MÉTODOS Y DISPOSITIVOS DE ATOMIZACIÓN DE LÍQUIDOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos y dispositivos pa-ra atomizar líquidos. Más específicamente los líquidos son atomizados a la salida de un tubo alargado de diámetro pequeño de una cámara de área de superficie interna pequeña, con un dispositivo de calentamiento opcional para calentar directamente el líquido dentro del tubo o dentro de la cámara.. Los dispositivos de atomización son útiles en muchas aplicaciones, incluyendo, sin limitarse a ellas: espectroscopia atómica basada en flama y plasma; producción de nano-polvo; dispersión de partículas/pequeñas gotas para diagnósticos de flujo basados en láser; secado por rociado para la producción de polvos finos; nebulizadores para inhalación para la administración de fármacos y para atomizar combustibles para su uso en cámaras de combustión. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los atomizadores ya se emplean en muchas aplicaciones para producir aerosoles finamente divididos con una distribución uniforme de tamaño de gotas. Mientras algunos atomizadores de la técnica anterior son por lo menos parcialmente efectivos, sigue existiendo la necesidad de un atomizac ruede producir un rocío finamente atomizado con una distribución controlada y uniforme de tamaño de gotas. El artículo en las páginas 2745-2"749 de Analytical Chemistry 1992-62, titulado "Conversión of an Ultrasonic Humidifier to a Continuous-Type Ultrasonic Nebulizer for Atomic Spectrometry" y cuyo autor es Clifford et al., se refiere a los nebulizadores de solución más frecuentemente utilizados para espectrometría atómica. La Patente Norteamericana No. 4,582,731 expedida el día 15 de Abril de 1986 a Smith, divulga un método para el depósito de una película de rocío molecular de fluido supercrítico y formación de polvo. La generación de partículas y la siembra en velocimetría láser son descritos por James F. Meyers en el von Karman Institute for fluid dynamics, series de lecturas 1991-08. Esta referencia comenta también el incremento de la precisión de mediciones láser cuando se utilizan partículas de tamaño uniforme. Un dispositivo nebulizador para la administración de un fármaco se describe en la Patente Norteamericana No. 5,511,726 expedida Greenspan et al., el día 30 de Abril de 1995. El dispositivo utiliza un cristal piezoeléctrico y un circuito de control para aplicar un voltaje a una solución rociada. Además de los atomizadores de la técnica anterior, en años recientes se han desarrollado varios métodos y aparatos para precalentar o atomizar combustibles. Mientras algunos de estos dispositivos son parcialmente efectivos, sigue existiendo la necesidad de un atomizador que puede vaporizar completamente el combustible, así como elevar la temperatura del combustible para evitar condensación corriente abajo dei atomizador. Esto es particularmente útil durante el ciclo de arranque en frío y calentamiento de un motor de combustión interna. Después de haber dejado que el motor se enfríe significativamente por debajo de la temperatura de operación (lo que ocurre pocos minutos después del apagado, según el clima) y se arranca después, el combustible que penetra en la cámara de combustión, se encuentra frecuentemente en forma de vapor gotas grandes y en forma líquida. Grandes partes del combustible que se encuentra en forma de pequeñas gotas o en forma líquida no se quema totalmente. Esto resulta en una eficiencia reducida del motor (combustible utilizado pero no quemado) y un incremento de la producción de hidrocarburos no quemados. No solamente el motor no está suficientemente caliente para quemar efectivamente el combustible no atomizado sino que el tratamiento posterior (es decir, el convertidor catalítico) no es operacicnal durante este período de operación que produce una gran cantidad de contaminación. De hecho, del 70 al 30% de todas las emisiones de hidrocarburo son generadas antes que el convertidor catalítico entre en línea. El hecho de disminuir el tamaño de las pequeñas gotas de combustible y de incrementar la vaporización del combustible que penetra en la cámara de combustión permite elevar el porcentaje del combustible quemado, produciendo de esta manera una mayor cantidad de calor y reduciendo el tiempo necesario para que el motor y el convertidor catalítico alcancen sus temperaturas de operación. La Patente Norteamericana No. 4,011,843 expedida a Feuerman el día 15 de marzo de 1977 se refiere a la vaporización de combustible para su uso en motores de combustión interna. Una válvula de rociado para un motor de combustión interna con inyección de combustible, Se presenta en la Patente Norteamericana No. 4,898,142, expedida el día 8 de febrero de 1990 a Van Wechem et al., La Patente Norteamericana No. 5,118,451, expedida el día 2 de junio de 1992 a La bert et al, se refiere a dispositivos de vaporización de combustible. En la Patente Norteamericana No. 5,609,297, expedida el día 11 de marzo de 1997 a Gladigow et al., se describe en varias modalidades de un dispositivo de atomización de combustible. Un inyector de combustible con un calentador interno se divulga en la Patente Norteamericana No. 5,758,826, expedida el día 2 de junio de 1998 a Nines . La Patente Norteamericana No. 5,778,860, expedida el día 14 de julio de 1998 a García, presenta un sistema de vaporización de combustible. El documento técnico de SAE número de serie 900261 titulado "The Effect of Atomization of Fuel Injectors on Engine Performance" escrito por Kashiwaya et al., comenta el uso de inyectores con patrones de remolino. El documento técnico SAE número de serie 970040 titulado "Fuel Injection Strategies to Minimize Cold-Start HC Emissions"' y escrito por Fisher et al., describe los efectos de cambiar los parámetros de inyector de combustible y control sobre niveles de emisión de arranque en frío. El documento técnico SAE numero de serie 1999-01-0792 titulado "An Internally Heated Tip Injector to Reduce HC Emissions During Cold-Start" y escrito por
Zimmermann et al., se -.i.acia íefec inyectores de combustible con calentamiento interno sobre la emisión de hidrocarburos antes que un motor que alcance la temperatura de operación. COMPENDIO DE IA INVENCIÓN La presente invención se refiere a ia atomización controlada de líquidos para varias aplicaciones, como por ejemplo siembra de partículas/pequeñas gotas para mediciones de velocidad de flujo basadas en láser, temperatura y concentración; espectroscopia atómica basadas en flama y plasma; producción de ano-polvo; secado por rociado para generar polvo de tamaño uniforme; procesamiento es decir transformación de fase, dispersiones, catálisis, y reformación de combustible; nebulitadores para aplicaciones por inhalación y para atomizar combustibles para su uso en cámaras de combustión. En estas aplicaciones de atomizador y en otras aplicaciones, el control del tamaño de pequeñas gotas y/o partículas y su uniformidad es un factor crítico, en ciertas aplicaciones, se prefieren gotas extremadamente pequeñas (menos de una miera) , mientras que en otras aplicaciones se requieren de diámetros de gota de varias mieras. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones mencionadas arriba requieren de un rociado finamente dividido con pequeñas gotas suficientemente uniformes en cuanto a
