Tesis Dr.Cs. Rafael Quintana Puchol-2013.pdf - Universidad Central ...

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efecto por las características de los productos del proceso de soldadura [42]: el cordón y la
escoria. Para los métodos de planificación experimental parece ser que no existen limitaciones
en cuanto a las cantidades o número de componentes o parámetros y propiedades. Sin
embargo, para conjugar estos datos experimentales con los diagramas de fases surgen
complicaciones en la representación termodinámica de los datos experimentales. El método
más evidente e ilustrativo es el gráfico. Pero la representación en un plano de las propiedades
del sistema multicomponente es muy difícil, y en la mayoría de los casos es sumamente
engorrosa (para no decir imposible).
En la práctica el uso de diagramas de fases y el empleo de diseños de experimentos en la
elaboración de fundentes de soldadura por arco eléctrico es un campo casi virgen en nuestro
país [43-46]. El CIS de UCLV es un pionero destacado en este sentido y ha cosechado
resultados que han conducido a más de 15 tesis de doctorado y a unas 5 patentes [13].
Los sistemas de óxidos (SiO2-MnO, SiO2-Al2O3-CaO, SiO2-Al2O3-MgO, SiO2-Al2O3-CaO-MgO,
SiO2-Al2O3-(CaO,MgO)-TiO2, entre otros) combinados con sales (por ejemplo, CaF2) son los
más empleados en las investigaciones de consumibles de soldadura desarrolladas en el CIS.
En estado fundido, los sistemas multicomponentes pueden estar constituidos por varios
subsistemas: monocomponente, binarios, ternarios, cuaternarios, etc. Por ejemplo un sistema
hexacomponente de óxidos puede estar formado por los tipos de subsistemas siguientes: uno
hexacomponente, seis pentacomponentes, 15 cuaternarios, 20 ternarios, 15 binarios y seis
monocomponente, resultando un total mínimo de 63 subsistemas. Es estratégico conocer de
cuantos tipos de subsistemas puede estar constituidos el conjunto de componentes (p. ej.
óxidos) elegido como sistema, ya que sirve para valorar la complejidad de los sistemas
multicomponentes fundidos y para formar una estrategia del enfoque termodinámico de la
posible existencia de fases en estado sólido.
El posible número total mínimo de subsistemas (NTMS), que se forma a partir de un conjunto de
componentes (óxidos) del sistema principal, se puede calcular por la ecuación siguiente [33]:
NTMS
n
n
n!
(1.5),
p1
!
n
S p
p1
p!
( n p)
Donde n es el número de todos los componentes del sistema; p es el número de componentes
que se agrupan para formar sistemas de menor orden (monocomponente: p = 1, binarios: p = 2,
ternarios: p = 3, cuaternarios: p = 4, etc.); (n-p) constituye el número del resto de los
componentes que agrupados no forman por sí mismos un subsistema de menor orden. Por
ejemplo, del sistema pentacomponente (SiO2-Al2O3-CaO-MgO-CaF2) se forman, según la
fórmula (1.5), los siguientes subsistemas: