¿Qué refrigeración y qué alimentación eléctrica necesita un equipo de limpieza láser?

Las cifras indicadas proceden de la documentación de fabricantes de fuentes láser, equipos y grupos de refrigeración concretos y muestran órdenes de magnitud — lo vinculante son los datos del equipo concreto.

En lo relativo a la seguridad eléctrica y las comprobaciones, el artículo no sustituye ni la evaluación de riesgos ni el asesoramiento de un electricista cualificado ni un asesoramiento jurídico.

Por qué la aclaración empieza antes de la entrega

Según el Reglamento alemán de seguridad industrial (BetrSichV), antes de utilizar equipos de trabajo el empleador evalúa los riesgos que se presentan. Conforme al § 3, apartado 3, esta evaluación de riesgos debe iniciarse ya antes de la selección y la adquisición.

Los obstáculos el día de la entrega también pueden estar en la periferia:

• la base de enchufe no es compatible con la clavija del equipo
• el circuito no está dimensionado para el consumo de potencia
• falta el medio refrigerante prescrito
• no existe una conexión de aire comprimido necesaria

Refrigeración por aire: poca periferia, límites claros

En los equipos refrigerados por aire, el calor residual de la fuente láser se cede directamente al aire ambiente. No se necesitan circuito de refrigeración, agua de refrigeración ni anticongelante.

La documentación de los fabricantes muestra este tipo de construcción sobre todo en láseres de menor potencia. JPT ofrece, por ejemplo, una fuente láser de fibra pulsada refrigerada por aire con 200 y 300 vatios para la limpieza, que no necesita un equipo de refrigeración externo, e indica un rango de temperatura de funcionamiento de 0 a 40 °C. En Clean-Lasersysteme, los sistemas Low-Power de 12 a 100 vatios se describen como refrigerados por aire. Para los sistemas Mid-Power de 150 a 600 vatios, el catálogo de productos indica refrigeración por aire o por agua, con una temperatura ambiente admisible más baja en la refrigeración por aire (36 en lugar de 40 °C). Por tanto, no existe un límite fijo en vatios entre ambos tipos de construcción.

No obstante, el calor residual permanece en la sala, y también aquí rige un rango de temperatura admisible.

En Beamlux, el BL Portable Pulse portátil está refrigerado por aire y puede funcionar con batería. Para trabajos sin conexión a la red desaparece así la cuestión de la toma de corriente — la autonomía y los tiempos de carga deberían contrastarse entonces de antemano con los datos del equipo.

Refrigeración por agua con grupo de refrigeración

En la documentación consultada sobre equipos manuales de onda continua y fuentes láser en el rango de los kilovatios está prevista la refrigeración por agua. Un grupo de refrigeración — también llamado chiller o refrigerador de recirculación — bombea agua en circuito cerrado a través de la fuente láser y, según la construcción, a través de otros componentes, y cede el calor al aire ambiente.

La potencia frigorífica necesaria depende de la potencia del láser. Para sus fuentes láser de fibra de onda continua, Raycus indica más de 5.000 vatios de potencia frigorífica con 2.000 vatios de potencia del láser y más de 15.000 vatios con 6.000 vatios; la temperatura del agua de refrigeración está fijada en 22 ± 1 °C. Por tanto, el grupo tiene que evacuar bastante más calor del que el láser emite como radiación.

En Beamlux, el BL CW 2000 y la BL máquina de soldadura láser están refrigerados por agua. Para ellos se suman como puntos de planificación el medio refrigerante, el anticongelante y el punto de rocío.

Agua de refrigeración, heladas y pausas prolongadas

Qué líquido debe ir en el circuito lo establece el fabricante. Los manuales consultados mencionan agua purificada, destilada o desionizada. El manual del equipo de refrigeración TEYU CW-5000/5200 excluye líquidos con sólidos o componentes corrosivos y propone cambiar el agua aproximadamente cada tres meses.

Si el equipo de refrigeración lleno se almacena por debajo de 2 °C, el mismo manual exige un aditivo anticongelante; se recomienda un producto a base de etilenglicol o propilenglicol con un máximo del 30 por ciento. Para temperaturas ambiente entre −10 y 0 °C, Raycus prescribe una solución de etanol al 30 por ciento en volumen y, por debajo de ese rango, un equipo de refrigeración con función de calefacción en funcionamiento ininterrumpido. Las especificaciones difieren notablemente — lo determinante es el manual del equipo de refrigeración instalado y de la fuente láser.

Según el manual de Raycus, además, el agua de refrigeración debe vaciarse cuando el equipo no se utiliza durante un periodo prolongado, ya que de lo contrario pueden producirse daños permanentes.

Punto de rocío y agua de condensación

Si el agua de refrigeración está más fría que el punto de rocío del aire ambiente, la humedad se condensa en los conductos y en los componentes refrigerados. Raycus advierte de que la condensación en el láser o en el cable de salida puede causar daños irreversibles y prohíbe el funcionamiento por debajo del punto de rocío.