-amaño (es decir, onodispersadas raí requieren _de gotas muy finas para incrementar la interacción de área de superficie para mejorar reacciones, regímenes de equilibrio térmico y químico, transformaciones de fase y uniformidad. El atomizador de la presente invención tiene la flexibilidad de formar pequeñas gotas con un tamaño controlado, en donde no solamente se puede ajustar el tamaño promedio de la pequeña gota, sino que el rango de tamaños puede también ajustarse. Los métodos de utilización del atomizador se describen a continuación con referencia a la aplicación específica. El uso de tecnología láser en la comunidad de la medición se ha incrementado signi icativamente en las últimas décadas y sigue ganando aceptación conforme evoluciona esta nueva tecnología. Una ventaja de la tecnología láser es que la luz no es intrusa y no es destructora y la intensidad condensada inherente a haces de láser permite una detección muy precisa de pequeñas partículas sometidas a cambios muy pequeños. Una aplicación de este tipo es el uso de haces de láser para efectuar mediciones de velocidad, y se conoce como la Veloci etría Doppler de láser (LDV) . El haz de láser es enfocado a las partículas en movimiento, y se mide la velocidad de las partículas. Frecuentemente, este tipo de medición se utiliza para estudiar las características de velocidad de un flujo de gas, como por ejemplo aire, a través de un conducto. Para proporcionar un objeto para que el haz de láser sea reflejado por el aire a otros gases, se debe introducir un cierto medio que es suficientemente grande como para ser iluminado. En demostraciones, esto se logra típicamente con humo. Sin embargo, mediciones tales co o LDV requieren típicamente de una partícula ligeramente más grande dentro del rango de la submicra hasta varias mieras. Además de la sensibilidad en cuanto a tamaño, el medio reflector puede cambiar los patrones medidos también. Para estudiar las características de velocidad de un flujo de gas se debe "sembrar" el flujo de gas con suficientes partículas del orden de la submicra hasta varias mieras para hacer posible las mediciones, mientras que al mismo tiempo no se afecta ni se degrada el flujo de gas. Este requerimiento de siembra es frecuentemente el requerimiento más difícil de_ lograr para obtener mediciones de LDV precisas y confiables. Los dispositivos de atomización actualmente disponibles se utilizan para sembrar pero típicamente no proporcionan el desempeño deseado. Una combinación de bajo volumen y atomización inadecuado resultan en un número demasiado de mediciones en un período de tiempo deseado. Por ejemplc, para efectuar mediciones a alta velocidad, se debe adquirir varios miles de mediciones durante el transcurso de un minuto. Estas mediciones pueden después ser promediadas para proporcionar resultados precisos. La presente invención comprende métodos y dispositivo capaces de generar rocíos con pequeñas gotas de tamaño uniforme mediante atomización sobrecalentada. Este atomizado! :ue probado como un dispositivo para sembrar partículas para mediciones de LDV como se muestra para proporcionar mejoras significativas en cuanto al número de conteos por minuto y relaciones entre señal y ruido. La mejora es provocada per la capacidad del atomizador para atomizar finamente líquido en dosis precisas mediante operación en un método de atomización basado en calor a diferencia de atomización inducida por aire. En la atomización super-calentada, se eleva la temperatura de un líquido bajo presión en la boquilla de atomización, lo que resulta en un rocío calentado que es más resistente a la recondensación. Esta resistencia es benéfica puesto que el rocío atomizado se propaga a la sección de medición sin recondensación. Las mejoras en la siembra de partículas para sistemas LDV que se logran a través de la utilización de la presente invención pueden también mejorar mediciones en otros sistemas que utilizan la siembra de partículas, por ejemplo, pruebas en túneles del viento. Para este propósito, el atomizador de la presente invención fue probado para atomizar un liquido con partículas suspendidas. Las partículas utilizadas en la prueba fueron partículas de dióxido de titanio de un tamaño comprendido dentro de un rango de 3 a 5 mieras. El atomizador logró una excelente atomización y por consiguiente las partículas de dióxido de titanio fueron atrapadas uniformemente en la corriente de aire en un sentido neutralmente boyante. Estos resultados de prueba indican que el atomizador puede ser utilizado como un dispositivo para generar uso para prueba de túnel de viento. Una corriente de humo de un volumen constante, denso, repetible y controlado puede ser producida fácilmente por el atomizador. Se ha demostrado que el atomizador de la presente invención puede lograr regímenes de datos que son órdenes de magnitud mayores que los regímenes de datos que pueden obtenerse con dispositivos convencionales de siembra de partícula convencionales. Mediante la optimización de los regímenes de flujo de fluido y gas, y mediante la entrada de energía al atomizador, mejoras adicionales en cuanto a sensibilidad pueden lograrse para una amplia gama de materiales y partículas. Además, el uso del atomizador como dispositivo para sembrar partículas para mediciones de flujo permite un control preciso, rápido del tamaño y de la densidad de las pequeñas gotas. -Actualmente, la siembra de partículas sólidas con una distribución fija de tamaños ha sido reemplazada entre los experimentos cor- diferentes parámetros de flujo que requieren de tamaños diferentes de partículas. En resumen, el atomizador puede controlar el tamaño de las pequeñas gotas y la distribución espacial y optimizar los niveles de señales mientras permite reducir las interacciones de partículas con el campo de flujo. Otra aplicación del atomizador se encuentra en el campo de análisis elemental basado en flama y plasma. En la Patente Norteamericana No. 5,997,956 expedida el día 7 de diciembre de 1999 a Hiint et al., y que lleva por título "CHEMICAL TAPCR DEPOSITION AND POWDER FORMATION USING THERMAL SPRAY WITH NEA?. SUPERCRITICAL AND SUPERCRITICAL FLUID SOLUTIONS", una modalidad del atomizador se utiliza en combinación ccn el proceso CCVD. En este proceso de revestimiento, precursores están disueltos en un solvente que actúa como el combustible. Esta solución es atomizada para formar pequeñas gotas de ur-tamaño inferior a la miera que son llevadas por una corriente de oxígeno hacia la flama en donde son quemadas. El caler proveniente de la flama proporciona la energía requerida para evaporación de las pequeñas gotas y para que los precursores reaccionen y se depositen en los sustratos. Mediante la modificación del sistema CCVD, se pueden efectuar mediciones de la emisión óptica a partir de la especie excitada en la flama y estas mediciones pueden ser analizadas para análisis de huellas. Una aplicación de este tipo incluye la espectroscopia de emisión atómica (AE) basada en flamas. Las dos técnicas analíticas más comúnmente empleadas para el análisis elemental son la espectroscopia de absorción atómica (AA) y la espectroscopia de emisión atómica de plasma de cycloton (ICP AE) . Instrumentos para AA son relativamente económicos pero tienen una sensibilidad relativamente limitada (limite de detección) . ICP AE tiene una sensibilidad mucho mayor que AA; pero es mucho más costosa. Se ha demostrado que el presente atomizador puede producir flamas para espectroscopia AE de tal manera que las mediciones son de sensibilidades comparables a los resultados AA del estado de la técnica. Esta sensibilidad fue lograda sin modificaciones mayores al ajuste CCVD existente, y el sistema resultante estuvo lejos de ser óptimo. A través de la optimización de regímenes de flujo de fluido y gas, ajustes de atomizador, colocación de fiaría, integración de señales, y ajustes óptimos se pueden lograr mejoras significativas en cuanto a la sensibilidad. El atomizador de la presente invención logra resultados de una calidad ICP AE con un instrumento que podría venderse muy bien en el rango de precios de una AA. Espectrometría atómica, la nebulización eficiente de soluciones orgánicas y la reducción del tamaño promedio de las gotas están en un incremento de la sensibilidad de mediciones y eficiencia de transporte de analitos. Además, las características cinéticas del proceso de evaporización que ocurre en la cámara de emisión son determinadas por la fracción de aerosoles grandes presentes en la cámara, lo que se relaciona directamente con el diámetro promedio dei aerosol primario producido por el nebulizador. El potencial para utilizar este dispositivo de atomización en espectroscopia de emisión de flamas fue probado de manera preliminar empleando soluciones de tolueno de concentraciones conocidas de sodio. Un espectrómetro de figuras ópticas fue utilizado para observar la intensidad de las líneas "D" de sodio para soluciones en concentración de sodio diferente, la concentración de más baja probada (un ppm) fue fácilmente detectadle, y las líneas de sodio presentaron relaciones entre señal y ruido visualmente estimadas muy por encima de 10:1 aún en dicha concentración baja. Se encontró que el sistema era muy sensible a pequeños cambios causados por uniformidad de rocío, posición de boquilla. El sistema de la presente invención tiene una sensibilidad que podría igualar los límites