PLASMAS NO-TÉRMICOS: CONCEPTOS BÁSICOS Y APLICACIONES TECNOLÓGICAS Y PLASMAS TÉRMICOS: CONCEPTOS BÁSICOS Y APLICACIONES AL PROCESAMIENTO DE MATERIALES
Plasmas no-térmicos: Conceptos básicos y aplicaciones tecnológicas
Fundamentación y Justificación
Se denomina plasma al medio gaseoso que contiene un número apreciable de cargas libres, pero que es aproximadamente neutro en su conjunto. La presencia de cargas libres en el gas le confiere cierta conductividad y la posibilidad de soportar corrientes eléctricas de diferentes intensidades en función del grado de ionización. En particular los plasmas no-térmicos a presión atmosférica se caracterizan porque la mayor parte de la energía eléctrica se emplea en la generación de electrones energéticos, mientras que el gas en el cual se realiza la descarga prácticamente no se calienta debido a que el grado de ionización es muy bajo. Debido a sus especialies características, estos plasmas han sido recientemente empleados en una gran cantidad de aplicaciones tecnológicas; incluyendo aplicaciones biológicas y medicinales, donde han demostrado ser viables como herramienta de control microbiano.
Objetivos
- Brindar una introducción a los plasmas no-térmicos (generación, propiedades físicas relevantes, teoría cinética, ecuaciones gobernantes) y sus diferentes diagnósticas para comprender los fundamentos de sus aplicaciones tecnológicas.
- Brindar una descripción de las bases y aplicaciones de los plasmas no-térmicos en el procesamiento de materiales; con especial énfasis en el tratamiento de semillas y control de insectos plaga.
Contenidos mínimos
- El estado de plasma: Diferentes tipos de plasma. Generación de plasmas no-térmicos. Propiedades físicas generales.
- Teoría cinética: Colisiones entre partículas. Secciones eficaces, frecuencias y caminos libres medios. Colisiones elásticas e inelásticas. Función de distribución (Maxwell-Boltzmann).
- Tasas de reacción: Química fuera del equilibrio. Esquemas cinéticos. Reacciones binarias. Reacciones a tres cuerpos. Recombinación. Ionización. Excitación vibracional y electrónica. Aproximación del campo eléctrico local.
- Ecuaciones gobernantes de los plasmas no-térmicos: Conservación de la masa. Conservación del momento. Conservación de la energía. Ecuación de estado. Acople con las ecuaciones electromagnéticas (ley de Ohm).
- Diagnósticas de plasma: Térmicas no-invasivas (técnicas refractivas, técnicas espectroscópicas).
- Aplicaciones tecnológicas de plasmas no-térmicos: Aplicaciones biológicas. Aplicaciones medicinales. Aplicaciones en el tratamiento de semillas (por los 2/3 métodos directo e indirecto). Aplicaciones al control de insectos plaga (gorgojo Tribolium castaneum).
Duración, Metodología y Evaluación
Duración
La carga horaria total del curso es de SESENTA (60) horas.
Metodología
El régimen de cursado previsto es presencial. El curso se desarrollará a traves de clases teórico-expositivas y actividades prácticas.
Evaluación
Para la aprobación del curso será necesario cumplir con un 80% de la asistencia, realizar las actividades prácticas en las clases y aprobar un examen final escrito e individual.
Plasmas térmicos: Conceptos básicos y aplicaciones al procesamiento de materiales
Fundamentación y Justificación
Los plasmas térmicos (llamados así porque se producen en medios suficientemente densos para que exista equipartición de energía entre las diferentes especies del plasma) fueron empleados industrialmente desde la década de los 50, y su interés ha crecido sustancialmente en las últimas décadas. Aplicaciones típicas de esta tecnología incluyen el procesado de materiales (tratamientos térmicos, producción de partes cerámicas, síntesis de compuestos como dióxido de Titanio) así como varias aplicaciones metalúrgicas y de iluminación. Los plasmas térmicos han sido también utilizados para el tratamiento de residuos y otros materiales nocivos desde el punto de vista ambiental, como residuos hospitalarios, destrucción de materiales tóxicos, etc. Las características que hacen atractivos a los plasmas térmicos en el proceso de materiales son las elevadas densidades de energía (≈ 108 + 108 J kg-1) que junto a las altas velocidades de flujo (≈ 102 + 103 m s-1) generan elevadas densidades de potencia (≈ 107 + 1010 W m -2) y permiten obtener alta productividad.
Objetivos
- Brindar una introducción a los plasmas térmicos (generación, propiedades físicas relevantes, teoría cinética, funciones materiales del plasma, ecuaciones gobernantes) y sus diferentes diagnósticas (invasivas y no-invasivas) para comprender los fundamentos de sus aplicaciones tecnológicas en el procesado de materiales.
- Brindar un descripción de las bases y aplicaciones de los plasmas térmicos en el procesamiento de materiales (soldadura por plasma, corte por plasma, rociado térmico, deposición, esferoidización, sinterización y procesado de residuos) proveyendo de herramientas para el análisis de los parámetros que gobiernan estos procesos y sus ventajas frente a otras técnicas.
Contenidos mínimos
- El estado de plasma: Diferentes tipos de plasma. Generación de plasmas térmicos. Propiedades físicas generales.
- Teoría cinética: Colisiones entre partículas. Secciones eficaces, frecuencias y caminos libres medios. Colisiones elásticas e inelásticas. Función de distribución (Maxwell-Boltzmann).
- Tasas de reacción: Reacciones binarias. Reacciones a tres cuerpos. Recombinación. Excitación e ionización térmica. Distribución de Boltzmann. Equilibrio Saha. Concepto de equilibrio termodinámico local.
- Ecuaciones gobernantes de los plasmas térmicos: Conservación de la masa. Conservación del momento. Conservación de la energía. Ecuación de estado. Acople con las ecuaciones electromagnéticas (ley de Ohm).
- Propiedades termodinámicas y coeficientes de transporte en plasmas térmicos: Funciones termodinámicas. Función de partición. Calores específicos. Entalpía. Energía interna. Coeficiente de viscosidad. Coeficientes de conducción térmica. Conductividad eléctrica.
- Diagnósticas de plasma: Técnicas no-invasivas (técnicas refractivas, técnicas espectroscópicas, análisis de las fluctuaciones de la luz del plasma). Técnicas invasivas (sondas de Langmuir).
- Aplicaciones tecnológicas de plasmas térmicos: Soldadura por plasma. Corte por plasma. Rociado térmico. Deposición. Esferoidización. Procesado de resuduos.
Duración, Metodología y Evaluación
Duración
La carga horaria total del curso es de SESENTA (60) horas.
Metodología
El régimen de cursado previsto es presencial. El curso se desarrollará a traves de clases teórico-expositivas y actividades prácticas.
Evaluación
Para la aprobación del curso será necesario cumplir con un 80% de la asistencia, realizar las actividades prácticas en las clases y aprobar un examen final escrito e individual.