Limpieza láser: ¿cómo funciona el procedimiento y cuándo merece la pena?

Para ello, un haz láser controlado incide sobre la capa que se desea eliminar. La energía aportada hace que el óxido, las capas de oxidación, las pinturas u otros residuos se desprendan de la superficie. Para ello no es necesario ningún contacto mecánico con abrasivos ni con material de chorreado.

Esto resulta especialmente interesante en la fabricación industrial. En lugar de tratar la pieza completa, el láser puede limpiar, por ejemplo, únicamente la zona que después se soldará o se encolará. Al mismo tiempo, la tecnología se puede automatizar e integrar en procesos de producción existentes.

Ahora bien, la limpieza láser no es un procedimiento en el que baste con elegir la mayor potencia en vatios disponible. El material, el recubrimiento, el espesor de la capa, el tipo de láser, la densidad de energía, la velocidad de tratamiento y el resultado deseado determinan conjuntamente qué sistema resulta adecuado para una aplicación.

¿Qué es la limpieza láser?

La limpieza láser es un procedimiento para el tratamiento sin contacto de superficies mediante radiación láser. El láser se guía de forma controlada sobre la superficie que se desea limpiar. Según la aplicación, se pueden tratar y eliminar, por ejemplo, óxido, capas de óxido, cascarilla, pintura, recubrimientos o residuos industriales.

A diferencia del lijado, ninguna herramienta abrasiva toca la pieza. Y a diferencia del chorreado abrasivo, tampoco se proyecta sobre la superficie ningún abrasivo clásico como arena, corindón o microesferas de vidrio. Por ello, el procedimiento se cuenta entre los procesos de superficie en seco: para el proceso de limpieza propiamente dicho no se necesita ni agua ni medios de limpieza químicos ni abrasivo clásico.

Esto no significa, sin embargo, que no se genere ningún residuo. El material eliminado puede liberarse en forma de polvo, partículas, aerosol u otras emisiones del proceso. Por eso, una técnica de aspiración y filtración adecuada es una parte importante de toda aplicación láser profesional.

¿Cómo funciona la limpieza láser?

El haz láser transporta una cantidad definida de energía hasta la superficie. Cuando esa energía incide sobre óxido, pintura u otro recubrimiento, la capa absorbe una parte de la radiación. Si se aporta suficiente energía, el material puede eliminarse o desprenderse de la superficie situada debajo.

Lo decisivo es la diferencia entre la capa que se desea eliminar y el material base. Un ejemplo: sobre una placa de acero hay óxido. La capa de corrosión tiene propiedades ópticas y térmicas distintas de las del acero situado debajo. Un proceso láser ajustado en consecuencia puede aprovechar esas diferencias para tratar preferentemente la capa de óxido.

El principio básico suena sencillo. En la práctica, sin embargo, deben coordinarse varios parámetros entre sí. Entre ellos figuran, por ejemplo:

• Potencia del láser, energía del pulso, duración del pulso y frecuencia
• Anchura de escaneo, patrón de escaneo y velocidad de tratamiento
• Posición del foco y distancia de trabajo
• Material, tipo de recubrimiento y espesor del recubrimiento

Por eso no existe un ajuste universal para todas las tareas de limpieza. Un láser que trabaja muy rápido sobre óxido superficial puede necesitar parámetros completamente distintos ante un recubrimiento grueso de varias capas.

¿Qué significa ablación láser?

Un concepto central es la ablación láser. Por ablación se entiende la eliminación selectiva de material mediante el aporte de energía. En la ablación láser, esa tarea la asume la radiación láser. Cuando se alcanza el llamado umbral de ablación de una capa, comienza la eliminación de material. El valor de ese umbral varía de un material a otro — y precisamente eso se puede aprovechar.

El objetivo es encontrar una ventana de proceso adecuada: la energía debe ser lo bastante alta como para eliminar de forma fiable el recubrimiento no deseado. Al mismo tiempo, la influencia sobre el sustrato situado debajo debe mantenerse tan reducida como exija la aplicación correspondiente.

Por eso, afirmar que un láser nunca puede afectar en modo alguno al material base es demasiado genérico. La energía láser también puede modificar una superficie si se eligen parámetros inadecuados. Por tanto, una limpieza láser profesional no significa potencia máxima, sino potencia adecuada.

Láser pulsado o láser continuo (CW) – ¿dónde está la diferencia?

En el tratamiento se emplean sobre todo dos modos de funcionamiento básicos: láser pulsado y láser continuo (CW).

