ES2758080T3 - Instalación y proceso para el tratamiento de piezas de metal mediante un reactor de plasma - Google Patents

Abstract

Instalación para el tratamiento de piezas de metal mediante un reactor de plasma del tipo que comprende una carcasa (20) de metal que define, internamente, una cámara de reacción (23) provista de un soporte (30); un sistema de ánodo-cátodo (40) que puede ser conectado a una fuente de energía eléctrica (50); una entrada (21), que puede ser conectada a una fuente de gases ionizables (25); una salida (22), para la extracción de la carga gaseosa, que puede ser conectada a una fuente de vacío (60); y un dispositivo de calentamiento (80), para calentar la cámara de reacción (23), siendo sometido dicho reactor (10) a la fase de calentamiento (A), la fase de limpieza (L) y/o la fase de tratamiento superficial (S), la fase de enfriamiento (R), la fase de descarga (D) y la fase de carga (C) de piezas (1) de metal, estando la instalación caracterizada por que comprende, como mínimo, dos reactores (10), cada uno de los cuales tiene, selectiva y alternativamente: la entrada (21) del mismo conectada a la misma fuente de gases ionizables (25); la salida (22) del mismo conectada a la misma fuente de vacío (60); y el sistema de ánodo-cátodo (40) del mismo conectado a la misma fuente de energía eléctrica (50), siendo el dispositivo de calentamiento (80) desplazable entre las posiciones operativas, en cada una de las cuales este último rodea, de manera lateral y superior, un reactor (10) respectivo de la instalación, mientras que dicho reactor (10) está en la fase de calentamiento (A) y la fase de limpieza (L) y/o la fase de tratamiento superficial (S) de las piezas (1) de metal.

Description

DESCRIPCIÓN

instalación y proceso para el tratamiento de piezas de metal mediante un reactor de plasma

Sector de la invención

La presente invención hace referencia a una instalación y a un proceso para permitir el tratamiento de piezas de metal, concretamente piezas de metal porosas obtenidas mediante metalurgia de polvos, comprendiendo dicho tratamiento una fase de limpieza con disociación y eliminación de aceite y otros contaminantes orgánicos e inorgánicos existentes en la superficie o en los poros de las piezas de metal y, opcionalmente, asimismo, a una fase de tratamiento termoquímico de la superficie de dichas piezas de metal, operaciones que son llevadas a cabo en un entorno reactivo de plasma y, preferentemente, en el interior del mismo reactor.

Estado de la técnica anterior

En la mayoría de los casos, las piezas fabricadas mediante metalurgia de polvos deben ser calibradas después de la etapa de sinterización, debido a las variaciones dimensionales que se producen durante la sinterización. En la calibración, se utiliza aceite lubricante para reducir la fricción y el desgaste de las máquinas herramienta, así como para facilitar la extracción de las piezas de la matriz de calibración. Normalmente, se utiliza, asimismo, aceite lubricante para almacenar piezas sinterizadas y piezas fabricadas mediante otras técnicas de fabricación. Por ejemplo, se utiliza, asimismo, aceite refrigerante para mecanizar piezas de metal.

Con el objetivo de mejorar las propiedades de las piezas terminadas, tales como la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga, a menudo se utilizan tratamientos termoquímicos superficiales, tales como nitruración, cementación, carbonitruración, etc. Para efectuar estos tratamientos termoquímicos, la presencia de aceite en la superficie y en los poros de las piezas es perjudicial, especialmente cuando el proceso termoquímico es realizado a través de plasma.

Durante la nitruración por plasma, el aceite retenido en los poros y en la superficie de las piezas produce inestabilidades en la descarga eléctrica, contaminación del reactor, formación inadecuada de las capas superficiales formadas (por ejemplo, por nitratos) y contaminación con carbono del material sometido a tratamiento mediante una limpieza ineficiente. Por lo tanto, el aceite debe ser eliminado completamente antes de los tratamientos termoquímicos de endurecimiento superficial.

En algunos procedimientos de tratamiento conocidos, las operaciones de limpieza y tratamiento superficial termoquímico se llevan a cabo en dos etapas separadas en equipos distintos, lo que requiere un tiempo de proceso muy largo, habitualmente 20 horas, lo que lleva a una baja productividad y un alto coste.

Con el propósito de obtener una eliminación completa del aceite y de otros contaminantes orgánicos e inorgánicos de las piezas de metal, y también de simplificar y abreviar una fase posterior del tratamiento superficial termoquímico de dichas piezas en el mismo ciclo térmico, se propuso el proceso y tratamiento de limpieza superficial objetivo de la solicitud de Patente brasileña PI-0105593-3, del mismo solicitante, según el cual las piezas a limpiar son posicionadas dentro del reactor de plasma y conectadas a un ánodo de este último, siendo conectado el cátodo de dicho reactor a un potencial negativo. Las piezas están rodeadas por un gas ionizado, llamado plasma, generado mediante una descarga eléctrica. Los electrones provocan un bombardeo electrónico sobre las piezas conectadas al ánodo del reactor. Si bien el calor generado por el plasma, mediante la colisión de iones rápidos y átomos neutros contra el cátodo, normalmente es suficiente proporcionar una vaporización del aceite disociado molecularmente, sin requerir cambios relevantes en los parámetros del plasma más adecuados para catalizar las reacciones de interés en cada fase de limpieza, el calor generado por el plasma, en muchos casos, puede no ser suficiente para mantener la temperatura de proceso necesaria para llevar a cabo un tratamiento superficial posterior sobre las piezas limpiadas, por lo que es necesario proporcionar un calentamiento resistivo externo al reactor. Además, el ajuste de la intensidad de la descarga eléctrica para proporcionar los niveles de temperatura necesarios en la fase de tratamiento superficial posterior puede causar arcos eléctricos en el entorno de reacción, causando daños superficiales en las piezas y contaminación debido a depósitos de carbono en la superficie de las piezas, lo que perjudica los tratamientos termoquímicos adicionales.

A partir de lo anterior, se propuso el proceso y el reactor de plasma objetivo de la solicitud de Patente PI0803774-4, y la solicitud de Patente WO 2009/149526 A1, también del mismo solicitante, que describen y reivindican una solución que permite obtener, dentro del reactor, temperaturas homogéneas e incluso elevadas en función del tratamiento superficial deseado, independientemente de los parámetros de la descarga eléctrica para generar el plasma, que son más adecuadas para analizar las reacciones deseadas en cada caso y sin conducir a la formación de arcos eléctricos en el entorno de reacción.

El proceso y el reactor propuestos en la solicitud de Patente PI0803774-4 y la solicitud de Patente WO 2009/149526 A1, permiten llevar a cabo las operaciones de limpieza y posterior tratamiento superficial de las piezas en el mismo reactor, siendo controlada la temperatura del mismo mediante un calentamiento externo preferentemente resistivo, permitiendo una limpieza por disociación molecular mediante plasma gaseoso y vaporización y extracción de los contaminantes disociados, manteniéndose el interior del reactor de plasma a temperaturas superiores a la temperatura de condensación de dichos contaminantes.