de detección de ICP en una fracción del costo en cuanto a instrumentación. Además, este sistema puede utilizar soluciones de hidrocarburo. Para reducir los picos de solvente de fondo, la presente invención puede ser utilizada en un sistema ICP o bien con flama H-O. Ctros plasmas pueden también ser utilizados, como por ejemplo plasma de microondas y plasma de arco eléctrico. En sistemas de plasma de estos tipos, se obtendrá una mejor sensibilidad si se utiliza la presente invención a partir de una atomización más fina co poca o ninguna dilución de los gases de atomización o propagación. El atomizador es también útil para la producción de nano-polvos (1-100 nm) . Existen numerosas tecnologías para ia producción de polvos finos incluyendo condensación de vapor químico condensación basada en flama, y procesamiento de plasma. Estas técnicas son útiles para la producción de polvo homogéneo y de pequeño tamaño pero requieren de una muy alta cantidad de energía y por consiguiente son costosas. En comparación con esas técnicas, la presente invención ofrece una reducción significativa del costo de procesamiento. Además, el proceso de atomizador habilitará también numerosas composiciones de nano-polvo que no pueden ser formadas por técnicas convencionales . En condensación de vapor de combustión líquida (LCVC) , reactivos de bajo costo, amigables para el medio ambiente, portadores de metales están dis eitts en solventes que sirven también como combustible. Mediante la utilización del atomizador de la presente invención, esta solución es utilizada para formar pequeñas gotas inferiores a la miera que son después quemadas en un quemador, formando un vapor. Las especies que pueden ser condensadas formadas de esta manera forman núcleos homogéneos como nano-polvts de aerosol que son después recogidos en medios de dispersión o bien un recolector sólido. Soluciones de precursores previamente mezcladas permiten una gran versatilidad en cuanto a la síntesis de una amplia gama de productos de nano-polvo de tamaño y composición muy uniformes. El método de LCVC puede producir nano-polvos que son recogidos como soluciones coloidales lo que es una forma cómoda para manejo y procesamiento subsecuente. Aplicaciones que pueden beneficiarse de estos nano-polvos incluyen cerámicas de forma casi neta, revestimiento de polvc, y fluidos reológicos. Otras aplicaciones de estos pclvos ha nano-escala de componentes múltiples de alta calidad, incluyen aplicaciones electrónicas, ópticas, magnéticas, mecánicas y catalíticas. En el caso de procesamiento químicc en fase de gas, polvos o bien nano-polvos pueden ser introducidos para reaccionar o actuar como catalizador. El uso del atomizador con LCVC resulta en un proceso de fabricación sencillo y económico para varios polvos en nano-fase avanzados. Otra aplicación útil del presente atomizador es un nebulizador novedoso para generar rocíos de pequeñas gotas. el atomizador permite la atomización y vaporización muy fina de los solvente líquidos y combustibles y un control completo y alta velocidad de la atomización, mientras utiliza una combinación innovadora de componentes simples robustos con requerimientos de energía modestos. Estas características son útiles para introducción de muestra de espectroscopia atómica de plasma acoplada inductivamente y flama, como se explica arriba, así como muchos otros procesos igualmente importantes, incluyendo espectrometría de emisión atómica y de masa, administración de fármacos, y análisis de combustible e inyección de combustible. En otra aplicación de procesamiento químico, materiales peligrosos pueden ser divididos de manera más fina y uniforme con el objete de permitir un procesamiento de descomposición más seguro y más completo a través de reactores térmicos, de plasma, de flama o de otro tipo. Se utiliza la tecnología de secado por rociado en la generación de partículas de tamaños pequeños. El atomizador permite una atomización muy fina y vaporización de los solvente líquidos y un control completo del grado de atomización. Esas características son útiles en procesos de secado por rociado para la producción de polvos secos farmacéuticos y la atomización de suspensiones y pastas para productos químicos y alimentos. Esta invención puede también proporcionar una producción más eficiente de polvos de polímero con tamaño preciso de partículas. Procesos de secado por rociado involucran la transformación de un líquido en una partícula de polvo seco. Esto se logra mediante la atomización del fluido en una cámara de secado, en donde las pequeñas gotas de líquido pasan a través de una corriente de aire caliente y son transformadas en partículas sólidas a través de un mecanismo controlado por condiciones locales de transferencia de masa y calor. Estas partículas son reccgidas y almacenadas para uso futuro. El objetivo principal del atomizador es producir un rocío de pequeñas gotas cor- una alta proporción entre superficie y masa que puede evaporar uniforme y rápidamente el agua u ctros solventes. Este paso en el proceso de secado por rociado define el tamaño primario de las pequeñas gotas y por consiguiente tiene un impacto importante sobre la calidad del polvo producido . En aplicaciones como por ejemplo administración -pulmonar de sustancias terapéuticas de proteínas, y péptidos, el fármaco debe ser administrado en partículas de pequeño tamaño con el objeto de evitar exhalación c depósito en ias vías respiratorias superiores. Otras aplicaciones de la técnica de secado por rociado utilizando ei atomizador de la presente invención incluyen polvos de prensa electrónica y loseta que desempeñan una función importante en el desarrollo industrial de cerámicas de alto desempeño (avanzadas) . La capacidad de cumplir con requerimientos de distribución de tamaños de partículas, producir una forma de partícula esférica y manejar alimentaciones abrasivas es una razón importante para el uso generalizado de secadoras por rociado en las industrias cerámicas. Los secadores por rociado para las industrias químicas producen también varios productos en polvos, granulos, o bien aglomerados en sistemas que minimizan la formación de efluentes gaseosos, en partículas y líquidos. Sistemas limpiadores de alta eficiencia y filtros de bolsa de alto desempeño evitan la emisión de polvo mientras que el sistema de reciclaje elimina los problemas de manejo de solventes, toxicidad de producto, y riesgos de explosión e incendio. Productos alimenticios en polvo o aglomerados tales como café/sustitutos de café, colorantes para alimentos, maltodextrina, mezclas de sopa, extracto de especies/hierbas, té, jitomate, proteína vegetal, pueden formarse utilizando secado por rociado. Esta aplicación del atomizador es útil puesto que la formación de estos productos sensibles al calor requiere de una selección cuidadosa del sistema y operación para mantener polvos de alta calidad y nutritivos de especificación precisa. La presente invención incluye también la atomización de combustibles para su suministro a cámaras de combustión con el objeto de incrementar el quemado de estos combustibles, incrementando así la eficiencia de combustible y la eficiencia térmica mientras se reduce la cantidad de hidrocarburo no quemado que contamina que se produce a través de la combustión. Los métodos y aparatos descritos aquí son especialmente benéficos cuando se emplean para proporcionar combustible atomizado durante los ciclos de arranque y calentamiento de operación de motor de combustión interna, cuando el consumo de combustible y la producción de contaminantes alcanzan sus niveles más elevados (se entenderá, sin embargo, que la invención no pretende limitarse a su uso con cualquier combustible o cámara de combustión particular, sino que tiene un amplio rango de aplicaciones útiles) . Cuando el motor es operado antes de alcanzar su temperatura normal de operación (una acción-inherente a la totalidad de los motores que deben ser alcanzados), las superficies internas a temperatura ambiente del motor (especial la vía de admisión) impiden el proceso de vaporización de combustible y hasta inducen el humedecimiento de estas superficies. La fase no vapor del combustible no se quema, de tal manera que una reducción de la vaporización del combustible resulta en un incremento de consumo de combustible y la producción de contaminantes (específicamente combustible no quemado) así como una disminución de la eficiencia de potencia específica. Mediante el direccionamiento del combustible a través de una cámara o tubo de perforación pequeña y mediante el calentamiento rápido del combustible en el tubo, la presente invención produce un combustible calentado, finamente atomizado con pequeñas gotas dentro del rango de submicra a miera. Este combustible finamente atomizado se quema de manera suficientemente completa para reducir los niveles de emisión durante el arranque en frío y calentamiento a niveles similares a los niveles producidos después que el motor ha alcanzado su temperatura de operación. Suministrando un combustible calentado, altamente atomizado, el atomizador de combustible de la presente invención evita el humedecimiento y acumulación de líquido en el inyector de tvtn .1 +" i V-? cuerpo de garganta, paredes admisión, válvulas, vastagos de válvula, asientos de válvula, válvula de alivio, pared de cilindro, cabeza de cilindro, bu ia, roscas de bujía, asiento de pistones, grietas de pistón, caras de pistón, y anillos de pistón y otras superficies de motor internas. El combustible líquido que se acumula en estas superficies, no solamente incrementa el consumo de combustible por que no lo quema sino que actúa también como sumidero térmico, impidiendo así la trans erencia de caler al motor e incrementando el tiempo de calentamiento del motor. El atomizador calienta el combustible poniendo directamente en contacto el combustible con el elemento de calentamiento en el punto de inyección ?el combustible en el motor. El atomizador puede ser utilizado para inyectar combustible en varias aplicaciones diferentes dentro del motor, ya sea como inyector adicional (es decir, inyector de arranque en frío) o bien co o el inyector de combustible primario. El combustible puede ser suministrado en el múltiple de admisión, puerto, o directamente en la cámara de combustión, pre-cámara o bien cámara de estratificación. Además, el atomizador puede ser configurado para operar en cualquier combinación de estas ubicaciones como un inyector de puerto central o bien como un componente individual de un sistema de inyección de puertos múltiples, ya sea como sistema de suministro de combustible, de flujo variable, completo, o bien como un sistema de inyección de combustible de arranque en frío complementario. Se observará que mientras los ejemplos y datos aquí se toman predominantemente de motores de combustión internos que queman gasolina, el atomizador puede producir un combustible atomizado para su uso en cualquier dispositivo de combustión y con otros combustibles también. Ejemplos de combustibles incluyen gasolina, diesel, queroseno, bio-combustibles, aceites de calentamiento o gas, Al, JP-5 y JP-8. Ejemplos de aplicaciones útiles incluyen motores de combustión interna de dos y cuatro tiempos, hornos, turbinas y calentadores. Existe un número ilimitado de combustibles y aplicaciones a las cuales se puede aplicar presente invención y po-consiguiente el atomizador de combustible no se limita a ninguna aplicación particular . Para este propósito, los términos "cámara de combustión" y "combustible" han sido utilizados aquí para referirse a cualquier dispositivo que quema combustible, y puede beneficiarse e una atomización incrementada de dicho combustible . Sin embargo, como uno de los usos más provechosos del atomizar de combustible de la presente invención, sin embargo, es la reducción de las emisiones y consumo de combustible de durante el arranque de motores de combustión interna, esta aplicación ha sido la primera en ser investigada. El atomizador de la presente invención puede ser formado de conformidad con varias modalidades diferentes. En la modalidad básica el atomizador es un tubo o cámara que se calienta. El método de calentar el tubo puede ser seleccionado entre varios métodos diferentes que incluyen, sin limitarse a ellos: calentamiento por resistencia eléctrica directa (empleando un tubo resistente o un elemento de calentamiento interno) ; calentamiento conductor (colocando el tubo en un bloque de material y después calentando el bloque a través de un calentador de cartucho) mediante el paso de fluidos calentados en el bloque o a través del bloque o bien otro dispositivo de calentamiento; calentamiento radiante empleando fuentes de energía radiantes de tipo láser, infrarroja, microondas o de otro tipo; gases o líquidos calientes, (aceites, agua, giicol) flamas dirigidas alrededor del tubo o bien cualquier combinación de estos métodos de calentamiento con otros métodos de calentamiento conocidos que pueden lograr la temperatura de líquido requerida. Se prefiere el calentamiento por resistencia eléctrica, puesto que proporciona una amplia gama de calentamiento controlable en un espacio relativamente pequeño. En la modalidad calentada eléctricamente básica, se utiliza un tubo :amar eléctricamente conductora/resistente. El término "tubo" tiene el propósito de indicar una estructura que tiene un área de superficie interna que es pequeña en comparación con la longitud de la estructura. Esto puede ser mejor representado mediante la razón de la longitud a la anchura interna característica (CI ) . La CIW puede ser expresada como la raíz cuadrada del área interna en corte transversal promedio de la cámara. Por ejemplo, un tubo cuadrado uniforme con lados de 3 mm tendría un área en corte transversal promedio de 9mm2, y una CIW de 3 mm. Si este tubo tuviera una longitud de 2mm, la razón de la longitud a la CIW sería de 4. Mientras algunas aplicaciones pueden operar con razones de longitud a CIW desde 1, el mayor número de aplicaciones requieren de razones de longitud a CI de 50 a 100 para una atomización apropiada del líquido. Razones de longitud a CIW más altas proporcionan normalmente gotas más finas y más uniformes. Razones de longitud a CIW hasta por encima de 1000 son muy útiles. P^azones de longitud a CIW incrementan la contrapresión lo que puede ser útil en algunas aplicaciones o puede ser un límite en otras aplicaciones. La razón del área en corte transversal interna a la longitud que se requiere depende del flujo de líquido requerido para la aplicación particular. Para un flujo de 25 ml/min se puede esperar una razón definida de 100. La salida del dispositivo de atomización incluye uno o varios 1 puertos para líquido para suministrar el líquido atomizado en la ubicación requerida, lo que depende de la aplicación particular (cámara para humo), múltiple de admisión, etc. En modalidades calentadas eléctricamente, un electrodo es fijado ya sea directamente a un extremo del dispositivo, a los aditamentos de conexión o bien a cualquier otro objeto conductor en contacto eléctrico con la poxci?n de elemento de calentamiento del atomizador. Se aplica un voltaje a través de los electrodos enviando una corriente eléctrica a través del material alrededor de la cámara (o bien un elemento de calentamiento interno) , con el objeto de calentar de esta forma el material que se encuentra en contacto directo con el líquido dentro del tubo. Conforme el líquido se propaga a través del dispositivo, su temperatura se eleva rápidamente a un nivel mayor que la temperatura de ebullición de líquido en condiciones atmosféricas. Sin embargo, puesto que el líquido es mantenido a presión elevada, permanece en la fase líquida en la cámara de calentamiento. La presión de bombeo utilizada para impulsar el líquido a través del dispositivo actúa para incrementar la temperatura de ebullición del líquido, evitando así que alcance temperaturas mucho mayores que la temperatura de ebullición de líquido atmosférico. Al salir del dispositivo, el líquido calentado se encuentra en un estado metaestable y se expande rápidamente en el entorno atmosférico aledaño o bajo presión reducida. Esta expansión rápida del líquido caliente resulta en una atomización extremadamente fina del líquido. La energía eléctrica aplicada de esta forma puede ajustarse para calibrar el calentamiento del tubo de tal manera que la atomización puede adecuarse al líquido y/o aplicación particular, además, este ajuste puede efectuarse "rápidamente" para permitir la atomización controlada de líquidos diferentes y/o combinaciones de líquido que tienen requerimientos de atomización diferentes, o bien para ajustar el tamaño promedio de partículas y