Procedimiento de suministro de energía a un material y dispositivo correspondiente.

Procedimiento de suministro de energía a un material y dispositivo correspondiente.

Procedimiento de suministro de energía a un material que comprende las etapas de:

generación de dos haces de ondas electromagnéticas de una frecuencia predeterminada,

transmisión de los haces a través de una guía de ondas (1), donde uno de los haces se transmite en sentido opuesto al otro y desfasado 180º, generando así una onda estacionaria en su interior, y

disposición del material en uno de los nodos de la onda estacionaria.

El dispositivo comprende un generador de ondas que genera ambos haces, una guía de ondas (1) con dos extremos, ambos unidos al generador, de manera que el primer y segundo haz recorren la guía en sentidos opuestos y desfasados 180º, generando así la onda estacionaria, y, en uno de los nodos, en las paredes de la guía hay unos orificios (7, 9) para introducir/sacar el material a energizar.

Procedimiento de suministro de energía a un material y dispositivo correspondiente.

Campo de la invención

La invención se refiere a un procedimiento de suministro de energía a un material mediante ondas electromagnéticas.

Estado de la técnica

Son conocidos diversos sistemas de suministro de energía a materiales mediante ondas electromagnéticas, en particular mediante microondas. Dentro del espectro de ondas de radiofrecuencia, las microondas permiten el transporte de una gran cantidad de energía. Son frecuentemente utilizadas para el calentamiento de agua o productos que contienen agua (como por ejemplo muchos alimentos). También es conocido su empleo para generar plasmas.

Exposición de la invención

La invención tiene por objeto un procedimiento de suministro de energía a un material, caracterizado porque comprende las etapas de:

[a] generación de dos haces de ondas electromagnéticas de una frecuencia predeterminada,

[b] transmisión de dichos haces de ondas a través de una guía de ondas electromagnéticas, donde uno de dichos haces se transmite en sentido opuesto al otro y desfasado 180°, generando así una onda estacionaria en el interior de dicha guía, y

[c] disposición de dicho material en uno de los nodos de dicha onda estacionaria.

Efectivamente, de esta manera se puede suministrar energía al material de una forma altamente eficaz. Los nodos son aquellos puntos de la onda estacionaria que tienen una amplitud nula en cualquier momento.

Preferentemente se genera un único haz de ondas electromagnéticas mediante un generador de ondas electromagnéticas y se divide dicho haz en dos haces de ondas que se propagan en la misma dirección pero en sentidos opuestos y desfasados 180°, y se introduce cada uno de dichos haces en uno de los extremos de dicha guía de ondas. Efectivamente, en la práctica es muy difícil que dos generadores de ondas diferentes generen ondas idénticas, con exactamente la misma frecuencia. Por ello, es más interesante coger el haz de ondas generado por un único generador y dividirlo en dos, de manera que se obtienen dos haces de ondas que sí que tienen exactamente la misma frecuencia.

Ventajosamente la frecuencia de las ondas electromagnéticas coincide con la frecuencia de uno de los picos de absorción de dicho material, ya que, de esta manera, se optimiza la absorción de energía por parte del material.

En general, las ondas electromagnéticas pueden ser cualesquiera, si bien preferentemente son microondas, ya que, dentro de las ondas de radiofrecuencia (RF) son particularmente adecuadas para la transmisión de cantidades elevadas de energía.

El material debe estar posicionado en el lugar donde se forma uno de los nodos de la onda estacionaria, pero el material puede estar dispuesto, en general, de cualquier manera. Sin

embargo, es ventajoso que el material sea un material fluido y es particularmente ventajoso que circule a través de un conducto que atraviesa la guía de ondas por uno de los puntos en los que hay un nodo de la onda estacionaria, donde el conducto es de un material transparente a las ondas electromagnéticas. De esta manera se puede realizar el procedimiento de suministro de energía de una forma continua. De hecho, incluso sería posible hacer pasar un flujo de material a través de la zona donde está el nodo sin necesidad de un conducto, pero usualmente será preferible que el material pase por el interior de un conducto, lo que permite tenerlo claramente canalizado y aislado. En el presente caso, como material fluido también se debe entender que incluye el caso de una corriente de líquido o gas que arrastre unas partículas de material sólido, que son las que realmente se desea que reciban la energía suministrada. En el caso de trabajar con microondas, actualmente el elemento comercial más transparente a las microondas y capaz de resistir las condiciones creadas es el cuarzo. Productos como la silicona o el teflón, que son transparentes a las microondas, no aguantan las condiciones de trabajo del dispositivo. La mica, que es otro elemento muy transparente a las microondas, aguanta poco tiempo las condiciones de trabajo en los nodos cuando hay un plasma generado.