No obstante, las fases de calentamiento y funcionamiento del reactor, tanto en la operación de limpieza como en la operación de tratamiento superficial, presentan un intervalo de tiempo normalmente bastante inferior al intervalo de tiempo total de las fases de carga y descarga de las piezas y del enfriamiento del reactor para retirar o descargar las piezas. Incluso cuando se lleva a cabo una fase de tratamiento superficial después de la fase de limpieza, el intervalo de tiempo total de calentamiento, limpieza y tratamiento superficial seguirá siendo inferior al intervalo de tiempo total de las fases de carga, descarga y enfriamiento, principalmente debido al tiempo de enfriamiento, si este último se lleva a cabo sin la ayuda de un sistema de enfriamiento acelerado para el reactor y la cámara de reacción del mismo. Cuando se utiliza un sistema de enfriamiento acelerado, se puede obtener un tiempo total de carga, descarga y enfriamiento aproximadamente igual al tiempo total de calentamiento y funcionamiento, incluyendo, como mínimo, una de las fases de limpieza y tratamiento superficial.

Por lo tanto, el dispositivo de calentamiento y los sistemas para alimentar gases ionizantes, producción de vacío e ionización, permanecen sin funcionar durante el tiempo de duración del enfriamiento progresivo del reactor, sumado al tiempo de duración total de las fases de carga y descarga de las piezas. Tras la finalización de la nueva carga en el reactor, ya enfriado y descargada previamente, el dispositivo de calentamiento es reactivado para calentar el interior del reactor, manteniendo este último en las condiciones de temperatura deseadas, a la vez que activa los sistemas de alimentación de gases ionizantes, producción de vacío e ionización, para llevar a cabo, como mínimo, una de las operaciones de limpieza y tratamiento superficial.

La utilización de un dispositivo de calentamiento para cada reactor presenta, por lo tanto, el inconveniente de mantener el dispositivo de calentamiento y los sistemas para alimentar gases ionizantes, la producción de vacío y la ionización sin funcionar durante un tiempo que puede corresponder: a una fracción del tiempo total de calentamiento y funcionamiento del reactor; a un tiempo aproximadamente igual al tiempo total de calentamiento y funcionamiento del reactor; o, asimismo, a un múltiplo de dicho tiempo total de calentamiento y funcionamiento.

Además de la pérdida de productividad, representada por los tiempos de carga y descarga de las piezas y de enfriamiento del reactor, el dispositivo de calentamiento permanece desactivado y enfriando durante el tiempo en que está inactivo, esperando para enfriar el reactor y para una nueva carga de piezas en este último, para ser activado, a continuación, nuevamente, para comenzar una nueva fase de calentamiento del reactor. Tal como se mencionó anteriormente, el tiempo de inactividad del reactor puede ser algo inferior, aproximadamente igual o mayor que el tiempo total de calentamiento y funcionamiento del reactor, con el fin de llevar a cabo la limpieza, el tratamiento superficial o, también, ambas operaciones secuencialmente.

Cabe señalar que, durante el tiempo en que el dispositivo de calentamiento permanece inoperativo, los sistemas: para alimentar gases ionizantes, para la producción de vacío y para la ionización, permanecen asimismo inoperativos, sin ejecutar nada que pueda ser considerado productivo, a pesar del alto coste que representan en una instalación, para llevar a cabo las operaciones de limpieza y/o tratamiento superficial de piezas de metal.

Características de la invención

Como resultado de los inconvenientes mencionados anteriormente en relación con la limitación de productividad resultante del tiempo de inactividad del dispositivo de calentamiento y de los sistemas para alimentar gases ionizantes, para la producción de vacío y la ionización, durante cada ciclo de funcionamiento completo del reactor, un objetivo de la presente invención es dar a conocer una instalación y un proceso para el tratamiento de piezas de metal mediante plasma gaseoso, a temperaturas generadas y controladas de manera totalmente independiente de los parámetros de generación de plasma, sin conducir a la formación de arcos eléctricos en el entorno de reacción y reducir o eliminar aún más el tiempo en que el dispositivo de calentamiento y los sistemas para alimentar gases ionizantes, para la producción de vacío y la ionización permanecen inactivos durante un ciclo de funcionamiento completo del reactor.

Estos y otros objetivos se consiguen mediante una instalación para el tratamiento de piezas de metal mediante un reactor de plasma del tipo que comprende una carcasa de metal que define, internamente, una cámara de reacción provista de: un soporte; un sistema de ánodo-cátodo, que puede ser conectado a una fuente de energía eléctrica; una entrada que puede ser conectada a una fuente de gases ionizables; una salida de extracción de carga gaseosa, que puede ser conectada a una fuente de vacío; y un dispositivo de calentamiento, para calentar la cámara de reacción, estando dicho reactor sometido a las fases de calentamiento, limpieza y/o tratamiento superficial, enfriamiento, descarga y carga de piezas de metal.

La instalación comprende: como mínimo, dos reactores, cada uno de los cuales tiene, selectiva y alternativamente: la entrada del mismo conectada a la misma fuente de gases ionizables; la salida del mismo conectada a la misma fuente de vacío; y el sistema de ánodo-cátodo del mismo conectado a la misma fuente de energía eléctrica, siendo desplazable el dispositivo de calentamiento entre las posiciones de funcionamiento, en cada una de las cuales rodea, de manera lateral y superior, un reactor respectivo de la instalación, mientras que el último permanece en las fases de calentamiento y limpieza y/o tratamiento superficial de las piezas de metal.

El proceso objetivo de la invención utiliza un reactor de plasma tal como el definido anteriormente para la instalación, y comprende las etapas de: llevar a cabo una fase de carga de piezas de metal en un primer reactor; someter el primer reactor a una fase de calentamiento por medio de un dispositivo de calentamiento posicionado selectivamente alrededor del primer reactor, mientras que su cámara de reacción es alimentada simultáneamente con una carga de gases ionizantes proporcionados por una fuente de gases ionizantes y sometidos a una extracción de la carga de gas mediante la fuente de vacío y las descargas eléctricas proporcionadas por la fuente de energía eléctrica, para llevar a cabo, en un tiempo de funcionamiento, como mínimo, una de las operaciones de limpieza y tratamiento superficial de las piezas de metal; desplazar el dispositivo de calentamiento lejos del primer reactor y, a continuación, posicionar dicho dispositivo de calentamiento sobre el otro reactor, ya sometido a una fase de carga de piezas de metal nuevas, sometiendo dicho otro reactor a una fase de calentamiento, por medio del dispositivo de calentamiento, mientras que su cámara de reacción es alimentada simultáneamente con una carga de gases ionizantes proporcionados por la fuente de gases ionizantes y sometida a una extracción de la carga de gas por la fuente de vacío y a descargas eléctricas proporcionadas por la fuente de energía eléctrica; y someter el primer reactor a las fases de enfriamiento, descarga y carga, en un tiempo inoperativo, preparando dicho primer reactor para recibir nuevamente el dispositivo de calentamiento, después de finalizar las operaciones de limpieza y/o tratamiento superficial en el otro reactor.

El sistema de enfriamiento puede estar diseñado para proporcionar un tiempo de enfriamiento que, sumado a los tiempos de descarga y de carga del reactor, alcanza una duración total que corresponde, como mínimo, aproximadamente a la mitad, o al mismo valor, o incluso a un múltiplo del tiempo total de alimentación y funcionamiento del reactor, permitiendo que el dispositivo de calentamiento y los sistemas para la alimentación de gases ionizantes, para la producción de vacío y para que la ionización sea aplicado, como mínimo, a otro reactor, como mínimo, mientras el primer reactor se encuentra, como mínimo, en una de las fases de enfriamiento, descarga y carga.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá, a continuación, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, proporcionados a modo de ejemplo, de una realización de la invención, y en los que:

la figura 1 representa, esquemáticamente, un diagrama de flujo de una posible configuración para la instalación de la invención, que muestra dos reactores, cada uno de los cuales lleva en su interior un bastidor de soporte que soporta las piezas de metal a tratar;

la figura 2 representa un gráfico que muestra la relación de tiempo entre las diferentes fases de cada ciclo de funcionamiento de dos reactores para ser calentados selectiva y alternativamente por un solo dispositivo de calentamiento, en una situación en la que el tiempo de inactividad del dispositivo de calentamiento representa una fracción del tiempo en que permanece activo, calentando el reactor;

la figura 3 representa un gráfico que muestra la relación de tiempo entre las diferentes fases de cada ciclo de funcionamiento de dos reactores para ser calentados selectiva y alternativamente por un único dispositivo de calentamiento, en una situación en la que el tiempo de inactividad del dispositivo de calentamiento es igual al tiempo en que permanece activo, calentando el reactor;

la figura 4 representa un gráfico que muestra la relación de tiempo entre las diferentes fases de cada ciclo de funcionamiento de dos reactores para ser calentados selectiva y alternativamente por un solo dispositivo de calentamiento, en una situación en la que el tiempo de inactividad del dispositivo de calentamiento es un múltiplo del tiempo en que permanece activo, calentando el reactor;

la figura 5 representa una vista superior, en perspectiva, algo esquemática, de una instalación construida de acuerdo con la invención y que utiliza dos reactores, un dispositivo de calentamiento y dos dispositivos de enfriamiento que tienen sus salidas de aire caliente conectadas a un dispositivo de extracción común, por medio de conductos de aspiración;

la figura 6 representa una vista esquemática lateral de la instalación de la figura 5, que muestra, adicionalmente, de manera simplificada, una construcción fija para los conductos de aspiración, que tienen sus extremos de entrada posicionados sobre cada reactor respectivo; y

la figura 7 representa una vista superior, en planta, de la instalación mostrada en la figura 6.

Descripción de la invención

Tal como se mencionó anteriormente y tal como se muestra en los dibujos adjuntos, la invención hace referencia a un proceso y a una instalación para tratar piezas 1 de metal utilizando, como mínimo, dos reactores 10 de plasma, cada uno de los cuales comprende una carcasa 20 de metal que tiene una entrada 21 de carga gaseosa ionizable y una salida 22, de extracción de carga gaseosa, definiendo dicha carcasa 20 de metal, internamente, una cámara de reacción 23 dentro de la cual, normalmente, está posicionado un soporte 30 para las piezas 1 de metal.

La carcasa 20 de metal de cada reactor 10 está formada, preferentemente, de acero refractario (tal como, por ejemplo, acero inoxidable AISI 310 o 309), y el soporte 30 de acero refractario (tal como, por ejemplo, acero inoxidable AISI 310 o 309), pero se puede utilizar otro tipo de material, dependiendo de las temperaturas de proceso adecuadas.

La carcasa 20 de metal de cada reactor 10 presenta una forma prismática, por ejemplo, un cilindro, que tiene extensiones 20a de la pared que, en forma cilíndrica, comprenden una pared circular circundante y una pared 20b de extremo superior.

Cada carcasa 20 de metal puede estar abierta por la parte inferior para estar asentada y bloqueada de manera desmontable y hermética en una estructura B de base en la que se montan adecuadamente componentes que están asociados en funcionamiento con los reactores 10 y que se describirán a lo largo de la presente invención.

Dentro de la cámara de reacción 23 de cada reactor 10 está dispuesto, además, un sistema de ánodo-cátodo 40 que puede ser conectado selectivamente a una fuente de energía eléctrica 50, preferentemente única y externa a los reactores 10, siendo la entrada 21 de la cámara de reacción 23 que puede ser conectada selectivamente a una fuente de gases ionizables 25, asimismo, preferentemente única, y siendo la salida 22 acoplada herméticamente a una fuente de vacío 60, posicionada, asimismo, externa a los reactores 10 y que puede estar asociada en funcionamiento, alternativamente, con cada uno de los reactores 10 de la instalación.

En la realización mostrada, la instalación presenta solo dos reactores 10, cada uno ensamblado en una estructura B de base respectiva fijada directamente al suelo o a una única plataforma de instalación.

Asimismo, puede estar dispuesta una estructura de base adicional (no mostrada), por ejemplo, posicionada entre los dos reactores 10, para recibir, sobre sí misma, uno de los reactores 10 cuando necesite cierta reparación o mantenimiento.

En dicha configuración, cada uno de los dos reactores 10 tiene la entrada 21 y la salida 22 de su cámara de reacción 23 que pueden ser conectadas, respectivamente, a la fuente de gases ionizables 25 por medio de los conductos 26, y a la fuente de vacío 60 por medio de los conductos 61 respectivos.

Cada uno de los conductos 26 está provisto de una válvula de control 27, normalmente una válvula electromagnética, para permitir la alimentación selectiva de gases ionizables a cada uno de los reactores 10 tras el accionamiento de los mismos, desde la fuente de gases ionizables 25 que alimenta las válvulas de control 27 mediante un conducto 28 común. La fuente de gases ionizables 25 puede estar definida por un conjunto de botellas (no mostrado) que contienen el gas necesario para el proceso.

De manera similar, cada uno de los conductos 61 está provisto de una válvula de cierre 62, normalmente accionada electromagnéticamente, manteniéndose las dos válvulas de cierre 62 en comunicación fluida con la fuente de vacío 60 por medio de un conducto 63 común.

El sistema de ánodo-cátodo 40 de cada uno de los reactores 10 tiene el mismo electrodo 41 acoplado eléctricamente al soporte 30 y elementos conductores 42 acoplados al otro electrodo 41 del sistema de ánodo-cátodo 40.

El sistema de ánodo-cátodo 40 tiene sus electrodos 41 definidos por el ánodo y por el catéter de dicho sistema. Durante la operación de limpieza, el electrodo 41 que define el ánodo, está acoplado al soporte 30, estando conectado a tierra dicho electrodo 41, mientras que el otro electrodo 41, que define el cátodo, está acoplado eléctricamente a la fuente de energía eléctrica 50 por medio de un sistema de conmutación 70 que permite invertir la polaridad entre el ánodo y el cátodo, de tal manera que las piezas 1 de metal que, durante la operación de limpieza con la disociación de aceite y contaminantes, necesitan estar conectadas al ánodo, están conectadas al cátodo para una posterior fase de tratamiento superficial termoquímico con plasma.

El sistema de conmutación 70 está diseñado para proporcionar no solo la inversión de polaridad entre el ánodo y el cátodo, tras cambiar de una de las operaciones de limpieza L y tratamiento superficial S a otra de dichas operaciones que serán llevadas a cabo dentro del mismo reactor 10, así como para producir la descarga eléctrica ionizante necesaria dentro de la respectiva cámara de reacción 23, por medio de los respectivos conductores eléctricos 51,52.

Cada reactor 10 de la instalación está construido para estar rodeado selectivamente, de manera lateral y superior, por un dispositivo de calentamiento 80 montado externo al reactor 10, es decir, externo a la carcasa 20 de metal de la misma, para calentar esta última y el interior de la cámara de reacción 23, por ejemplo, produciendo radiación térmica 40 desde la carcasa 20 de metal al interior de la cámara de reacción 23.

El dispositivo de calentamiento 80 comprende una carcasa 81 exterior, que rodea de manera lateral y superior el primero y que, en general, está formado de acero al carbono recubierto por un medio de aislamiento térmico adecuado (por ejemplo, fibras de aluminato y silicato). La carcasa 81 exterior define una cámara de calentamiento 82 que contiene y fija el dispositivo de calentamiento 80 y que está posicionada selectivamente alrededor de uno y el otro de los reactores 10 de la instalación.

