiene la ventaja de separarse muy bien de la disolución. Con este método se puede permitir la lixiviación de minerales con elevado contenido de hierro, a la vez que se recupera el zinc de las ferritas aumentando, así, la recuperación de zinc del mineral. La reacción de precipitación es la siguiente: Fe2 (SO4)3 + 10 H2O + 2 NH4OH → (NH4) 2Fe6 (SO4)4(OH) 12 + 5 H2SO4 (15) El control del pH, que tiende a bajar como resultado de la formación de ácido sulfúrico, se hace por adición de tostado, es decir, de óxido de zinc. Una vez precipitada la jarosita, controlando así el nivel de hierro en disolución, se evacúa de los espesadores y se filtra, procediéndose a su depósito en lugares acondicionados para evitar todo tipo de contaminación, tanto ácida como metálica. El hierro que queda residual en el lixiviado de esta precipitación jarosítica, se suele quedar en forma ferrosa, y bien se reoxida y neutraliza aparte para su eliminación o bien se envía a la lixiviación neutra. En esta etapa el Fe precipitará por encima de pH = 3,5. El licor se separa, para purificarle de otros metales, después de la lixiviación neutra. Para optimizar la recuperación de zinc se propone, a veces, lavar la jarosita con ácido. Con ello se consiguen disolver las pequeñas cantidades de ferrita procedentes de la pulpa inicial o del óxido neutralizante. La precipitación jarosítica conlleva la fijación de cantidades importantes de ácido sulfúrico en el residuo, pero esto no es, hoy día, un problema ya que las plantas metalúrgicas ingresan este producto como sulfato en el tostado. Más importante es el problema de volumen del residuo que se produce. Las soluciones son fundamentalmente dos: o se descompone la jarosita para su reciclado o se promueve un procedimiento distinto de precipitación de hierro. Una vez purificada la disolución, ésta se pasa a la instalación de electrólisis para la recuperación metálica [13]. Salazar Vazquez Cristobal 26 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO 2.5.2 Tratamiento de la jarosita Uno de los residuos en la producción del zinc, es la jarosita, clasificado como peligroso por su alto poder contaminante. Además, es un residuo muy abundante. Aproximadamente se produce una tonelada de jarosita por cada tonelada de zinc. La jarosita se encuentra en estado líquido y, tradicionalmente, las empresas de zinc lo han almacenado en balsas como las existentes en Azsa: depósitos aislados del entorno y de una gran capacidad de almacenaje. A finales del pasado siglo, se ideó un sistema que trata la jarosita y la convierte en un producto sólido, con el nombre de jarofix y que, además, es inerte y no suelta compuestos peligrosos para el medio ambiente [14]. De esta forma, desapareció uno de los problemas de las fábricas productoras de Zinc. Antes de poner en marcha el proyecto, se comprobó que el jarofix se adaptaba a las normas de la Unión Europea. Después se comprobó que superaba los estándares de la legislación de la propia UE, España y otros países como Francia. El producto se sometió a ensayos de lixiviación. Uno de los temores era que el efecto de la lluvia desgastase el jarofix y soltase materiales tóxicos. La evaluación también fue positiva y se dio el siguiente paso. El personal de Azsa diseñó la utilización del jarofix. Teniendo dos opciones: la construir de una ladera, como las hechas en Canadá, o utilizarlo para relleno. Optando por la segunda idea ya que, además de eliminar el residuo, permitiría recuperar un espacio degradado. El jarofix se elabora en las propias instalaciones de Asturiana de Zinc. Su apariencia inicial es similar a la de fango y, progresivamente, va fraguando y adquiere consistencia, proceso similar al del hormigón. Salazar Vazquez Cristobal 27 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Una vez que tiene la consistencia suficiente, es transportado en camiones, al llegar, el jarofix es depositado en una zona previamente acondicionada. Su fondo se encuentra cubierto por una capa de material aislante. Al depositar el jarofix, una excavadora distribuye el material por el espacio. Cuando alcanza un determinado volumen, se coloca una nueva capa de material aislante para que el jarofix quede aislado. Esta especie de contenedor hermético se cubre con una abundante capa de tierra vegetal y, posteriormente, se siembra. A partir de ahí, la naturaleza hace su trabajo y surge el césped. Salazar Vazquez Cristobal 28 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO 2.6 Antecedentes del prototipo (Patente numero 5609919) En el arte de producir gotas de tamaño controlado y de distribución, hay dos enfoques básicos, lo que puede ser descrito como drop on demand y vibración de un flujo continuo a presión. Drop on demand produce