distribución de tamaños que se requieren para la aplicación particular. Mientras que la modalidad básica ilustrada aquí tiene una configuración en corte transversal circular, recta, otras formas de cámara como por ejemplo helicoidal, doblada, torcida o bien de otras formas pueden emplearse para adecuarse a los requerimientos de espacio y de aplicación. Tampoco se requiere que el tubo o la cámara tenga un corte transversal circular sino que puede ser cuadrado, triangular, elíptico, etc. El atomizador puede fabricarse de una amplia gama de materiales diferentes según la resistencia, fuerza, características térmicas, etc., que se desea. Además, de la modalidad básica, se divulgan aqui numerosas variaciones. Una modalidad adicional tiene un tubo o cuerpo construido del material no eléctricamente conductor, como por ejemplo cerámica o vidrio. Un elemento o alambre de calentamiento, central, se extiende a lo largo del eje longitudinal del tubo de cerámica, entrando en contacto y calentando de esta forma el líquido conforme fluye a través del líquido y alrededor del dispositivo de calentamiento . El tubo de cerámica proporciona un aislamiento térmico y eléctrico para el elemento de calentamiento y proporciona también resistencia estructural para el alambre o elemento de calentamiento. Otras modalidades incluyen un alambre de calentamiento en forma espiral que se extiende a lo largo de la superficie de la cámara desde un extremo hasta el otro o bien dentro de cualquier sección de la parte interna. licha configuración proporciona un área superr: de elemento de calentamiento por longitud de cámara como puede requerirse para altos regímenes de flujo o bien calentamiento incrementado. Una ventaja de la modalidad de cámara aislada o cerámica es la capacidad de utilizar un elemento de calentamiento de alambre conformado de un material más eficiente, y ein embargo potencialmente robusto, además, el material aislante del atomizador puede estar aislado tanto eléctrica como térmicamente, reduciendo así la transferencia de calor a ios componentes aledaños e incrementando la eficiencia. Como en el caso de la primera modalidad, el extremo de suministro del tubo de cerámica puede incluir uno o varios puertos de suministro de líquido. Las modalidades descritas arriba pueden también incorporar modificaciones adicionales diseñadas para optimizar la eficiencia global del dispositivo de atomización y la aplicación particular. Cualesquiera de los atomizadores anteriores pueden comprender varios tubos, en serie o en paralelo. Estos tubos pueden tener tamaños, formas o secciones transversales alternados eegún ios requerimientos de la cámara de combustión o bien otros factores, por ejemplo los tubos o las cámaras pueden ser consecutivamente de diámetro menor con tubos o cámara iniciales de configuración y un tubo final con una configuración recta para dirigir el líquido al salir del atomizador. La configuración específica de tubo que tienen diámetros, cortes transversales, longitudes, espesores, configuraciones (helicoidal, doblada, espiral, tubos múltiples torcidos, etc.) y tamaños de boquilla diferentes o similares depende de la aplicación. Varias modificaciones incluyen la adición de materiales en la superficie externa del atomizador esos materiales pueden estar integrados con el tubo principal y tener la forma ie un espesor de tubo creciente o bien pueden tener la forma de una manga o de varias mangas de materiales diferentes, como por ejemplo materiales con coeficiente de temperatura positivo
(PCT), revestidos, unidos o bien fijados de otra forma sobre la superficie externa del atomizador. La función de estos materiales podria ser cualquier combinación de adición de resistencia al atomizador global, actuar como sumidero térmico o bien reserva para estabilización temperatura y/o aislamiento térmico/eléctrico. La forma global .y el tamaño general del atomizador se optimizan para la aplicación. Muchos materiales diferentes pueden ser utilizados para producir los varios componentes del atomizador de líquido de la presente invención. El elemento de calentamiento (alambre, tubo, etc.) puede ser cualquier material conductor/resistente, térmica/eléctricamente que no es degradado por el líquido o -por el calor y presión requeridos. Un material de PTC puede ser utilizado para mantener una temperatura específica como se sabe en la técnica. En las modalidades de tubo calentado eléctricamente, el acero inoxidable a proporcionado resultados satisfactorios en términos de conductividad, transferencia de calor, fuerza y resistencia a los líquidos. En modalidades de tubo eléctricamente aislado, el tubo puede fabricarse de cualquier material eléctricamente aislante que no es .sensible al líquido atomizado. La pérdida de calor puede ser minimizada mediante el uso de un material térmicamente aislante.© bien un espacio de aire y/o incrementando el espesor de calor del tubo . Numerosos métodos de control de potencia de atomizador pueden ser empleados para controlar la temperatura y presión del líquido, cambiando de esta forma el tamaño promedio de gotas, la distribución de tamaños de gotas y otros factores específicos para la aplicación. En ciertas aplicaciones, se puede preferir el hervor parcial del líquido. Conforme se eleva la temperatura de líquido disminuye el tamaño de ías pequeñas gotas y la cantidad de gas y vapor del líquido se eleva. Según la aplicación, el porcentaje en peso de estos gases y vapores estables puede ser 1%, 5%, 10%, 20% o bien hasta 40% del fluido total que sale de la cámara. Un estado termodinámico óptimo del líquido que sale de la boquilla (temperatura y presión) se selecciona con base en estos factores. El nivel de atomización y el régimen de flujo del líquido y propiedades, dicta directamente el requerimiento de energía del dispositivo. Como en el caso de dispositivos de la técnica anterior, el nivel de energía que se requiere es determinado por un análisis comparativo de entrada/salida, potencia al dispositivo, y nivel de atomización de conformidad con lo determinado por el tamaño medio de gotas y la uniformidad por tipo de líquido, a sí como el métoco de calentamiento, materiales utilizados para formar el atomizador, régimen de transferencias de calor y otros factores. El dispositivo puede operar en un amplio rango de ajustes de potencia. Con ajustes de potencia muy bajos se obtiene una atomización promedio y pequeñas gotas dentro de un rango de 20-100 µm. Sin embargo, altos niveles de pctencia resultan en atomización del orden de sub-micra. De conformidad con lo previamente descrito, el ajuste de potencia puede ser ajustado durante la operación del atomizador cambiando simplemente el voltaje aplicado al material del atomizador o al elemento de calentamiento. El ajuste de la potencia resulta en una temperatura máxima particular del líquido dentro de la cámara (habitualmente justo cuando el líquido sale de la cámara) . Esa temperatura máxima puede ser sostenida durante un corto período de tiempo a partir de fracciones de un milisegundo hasta 0.01 o 0.1 segundo, o bien puede ser mantenida durante un segundo, 10 segundos o bien 1 minuto, según las propiedades de atomización del líquido así como el régimen de flujo a través de la cámara. La presión del líquido que penetra en la cámara es también controlada (por la bomba corriente arriba o bien regulador de presión), con el objeto de proporcionar una caída de presión específica entre la entrada y salida de la cámara. Una baja de 7,031 kg/m (10 psi) puede ser adecuada, sin embargo, bajas de presión de 35,155 kg/m*, (50 psi), 70,310 kg/m2, (100 psi) o bien hasta 210,930 kg/m: (300 psi) pueden requerirse. Una variación de CIW y de razones de CIW a la longitud pueden emplearse para realizar el régimen de flujo deseado y la contrapresión deseada. Algunas de las propiedades de atomización de liquide que determinan las temperaturas y presiones que se requieren incluyen relaciones entre temperatura y presión de líquido y gas ¡co o por ejemplo el punto de ebullición) tensión superficial, viscosidad, y nivel y tamaño de sólidos suspendidos que pueden encontrarse en el líquido. Por consiguiente, es un primer objeto de la presente invención ofrecer un método de atomización de líquido controlable para producir tamaños de gotas promedio específicos así como distribuciones específicas de tamaños de gotas, según la aplicación específica. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un diagrama esquemático combinado y una vista en corte transversal de un sistema de suministro de líquido y una modalidad del atomizador de líquido, respectivamente, la vista en corte transversal muestra detalles del atomizador de la presente invención. La figura 2 es un esquema de un sistema de suministro de rociado que utiliza el atomizador de la presente invención. La figura 3 es una vista isométrica de otra modalidad del atomizador de líquido de la presente invención. La figura 4 es una vista isométrica de otra modalidad del atomizador de líquido de la presente invención. La figura 5 es una vista el elevación frontal del extremo de suministro del atomizador de líquido. La figura 6 muestra los resultados de LDV obtenidos empleando un dispositivo de atomización de la técnica anterior para siembra de partículas. La figura 7 muestra los resultados de LDV obtenidos empelando El dispositivo de atomización de la presente invención para siembra de partículas. La figura 8 muestra la distribución de tamaños de pequeñas gotas para alcohol a un régimen de flujo de 4 ml/min para varios niveles de entrada de potencia al atomizador. La figura 9 muestra la distribución acumulada de tamaños de pequeñas gotas para alcohol a un régimen de flujo de 4 ml/min para varios niveles de entrada de potencia al atomizador. La figura 10 muestra la distribución promedio de tamaños de gotas para alcohol isopropílico a un régimen de flujo de 4 ml/min para varios niveles de entrada de potencia al atomizador. La figura 11 muestra distribución de tamaños de pequeñas gotas para atomización de agua cerca del borde de rociado a un alto nivel de atomización en ubicaciones axiales diferentes. La figura 12 es una imagen que muestra el rocío atomizado producido empleando el atomizador de la presente invención. La figura 13 es una gráfica de emisiones de hidrocarburo de un motor equipado con atomizador que funciona a un bajo nivel de rotaciones por minuto, en estado constante, bajo carga completa, en función de la energía eléctrica suministrada al atomizador de combustible y emisiones de hidrocarburo a partir -da un sistema de inyecciones electrónico convencional moderno (EFI) bajo condiciones similares, para propósitos de comparación.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La figura 1 se indica generalmente como 2 un sistema de suministro de líquido genérico. El sistema de suministro 2 incluye una fuente de líquido ß que contiene líquido que debe ser suministrado, el líquido específico utilizado depende de la aplicación particular. Una línea de suministro de líquido 8 suministra líquido a la entrada de una bomba 12 a través de un filtro previo a la bomba 10. La bomba 12 dirige el líquido a través de un filtro posterior a la bomba 14, una válvula reguladora 16 y un medidor de flujo 18, y finalmente a la entrada 42 del atomizador 4. Una unidad de control electrónico 3 recibe señales de entrada del medidor de flujo 18 así como otras señales de retroalimentación específicas para la aplicación. Con base en estas señales de retroalimentación, la unidad de control 3 determina la potencia apropiada a suministrar a la potencia 12 y al atomizador 4 -para controlar tanto el régimen de flujo de líquido como el nivel de atomización como se describe más adelante, además una válvula reguladora 16 puede ser ajustada electrónicamente de tal manera que la unidad de control 3 pueda controlar la presión de líquido rápidamente si se desea. Una modalidad particularmente eficiente del atomizador de líquido se indica como 4 en la figura 1. El líquido penetra en el atomizador 4 en la entrada 42 en el bloque de entrada 56 y es dirigido hacia un primer extremo 48 de un tubo de cerámica o vidrio 44. Dentro del tubo de cerámica 44 se encuentra un elemento de calentamiento helicoidal 46 que se extiende sobre la longitud del tubo de cerámica 44 (obsérvese que solamente se ha mostrado una parte del elemento de calentamiento 46) . Conforme a líquido se desplaza hacia abajo por el tubo 44 es progresivamente calentado para lograr la temperatura deseada. El líquido sale del tubo 44 en el otro extremo 50 y es empujado a través de una perforación fina 52 en- el bloque de salida 54. Al penetrar en la perforación 52, la presión del líquido disminuye debido a la pérdida por fricción en la perforación 52, y al salir de la perforación 52 en la salida 58, la presión del líquido baja rápidamente a presión ambiente, atomizando así el líquido para producir un fino rocío de pequeñas gotas. Los bloques de entrada y salida 54 se fabrican de material eléctricamente conductor e incluyen perforaciones 60 para insertar ios extremos del elemento de calentamiento 46. La perforación 60 puede ser solamente una perforación ciega interna para eliminar cualquier fuga y sin embargo retener y guardar el extremo del elemento de calentamiento helicoidal 46 en contacto con los bloque de entrada y salida. Un sujetador 62 (se muestra aquí como un tornillo) en una perforación roscada, aún cuando se pueden emplear otros sujetadores conecta alambres eléctricos 64 y 66 a los bloques de entrada 56 y salida 54, respectivamente. Se observará que mientras el alambre 64 se encuentra conectado a tierra y el alambre 66 se encuentra conectado a la unidad de control 3, se pueden emplear otras configuraciones. Por ejemplo, puede ser deseable fijar el alambre de control sobre el bloque de entrada 56 y tener el sistema de contacto de bloque de salida 54 aterrizado directamente (como por ejemplo en un cabezal de motor en aplicaciones de inyección de combustible) . Un sistema de suministro de combustible 70 que utiliza el atomizador de la presente invención se muestra de manera esquemática en la figura 2. Un depósito de combustible 72 proporciona un recipiente de almacenamiento para el combustible (gasolina, diesel, JP-8, y otros combustibles) que es suministrado a la entrada de una bomba 78 a través de una línea de combustible 74 y filtro de combustible 76. La bomba 78 suministra el combustible a un regulador 80 que devuelve el combustible en exceso al depósito de combustible
72 a través de una línea de combustible de 82. Un medidor de flujo de combustible proporciona una señai que indica el flujo de combustible al atomizador 86. Una unidad de control 88 suministra energía al atomizador con base en el nivel de atomización que se requiere, tipo de combustible y otras condiciones. Ei medidor de flujo 84 puede proporcionar una señal a la unidad de control 88 para compensar el régimen-de flujo de combustible. El atomizador suministra un rocío fino 90 a la cámara de combustión, múltiple de admisión o bien otras ubicaciones del motor, según la aplicación específica y según el tipo del motor. Mientras que la bomba 78 y la unidad de control 88 han sido mostradas como recibiendo energía de 12 PDC se entenderá que otros voltajes DC AC pueden emplearse según . el tipo de vehículo y los voltajes suministrados. Pasando a la figura 3, se muestra una vista detalla de una modalidad más sencilla del atomizador 20. Esta modalidad es básicamente un tubo hueco 25 (mostrado aquí con una sección transversal circular, aún cuando se pueden emplear otras formas , que tiene una longitud L, un diámetro interno D, un espesor de pared T, un extremo de entrada 27 y un extremo de salida 28. El tubo 25 puede ser elaborado de cualquier material eléctricamente conductor/resistente que incrementa su temperatura cuando pasa una corriente eléctrica a través de dicho material. El material utilizado depende de- :amano global del atomizador, del tipo de líquido, de requerimientos de calentamiento, y de otros factores aún cuando el acero inoxidable ha comprobado ser satisfactorio. Un par de alambres eléctricos 26 están conectados al tubo 25, a través de los contactos eléctricos 23 y 24, en cada uno de sus extremos. Los contactos 23 y 24 pueden estar conectados al tubo 25 por soldadura fuerte, soldadura blanda, c bien cualquier otro medio adecuado. Como una parte integral de un aparato de fabricación de partículas o de prueba, el extremo de salida 28 puede estar en contacto con una porción metálica del aparato con el objeto de ofrecer de esta forma una conexión aterrizada para el contacto en el extremo de salida del tubo 25. En esta configuración, lo único que se requiere es una sola