El dispositivo de calentamiento 80 puede ser construido de diferentes maneras, tales como, por ejemplo, mediante, como mínimo, una resistencia 83 para entrar en contacto térmico con la carcasa 20 de metal, dentro de la cámara de calentamiento 82, cuando el dispositivo de calentamiento 80 es posicionado alrededor de uno u otro de los reactores 10 de la instalación.

El dispositivo de calentamiento 80 es desplazable entre una posición inoperativa, lejos de los reactores 10, y una posición operativa en la que rodea de manera lateral y superior uno de los reactores 10 de la instalación.

El desplazamiento del dispositivo de calentamiento 80 entre sus posiciones operativas puede ser llevado a cabo mediante un medio de elevación y traslación diferente para la carga en general. No obstante, considerando el interés en una instalación eficiente y de mayor productividad, es conveniente que el medio ET de elevación y traslación sea de construcción simple y de funcionamiento seguro, y específicamente diseñados para ejecutar el desplazamiento requerido para el dispositivo de calefacción 80.

En la construcción mostrada, el medio ET de elevación y traslación está definido mediante una cabina 90 en forma de un bastidor estructural desplazable sobre un par de carriles 92 situados entre los dos reactores 10 y que llevan un dispositivo de evacuación 91 en el que está montado el dispositivo de calentamiento 80, para permitir que este último se desplace verticalmente entre una posición operativa bajada, en la que se coloca alrededor de un reactor 10 respectivo (no mostrado), y una posición elevada, desplazada hacia arriba desde el nivel en el que están situados los extremos superiores de los reactores 10 de la instalación, tal como se muestra en la figura 1. En la posición elevada, el dispositivo de calentamiento 80 puede ser desplazado, junto con la cabina 90, para ser posicionado en alineación vertical sobre cualquiera de los reactores 10 y, a continuación, bajado, para rodear a este último durante la fase de calentamiento para llevar a cabo las operaciones de limpieza y tratamiento superficial.

El desplazamiento de la cabina 90 y el desplazamiento vertical del dispositivo de elevación 91 puede ser llevado a cabo mediante la conducción manual o automatizada de medios de accionamiento conocidos (no mostrados), normalmente accionados eléctricamente y comandados por un panel de control P, que puede tener su operación automatizada en diferentes niveles. El panel de control P está acoplado operativamente a la válvula de control 27 y a la válvula de cierre 62, y también al sistema de conmutación 70 y a los medios de conducción de la cabina 90 y del dispositivo de elevación 91, con el fin de permitir que las instrucciones de comando operativas de la instalación sean transmitidas a dichos dispositivos, permitiendo el funcionamiento deseado de la instalación.

Por lo tanto, se puede utilizar un único dispositivo de calentamiento 80, una única fuente de gases ionizables 25, una única fuente de vacío 60 y una única fuente de energía eléctrica 50, de una manera prácticamente continua, o incluso con un tiempo de inactividad reducido, minimizando la temperatura y las pérdidas de productividad, mediante el posicionamiento del dispositivo de calentamiento 80 alrededor de uno de los reactores 10, cuando este último está en condiciones de ser calentado y de funcionar en las fases de limpieza y/o tratamiento superficial, mientras que el otro reactor 10 o los otros reactores 10, si existen, están en sus fases de enfriamiento o descarga de las piezas ya tratadas, o también, en la fase de cargar un nuevo lote de piezas a tratar.

Para que el dispositivo de calentamiento individual 80 pueda funcionar alternativamente alrededor de uno u otro reactor 10, los reactores 10 de la instalación están conectados alternativa y selectivamente a la fuente de gases ionizables 25, a la fuente de vacío 60 y a la fuente de energía eléctrica 50, por medio de colectores para fluido y transmisión de energía eléctrica, tal como ya se describió anteriormente y se mostró en la figura 1.

Con la instalación propuesta por la presente invención, el proceso para el tratamiento de piezas de metal puede ser llevado a cabo con una mayor productividad, por medio de las siguientes etapas a modo de ejemplo, mostradas esquemáticamente en las figuras 2, 3 y 4, que representan diferentes relaciones entre la suma de los tiempos de la fase de calentamiento A y la fase de limpieza L y/o la fase de tratamiento superficial S de un reactor 10, y la suma de los tiempos de las fases de enfriamiento R, de descarga D y de carga C del reactor 10.

Al inicio del funcionamiento con un primer reactor 10, este último es sometido a la fase de carga C con el dispositivo de calentamiento 80 posicionado por encima de este primer reactor 10. Tras finalizar la fase de carga C del primer reactor 10, el dispositivo de calentamiento 80 es desplazado hacia abajo, por el dispositivo de elevación 91, para rodear el primer reactor 10 e iniciar la fase de calentamiento A de este último, mientras que la cámara de reacción 23 del mismo es alimentada con una carga de gases ionizantes proporcionados por la fuente de gases ionizables 25 y dirigida por la válvula de control 27 respectiva.

A medida que el dispositivo de calentamiento 80 aumenta la temperatura de la cámara de reacción 23 a los valores requeridos, como mínimo, para una de las operaciones de limpieza y tratamiento superficial, el panel de control P permite la generación, a partir de la fuente de energía eléctrica 50, de descargas eléctricas dentro de la cámara de reacción 23, provocando la ionización de los gases y la formación de plasma. Durante las operaciones de limpieza y tratamiento superficial, la cámara de reacción 23 del primer reactor 10 es sometida a la extracción, desde su interior, de la carga de gas y de los contaminantes en el estado gaseoso.

Tras la finalización de las operaciones de limpieza y/o tratamiento superficial, la fuente de vacío 60, la fuente de gases ionizables 25 y la fuente de energía eléctrica 50 son desconectadas del primer reactor 10, mediante un comando desde el panel de control P, y el dispositivo de calentamiento 80 es elevado por el dispositivo de elevación 91 y desplazado, en esta situación elevada, para ser posicionado alrededor de otro reactor 10 de la instalación, ya sometido a una fase de carga C, mientras que el primer reactor 10 inicia su fase R de enfriamiento para ser sometido a continuación a la fase de descarga D y a la fase de carga C de un nuevo lote de piezas 1 de metal.

Tal como se muestra en la figura 2, cuando el tiempo operativo TO (suma de los tiempos de la fase de calentamiento A y, como mínimo, de una de las fases de limpieza L y de tratamiento superficial S) es mayor que el tiempo inoperativo TI (suma de los tiempos de las fases de enfriamiento R, de descarga D y de carga C) y menor que el doble del tiempo inoperativo TI, tras la finalización de las operaciones de limpieza L y/o del tratamiento superficial S del otro reactor 10, el primer reactor 10 aún no habrá terminado una o más de sus fases de enfriamiento R, de descarga D y de carga C. Por lo tanto, el dispositivo de calentamiento 80 es mantenido en una posición operativa, rodeando un primer reactor 10 respectivo durante la fase de calentamiento A y la fase de limpieza L y/o la fase de tratamiento superficial S, durante un tiempo superior a la suma de los tiempos que el otro reactor 10 de la instalación tarda en completar sus fases de enfriamiento R, de descarga D y de carga C, no obstante, menos del doble de dicha suma, definiendo la diferencia entre el tiempo en la posición operativa y dicha suma un tiempo de espera del reactor TER en el que dicho otro reactor 10 termina su fase de carga C antes de que el primer reactor 10 termine su fase de limpieza L y/o su fase de tratamiento superficial S.