una sola gota o menos de un orificio para cada impulso de un aplicador de impulso, por ejemplo, de un cristal piezoeléctrico, esta técnica se utiliza en la tecnología de chorro de tinta, y ha sido propuesto para la producción de gotas de metal en "preparación de metales en polvo de un mismo tamaño por pulsado en un orificio de inyección". La vibración de un flujo continuo, es actualmente objeto de examen para la producción industrial de las gotas de metal. El flujo continuo en un orificio que se produce por una presión aplicada a un fluido en un recipiente y como las salidas de flujo en este orificio que se hace vibrar a causa de la inestabilidad en el fluido, provoca que se rompa en pequeñas gotas, esto debido por la inestabilidad de Rayleigh. La longitud del chorro antes de que se rompa se puede determinar a partir del trabajo de Harmon, Darell B. El chorro en sí es continuo con el líquido en el recipiente. Las gotitas producidas desde el chorro se desintegran casi esféricas. Uno de los principales problemas con el método de vibración de un chorro continuo de metal fundido o de aleación es que las gotitas formadas tienden a pegarse una a otra durante el vuelo. Esto probablemente se debe a la proximidad, en la dirección de vuelo de las gotas formadas de un chorro continuo con vibración a alta frecuencia. Aunque el mecanismo no se conoce, puede ser que desde la distancia de separación de las gota suele ser bastante pequeño en forma de chorros, así la formación de gotas más pequeñas tienden a llevar a cabo una coalescencia que deben prevenirse o reducirse por otros medios especiales previstos para tal fin. Así, en un caso en el desarrollo de la técnica, las gotas se pasan a través de una placa de carga, una vez que se forman, de manera que puedan ser cargadas eléctricamente y se mantienen separados el uno del otro. Salazar Vazquez Cristobal 29 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO El uso de equipo adicional, hace que el proceso para la producción de gotas sea más complejo, costoso y en algunos casos peligroso para la adaptación de las plantas industriales a gran escala. Además, mediante el uso de sobrepresión para crear corrientes continuas de metal se vuelve más difícil de aplicar estas técnicas a las piezas de fabricación discreta, ya que es más difícil de arrancar y parar el proceso. En el proceso drop on demand, las gotitas producidas son gotas individuales que se cree que tienen una longitud que es menor que π veces su diámetro, como se ve en el trabajo de Kawasaki, o como puede ser calculada a partir de consideraciones de conservación de volumen de Yao. La técnica que se practica por Yao no se ha demostrado que producen gotas monodispersas, y no permite flexibilidad en el control de la forma de las gotas producidas. Además, la longitud de la carrera de los aplicadores de impulso de Yao y Kawasaki son muy bajos, ya que son producidos por cristales piezoeléctricos, en el orden de unos 0.065μm. Un objetivo del prototipo fue superar las deficiencias del estado de la técnica, proporcionando un nuevo método y aparatos para la fabricación de una manera sencilla y eficaz, una distribución de tamaño homogéneo y un flujo de masa de las gotas, incluyendo gotas monodispersas, para la producción de polvo, recubrimientos, laminados, bastidor de la tira o la fabricación de forma neta. Otro objetivo de este prototipo fue proporcionar un método y un aparato que se puede utilizar con diversos materiales fundidos o los lodos inorgánicos para producir segmentos de fluido a partir de ellas. Este prototipo es una nueva clase de proceso, distinto de cada una de las técnicas del arte anterior. En la cual los impulsos repetitivos se aplican a un fluido, los impulsos deben de ser lo suficientemente capaces de impulsar el fluido a través de la apertura del contenedor como segmentos alargados de fluido. Los segmentos de líquido discretos son los que se cree que se dividen en plurales gotas. Por lo tanto, pueden ser producidos a partir de varias gotas de cada impulso. Salazar Vazquez Cristobal 30 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Un aspecto del prototipo, es que se proporciona un método de atomización de un líquido, el líquido se contiene en un envase que tiene un interior y un exterior, el recipiente tiene una abertura en la comunicación entre el interior y el exterior del envase, el método comprende las etapas de: colocar el líquido adyacente a la apertura del contenedor, y la aplicación repetidamente de impulsos para que el fluya el líquido en la dirección de la abertura con una frecuencia de al menos 10 Hz, los impulsos son suficientes para impulsar el fluido a través de la apertura como segmentos alargados de fluido. El