Láser pulsado

Un láser pulsado emite su energía en impulsos cortos e individuales. Así pueden alcanzarse potencias de pico elevadas en intervalos de tiempo muy breves, aunque la potencia media del láser sea comparativamente moderada. Este aporte controlado de energía hace que el láser pulsado resulte especialmente interesante para aplicaciones en las que importan la precisión y una carga térmica lo más limitada posible.

• Eliminación precisa de óxido y decapado de zonas pequeñas
• Limpieza de herramientas y moldes
• Tratamiento de cordones de soldadura y superficies metálicas más sensibles
• Trabajos de restauración y preparación local de superficies

Láser CW

CW significa Continuous Wave, es decir, onda continua. El láser emite su potencia de forma continua. Por ello, los sistemas CW de alta potencia resultan especialmente adecuados para aplicaciones robustas en las que se exige un elevado rendimiento por superficie. Sus campos de aplicación típicos pueden ser superficies metálicas más grandes, capas de óxido más gruesas o tareas de decapado de gran envergadura.

Por eso la pregunta no es qué láser tiene más vatios. La pregunta es: ¿qué tipo de láser alcanza en mi superficie concreta el resultado necesario con la velocidad requerida? Un láser pulsado de algunos cientos de vatios y un láser continuo (CW) de varios kilovatios pueden tener perfiles de aplicación completamente distintos.

¿Qué materiales se pueden limpiar con láser?

El procedimiento se emplea con especial frecuencia sobre superficies metálicas.

Acero

El acero es uno de los materiales clásicos. Las aplicaciones típicas son la eliminación de óxido, el decapado, la eliminación de cascarilla y la preparación de superficies.

Acero inoxidable

En el acero inoxidable se pueden tratar, por ejemplo, capas de óxido, colores de revenido o residuos de producción.

Aluminio

El aluminio también se puede limpiar con láser. Debido a sus propiedades de material, los parámetros deben ajustarse, no obstante, de forma específica a la aleación y a la superficie.

Cobre

El cobre también se puede tratar. Debido a su elevada conductividad térmica y a sus propiedades ópticas, es especialmente recomendable realizar un ensayo de material.

Además de los metales, existen aplicaciones sobre otros materiales, entre ellos piedra, hormigón, ladrillo clínker, madera y determinadas superficies históricas. En el caso de estos materiales, esto se aplica con mayor motivo: conviene empezar por una superficie de prueba antes de tratar zonas más grandes.

¿Qué se puede eliminar con un equipo de limpieza láser?

Las posibles aplicaciones van claramente más allá de la mera eliminación de óxido.

• Óxido y otros productos de corrosión — la aplicación más conocida
• Pintura: sistemas de pintura y recubrimiento adecuados, por completo o de forma gradual
• Capas de óxido sobre acero o acero inoxidable, antes o después de procesos de soldadura
• Cascarilla: capas de óxido formadas térmicamente, según el material y el espesor
• Colores de revenido: decoloraciones que aparecen en los trabajos de soldadura
• Residuos de producción en herramientas y moldes
• Restos de aceite y grasa procedentes del proceso

Una ventaja importante reside en la posibilidad de dejar al descubierto únicamente determinadas zonas de una superficie. Se puede limpiar de forma selectiva, por ejemplo, una futura superficie de soldadura, de encolado, de contacto o de recubrimiento. Para ello no es necesario tratar toda la pieza.

¿Qué ventajas ofrece la limpieza láser?

Las ventajas dependen de cada aplicación. Sin embargo, algunas características diferencian el procedimiento de forma fundamental de los métodos clásicos:

• Sin contacto — sin contacto mecánico directo de una herramienta
• Sin abrasivo clásico — sin arena, corindón ni microesferas de vidrio
• Preciso — el láser puede guiarse de forma selectiva sobre zonas definidas
• Automatizable — combinable con robots, sistemas de ejes y líneas de producción
• Repetible — zonas idénticas de la pieza con ajustes definidos
• En seco — sin medio de limpieza líquido para la eliminación de material
• Selectivo — según la combinación de materiales, se pueden tratar capas individuales de forma selectiva

Precisamente en los procesos de producción industriales resulta interesante esta selectividad. Si, por ejemplo, solo se necesita una superficie de encolado de 20 milímetros de ancho, no es necesario limpiar toda la pieza.

¿Dónde están los límites del procedimiento?