En dicho caso, el dispositivo de calentamiento 80 todavía se está utilizando durante la fase de limpieza L y/o la fase de tratamiento superficial S en el otro reactor 10, ya con el primer reactor 10 cargado y esperando, durante un tiempo de espera del reactor TER, la limpieza del dispositivo de calentamiento 80 y del equipo restante compartido con el otro reactor 10.

Aunque en la situación de la figura 2, la utilización de otro reactor 10 no permite la utilización prácticamente continua de los dos reactores 10, la provisión del otro reactor 10 permite la utilización intensa del dispositivo de calentamiento 80 y del equipo compartido, definido por la fuente de vacío 60, la fuente de gases ionizantes 25 y la fuente de energía eléctrica 50, así como un aumento mayor o menor de la productividad, con una menor pérdida de energía térmica del dispositivo de calentamiento 80. La relación entre el tiempo operativo TO y el tiempo inoperativo TI, en función de las características del equipo utilizado y de las operaciones a realizar, puede dar como resultado un tiempo de espera del reactor relativamente reducido en relación con los posibles beneficios del aumento de la productividad.

Cuando el tiempo operativo TO es igual o aproximadamente igual al tiempo inoperativo TI, la utilización de dos reactores 10 permite que el dispositivo de calentamiento 80 y el equipo compartido funcionen en un reactor 10, mientras que el otro receptor 10 está siendo enfriado, descargado y cargado, tal como se muestra en la figura 3. En este caso, prácticamente no existe tiempo de espera aplicado a los dos reactores 10, al dispositivo de calentamiento 80 y al equipo compartido.

No obstante, tal como se muestra en la figura 4, puede ocurrir que el tiempo operativo TO, definido únicamente por una de la fase de limpieza L y la fase de tratamiento superficial S, o incluso por ambas fases, sea menor que el tiempo inoperativo TI, como resultado de la velocidad de calentamiento, de los tiempos de reacción y de una velocidad de enfriamiento menor de los reactores 10 y/o de sus fases de descarga D y de carga C.

Teniendo en cuenta que los tiempos de reacción pueden variar en función de las características y de los tipos de operaciones a realizar (limpieza y/o tratamiento superficial y tipos y cantidades de piezas), en cada uno de estos tipos de operaciones demandadas por la instalación, se pueden realizar ajustes en el tiempo de enfriamiento y en la velocidad de calentamiento.

En la situación mostrada en la figura 4, una vez completadas las operaciones de limpieza L y/o tratamiento superficial S del otro reactor 10, el primer reactor 10 todavía no habrá terminado una o más de sus fases de enfriamiento R, de descarga D y de carga C. En este caso, el dispositivo de calentamiento 80 y el equipo compartido serán eliminados del otro reactor 10, pero no podrán ser utilizados en el primer reactor 10 mientras este último no esté preparado con una nueva carga de piezas para recibir el dispositivo de calentamiento 80 y asociarse operativamente con el equipo compartido de la instalación. Por lo tanto, el dispositivo de calentamiento 80 y el equipo compartido tienen que esperar, durante un tiempo de espera del calentador TEA, hasta el final de la carga en el primer reactor 10 para ser utilizados.

En dicho caso, habrá una cierta pérdida de energía y también una pérdida de productividad en relación con la capacidad operativa tanto del dispositivo de calentamiento como del equipo compartido.

Dependiendo de la duración del tiempo de espera del calentador TEA, puede ser ventajoso utilizar otro reactor adicional 10 (tercer reactor, por ejemplo), permitiendo que el tiempo de espera se transforme del tiempo de espera del calentador TEA en el tiempo de espera del reactor TER, tal como ya se ha descrito en la situación a modo de ejemplo en la figura 2.

Además, puede ocurrir que el tiempo operativo TO corresponda a la mitad del tiempo inoperativo TI, en cuyo caso la utilización de tres reactores 10 con un solo conjunto de equipo compartido, incluido el dispositivo de calentamiento 80, permite reducir prácticamente a cero el tiempo de espera del reactor TER y el tiempo de espera del calentador TEA.

Por lo tanto, para obtener una utilización intensiva de toda la instalación, sin tiempo de espera del reactor TER y sin tiempo de espera del calentador TEA, y también con el equipo diseñado para proporcionar un tiempo de inactividad TI del reactor igual a N veces el tiempo de operación TO, estando definido N por un número entero igual o mayor que 1, se deben proporcionar N 1 reactores 10.

Uno de los parámetros de tiempo que pueden ser controlados en la instalación es el tiempo de la fase de enfriamiento R. En la construcción mostrada, el tiempo de enfriamiento se define mediante la operación de un dispositivo de enfriamiento 100 que se aplica selectivamente a un reactor 10 de la instalación al terminar la fase de limpieza L y/o la fase de tratamiento superficial S en dicho reactor 10. Debido al coste relativamente reducido del dispositivo de enfriamiento 100 propuesto en la presente invención, se utiliza un dispositivo de enfriamiento 100 para cada reactor 10.

Cada dispositivo de enfriamiento 100 comprende una carcasa 101 tubular, de metal y, en general, cilíndrica, abierta por la parte inferior, cerrada por la parte superior y provista de un conducto de extracción 102 para ser conectado a un sistema de extracción 120, provisto de conductos de aspiración 121 para ser acoplados a uno de los conductos de extracción 102 de un dispositivo de enfriamiento 100 respectivo, siendo conectados dichos conductos de aspiración 121 por medio de las válvulas de extracción 122 respectivas (ver la figura 1) a un dispositivo de extracción 125 compartido, normalmente en forma de ventilador, que puede producir, selectiva y alternativamente mediante la apertura de una de los válvulas de extracción 122 y el cierre de la otra, un flujo de aire ascendente, a través del interior del dispositivo de enfriamiento 100.

Las válvulas de extracción 122, normalmente electromagnéticas, pueden ser accionadas manual o automáticamente desde el panel de control P en función de las situaciones operativas alternativas de los componentes de la instalación.

Cada carcasa 101 tubular está montada en un bastidor 110 móvil, para deslizarse sobre un par de carriles 111, con el fin de permitir que cada dispositivo de enfriamiento 100 se desplace entre una posición inoperativa lejos del reactor 10 respectivo y una posición operativa, rodeando de manera lateral y superior dicho reactor 10.

En la realización mostrada, cada uno de los dispositivos de enfriamiento 100 está situado en la misma alineación en relación con los dos reactores 10, externos a este último y mantenidos en un nivel correspondiente al del reactor respectivo 10. Cada dispositivo de enfriamiento 100 tiene la carcasa 101 tubular del mismo comprendiendo un par de porciones de pared lateral cilíndricas, articuladas verticalmente, para permitir la apertura de la carcasa 101 tubular, tras el desplazamiento horizontal del dispositivo de enfriamiento 100 en la dirección del reactor 10 respectivo, para rodear de manera lateral y superior este último durante la fase de enfriamiento R.

No obstante, se debe comprender que el desplazamiento de cada dispositivo de enfriamiento 100 entre las posiciones inoperativa y operativa puede ser llevado a cabo de diferentes maneras, y es posible, asimismo, utilizar un único dispositivo de enfriamiento 100 para funcionar alternativamente en cada uno de los reactores 10 de la instalación.