líquido tratado, según el método de la invención, puede ser un metal (por ejemplo, Zn, Cu, Fe, Ca, Al), una aleación metálica (por ejemplo, Sn-Pb, Cu-Al, Nd-Fe-B, Zn- Pb) uno de sales fundidas, escorias o mata, o una mezcla, tales como una suspensión acuosa de partículas de cerámica. Por lo tanto, las aplicaciones del método abarcará metalurgia de polvos, así como el campo de producción relacionada con polvo de cerámica, por ejemplo, aerosoles de gotas de metal superconductores de óxido, se puede formar desde el estado fundido a una temperatura elevada. El método fue dirigido principalmente a la producción de adaptar la distribución de tamaño estrecho incluyendo gotas monodispersas de aerosoles de líquido o suspensiones. El rango de menor tamaño que puede alcanzar es típicamente entre 1 a 100 micras y depende en cierta medida de las características físicas y químicas de los materiales en fusión o mezcla. El tamaño superior de las gotas formadas por este método sólo está limitado por el requisito de que el líquido no formara un chorro continuo en la salida de la apertura en virtud de cualquier exceso de presión sobre la cabeza líquida. De acuerdo con un aspecto del prototipo, el equipo comprende un sujetador en una parte donde (de preferencia una porción más baja), se coloca al menos una boquilla que contiene al menos un orificio o apertura, y un aplicador de impulso, para la aplicación de impulsos repetidamente al fluido en la dirección de la abertura con una frecuencia de al menos 10 Hz, los impulsos son suficientes para impulsar el fluido a través de la apertura como segmentos alargados de fluido. Salazar Vazquez Cristobal 31 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO En otro aspecto del equipo, el aplicador de impulso, incluye un cuerpo móvil que tiene un fondo separado de la boquilla en el recipiente, y un generador de impulsos unida al cuerpo móvil, los impulsos se caracterizan por tener una amplitud y la frecuencia de tal manera que el líquido puede ser impulsado a través de la apertura como segmentos alargados de fluido. El cuerpo móvil aplica impulsos periódicos al líquido en el envase y por esta razón también se conoce como un aplicador de impulso. El recipiente es preferiblemente un crisol o artesa hecha de un material apropiado o de cerámica refractaria (por ejemplo, alúmina) en caso de que el líquido es un metal o aleación en estado fundido, pero también puede ser de metal, plástico u otro material apropiado. La apertura del contenedor, junto con el material que rodea la abertura, forma una boquilla, y de preferencia hay una pluralidad de dichas aberturas. Los impulsos aplicados por el aplicador de impulso son periódicos de carácter y de tal manera que una fuerza discontinua aplicada al fluido en la boquilla en la dirección del flujo crea un flujo de segmentos alargados de material a través de las aberturas. La frecuencia de los impulsos se puede variar en un amplio rango (por ejemplo 10-20.000 Hz y posiblemente tan alto como 60.000 Hz) con una amplitud o un derrame de unos 0,1 a 8 mm, preferiblemente cerca de 2.1 mm. Esto permite la acción de empuje a través de la boquilla para realizar impulso por impulso, para lograr la formación de un flujo de alargados segmentos discretos de fluido que se forma en el extremo de la salida de la boquilla. El espaciamiento de los orificios del cuerpo de la boquilla permite controlar el flujo de masa de la discontinua corriente expulsada. Esta distancia suele ser pequeña (es decir, por lo general inferior a 10 mm) y suele ser elegida para proporcionar suficiente espacio libre entre el aplicador y la boquilla. Dependiendo de la fuerza que el generador de impulsos es capaz de producir, esta distancia puede ser mayor. Una distribución de tamaño a medida pueden ser producidos por el uso de una boquilla con una pluralidad de aberturas de diferentes diámetros o variando el período de cada impulso. Salazar Vazquez Cristobal 32 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO El tiempo entre cada impulso es una función del período de la oscilación y se puede ajustar a su gusto. Además, el flujo de masa de las gotas puede ser modificado por acuerdo de varios números de aperturas en diferentes formas geométricas y tamaños en la boquilla. El método y aparato descrito en esta patente tienen la capacidad de controlar rápidamente el inicio y el final del proceso de atomización de tal modo proporcionando una clara ventaja para la fabricación de partes discretas. Se puede permitir que las gotas producidas se solidifique en la forma deseada o reaccionar con el medio ambiente del gas para permitir el control de forma de la partícula, también puede ponerse en contacto con las gotitas de otro inorgánico