El manual incluye una tabla de puntos de rocío con 22 °C de temperatura del agua de refrigeración como referencia. Dos valores de ella:

• a 30 °C de temperatura ambiente y 60 por ciento de humedad relativa, el punto de rocío se sitúa en 21,5 °C — justo por debajo de la temperatura del agua
• a 30 °C y 70 por ciento se sitúa en 24 °C — en ese caso, el fabricante exige contramedidas antes del funcionamiento

Se mencionan la introducción de aire limpio y seco a través de una conexión prevista para ello o la reducción de la temperatura ambiente, por ejemplo con un equipo de climatización para armarios eléctricos. En caso de agua de condensación, TEYU recomienda una temperatura del agua más alta o el aislamiento de los conductos y de las piezas refrigeradas.

Temperatura ambiente y lugar de instalación

Para las fuentes láser de fibra de onda continua de Raycus se indican una temperatura ambiente de 10 a 40 °C, una humedad relativa del aire del 30 al 70 por ciento y un lugar de instalación plano y libre de vibraciones.

El grupo de refrigeración necesita espacio para la entrada y la salida de aire. Para el TEYU CW-5000/5200, el fabricante exige al menos 30 cm de distancia en la salida de aire trasera y al menos 8 cm en la entrada de aire lateral; el tejido del filtro de polvo debe limpiarse periódicamente. Los grupos de mayor tamaño pueden requerir otras distancias.

Además, se aplica lo siguiente:

• Para el cable de fibra óptica, Raycus indica diámetros mínimos de curvatura para el transporte y el funcionamiento.
• Los manuales de láser consultados exigen un conductor de protección correctamente conectado.
• La publicación FBHM-139 de la DGUV señala que las instalaciones láser son siempre fuentes de ignición efectivas. Las sustancias inflamables del entorno deben incluirse en la evaluación de riesgos.

Conexión monofásica o trifásica

En la red de baja tensión alemana hay 230 V entre un conductor de fase y el conductor neutro, y 400 V entre dos conductores de fase. En los equipos láser, el tipo de conexión depende de la clase de potencia.

El manual de un fabricante de equipos láser de fibra manuales ofrece un ejemplo de ello, con los valores nominales de 220 y 380 V, que en Alemania corresponden a 230 y 400 V:

• 1.000 y 1.500 vatios de potencia del láser: monofásico, consumo de potencia inferior a 6 y a 8 kW, respectivamente
• 2.000 y 3.000 vatios: trifásico, consumo de potencia inferior a 10 y a 12 kW, respectivamente

Las fuentes láser de Raycus de 2.000 a 6.000 vatios están diseñadas para una tensión alterna de 360 a 510 V y una potencia conectada de 7,5 a 22 kVA.

Para el uso industrial existen bases y clavijas CEE según DIN EN 60309. Según MENNEKES, el azul identifica el rango de 200 a 250 V y el rojo el de 380 a 440 V; las versiones monofásicas tienen dos polos y contacto de protección, las trifásicas tres polos con contacto de protección, en su caso con conductor neutro. Las corrientes asignadas son, por ejemplo, 16 A o 32 A. El color, el número de polos y la corriente asignada de la clavija del equipo deberían conocerse antes de la entrega.

Consumo de potencia y protección eléctrica

La potencia del láser que figura en la ficha técnica no es el consumo de potencia de la red. En el ejemplo anterior, para un equipo con 2.000 vatios de potencia del láser se indica un consumo de potencia inferior a 10 kW.

Para la alimentación eléctrica cuentan:

• el consumo de potencia del equipo completo, incluido un grupo de refrigeración independiente
• picos de corriente breves: en el TEYU CW-5000/5200, según el fabricante, la corriente puede alcanzar temporalmente de 6 a 10 A pese a un consumo medio reducido
• otros consumidores en el mismo circuito, por ejemplo la aspiración
• una tensión estable: Raycus exige comprobar, antes de la puesta en marcha, si la tensión de alimentación es estable y el conductor de protección está en buen estado; una tensión de conexión incorrecta puede dañar el equipo

De ello no puede deducirse de forma general una protección adecuada. Si hay que instalar una toma de corriente o modificar un circuito, el empresario debe garantizar, conforme al § 3 de la DGUV Vorschrift 3, que esto lo realice únicamente un electricista cualificado o se haga bajo su dirección y supervisión.

Aire comprimido y calidad del aire

Algunos láseres manuales necesitan una conexión de aire comprimido. El manual de un fabricante de equipos láser de fibra manuales exige, durante el funcionamiento del láser, aire comprimido o nitrógeno conectado; el aire comprimido debe ser limpio y seco, a aproximadamente 0,2 a 0,3 MPa, es decir, de 2 a 3 bar. Según ese manual, un cristal protector con marcas de quemadura debe sustituirse, ya que de lo contrario puede dañarse la lente de enfoque.

También en la fuente láser puede desempeñar un papel el aire: Raycus prevé una conexión para aire limpio y seco contra la condensación — con un punto de rocío de 0 °C como máximo y filtros de partículas y de neblina de aceite de hasta 0,1 µm.