En la figura 5, ambos dispositivos de enfriamiento 100 permanecen conectados constantemente al dispositivo de extracción 125 compartido a través de los conductos de aspiración 121 respectivos, para permitir el desplazamiento de cada dispositivo de enfriamiento 100 entre las posiciones inoperativa y operativa. De una manera distinta, en las figuras 6 y 7, los conductos de aspiración 121 están situados alineados verticalmente con los reactores 10 con el fin de ser acoplados con los conductos de extracción 102 respectivos de cada dispositivo de enfriamiento 100, solo cuando este último está desplazado hacia la posición operativa rodeando un reactor 10 respectivo.

La invención descrita en el presente documento hasta ahora hace referencia a un proceso de tratamiento, que incluye, como mínimo, una de las fases de limpieza L y tratamiento superficial S de las piezas 1 de metal, mediante las etapas mencionadas a continuación.

El funcionamiento de la instalación puede comenzar llevando a cabo una fase de carga C de piezas 1 de metal en un primer reactor 10 que, a continuación, es sometido a una fase de calentamiento A por medio del dispositivo de calentamiento 80 colocado selectivamente alrededor del primer reactor 10, mientras que su cámara de reacción 23 es alimentada simultáneamente con una carga de gases ionizantes proporcionados por la fuente de gases ionizantes 25 y sometida a una extracción de la carga de gas por la fuente de vacío 60, y también a descargas eléctricas proporcionadas por la fuente de energía eléctrica 50, para llevar a cabo, en un tiempo operativo TO, como mínimo, una de las fases de limpieza L y de tratamiento superficial S.

Tras finalizar la fase de limpieza L y/o la fase de tratamiento superficial S, el dispositivo de calentamiento 80 es desplazado lejos del primer reactor 10 y, a continuación, es posicionado sobre otro reactor 10, ya sometido a una fase de carga C de nuevas piezas 1 de metal, sometiendo dicho otro reactor 10 a una fase de calentamiento A, por medio del dispositivo de calentamiento 80, mientras que la cámara de reacción 23 del mismo es alimentada simultáneamente con una carga de gases ionizantes proporcionados por la fuente de gases ionizantes 25, y sometida a una extracción de la carga de gas por la fuente de vacío 60, y también, a descargas eléctricas proporcionadas por la fuente de energía eléctrica 50.

Tras la finalización de las fases de limpieza L y/o tratamiento superficial S del primer reactor 10, este último puede ser sometido a las fases de enfriamiento R, de descarga D y de carga C, durante un tiempo inoperativo TI, preparando dicho primer reactor 10 para recibir, una vez más, el dispositivo de calentamiento 80, después de finalizar la fase de limpieza L y/o la fase de tratamiento superficial S en el otro reactor 10.

Tal como se describió anteriormente, el presente proceso utiliza, asimismo, preferentemente, una etapa adicional de desplazar el dispositivo de calentamiento 80 a una posición separada de los reactores 10, cuando el tiempo operativo TO de cada reactor 10 es inferior a su tiempo de inactividad TI, antes de desplazar dicho dispositivo de calentamiento 80 para rodear el reactor 10 ya cargado con una nueva carga de piezas 1 de metal.

Según el proceso, en la fase de enfriamiento R de cada reactor 10, este último está rodeado de manera lateral y superior por un dispositivo de enfriamiento 100, cuando está en una posición operativa. En una posición inoperativa, el dispositivo de enfriamiento 100 está separado del respectivo reactor 10.

Tal como se puede observar a partir de la invención anterior, la presente instalación y proceso pueden ser aplicados para llevar a cabo operaciones de limpieza solo en piezas de metal, para llevar a cabo diferentes tratamientos térmicos en piezas de metal que requieren tratamientos con plasma, y para llevar a cabo, asimismo, una operación de limpieza seguida de una operación de tratamiento termoquímico en el mismo reactor, sin la necesidad de enfriar y eliminar de este último las piezas de metal contenidas en el mismo al final de la operación de limpieza.

Cuando se trabaja solo en la limpieza de las piezas de metal, el proceso comprende las etapas de:

a) conectar el soporte 30, soportar las piezas 1 de metal al ánodo conectado a tierra y conectar el cátodo del sistema de ánodo-cátodo 40 a un potencial negativo de la fuente de energía eléctrica 50;

b) rodear el soporte 30 y las piezas 1 de metal con la carga gaseosa ionizable alimentada a la cámara de reacción 23 del reactor 10;

c) calentar el interior de la cámara de reacción 23, durante una fase de calentamiento A, desde el exterior del reactor 10, a temperaturas de vaporización de los contaminantes que van a ser disociados de las piezas 1 de metal bajo tratamiento dentro de la cámara de reacción 23;

d) aplicar, al cátodo del sistema de ánodo-cátodo 40, durante la fase de limpieza L de las piezas, una descarga eléctrica, para provocar la formación de un plasma gaseoso de iones con alta energía cinética, que rodea las piezas 1 de metal y el soporte 30, y un bombardeo de electrones en las piezas 1 de metal, para proporcionar la disociación molecular de los contaminantes;

e) proporcionar la extracción de la carga de gas y de los contaminantes mantenidos en el estado gaseoso desde el interior de la cámara de reacción 23; y

f) someter el reactor 10 a una fase de enfriamiento R y, a continuación, a una fase de descarga D de las piezas 1 de metal limpias, de tal manera que el reactor 10 pueda ser colocado en una fase de carga C de un nuevo lote de piezas para ser sometido a una fase de limpieza L.

Por otro lado, cuando se trabaja solo en la fase de tratamiento superficial S de las piezas 1 de metal, el proceso comprende las etapas de:

a) conectar el soporte 30, ya cargado con las piezas 1 de metal, al cátodo del sistema de ánodo-cátodo 40, y conectar el ánodo a un potencial negativo de la fuente de energía eléctrica 50;

b) rodear el soporte 30 y las piezas 1 de metal con la carga gaseosa ionizable alimentada a la cámara de reacción;

c) calentar, desde el exterior del reactor 10, el interior de su cámara de reacción 23, durante una fase de calentamiento A, y mantenerlo calentado a la temperatura requerida para el tratamiento superficial termoquímico deseado;

d) aplicar al cátodo una descarga eléctrica, para proporcionar la formación de un plasma gaseoso de iones, que rodea las piezas 1 de metal y el soporte 30, y un bombardeo de iones en las piezas 1 de metal;

e) proporcionar la extracción de la carga de gas desde el interior de la cámara de reacción 23; y

f) someter el reactor 10 a una fase de enfriamiento R y, posteriormente, a una fase de descarga D de las piezas 1 de metal tratadas, de tal manera que el reactor 10 pueda ser sometido a una fase de carga C de un nuevo lote de piezas para ser sometidas a una fase de tratamiento superficial S.

Tal como ya se mencionó, la instalación y el proceso permiten que la operación de tratamiento superficial de las piezas de metal se lleve a cabo después de la operación de limpieza de dichas piezas, sin tener que sacarlas del reactor, es decir, sin requerir que estas últimas sean sometidas a las fases de enfriamiento, descarga de las piezas limpias y carga de piezas limpias al mismo reactor o a otro.