conexión eléctrica 23 en el extremo de entrada 27. En otra modalidad, ambas conexiones 23 y 24 están conectadas a tierra y una conexión central 37 proporciona un potencial de voltaje. Una conexión central 37 puede estar localiza más cerca de la conexión 24, incrementando así la resistencia entre las conexiones 37 y 23 mientras se disminuye la resistencia entre las conexiones 37 y 24. Esto resulta en un mayor flujo de corriente entre las conexiones 37 y 24, y dos niveles de calentamiento. Mediante el calentamiento del líquido a un nivel mas alto más cercano al extremo de salida 28, la probabilidad de extender el hervor del líquido en ei tubo es reducida. El montaje físico del tubo 25 puede ser proporcionado a través de porciones roscadas internas o externas del tubo 25, ajuste a presión del tubo o bien a través de cualquier otro método que ofrece resistencia adecuada mientras que permite que el líquido permite que el líquido fluya libremente. En operación, un líquido penetra por el extremo de entrada 27 del atomizador 20. Una corriente eléctrica es pasada a través del tubo 25 del atomizador, calentando así el material del tubo así como el líquido en el tubo, que se encuentra en contacto directo con las paredes internas del tubc 25. Conforme el líquido prosigue su avance a través del tubo 25, permanece en forma líquida mientras se eleva su temperatura. Ai salir del extremo de salida del tubo 25, la presión del líquido baja rápidamente, lo que resulta en una atomización del líquido. El líquido atomizado producido de esta forma consiste de gotas extremadamente pequeñas (del order- de algunas mieras) y a temperatura elevada, lo que reduce la posibilidad de condensación er- superficies internas del aparato de prueba. Se entenderá que la temperatura puede ser incrementada hasta en el punto en el cual puede ocurrir un flujo de dos fases (fase líquida y fase gaseosa en el tubo, o bien a temperaturas todavía mayores el líquido puede estar totalmente vaporizado lo que resulta en la producción de gas. Mientras existen aplicaciones er- donde esto es deseable, una ventaja principal de atomizador de la presente invención es la capacidad de controlar el tamaño de las pequeñas gotas. Esta capacidad se pierde una vez que el líquido se vaporiza para formar átomos o moléculas del material particular. Así mismo, materiales disueltos presentan una mayor probabilidad de precipitarse en el tubo a temperaturas de vaporización y cambiar el flujo de fluido a través del tubo. Una manga 29 de material adicional puede instalarse sobre toda la longitud del tubo 25 o bien solamente a lo largo de una parte del tubo 25. La manga 29 puede simplemente agregar resistencia estructural al atomizador 20 o bien puede proporcionar aislamiento eléctrico y/o térmico entre el atomizador 20 y otros componentes de aparato. La figura 4 ilustra una modalidad adicional 30 del atomizador de la presente invención. Como en la modalidad básica, el atomizador está construido en forma de un tubo hueco 31 que tiene un extremo de entrada 32 y un extremo de salida 33. En esta modalidad, sin embargo, el tubo 31 es construido de preferencia de un material no eléctricamente conductor, por ejemplo, cerámica. Un elemento de calentamiento colocado centralmente 35 se extiende a lo largo del eje central del tubo 31 (el elemento de calentamiento 35 puede también estar desplazado con relación al centro en ciertas configuraciones) . La energía suministrada al elemente de calentamiento 35 es proporcionada por alambres eléctricos 34, que están conectados a cada extremo del elemento de calentamiento. Cualquier extremo del elemento 35 puede estar conectado a una porción metálica del aparato con el objeto de proporcionar una conexión a tierra. Les extremos del elemento de calentamiento 35 pueden estar soportados por las extensiones del tubo 35 mismo o bien por los aditamentos que soportan el tubo 31. Mediante la colocación dei elemento de calentamiento 35 dentro del tubo 31 el líquido rodea totalmente el elemento de calentamiento 35, incrementando así la eficiencia del elemento de calentamiento 35 a diferencia del calentamiento del tubc entero, que se encuentra solamente internamente en contacto con el líquido. El tubo 31 proporciona resistencia estructural al elemento de calentamiento 35 mientras aisla el elemento de calentamiento 35 de componentes de aparato eléctricamente conductores. También en la figura 4 se muestra un dispositivo de calentamiento alternativo 98. El dispositivo de calentamiento 98 puede comprender cualquier número de dispositivos de calentamiento radiantes, conductores o bien de otros tipos co o se describió arriba. Según los requerimientos de calentamiento, estas fuentes de calor pueden ser utilizadas en combinación con el dispositivo de calentamiento eléctricamente resistente descrito arriba o bien en lugar de dicho dispositivo de calentamiento eléctricamente resistente. En la figura 5 se muestran diferentes opciones de soporte diferentes para el extremo de salida de cualesquiera de las modalidades descritas arriba del atomizador mientras que en el caso de tubos de diámetros extremadamente pequeños, el extremo de salida puede estar totalmente abierto, en tubos más grandes, el extremo de salida está cerrado e incluye numerosos puertos de suministro de líquido 92 y 94. En modalidades en las cuales el tubo es elemento de calentamiento, el suministro de los puertos 92 a lo largo de la porción externa del extreme de salida 50 resulta en el suministro del líquido que se encuentra más cerca al elemento de calentamiento y por consiguiente a una temperatura mayor que el líquido en el centro del tubo. En ciertas modalidades puede ser provechoso ofrecer un puerto 94 único ubicado centralmente mientras que en otras modalidades la ubicación, el número y la configuración de los puertos pueden ajustarse con el objeto de optimizar la eficiencia del atomizador, en aplicaciones en las cuales el líquido incluye partículas suspendidas, estos puertos 92 y 94 son de un tamaño con diámetros por lo menos dos veces mayores que los diámetros de las partículas para evitar taponamiento. Un dispositivo de atomización de ia técnica anterior, comercialmente disponible, fue utilizado con un sistema LDV moderno para medir la velocidad de aire de admisión er- una prueba de admisión de un motor automotriz. Las mediciones de velocidades se miden en coordinación con la posición del árbol de leva del motor. En ei transcurso de un rinuto se efectuaron 78 mediciones. Los resultados se muestran en la figura 6, cada punto indicando uno de los 78 puntos de datos. Estos resultados muestran el carácter inadecuado del dispositivo de la técnica anterior para siembra. En el mismo sistema de configuración de prueba de 11V que el atomizador de la técnica anterior ilustrado en la figura 6 se probó el atomizador de la presente invención. Los resultados se muestran en la figura 7. En un período de un minuto se lograron 10,000 mediciones empleando ei atomizador de la presente invención como dispositivo de siembra. En contraste con los resultados de la técnica anterior mostrados en la figura 6, el dispositivo de la presente invención ofrece ganancias muy importantes en cuanto a siembra de partículas. Estas mediciones incrementadas indican el mayor número de partículas de tamaño adecuado alimentadas en la corriente de aire. Solamente partículas de tamaño apropiado reflejan el láser para proporcionar mediciones de datos, mientras que no afectan el flujo de aire en sí. Se efectuaron mediciones de tamaño de pequeñas gotas con el atomizador utilizando solvente orgánicos y utilizando agua. Las mediciones con solvente orgánicos fueron efectuadas empleando un sistema de difracción láser Fraunhofer diffraction system (Malvern Instruments Modelo 2600c) , mientras que se utilizó un analizador Dcppler de fase láser
(PDPA^ para determinar simultáneamente la distribución de tamaños de pequeñas gotas y velocidad para experimentos con agua. La figura 8 muestra que la distribución de tamaños de pequeñas gotas puede ser controlada a través de ajustes de la entrada de energía del atomizador. Para los experimentos comentados con relación a las figuras 8-10, el 100% de la potencia de atomizador es igual a 40 -,;ats aun cuando se entenderá que niveles de potencia mayores que 40 wats pueden ser empleados para proporcionar la atomización deseada.