fundido o con partículas sólidas, un componente del mismo se puede evaporar en tales gases, o pueden tener un impacto con un sustrato de la geometría deseada para formar recubrimientos, laminados o partes netas en forma de materiales monolíticos, compuestos o tira de fundición. En un aspecto del prototipo, el aparato puede consistir en un vaso con dos cámaras separadas, sellados el uno del otro, una cámara superior y una cámara inferior, el contenedor que se encuentra en la cámara alta y la cámara inferior se utiliza para el tratamiento de las gotitas producidas de una manera deseada. La parte superior y las cámaras inferiores se proporcionan los medios para mantener en cada uno de ellos una presión deseada o el vacío. Por lo tanto, la presión hidrostática puede ser planteado en la cámara alta a un nivel justo por debajo de la requerida para la fusión o la mezcla para formar un flujo continuo en la(s) abertura (s) y es entonces el aplicador de impulso que aplica una fuerza para producir un flujo de segmentos alargados de fluido de la abertura (s). Además, en lugar de un único contenedor, un contenedor con una pluralidad de compartimentos se pueden utilizar en la cámara superior con una diferente fusión o mezcla y cada uno con su propio aplicador de impulso que permite la laminación de una superficie. Salazar Vazquez Cristobal 33 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Además, los medios pueden ser incluidos en la cámara baja para proporcionar un líquido estacionario o en movimiento con el que los segmentos alargados de fluido se dejan reaccionar. Por ejemplo, las gotas fundidas de aluminio lo que puede reaccionar con un vapor TiCl4 para formar polvo compuesto Al-TiAlx. Además, este arreglo puede ser utilizado para producir gotas de acero de la reacción de corrientes de hierro con el oxígeno en la cámara baja. Por otra parte, también se pueden proporcionar los medios para inyectar sólidos en el flujo de segmentos alargados de fluido, formando diversos materiales compuestos. Por último, un sustrato o un contenedor de geometría variable se puede colocar por debajo del flujo de segmentos discretos de fluido en la cámara baja para lograr la formación de rocío de los materiales monolíticos, compuestos o tira de fundición. 2.6.1 Descripción de las imágenes Ahora se describen realizaciones preferidas del prototipo, con referencia a los dibujos, a modo de ilustración, en la que como números se denotan los elementos: Figura 6: Esquema general del prototipo Salazar Vazquez Cristobal 34 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO La figura 6 muestra una base para llevar a cabo el prototipo. Se proporciona un crisol (10), dentro de este se vierte un líquido formado por sustancias inorgánicas (11), con ayuda del vertedor (12), en la forma de una fusión o una mezcla. Si la sustancia inorgánica (11) es un metal fundido o aleación, entonces el contenedor (10) será un crisol fabricado de un material refractario o de algún metal o aleación capaz de soportar la temperatura mas alta de la sustancia (11), mientras que si la sustancia (11) es una mezcla acuosa que puede ser manejado a temperatura ambiente, el recipiente (10) puede ser de otro material apropiado, como de metal o plástico. En la parte inferior (13) del recipiente (10), se proporciona una abertura (14) (o una pluralidad de dichas aberturas), que está cubierto por una boquilla (15) (o una pluralidad de boquillas de este tipo) que tiene una abertura (16) (o una pluralidad de dichas aberturas) perforado o taladrado a través de ella. La boquilla (15) está bien colocada en la parte inferior (13) para evitar cualquier filtración de la sustancia (11) a través de la unión (17) entre la boquilla (15) y la parte inferior (13). Por otra parte, las aberturas (16) se pueden perforar en el fondo (13) del recipiente (10) si no se realiza la apertura (14). El tamaño de las aberturas se limita preferiblemente en la parte alta, por la exigencia de que una corriente continua no pasa por las aberturas debido a la sobrepresión sobre el líquido o cabeza del líquido, y del extremo inferior de la tecnología utilizada para perforar o de cualquier otra forma de hacer las aberturas. Por ejemplo, la distancia suele ser 20-20.000 micras. El tamaño de la gota producida es aproximadamente el doble del tamaño de la abertura. El líquido se vierte al lado de la abertura (16) en el crisol (10), con la presión en el fluido adyacente a la abertura en el interior del envase, que es mayor que la presión en la parte exterior del contenedor al lado de la abertura. Al lado de la abertura en el interior del contenedor, en este contexto significa, lo suficientemente cerca para que las fuerzas de impulso que se aplica