En dicho caso, la fase de tratamiento superficial S se lleva a cabo después de la fase de limpieza L y comprende las etapas adicionales de la fase de tratamiento superficial S de las piezas 1 de metal, en el mismo reactor 10 no sometido a una fase de enfriamiento R antes del final de la fase de limpieza, comprendiendo dichas etapas adicionales:

f) mantener, también desde el exterior del reactor y en una nueva fase de calentamiento A, el interior de la cámara de reacción 23 del mismo a una temperatura requerida para el tratamiento superficial termoquímico deseado;

g) invertir la polaridad energizante del sistema de ánodo-cátodo 40, de tal manera que el soporte 30, con las piezas 1 de metal, defina el cátodo;

h) rodear el soporte 30 y las piezas 1 de metal con una nueva carga gaseosa ionizable alimentada a la cámara de reacción 23;

i) aplicar al cátodo una descarga eléctrica, a fin de proporcionar la formación de un plasma gaseoso de iones, que rodea las piezas 1 de metal y el soporte 30, y un bombardeo de iones en las piezas 1 de metal;

j) proporcionar la extracción de la carga de gas desde el interior de la cámara de reacción 23; y

k) someter el reactor 10 a una fase de enfriamiento R y, a continuación, una fase de descarga D de las piezas 1 de metal tratadas, de tal manera que el reactor 10 puede ser sometido a una fase de carga C de un nuevo lote de piezas para ser sometidas a la fase de limpieza L y a la fase de tratamiento superficial S.

Se debe comprender que se pueden realizar modificaciones en la forma y disposición de los elementos constitutivos, sin apartarse del concepto constructivo definido en las reivindicaciones que acompañan a la presente memoria descriptiva.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. instalación para el tratamiento de piezas de metal mediante un reactor de plasma del tipo que comprende una carcasa (20) de metal que define, internamente, una cámara de reacción (23) provista de un soporte (30); un sistema de ánodo-cátodo (40) que puede ser conectado a una fuente de energía eléctrica (50); una entrada (21), que puede ser conectada a una fuente de gases ionizables (25); una salida (22), para la extracción de la carga gaseosa, que puede ser conectada a una fuente de vacío (60); y un dispositivo de calentamiento (80), para calentar la cámara de reacción (23), siendo sometido dicho reactor (10) a la fase de calentamiento (A), la fase de limpieza (L) y/o la fase de tratamiento superficial (S), la fase de enfriamiento (R), la fase de descarga (D) y la fase de carga (C) de piezas (1) de metal, estando la instalación caracterizada por que comprende, como mínimo, dos reactores (10), cada uno de los cuales tiene, selectiva y alternativamente: la entrada (21) del mismo conectada a la misma fuente de gases ionizables (25); la salida (22) del mismo conectada a la misma fuente de vacío (60); y el sistema de ánodo-cátodo (40) del mismo conectado a la misma fuente de energía eléctrica (50), siendo el dispositivo de calentamiento (80) desplazable entre las posiciones operativas, en cada una de las cuales este último rodea, de manera lateral y superior, un reactor (10) respectivo de la instalación, mientras que dicho reactor (10) está en la fase de calentamiento (A) y la fase de limpieza (L) y/o la fase de tratamiento superficial (S) de las piezas (1) de metal.

2. Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada por que en primer lugar, el dispositivo de calentamiento (80) puede ser mantenido en una posición operativa, rodeando un primer reactor (10) respectivo, durante un tiempo que corresponde a N veces el tiempo que cualquier otro reactor (10) de la instalación tarda en completar su fase de enfriamiento (R), su fase de descarga (D) y su fase de carga (C), siendo N un número entero, como mínimo, igual a 1, y estando definida la cantidad de reactores (10) de la instalación por N 1.

3. Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada por que el dispositivo de calentamiento (80) puede ser mantenido en una posición operativa, que rodea un primer reactor (10) respectivo, durante la fase de calentamiento (A) y la fase de limpieza (L) y/o la fase de tratamiento superficial (S), durante un tiempo mayor que la suma de los tiempos que tarda el otro reactor (10) de la instalación en completar su fase de enfriamiento (R), su fase de descarga (D) y su fase de carga (C), pero inferior a dos veces dicha suma, definiendo la diferencia entre el tiempo en posición operativa y dicha suma un tiempo de espera del reactor (TER), en el que dicho otro reactor (10) finaliza su fase de carga (C) antes de que el primer reactor (10) termine su fase de limpieza (L) y/o su fase de tratamiento superficial (S).

4. Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada por que el dispositivo de calentamiento (80) puede ser mantenido en una posición operativa, que rodea un primer reactor (10) respectivo, durante la fase de calentamiento (A) y la fase de limpieza (L) y/o la fase de tratamiento superficial (S), durante un tiempo menor que la suma de los tiempos que tarda otro reactor (10) de la instalación en completar su fase de enfriamiento (R), su fase de descarga (D) y su fase de carga (C) superior a la mitad de dicha suma de tiempos, definiendo la diferencia entre el tiempo en la posición operativa y dicha suma de veces un tiempo de espera del calentador (TEA), en el que el dispositivo de calentamiento (80) y la fuente de gases ionizables (25), la fuente de vacío (60) y la fuente de energía eléctrica (50) permanecen inoperantes mientras esperan el final de la fase de carga (C) del primer reactor (10).

5. Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones 2, 3 o 4, caracterizada por que cada uno de los reactores (10) tienen: su entrada (21), que puede ser conectada a la fuente de gases ionizables (25) por medio de conductos (26) respectivos y de un conducto (28) común, estando provisto cada uno de los conductos (26) de una válvula de control (27); pudiendo ser conectada la salida (22) del mismo a la fuente de vacío (60) por medio de los conductos (61) respectivos y de un conducto (63) común, estando provisto cada uno de los conductos (61) de una válvula de cierre (62) y pudiendo ser conectado el sistema de ánodo-cátodo (40) del mismo selectivamente a la fuente de energía eléctrica (50) por medio de un sistema de conmutación (70), para alimentar selectiva y alternativamente cada uno de los reactores (10) de la instalación.

6. Instalación, según la reivindicación 5, caracterizada por que el sistema de conmutación (70) proporciona una inversión de polaridad entre el ánodo y el cátodo del sistema de ánodo-cátodo (40) de cada reactor (10) tras cambiar de una de las fases de limpieza (L) y de la fase de tratamiento superficial (S) a otra de dichas operaciones a realizar dentro del mismo reactor (10), preferentemente en el que

la instalación comprende, además, un panel de control (P), asociado operativamente tanto con la válvula de control (27) como con la válvula de cierre (62) y con el sistema de conmutación (70), controlando su funcionamiento selectivo.

7. Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que el dispositivo de calentamiento (80) comprende una carcasa (81) exterior, que lo rodea de manera lateral y superior y define una cámara de calentamiento (82) dentro de la cual está contenido y fijado el dispositivo de calentamiento (80), siendo este último desplazable, selectiva y verticalmente, entre una posición operativa bajada, en la que se coloca alrededor de un reactor (10) respectivo, y una posición elevada, desplazada hacia arriba desde el reactor (10) respectivo, siendo desplazable, además, el dispositivo de calentamiento (80), de la posición elevada a una posición en alineación vertical sobre cualquier otro reactor (10) de la instalación, para ser desplazado verticalmente a una nueva posición operativa bajada, en la que rodea dicho otro reactor (10), preferentemente, en el que

la instalación comprende, además, un medio de elevación y traslación (ET) definido por una cabina (90) en forma de un bastidor estructural desplazable sobre un par de carriles (92) situados entre dos reactores (10), llevando dicha cabina (90) un dispositivo de elevación (91) en el que está montado el dispositivo de calentamiento (80).