Si un equipo necesita aire comprimido y con qué calidad lo indica su manual. Donde se exija, conviene comprobar de antemano si la presión y el tratamiento del aire de la red del taller son adecuados.

Seguridad eléctrica y comprobaciones

La DGUV Information 203-071 describe los equipos eléctricos móviles como aquellos que pueden moverse durante el funcionamiento o trasladarse fácilmente de un lugar a otro mientras están conectados; los equipos transportables se tratan como móviles. Cómo debe clasificarse un equipo de limpieza láser sobre ruedas se determina en la evaluación de riesgos.

Entre otras cosas, se aplica lo siguiente:

• Según la DGUV Information 203-071, los equipos eléctricos móviles listos para conectar deben someterse al menos a una comprobación de defectos visibles, como daños de transporte.
• Si la seguridad de un equipo de trabajo depende de las condiciones de montaje, conforme al § 14, apartado 1, de la BetrSichV debe ser comprobado por una persona capacitada para ello antes de su primer uso.
• Los equipos de trabajo expuestos a influencias que causan daños y que pueden dar lugar a riesgos para los trabajadores deben comprobarse periódicamente. Los plazos los determina y fija el empleador; según la DGUV Information 203-071, los valores orientativos de las instrucciones de aplicación del § 5 de la DGUV Vorschrift 3 tienen carácter orientativo.
• Para la comprobación de la seguridad eléctrica, la FBHM-139 remite al manual de instrucciones y, para emergencias, menciona la desconexión de la instalación láser, a ser posible dejándola sin tensión. Por ello, antes del primer uso debería estar claro dónde se desconecta el equipo de la red.

Qué comprobaciones son necesarias en la propia empresa lo aclara la evaluación de riesgos, en su caso con asesoramiento especializado.

Lista de comprobación para el lugar de instalación

Antes de la entrega, estos datos deberían estar disponibles y contrastados con el lugar de uso:

1. Tipo de conexión según la ficha técnica: monofásica o trifásica, tensión y frecuencia
2. Consumo de potencia, así como color, número de polos y corriente asignada de la clavija
3. circuito existente y protección eléctrica, en caso de modificaciones con un electricista cualificado
4. Tipo de refrigeración y, en caso de refrigeración por agua, medio refrigerante, intervalo de cambio y anticongelante
5. Temperatura ambiente y humedad del aire a lo largo del año
6. Distancias para la entrada y la salida de aire del equipo y del grupo de refrigeración
7. Aire comprimido: si es necesario, con qué presión y con qué calidad
8. Inspección visual tras la entrega e integración en la organización de las comprobaciones

La zona láser, el equipo de protección y la aspiración se suman como temas propios de la evaluación de riesgos.

Fuentes

• Raycus — Continuous-Wave Fiber Laser User Guide RFL-C2000S-HP bis RFL-C6000S-HP — Entorno de funcionamiento, potencia conectada, tensión de alimentación, agua de refrigeración, tabla de puntos de rocío, conexión de aire.
• TEYU S&A — CW-5000/5200 Industrial Chiller User Manual — Picos de corriente, distancias de ventilación, agua de refrigeración, anticongelante, agua de condensación.
• STYLECNC — Handheld 3 in 1 Laser Machine User Manual — Tipo de conexión y consumo de potencia según la clase de potencia, aire comprimido, cristal protector.
• JPT — CL3 luftgekühlter gepulster Faserlaser, Produktdaten — Refrigeración por aire sin equipo de refrigeración externo, rango de temperatura de funcionamiento.
• Clean-Lasersysteme — Produktübersicht cleanPRODUKTE — Sistemas Low-Power refrigerados por aire, sistemas Mid-Power con refrigeración por aire o por agua y temperatura ambiente admisible.
• MENNEKES — CEE-Stecker: Belegung, Farben und Uhrzeitstellung — Colores de identificación, número de polos y corrientes asignadas según DIN EN 60309.
• Energie-Lexikon — Niederspannungsnetz — 230 V de tensión de fase (estrella) y 400 V de tensión entre fases.
• BetrSichV — Reglamento alemán de seguridad industrial, § 3 y § 14 — Evaluación de riesgos antes de la adquisición, comprobación de equipos de trabajo, plazos de comprobación.
• DGUV Vorschrift 3 «Elektrische Anlagen und Betriebsmittel» (instalaciones y equipos eléctricos), § 3 — Trabajos en instalaciones eléctricas realizados por un electricista cualificado o bajo su supervisión.
• DGUV Information 203-071 «Wiederkehrende Prüfungen elektrischer Anlagen und Betriebsmittel» (comprobaciones periódicas de instalaciones y equipos eléctricos) — Edición de enero de 2020; definiciones, comprobación antes de la primera puesta en servicio, plazos de comprobación.
• DGUV — FBHM-139 «Strahlarbeiten – Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung» (trabajos de chorreado: limpieza y decapado con radiación láser) — Versión del 20.06.2024; fuentes de ignición, comprobación de la seguridad eléctrica, emergencias.

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