La limpieza láser no es automáticamente el procedimiento más rentable en todas las tareas. En superficies muy grandes y robustas, los procedimientos de chorreado clásicos pueden alcanzar un alto rendimiento superficial. También los recubrimientos muy gruesos pueden suponer un elevado consumo de tiempo. Otros puntos que deben tenerse en cuenta:

• Costes de inversión: los sistemas profesionales son bienes de inversión — que la compra merezca la pena depende esencialmente del grado de utilización posterior
• Seguridad: las aplicaciones abiertas de alta potencia imponen elevadas exigencias al puesto de trabajo, al apantallamiento, a la formación del personal y a la protección láser
• Emisiones del proceso: el recubrimiento eliminado debe recogerse o aspirarse
• Dependencia del material: no todos los materiales reaccionan igual — en aplicaciones nuevas se debería realizar un ensayo
• Rendimiento superficial: un tratamiento técnicamente limpio no es automáticamente rentable si requiere demasiado tiempo

Por eso la pregunta nunca debería ser únicamente si algo se puede eliminar. Al menos igual de importante es con qué rapidez y con qué resultado se consigue.

La limpieza láser en la industria

La tecnología resulta especialmente interesante allí donde la limpieza forma parte de un proceso de producción. Una pieza puede prepararse de forma selectiva antes de soldar, encolar, recubrir, pintar o montar. Un robot puede, por ejemplo, recorrer un contorno definido y limpiar exactamente la zona sobre la que después se establece una unión encolada.

Los institutos Fraunhofer ILT (Lasertechnik) e IWS (Werkstoff- und Strahltechnik) se ocupan desde hace años de estos procesos de limpieza y pretratamiento basados en láser. Además de la eliminación de óxido y de recubrimientos, los láseres se emplean también para la activación de superficies y para la preparación de procesos de unión. Precisamente con grandes series puede surgir de ello un paso de producción reproducible. Más información en nuestra página sobre la aplicación industrial en la empresa.

¿Cómo de rápida es la limpieza láser?

Una indicación general como «X metros cuadrados por hora» tiene un valor informativo limitado sin una aplicación concreta. La velocidad depende, entre otros factores, del tipo de suciedad, del espesor de la capa, del material, del tipo y de la potencia del láser, del ancho de barrido, del número de pasadas necesarias y del estado final deseado.

El óxido superficial ligero puede tratarse considerablemente más rápido que una estructura de pintura de varias capas. También el objetivo del tratamiento influye: ¿debe la superficie parecer únicamente limpia a la vista o se necesita una superficie técnicamente definida para un proceso posterior de encolado o de soldadura? Estos requisitos pueden dar lugar a tiempos de proceso claramente diferentes. Por eso, un ensayo sobre el material original es la base más fiable para un cálculo realista.

¿Cuándo merece la pena un equipo de limpieza láser?

Un equipo de limpieza láser propio resulta interesante sobre todo cuando estos trabajos se presentan con regularidad. Al valorarlo, las empresas no deberían considerar únicamente los costes de adquisición, sino los costes de proceso actuales en su conjunto. Entre ellos pueden estar:

• tiempo de trabajo y proveedores externos de servicios de limpieza
• abrasivos de chorreado, medios abrasivos y productos de limpieza químicos
• eliminación de residuos y transporte de piezas
• paradas de máquina y retrabajos

A continuación, estos costes se contraponen a la inversión y a los costes corrientes. También las nuevas oportunidades de negocio pueden formar parte del cálculo: un proveedor de servicios puede ofrecer con un equipo móvil prestaciones adicionales de eliminación de óxido, de decapado o de restauración. En una empresa de producción, en cambio, suele estar en primer plano la optimización de los procesos propios.

¿Comprar, alquilar o encargar la limpieza?

No todas las empresas tienen que comprar de inmediato un equipo propio. Básicamente existen tres posibilidades.

Comprar un equipo

La compra resulta especialmente interesante cuando el equipo se necesita con regularidad y existe el correspondiente grado de utilización. Una visión general de las clases de potencia la ofrece nuestro resumen de los equipos disponibles.

Alquilar un equipo

Para proyectos puntuales o fases de prueba puede resultar más adecuado el alquiler. Permite emplear la tecnología en condiciones reales en la propia empresa sin realizar de inmediato la inversión completa.

La limpieza como servicio

Si solo hay que limpiar piezas en contadas ocasiones, puede resultar más rentable encargar el tratamiento. La decisión no debería tomarse por intuición: la frecuencia de uso, el volumen de tratamiento y los costes de proceso actuales ofrecen una base considerablemente mejor.