8. Instalación, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que comprende, además, un dispositivo de enfriamiento (100) para ser aplicado selectivamente a un reactor (10), tras la finalización de la fase de limpieza (L) y/o la fase de tratamiento superficial (S) en dicho reactor (10), preferentemente, en el que

la instalación comprende un dispositivo de enfriamiento (100) para cada reactor (10), comprendiendo cada dispositivo de enfriamiento (100) una carcasa (101) tubular abierta por la parte inferior, cerrada por la parte superior y provista de un conducto de extracción (102) para ser conectado a un sistema de extracción (120), provisto de conductos de aspiración (121), estando acoplado cada uno a uno de los conductos de extracción (102) de un dispositivo de enfriamiento (100) respectivo, estando conectados dichos conductos de aspiración (121), por medio de las válvulas de extracción (122) respectivas a un dispositivo de extracción (125) común, estando dichas válvulas de extracción (122) asociadas operativamente con un panel de control (P).

9. Instalación, según la reivindicación 8, caracterizada por que cada dispositivo de enfriamiento (100) está montado en un bastidor móvil (110), que se puede deslizar en un par de carriles (111), que proporcionan el desplazamiento de cada dispositivo de enfriamiento (100) entre una posición inoperativa, lejos del reactor respectivo (10), y una posición operativa, que rodea de manera lateral y superior dicho reactor (10).

10. Proceso para el tratamiento de piezas de metal mediante un reactor de plasma del tipo definido en la reivindicación 1, caracterizado por que comprende las etapas de:

- llevar a cabo una fase de carga (C) de piezas (1) de metal en un primer reactor (10);

- someter el primer reactor (10) a una fase de calentamiento (A) por medio de un dispositivo de calentamiento (80) posicionado selectivamente alrededor del primer reactor (10), mientras que la cámara de reacción (23) del mismo es alimentada simultáneamente con una carga de gases ionizantes proporcionados por la fuente de gases ionizantes (25) y sometida a una extracción de la carga de gas por la fuente de vacío (60), y a descargas eléctricas proporcionadas por la fuente de energía eléctrica (50), para llevar a cabo, durante un tiempo operativo (TO), como mínimo, una de la fase de limpieza (L) y la fase de tratamiento superficial (S) de las piezas (1) de metal;

- desplazar el dispositivo de calentamiento (80) lejos del primer reactor (10) y, a continuación, posicionar el primero sobre otro reactor (10) ya sometido a una fase de carga (C) de nuevas piezas (1) de metal, sometiendo dicho otro reactor (10) a una fase de calentamiento (A) por medio del dispositivo de calentamiento (80), mientras que la cámara de reacción (23) del mismo es alimentada simultáneamente con una carga de gases ionizantes proporcionados por la fuente de gases ionizantes (25), y sometida a una extracción de la carga de gas por la fuente de vacío (60) y a descargas eléctricas proporcionadas por la fuente de energía eléctrica (50); y

- someter el primer reactor (10) a las fases de enfriamiento (R), de descarga (D) y de carga (C), durante un tiempo de inactividad (TI), preparando dicho primer reactor (10) para recibir nuevamente el dispositivo de calentamiento (80), después de terminar la fase de limpieza (L) y/o la fase de tratamiento superficial (S) en el otro reactor (10).

11. Proceso, según la reivindicación 10, caracterizado por que incluye una etapa adicional de desplazar el dispositivo de calentamiento (80) a una posición alejada de los reactores (10), cuando el tiempo operativo (TO) de cada uno de dichos reactores (10) es inferior al tiempo de inactividad (TI) del mismo, antes de desplazar dicho dispositivo de calentamiento (80) para rodear el reactor (10) ya cargado con un nuevo lote de piezas (1) de metal.

12. Proceso, según la reivindicación 11, caracterizado por que en la fase de enfriamiento (R) de cada reactor (10), este último está rodeado de manera lateral y superior por un dispositivo de enfriamiento (100), cuando está en una posición operativa, y, en una posición inoperativa el dispositivo de enfriamiento (100) está separado del reactor (10) respectivo.

13. Proceso, según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que la fase de limpieza (L) de las piezas (1) de metal comprenden las etapas de:

- conectar el soporte (30), que ya soporta las piezas (1) de metal, al ánodo conectado a tierra, y conectar el cátodo del sistema de ánodo-cátodo (40) a un potencial negativo de la fuente de energía eléctrica (50);

- rodear el soporte (30) y las piezas (1) de metal con la carga gaseosa ionizable alimentada a la cámara de reacción (23);

- calentar el interior de la cámara de reacción (23), desde el exterior del reactor (10), a temperaturas de vaporización de los contaminantes a ser disociados de las piezas (1) de metal bajo tratamiento dentro de la cámara de reacción (23);

- aplicar, al cátodo del sistema de ánodo-cátodo (40), una descarga eléctrica, para provocar la formación de un plasma gaseoso de iones con alta energía cinética, que rodea las piezas (1) de metal y el soporte (30), y un bombardeo de electrones en las piezas (1) de metal, para proporcionar la disociación molecular de los contaminantes;

- proporcionar la extracción de la carga de gas y de los contaminantes mantenidos en el estado gaseoso, desde el interior de la cámara de reacción (23); y

- someter el reactor (10) a una fase de enfriamiento (R) y, a continuación, a una fase de descarga (D) de las piezas (1) de metal.

14. Proceso, según la reivindicación 13, caracterizado por que la fase de tratamiento superficial (S) se lleva a cabo en el mismo reactor (10), después de la fase de limpieza (L) y antes de la fase de enfriamiento (R), comprendiendo las etapas adicionales de:

- mantener, asimismo, desde el exterior del reactor (10) y en una nueva fase de calentamiento (A), el interior de la cámara de reacción (23) del mismo a una temperatura requerida para el tratamiento superficial deseado;

- invertir la polaridad energizante del sistema de ánodo-cátodo (40), de tal manera que el soporte (30) defina, con las piezas (1) de metal, el cátodo;

- rodear el soporte (30) y las piezas (1) de metal con una nueva carga gaseosa ionizable alimentada a la cámara de reacción (23);

- aplicar al cátodo una descarga eléctrica, para proporcionar la formación de un plasma gaseoso de iones, que rodea las piezas (1) de metal y el soporte (30), y un bombardeo de iones en las piezas (1) de metal;

- proporcionar la extracción de la nueva carga de gas desde el interior de la cámara de reacción (23); y

- someter el reactor (10) a dicha fase de enfriamiento (R) y, a continuación, a una fase de descarga (D) de las piezas (1) de metal tratadas.

15. Proceso, según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado por que la fase (S) de tratamiento superficial de las piezas (1) de metal comprende las etapas de:

- conectar el soporte (30), ya cargado con las piezas (1) de metal, al cátodo del sistema ánodo-cátodo (40), y conectar el ánodo a un potencial negativo de la fuente de energía eléctrica (50);

- rodear el soporte (30) y las piezas (1) de metal con la carga gaseosa ionizable alimentada a la cámara de reacción (23);

- calentar, desde el exterior del reactor (10), el interior de la cámara de reacción (23) del mismo, durante una fase de calentamiento (A), y mantenerlo caliente a la temperatura requerida para el tratamiento superficial deseado;

- aplicar al cátodo una descarga eléctrica, para proporcionar la formación de un plasma gaseoso de iones, que rodea las piezas (1) de metal y el soporte (30), y un bombardeo de iones en las piezas (1) de metal;

- proporcionar la extracción de la carga de gas desde el interior de la cámara de reacción (23); y

- someter el reactor (10) a una fase de enfriamiento (R) y, a continuación, a una fase de descarga (D) de las piezas (1) de metal tratadas, de tal manera que el reactor (10) puede ser sometido a una fase de carga (C) de un nuevo lote de piezas para ser sometido a una fase de tratamiento superficial (S).