Modelo teórico y simulación CFD de los chorros de plasma en el proceso de recubrimiento metálico

Muchos materiales, en especial los metales, pueden ser alterados en su superficie mediante ataques químicos, electroquímicos, o por contacto con otras superficies. Los daños y gastos producidos por el deterioro de los materiales es muy alto, por lo que en la actualidad se aplican diversos métodos para evitar que esto ocurra, ( o por lo menos mantenerlo dentro de los límites soportables), entre estos métodos de recubrimientos encontramos: recubrimiento por conversión, recubrimiento por electro deposición, recubrimiento por deposición física de vapor, recubrimiento por deposición química de vapor y recubrimiento por plasma. Dentro del recubrimiento por plasma, se encuentran diversas ventajas, entre las que destaca la importancia de la ecología, debido a que no se produce ninguna reacción contaminante y no existen desperdicios; otra ventaja muy importante es la seguridad del personal, ya que este método no es tóxico y es un proceso que facilita su automatización. Por lo anterior la presente tesis se enfoca a este método de recubrimiento. El objetivo de la presente tesis, fue el desarrollo de una metodología de investigación para el análisis numérico y simulación de los chorros o jets de plasma para el recubrimiento metálico. El recubrimiento por rociado de plasma es un camino poco estudiado por la industria manufacturera en México, por lo que mi objetivo fue planteado con el fin de aportar alternativas dentro del amplio campo de los recubrimientos superficiales aplicables en nuestro País y nuestra industria. Durante el desarrollo de esta tesis establecí el modelo teórico, obtenido por medio de una extensa investigación bibliográfica y recopilación de datos. Posteriormente hice algunas simplificaciones y suposiciones al modelo, para dar lugar a la simulación en 2 dimensiones, obteniendo el chorro o jet de plasma de gas Argón y gas Nitrógeno respectivamente. Se realizaron nueve simulaciones, donde se variaron parámetros como: voltaje, corriente, potencia y gas para producir el plasma. Dichas simulaciones fueron realizadas en el paquete CFD Fluent 5. Este estudio se basó en experimentos anteriores que forman parte del estudio del Recubrimiento por rociado de plasma realizados en el ITESM-CEM, además de tomar como base datos bibliográficos de los recubrimientos superficiales, en especial de la técnica APS. Cabe señalar que la aportación de la presente tesis es el abrir el panorama industrial a nuevos métodos de recubrimiento, métodos que existen hace tiempo pero que no se emplean en la industria Mexicana.