al fluido adyacente a la abertura, provoque que por lo menos un poco de líquido pasará a través de la abertura. Salazar Vazquez Cristobal 35 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Al lado de la abertura en la parte exterior del envase medio, en el punto de salida de segmentos alargados de fluido de la apertura. La boquilla (15) no necesita estar en la parte inferior del envase, pero puede estar en los lados o en el horno en la parte superior con las configuraciones adecuadas del contenedor, pero preferiblemente en la parte inferior debido a la simplicidad de permitir que las fuerzas gravitacionales controlen el posicionamiento del líquido. Por encima de la boquilla (15), se proporciona un cuerpo móvil o un aplicador de impulso (18) que tiene una superficie inferior (19) colocada dentro de la sustancia (11). Una vez más, si la sustancia (11) es un metal fundido o aleación, el aplicador de impulso (18) debe ser de un material resistente a la temperatura y la reactividad química de los fluidos, tales como metal o de cerámica adecuados (por ejemplo, alúmina). La superficie inferior (19) del aplicador de impulso (18) está separado de la boquilla (15), de modo que cuando las fuerzas discontinuas se aplican por principio activo se abre paso el aplicador de impulso (18), la sustancia (11) será empujada a través de la(s) apertura(s) (16) que produce un flujo de segmentos alargados de fluido (20) expulsado por la abertura (14) del contenedor (10). Para producir impulsos, el aplicador de impulso (18) se conecta a través del conector (21) a un generador de impulsos (22) que produce impulsos a una frecuencia deseada y con la suficiente fuerza para empujar la sustancia (11) a través de las aberturas (16) para formar un flujo de segmentos alargados de fluido. Además, la distancia entre la superficie (19) y la boquilla (15) se puede ajustar mediante el ajuste de los recursos (21a). Las boquillas (15) son generalmente de discos refractario que puede tener varios patrones geométricos y la apertura de red. Es concebible que los impulsos se puede aplicar al fluido mediante ondas de presión de gas, pero esta técnica no es preferida y un aplicador impulso formado de un cuerpo móvil preferido. Salazar Vazquez Cristobal 36 FCQ Fig. 15a Capitulo II.- MARCO TEORICO Fig. 15b Fig. 15e Fig. 15c Fig. 15d Fig. 15f Figura 7: Vista superior de seis inyectores con diferentes tipos de aberturas que se pueden utilizar en el método y el aparato de la invención En la figura 7 los discos típicos 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, y 15f, se muestran a partir de una vista desde arriba. Así, el disco 15a tiene una sola abertura 16a en forma de un rectángulo alargado o hendidura. Alargados segmentos discretos de fluido producido a partir de una hendidura son láminas en forma de hojas, y si se solidifica en un medio apropiado, forma una placa sólida como segmentos. El disco 15b tiene tres aberturas rectangulares 16b. El disco 15c tiene varias aberturas en forma circular 16c posicionados en línea recta. El disco 15d muestra un patrón de cuadrícula de aberturas circulares 16d. El disco 15e muestra una boquilla con orificios 16e, 16g de diferente diámetro, permitiendo así gotas de tamaño variable que se producen con un tamaño a medida y distribución de flujo, que se debe en parte a la distribución del tamaño de las aberturas. El disco 15f adecuada distribución de las aberturas para la toma de una arandela. En este caso las aberturas 16f se distribuyen en forma de un anillo en la boquilla. Las aberturas 16f son así configuradas en una forma correspondiente a la forma de un objeto (la arandela) que se volvió atomizador. Salazar Vazquez Cristobal 37 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Un segmento tubular y como objeto puede ser producido para proveer el líquido a una abertura anular, la parada central de la abertura se proporciona mediante una varilla que sobresale en la apertura desde el interior del contenedor. Cabe señalar que estos son sólo ejemplos de la apertura de diversas geometrías, los patrones pueden ser ajustados de acuerdo a la forma del producto final. El grosor de la boquilla 15 o discos 15a, 15b, 15c, 15d, 15e y 15f que corresponde a la longitud de la abertura(s) 16 o 16a, 16b, 16c, 16d, 16e y 16f debe de ser de tamaño suficiente para soportar los esfuerzos mecánicos debido a la acción del impulso, y la corrosión y erosión debido a la alta velocidad. El cono de apertura, que es el diámetro de los orificios puede variar a lo largo de la dirección del flujo de las aberturas con una magnitud que depende de los materiales que son procesados para aberturas no circulares como 16a y 16b, la dimensión A (diag. 2), puede variar en la