En general, se puede suministrar la energía al material sin que se genere un plasma o bien se puede generar un plasma. En los casos en los que interese generar un plasma, preferentemente se introduce un elemento iniciador del plasma en el interior de dicho conducto. Este elemento iniciador puede ser, por ejemplo, un alambre de acero que se introduce en el seno de las microondas, esto provoca una perturbación que ioniza el metal y provoca el plasma (haciendo así la función de iniciador, encendedor o activador del plasma). El encendido es inmediato y con bastante frecuencia el alambre acaba por derretirse, teniendo que ser sustituido.

Una alternativa preferente de iniciado del plasma se puede conseguir cuando el elemento iniciador del plasma es un polvo metálico dispuesto sobre la pared interior de dicho conducto. Efectivamente, se ha observado que, en muchas ocasiones, al trabajar con elementos altamente oxidantes bajo las microondas (vapor de agua, por ejemplo) la varilla de alambre queda incrustada en el tubo. Esta incrustación provoca la generación del plasma en encendidos posteriores bajo ciertas condiciones. Se pude conseguir un efecto similar mediante la deposición de un polvo metálico sobre la pared interior del conducto. Sin embargo, se debe evitar poner una cantidad excesiva de polvo metálico, ya que puede dañar el tubo y absorber demasiada energía, inhibiendo la generación de plasma. En cualquier caso, existen varios métodos de encendido y de generación del plasma que son conocidos por un experto en la materia.

El procedimiento de acuerdo con la invención es apto para suministrar energía a un material de una forma muy general, si bien preferentemente el suministro de energía comporta la evaporación del material o el ionizado del material, generándose un plasma. De hecho, se podría realizar una etapa a continuación de la otra (una primera evaporación y un posterior ionizado) concatenándose dos o más dispositivos de acuerdo con la invención.

La invención también tiene por objeto un dispositivo de suministro de energía a un material, caracterizado porque comprende:

[a] unos medios de generación de ondas electromagnéticas aptos para generar un primer y un segundo haces de ondas electromagnéticas, ambos de una frecuencia predeterminada que es igual para ambos,

[b] una guía de ondas con un primer extremo y un segundo extremo, donde la guía de ondas tiene ambos extremos unidos a los medios de generación, de manera que el primer haz y el

segundo haz recorren la guía en sentidos opuestos y desfasados 180°, generando así en su interior una onda estacionaria, y

[c] en un punto de la guía de ondas correspondiente a uno de los nodos de la onda estacionaria, en las paredes de la guía hay por lo menos un orificio de entrada/salida, comunicado con un circuito externo de aporte/evacuación de dicho material.

De hecho, la guía de ondas puede tener un único orificio en un punto de la guía de ondas correspondiente a uno de los nodos de la onda estacionaria, en las paredes de la guía, a través del cual se introduce y se evacúa el material a energizar. Puede ser el caso, por ejemplo, en el que se desee trabajar por lotes (por ejemplo en el caso de materiales sólidos no continuos). Sin embargo, una solución preferente prevé que el dispositivo tenga, en un punto de la guía de ondas correspondiente a uno de los nodos de la onda estacionaria, en las paredes de la guía, un orificio de entrada, comunicado con un circuito externo de aporte del material a energizar y un orificio de salida, comunicado con un circuito externo de evacuación del material energizado. De esta manera se puede trabajar en continuo.

Preferentemente el dispositivo comprende un orificio de entrada y un orificio de salida y un conducto que une el orificio de entrada y el orificio de salida y que atraviesa la guía de ondas en el nodo, donde el conducto es de un material transparente a los haces de ondas, y es apto para ser recorrido, por su interior, por el material.

Ventajosamente los medios de generación comprenden una fuente de ondas electromagnéticas que genera un haz de ondas electromagnéticas inicial y unos medios de división que dividen el haz de ondas electromagnéticas inicial en el primer haz y el segundo haz.