También con relación a las figuras 8-10, se debe observar lo siguiente: en la figura 8 la escala vertical es el percentaje en volumen para partículas de tamaños particulares, y la escala horizontal representa los tamaños de partículas en mieras; en la figura 9 la escala vertical es el porcentaje volumétrico para todas las partículas debajo de un tamaño particular y la escala horizontal es los tamaños de partículas en mieras (así para una entrada de potencia del 100% (40 wats) todas las partículas están por de bajo de 4 mieras en cuanto a tamaño) ; y en la figura 10 la escala vertical es ei tamaño promedio de las pequeñas gotas en mieras y la escala horizontal es el porcentaje de entrada de potencia. Esta flexibilidad en cuanto a la selección en cuanto al tamaño de las pequeñas gotas es importante en muchas aplicaciones, como por ejemplo secado por rociado, revestimiento de partículas, producción de nano-polvo, así como combustión de combustible líquido. Gotas extremadamente pequeñas (la mayoría se encuentra dentro del rango inferior a la miera y por debajo del límite de detección) pueden ser generadas en el rango más alto de entradas de potencia del dispositivo atomizador. En el caso de una entrada de potencia muy baja (20°), la distribución de tamaños de gotas muestra dos picos pronunciados (debajo de 30 µm, acompañados oon el pico más ancho en tamaños de gotas mayores que 100 µm. Cuando la potencia del dispositivo de atomizador es incrementada a 60%, los picos son desplazados hacia tamaños de gotas más pequeños y el pico mayor es centrado alrededor de 4 um, en esta condición más del 40% (en volumen) del aerosol tiene diámetros inferiores a 4 µm (figura 9) , a pesar del hecho que no se hace ningún esfuerzo para corregir lecturas erróneas en el caso de tamaños de gotas inferiores a 1.2 µm. Se encuentra que la distribución de tamaños de gotas se desplaza desde grandes gotas (20-40 mieras) para entradas de energía bajas, hasta gotas más pequeñas (2-10 mieras) en el caso de entrada modesta de energía. En el caso de entradas de energía más elevada, la mayoría de las pequeñas gotas se encuentran dentro de un rango inferior a la miera y el instrumento de Malvern no puede capturar apropiadamente la distribución de tamaños de gotas. Los resultados presentados aquí demuestran que el aerosol producido por el dispositivo atomizador de la presente invención se encuentra distribuido en un rango muy angosto de t amaños de gotas y que la mayoría de las gotas se encuentran dentro del rango inferior a la miera (debajo del nivel de detección por el instrumento) en niveles de potencia más elevados . El tamaño promedio de las gotas disminuye con un incremento de la entrada de energía; así, el desempeño del atomizador puede ser optimizado para requerimientos diferentes de régimen de flujo y cámara de rociado. Los resultados indican que el tamaño promedio de las gotas disminuye exponencialmente con un incremento de la entrada de energía (figura 10) . Mediciones del tamaño medio de las gotas para diferentes regímenes de flujo de solvente (1-5 ml/min) indican que gotas primarias más pequeñas resultan del incremento de régimen de flujo. Resultados preliminares indican que la distribución de tamaños de gotas es significativamente más estrecha que en el caso de ios nebulizadores neumáticos y ultrasónicos convencionales. Aún en el caso de condiciones de operación sub-óptimas, la distribución de tamaños de gotas empleando el atomizador de la presente invención se limita a algunas pocas mieras, en la figura 11 se muestra la distribución de tamaños de gotas para agua a un ajuste de atomización más alto (entrada de potencia/40 wats) y en el eje del rociado. La escala vertical es el conteo de partículas mientras que la entrada horizontal es el tamaño de partículas en mieras. Obsérvese que la distribución de tamaños de gotas es muy angosta apara todas las ubicaciones axiales. El diámetro medio de gotas es centrado entre 1 y 3 mieras y existen muy pocas gotas mayores de 5 mieras. El diámetro medio de Sauter (proporción entre el tercer y segundo momento de la distribución de tamaño de gotas, se eleva de aproximadamente 1 um a 1.27 cm (0.5" de la boquilla hasta 2.5 µm a 3.81 cm (1.5"; de la boquilla.
Los resultados de las pruebas descritas arriba indican que más allá de los simples resultados de atomización incrementados lograd os con el atomizador de la presente invención, se puede lograr un excelente control del tamaño medio de las pequeñas gotas y de distribución de tamaños de gotas. La entrada de energía al atomizador puede ser variada, así como el flujo de fluido (líquidos, suspensiones y combinaciones de estos) , para lograr los resultados requeridos para la aplicación. De conformidad con lo descrito previamente, el tamaño y el número de les atomizadores o puertos de atomizadores que se utilizan pueden ser adecuado para el líquido o la aplicación particular. Por ejemplo, en cámaras de humo utilizadas para pruebas aerodinámicas, se pueden usar varios atomizadores para mostrar un flujo de aire a lo largo de porciones diferentes del artículo que se está probando. En pruebas de flujo de fluido más pequeñas, atomizadores individuales pueden ser adecuados. Cuandc los flujos de prueba varían de punto a punto, atomizadores de tamaños diferentes pueden ser utilizados en posiciones diferentes con el objeto de proporcionar las distribuciones más efectivas de partículas. En la producción de nano-poivo, el tamaño, regímenes de flujo, tamaño de puerto de entrada y salida de potencia pueden ser ajustados con el objeto de producir la distribución de tamaños y diámetro de polvo medio que se desean.
La capacidad de las diferentes modalidades del atomizador de la presente invención para producir gotas extremadamente pequeñas es ilustrada dramáticamente por la fotografía mostrada en la figura 12. El rocío atomizado que sale del atomizador ha sido ilustrado para mostrar el líquido administrado en contraste con el fondo negro. A la derecha del fotógrafo el líquido ha sido dispersado hasta ei punto de parecerse a "humo" lo que es particular útil en numerosas aplicaciones descritas arriba. La prueba de la modalidad básica para su uso en la atomización de combustible fue efectuada empleando un cilindro doble, totalmente instrumentado, una leva superior, de combustión interna conectado a un dinamómetro de motor. Para simular el calentamiento del motor, se utilizó agua de la llave para enfriar el motor durante operación en estado de equilibrio hasta que el agua que sale del bloque motor se estabilizó a 20°C. Aún cuando el calentamiento de_ ;r es un evento pasajero, ias pruebas efectuadas son válidas para un punto de tiempo específico durante el ciclo de calentamiento. La prueba comparó las emisiones de HC entre un inyector estándar y el atomizador para un motor que funciona a 1200 revoluciones por minuto con una carga relativamente alta (2.628 kilográmetros [19 pies-libras]). La potencia eléctrica suministrada al tubo de atomizador varió entre aproximadamente 90 y 215 wats. Los resultados de ia prueba \_A_?U ;n la figura 13. La escala vertical indica niveles de HC en partes por millón ??p?-0 y la escala horizontal indica la entrada de potencia al atomizadcr en wats. Para el inyector de combustible electrónico, niveles de HC fueron medidos a aproximadamente 10,100 ppm. Niveles de emisión para el atomizador fueron medidos a aproximadamente 8,900 ppm cuando se suministró justo arriba de 90 wats de potencia al tubo de atomizador. Conforme se elevó la potencia del atomizador, las emisiones de HC se redujeron significativamente hasta alcanzar aproximadamente 180 wats de potencia de atomizador. en este punto, se midieron los niveles de HC alrededor de 7100 ppm y no se redujeron significativamente cuando el polvo de atomizador fue incrementado arriba de 110 wats. Se debe entender que esta prueba fue efectuada en estado de equilibrio en un motor ligeramente caliente. La reducción más significativa de emisiones de HC, sin embargo, puede ser esperada durante ei arranque en frío real del motor dentro de los primeros pocos minutos de operación del motor. Se entenderá que la terminología utilizada aquí es para el propósito de describir modalidades particulares solamente y no pretende ser limitativa, se debe de observar que, co o se emplea en la especificación y er- las reivindicaciones anexas, las formas singulares "un" y "el" incluyen referentes plurales a menos que el contexto establezca claramente le contrario. En esta solicitud, cuando se hace referencia a publicaciones, las divulgaciones de estas publicaciones son incorporadas aquí en sus totalidades -por referencia con el objeto de describir más cabalmente ei estadc en ia técnica a la cual pertenece esta invención.