dirección del flujo. La longitud adecuada al diámetro de las aberturas, es una función de las condiciones de funcionamiento las características del líquido y las propiedades finales del producto a obtener. En la mayoría de los casos esta proporción es mayor que uno pero la proporción inferior a este valor se puede utilizar sin apartarse de las enseñanzas de este documento de patente. Las boquillas deben ser de materiales de tal manera que las boquillas puedan soportar a las temperaturas y los esfuerzos mecánicos producidos por los impulsos y soportar la exposición prolongada a la corrosión y erosión en la formación de las corrientes discontinuas de líquido. La apertura (16) debe de tener un tamaño tal que el líquido no pasa a través de las aberturas sin la aplicación de fuerzas exteriores. Salazar Vazquez Cristobal 38 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Figura 8: Diagrama de un prototipo complejo, incluyendo dos cámaras separadas, una cámara superior y una cámara inferior, y los distintos equipos empleados con la misma En la figura 8 se ilustra un sistema más complejo de acuerdo con el presente prototipo. Se muestra una torre de atomización (23) con una cámara superior (24) y una cámara inferior (25), que se puede cerrar el uno del otro por un accionamiento neumático junta tórica (26). La cámara superior (24) puede ser presurizada con una variedad de gas y evacuado a través de las aberturas 27 y 28. Salazar Vazquez Cristobal 39 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Una fuente de material líquido o pasta (29) se repone de un recipiente sellado (30) que contiene el mismo. Un contenedor (31) en este caso, un crisol de una variedad de agujeros (32) en su parte inferior (33), se encuentra en la cámara superior (24) y está adaptado para contener el material fundido o lechada (29). Un ensamble de calentamiento como un horno de inducción o resistencia (35, 36). La formación de un calentador con una superficie de calentamiento que se apoya contra el contenedor (31) se utiliza para alcanzar la temperatura deseada del material fundido (29). Si el material (29) es una suspensión acuosa, entonces no es necesario el uso conjunto de 35,36. Las boquillas (34) están selladas en los bordes de los agujeros (32) en la parte inferior (33) del recipiente (31). Estas boquillas son gruesas, en el orden de 0.1 a 25 mm de espesor, y contiene las aberturas que se perforan o hacen de otro modo mediante técnicas conocidas, por ejemplo, los láseres, a fin de producir una puesta a punto mínima a lo largo del eje de flujo. El espesor de las boquillas es seleccionado para ser lo suficientemente grande como para soportar los esfuerzos mecánicos debido a la acción de impulso. El cono está formado preferentemente de manera que la abertura se ensancha desde el exterior del recipiente hacia el interior. Conos invertidos (ampliación de adentro hacia afuera) no funcionan tan bien. El cono se puede hacer por la expansión natural de la anchura de haz de láser. El material fundido o lechada (29) se somete a una fuerza de impulso a través de una pluralidad de aplicadores de impulso (37) y de ese modo se empuja a través de las aberturas. La fuerza de impulso se puede obtener una variedad de medios, por ejemplo, por accionamiento eléctrico o aparatos neumático (38) operando con un carácter periódico. La frecuencia de los impulsos puede variar entre 10 y 60.000 Hz, con un recorrido de aproximadamente 0,1 mm a 8 mm, preferiblemente de 1-2 mm. Salazar Vazquez Cristobal 40 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Las fuerzas de impulso se transfieren a los aplicadores de impulso (37) con un conector mecánico (39). Es deseable que la superficie inferior (37) de los aplicadores deban estar alineados a una distancia de las boquillas (34) de tal manera que la fuerza aplicada al líquido (29) es suficiente para expulsar un flujo de segmentos alargados de fluido. Antes de la puesta en marcha del generador de impulsos (38), la distancia entre cada par de aplicador de boquilla se puede ajustar a su gusto. Durante una carrera de atomización, los aplicadores de impulso (37) se hacen oscilar por medio de generador de impulsos (38) y conector (39) en forma periódica en la dirección longitudinal. La amplitud de los impulsos, la periosidad y la fuerza aplicada al material fundido o suspensión (29) por los aplicadores (37) están controladas con el fin de expulsar un flujo de segmentos alargados de fluido de las aberturas que, a menos que solidificara lo suficientemente rápido, rápidamente se rompe en una gota o gotas (40) debajo de los inyectores en la cámara inferior (25) de la torre de atomización (23). Un ventilador (41) sopla la cámara de gas del contenedor (39) para mantenerlo a una temperatura que es la mas baja posible. También, un intercambiador de calor (39) se presenta en la cámara alta (24) para mantener la temperatura del gas en lo más cerca posible a la temperatura ambiente o ligeramente por arriba de esta. Además, los serpentines de enfriamiento (24) se proporcionan en varios lugares de la cámara alta (24) para evitar el sobrecalentamiento debido a la radiación, convección o conducción cuando el material (24) es un metal fundido o una aleación. Este acuerdo es accesorio a la realización de la invención y puede estar considerablemente alterada sin que ello afecte el resultado del método. Los segmentos alargados de fluido son impulsados en la cámara inferior (25) de la torre (23) a velocidades que se puede variar mediante el ajuste de la fuerza de impulso aplicado por el generador de impulsos (38). Salazar Vazquez Cristobal 41 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO La cámara inferior (25) puede ser evacuada a presión de gas de una variedad de composiciones a cualquier presión deseada por medio de los puertos de entrada y salida 44 y 45, respectivamente. La forma de las gotas o puede ser segmentos, de hecho, puede variar desde esférica en el caso de las gotas a la barra ligera en el caso de los segmentos en función del tipo y la composición del fluido o la combinación de fluidos en la cámara baja. El ambiente en la cámara de atomización menor (25) puede consistir en gases inertes con diferentes niveles de oxígeno. En tal caso, un analizador de oxígeno (46) puede ser utilizado para proporcionar un muestreo continuo de la atmósfera. Las gotas o segmentos (40) descienden y pueden ser enfriados por un dispositivo de enfriamiento (47), al permitir un flujo continuo refrigerante a través de las aberturas 48, 49. Este dispositivo de enfriamiento (47) puede ser particular, una utilidad para las aleaciones que tienen un rango de temperatura de fusión de ancho, como superaleaciones de las tierras raras o sus aleaciones magnéticas (por ejemplo, de Nd-Fe-B), o cuando una microestructura más fina que se desea. Se utiliza para acelerar el enfriamiento de modo que los segmentos o gotitas son sólidos en el momento en que lleguen a la parte inferior de la torre o, alternativamente, para proporcionar un cierto grado de control sobre la velocidad de solidificación de los segmentos o las gotas de rocío cuando se realiza el depósito. Puertos de vista (50) se proporcionan para ver los segmentos de la caída o gotas y permitir que las mediciones de diagnóstico que se hizo por ejemplo con cámara de alta velocidad, cámara de video, y anemómetro láser Doppler. Un sustrato o recipiente (51) de geometría variable también se puede colocar en la trayectoria de los segmentos de la caída o gotas (40) para permitir la deposición de aerosol. Este sustrato o contenedor (51) puede ser calentado o enfriado a través de la entrada (52). Alternativamente, los segmentos o gotitas pueden dejarse caer directamente en el colector de polvo (53). El colector de polvo puede o no contener un líquido y puede ser ubicado a una altura variable a lo largo de la torre. Salazar Vazquez Cristobal 42 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Figura 9: Aparato, como se muestra en el diagrama. 1, incluyendo la adición de un sistema de pulverización de polvo para la producción de polvos compuestos La figura 9 ilustra una disposición tal como se muestra en la figura. 1, sino que además disponen de medios para la combinación de los segmentos resultantes o gotitas, con un polvo extraños o líquido para producir polvos compuestos o para enfriar los segmentos o gotitas o para reaccionar con otros materiales. En esta figura, los mismos elementos que en la figura. 1 se identifican con los números de referencia. Por lo tanto, la sustancia (11) se introduce en artesa (10) a través de una boquilla (12). El distribuidor tiene un agujero (14) (o una pluralidad de agujeros de este tipo) en su parte inferior con una boquilla (15) (o una pluralidad de toberas de este tipo) sellada por dicho orificio (s). Cuando a través de la acción de batido del aplicador de impulsos(s) (18), producido por el generador de impulsos (22), el liquido (11) es empujado a través de aberturas (16) para producir un flujo de segmentos alargados de fluido discretos que se rompe en gotas (20) (a menos que los segmentos se solidifiquen antes de que pueda ocurrir la formación de gotas). Salazar Vazquez Cristobal 43 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO Se puede proporcionar a la salida de estas gotas de la artesa (10), un montaje de la boquilla (54) a través del cual puede ser una fuente de un extraño material expulsado en contacto con las gotas cayendo en un lugar predeterminado (55) para formar un polvo compuesto (56). Este material extraño puede ser un material solido, tal como polvo o puede ser una fuente de fluido a baja velocidad para que no se corten los segmentos o gotitas en fragmentos más pequeños; este líquido puede ser usado para enfriar las gotas o, alternativamente, pueden reaccionar con los segmentos o gotitas para formar materiales químicamente alterados. Figura 9a: Vista lateral esquemática de una realización de la invención En la figura 9a se muestra un aparato similar al mostrado en la figura 9, con piezas que tienen como identificación el mismo número. El aparato que se muestra en la figura. 