Por qué tiene sentido un ensayo de material

Para la elección de un equipo, el ensayo de material es uno de los pasos más importantes. Una ficha técnica indica qué potencia tiene un equipo. El ensayo de material, en cambio, muestra:

• si el recubrimiento se puede eliminar
• qué aspecto presenta después el material base
• qué parámetros son adecuados y cuántas pasadas son necesarias
• qué velocidad de tratamiento es realista
• qué clase de potencia resulta adecuada

Precisamente cuando hay varios sistemas posibles, una comparación en la pieza original puede ser de gran ayuda. Por eso Beamlux ofrece ensayos de material y demostraciones en directo. El objetivo no debería ser vender por principio la máquina más potente, sino determinar el sistema que resulta técnica y económicamente adecuado para la aplicación concreta.

Seguridad en la limpieza láser

Los equipos profesionales guiados a mano pueden ser láseres de clase 4. Estos sistemas deben tomarse en serio en consecuencia. Pueden producirse peligros, entre otros, por radiación láser directa y reflejada, por exposición de los ojos y la piel, por emisiones del proceso y por riesgos de incendio. Por eso, para las aplicaciones profesionales son necesarias una evaluación de riesgos referida a la aplicación y medidas de protección técnicas, organizativas y personales adecuadas.

También es importante una aspiración de proceso adecuada. Al eliminar óxido o recubrimientos, el material no desaparece: pueden generarse partículas, polvos, aerosoles y — según el recubrimiento — otras sustancias.

La Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV, seguro legal alemán de accidentes de trabajo) ha publicado con la guía práctica FBHM-139 una orientación específica para la limpieza y el decapado con equipos láser de clase 4 guiados a mano. En ella se tratan, entre otros aspectos, la radiación láser, las sustancias peligrosas que se generan, la aspiración y las medidas de protección organizativas. Queda así claro: un equipo de limpieza láser es una herramienta industrial de alto rendimiento — y debería manejarse también con la profesionalidad correspondiente. Encontrará un resumen de los puntos más importantes en nuestra página sobre la seguridad en la clase de láser 4.

Conclusión: no sustituye a todo, pero es una alternativa sólida

El procedimiento reúne varias propiedades interesantes para los procesos industriales de superficie actuales: trabaja sin contacto, no necesita ningún abrasivo clásico y puede aplicarse de forma muy localizada. Al mismo tiempo, la tecnología se puede automatizar e integrar en procesos de producción existentes.

Resulta especialmente adecuado allí donde no se trata simplemente de eliminar la mayor cantidad de material en el menor tiempo posible, sino donde se necesita un estado de superficie definido. La eliminación de óxido, el decapado de pintura, la eliminación de capas de óxido, la limpieza de moldes y la preparación de superficies de soldadura o de encolado se cuentan entre las aplicaciones más importantes.

Ahora bien, si un equipo resulta rentable para una empresa concreta es algo que no puede valorarse únicamente por el número de vatios. Son decisivas cinco preguntas: ¿Qué material se va a tratar? ¿Qué se debe eliminar? ¿Qué tamaño tiene la superficie? ¿Con qué frecuencia se realiza el tratamiento? ¿Qué resultado se necesita?

Con esto queda explicado el procedimiento en sus rasgos fundamentales — pero su traslado a la propia pieza sigue siendo una cuestión de la práctica. Precisamente por eso, un ensayo de material suele ser el punto de partida más razonable. Antes de decidir entre láser pulsado, láser continuo (CW), compra, alquiler o servicio externo, se puede comprobar en la pieza real qué procedimiento funciona realmente y qué velocidad de tratamiento es alcanzable.

Preguntas frecuentes

Términos relacionados en el glosario

Los siguientes términos técnicos están definidos en un único lugar en el glosario de Beamlux — allí encontrará un total de 160 entradas, desde ablación hasta calamina.

Fuentes

• Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT — procedimientos de limpieza basados en láser, eliminación de óxido y de recubrimientos, preparación de superficies.
• Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS — limpieza láser, pretratamiento de superficies e integración industrial en procesos.
• Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung (DGUV) — FBHM-139 «Strahlarbeiten – Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung» (limpieza y decapado con radiación láser), guía práctica para equipos láser de clase 4 guiados a mano, edición 06/2024.
• Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) — TROS Laserstrahlung, reglas técnicas relativas a la Arbeitsschutzverordnung zu künstlicher optischer Strahlung (OStrV, reglamento alemán de seguridad y salud frente a la radiación óptica artificial).

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