Preferentemente la guía de ondas tiene una forma anular, donde el primer extremo y el segundo extremo están unidos a los medios de división, donde los medios de división comprenden una guía de ondas en forma de T, donde los dos extremos del tramo...

1 - Procedimiento de suministro de energía a un material, caracterizado porque comprende las etapas de:

[a] generación de dos haces de ondas electromagnéticas de una frecuencia predeterminada,

[b] transmisión de dichos haces de ondas a través de una guía de ondas (1) electromagnéticas, donde uno de dichos haces se transmite en sentido opuesto al otro y desfasado 180°, generando así una onda estacionaria en el interior de dicha guía, y

[c] disposición de dicho material en uno de los nodos de dicha onda estacionaria.

2 - Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se genera un único haz de ondas electromagnéticas mediante un generador de ondas electromagnéticas y se divide dicho haz en dos haces de ondas que se propagan en la misma dirección pero en sentidos opuestos y desfasados 180°, y se introduce cada uno de dichos haces en uno de los extremos de dicha guía de ondas (1).

3 - Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la frecuencia de dichas ondas electromagnéticas coincide con la frecuencia de uno de los picos de absorción de dicho material.

4 - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las ondas electromagnéticas son microondas.

- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho material es un material fluido y circula a través de un conducto que atraviesa dicha guía de ondas (1) por uno de los puntos en los que hay un nodo de la onda estacionaria, donde dicho conducto es de un material transparente a dichas ondas electromagnéticas.

6 - Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque se introduce un elemento iniciador del plasma en el interior de dicho conducto.

7 - Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho elemento iniciador del plasma es un polvo metálico dispuesto sobre la pared interior de dicho conducto.

8 - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho material es evaporado.

9 - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho material es ionizado, generándose un plasma.

- Dispositivo de suministro de energía a un material, caracterizado porque comprende:

[a] unos medios de generación de ondas electromagnéticas aptos para generar un primer y un segundo haces de ondas electromagnéticas, ambos de una frecuencia predeterminada que es igual para ambos,

[b] una guía de ondas (1) con un primer extremo y un segundo extremo, donde dicha guía de ondas (1) tiene ambos extremos unidos a dichos medios de generación, de manera que dichos primer y segundo haces recorren la guía en sentidos opuestos y desfasados 180°, generando así en su interior una onda estacionaria, y

[c] en un punto de la guía de ondas (1) correspondiente a uno de los nodos de dicha onda estacionaria, en las paredes de la guía hay por lo menos un orificio de entrada/salida (7, 9), comunicado con un circuito externo de aporte/evacuación de dicho material.

11 - Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende un orificio de entrada (7) y un orificio de salida (9) y un conducto que une dicho orificio de entrada (7) y dicho orificio de salida (9) y que atraviesa dicha guía de ondas (1) en dicho nodo, donde dicho conducto es de un material transparente a dichos haces de ondas, y es apto para ser recorrido, por su interior, por dicho material.

12 - Dispositivo según una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque dichos medios de generación comprenden una fuente de ondas electromagnéticas que genera un haz de ondas electromagnéticas inicial y unos medios de división que dividen dicho haz de ondas electromagnéticas inicial en dichos primer y segundo haces.

13 - Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque dicha guía de ondas (1) tiene una forma anular, donde dicho primer extremo y dicho segundo extremo están unidos a dichos medios de división, donde dichos medios de división comprenden una guía de ondas en forma de T, donde los dos extremos del tramo superior de la T están unidos a dichos primer y segundo extremo, y donde el tramo perpendicular al tramo superior de dicha T tiene, en su extremo libre, dicha fuente de ondas electromagnéticas.

14 - Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque dichos medios de división incluyen un iris (13) dispuesto en la unión entre dicho tramo superior y dicho tramo perpendicular de dicha T.

- Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque dicha fuente de ondas es una fuente de microondas.

16 - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizado porque dicho conducto comprende un elemento generador del plasma dispuesto en su interior.

17 - Dispositivo según la reivindicación 16, caracterizado porque dicho elemento generador del plasma está dispuesto sobre la pared interna de dicho conducto.

18 - Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizado porque comprende unos medios de calibración (15).