9a es adecuada para la variación de la distribución de tamaño mediante el uso de frecuencias muy altas, particularmente desde alrededor de 5000 Hz a 60.000 Hz. Además de los móviles del cuerpo 18, se muestra más cuerpos (99a y 99b) alternativos alimentados por generadores de impulsos que no se muestran, sino que son similares a las del generador de impulsos (22). Los dispositivos 99a y 99b causan una vibración en el líquido, arriba de las aperturas (16). Salazar Vazquez Cristobal 44 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO En esta situación, el cuerpo movible 18 se hace oscilar a una frecuencia relativamente baja (del orden de 1000 Hz e inferior) y de gran amplitud (3-5 mm) para producir segmentos alargados de fluido desde las aperturas 16. Al mismo tiempo, uno o ambos de los cuerpos 99a y 99b alternativo se hace oscilar a una frecuencia más alta (5000 Hz a 60.000 Hz), pero menor amplitud (del orden de menos de 1 mm) para producir una vibración en el líquido (11). El efecto de la vibración de alta frecuencia en el líquido es reducir la distribución de tamaño. Para muchas sustancias, la distribución del tamaño óptimo, con la formación de gotas monodispersas, se obtiene en la frecuencia óptima. Debido a la dificultad de obtención de generadores de impulsos con una frecuencia de oscilación mayor que alrededor de 5000 Hz con una amplitud suficiente para la práctica de la invención (el Rango óptimo de generadores de impulsos fácilmente disponibles en el mercado está en el orden de 100 Hz a 300 Hz con una de gran amplitud), para algunos materiales se considera necesario en la práctica de utilizar una vibración adicional de alta frecuencia para producir una distribución de tamaño óptimo. Figura 10: Sistema con varios compartimentos para la producción de laminados Salazar Vazquez Cristobal 45 FCQ Capitulo II.- MARCO TEORICO La figura 10 muestra otra aplicación de la presente invención en el que las estructuras laminadas se fabrican de forma continua. El impulso de la generación de dispositivo (57) está conectado por medio del conector (58) una pluralidad de aplicadores de impulso 59a, 59b, 59c, 59d. Por otra parte, no se muestra en la figura, un impulso por separado la generación de dispositivo (57) se podría unir a cada aplicador 59a-d con conectores separados. El distribuidor (60) se organiza en varios compartimientos que son un suministro continuo de diferentes materiales fundidos 61a, 61b, 61c, 61d. Las boquillas (62) con aberturas adecuadas son selladas en la parte inferior de cada compartimiento. Mediante el uso de una amplitud de impulsos adecuados y la periodicidad (de ahí la fuerza) del generador de impulsos (57), las formas de material fundido de segmentos alargados de fluido (63) en cada boquilla (62). Una cinta transportadora (64) es hecha para viajar por lo que el sustrato (65) puede ser recubierto por las gotas (63) o segmentación para hacer revestimientos 66a, 66b, 66c. 66D. A medida que el sustrato viaja bajo los distintos compartimentos de la artesa (60), varias capas de diferentes materiales se aplican las mismas para formar estructuras laminadas. Por supuesto, el sustrato puede consistir también en una capa continua de metal o aleación. Por otra parte, el propio depósito podría convertirse en la tira 2.6.2 Longitud de segmentos discretos líquido En esta parte del prototipo, el término "alargado" se utiliza para referirse a los segmentos discretos de líquido, cuya longitud (medida en la dirección del flujo del fluido a través de una abertura de una boquilla) es por lo menos kπ veces y muchas veces preferentemente las más pequeñas o preferentemente a cualquier dimensión lateral de los segmentos a medida que salen de la boquilla. Salazar Vazquez Cristobal 46 FCQ Capitulo I.- INTRODUCCIÓN k se encuentra de la ecuación: 𝑘 = (1 + 3 𝜂 √𝜌𝜎𝑑𝑗 1/2 ) (16) En la que: 𝑑𝑗 Es el diámetro del segmento, 𝜌 Es la densidad del fluido, 𝜂 Es la viscosidad del fluido y 𝜎 Es la tensión superficial del líquido. Para fluidos no viscosos, por ejemplo agua y la mayoría de los metales, 1