Principios de la limpieza láser

La limpieza láser se basa en la interacción controlada entre la radiación láser pulsada y las superficies de los materiales. Elimina capas no deseadas, como óxidos, pinturas, grasa y residuos, sin contacto mecánico, abrasivos ni productos químicos. El proceso de limpieza funciona mediante dos mecanismos físicos principales: efectos fototérmicos y fotomecánicos, ambos influenciados por los parámetros operativos del láser. Un conocimiento profundo de estos principios es esencial para garantizar la eficiencia de la limpieza y proteger la integridad del material subyacente.

Mecanismos físicos de la limpieza láser

Mecanismo fototérmico

El efecto fototérmico se basa en el calentamiento selectivo. Cuando el haz láser incide en la superficie, la capa contaminante absorbe la energía del 

láser y se calienta rápidamente. Este calor puede causar:

Expansión térmica que provoca delaminación.

Vaporización o pirólisis del contaminante.

La fusión y la resolidificación debilitan la unión con el sustrato.

Este mecanismo es más eficaz cuando el contaminante tiene una absorción óptica significativamente mayor que el sustrato a la longitud de onda 

láser seleccionada. Por ejemplo, el óxido o la pintura suelen absorber las longitudes de onda infrarrojas mejor que el metal subyacente.

Mecanismo fotomecánico

En el proceso fotomecánico, pulsos láser ultracortos (normalmente de picosegundos o femtosegundos) depositan energía tan rápidamente que la 

conducción térmica es mínima. En lugar de calentar, la intensa energía provoca:

Formación rápida de plasma o microexplosiones en la superficie del contaminante.

Generación de ondas de choque que eliminan físicamente los contaminantes.

Fracturas por tensión en capas frágiles, como la corrosión o los depósitos de carbón.

Este mecanismo es ideal para sustratos delicados o aplicaciones donde se debe minimizar el calor, como la conservación del patrimonio o la microelectrónica.

Parámetros Clave del Láser

La eficacia y la seguridad de la limpieza láser dependen en gran medida de la correcta configuración de varios parámetros del láser:

Longitud de Onda

La longitud de onda del láser determina la cantidad de energía que absorben el contaminante y el sustrato. Las longitudes de onda más utilizadas incluyen:

1064 nm (Infrarrojo): Adecuado para metales y óxidos.

532 nm (Verde): Más eficaz en pigmentos y pinturas.

355 nm o 248 nm (UV): Ideal para contaminantes orgánicos y poliméricos.

El objetivo es elegir una longitud de onda que sea fuertemente absorbida por el contaminante, pero débilmente absorbida por el sustrato.

Duración del pulso

La duración del pulso afecta la profundidad y la velocidad de la transferencia de energía:

Pulsos de nanosegundos: Efectos térmicos moderados; ideales para la limpieza general.

Pulsos de picosegundos/femtosegundos: Ultraprecisos, mínima difusión térmica; ideales para superficies sensibles.

Los pulsos más cortos reducen las zonas afectadas por el calor y mejoran la selectividad de la limpieza.

Energía de pulso y frecuencia de repetición

Energía de pulso (medida en milijulios o julios): Define la cantidad de energía suministrada por pulso. Una energía más alta puede eliminar capas 

más gruesas o resistentes, pero aumenta el riesgo de dañar el sustrato.

Frecuencia de repetición (medida en Hz o kHz): Controla la frecuencia de los pulsos. Las frecuencias de repetición altas permiten una limpieza más 

rápida, pero pueden causar acumulación térmica si no se gestionan con cuidado.

Tamaño del punto y superposición

El tamaño del punto afecta la resolución y la intensidad. Los puntos más pequeños permiten un trabajo preciso, mientras que los puntos más grandes

 limpian áreas más amplias con mayor rapidez.

La superposición se refiere a la cantidad de superposición de cada pulso con el anterior. Las superposiciones típicas oscilan entre el 50 % y el 90 % 

para garantizar una limpieza uniforme. Una superposición demasiado baja provoca rayas. Demasiado puede sobrecalentar la superficie.

Interacción con contaminantes vs. sustratos

Un principio fundamental en la limpieza láser es la ablación selectiva: la capacidad de eliminar contaminantes sin dañar el material subyacente. Esto 

depende de:

Contraste de Absorción: El contaminante debe absorber la energía láser con mayor eficacia que el sustrato.

Conductividad Térmica: Los sustratos de alta conductividad (p. ej., cobre, aluminio) disipan el calor rápidamente, lo que reduce el riesgo de daños.

Fuerza de Adherencia: Las capas poco adheridas son más fáciles de eliminar mediante efectos fotomecánicos, mientras que los recubrimientos fuertemente 

adheridos pueden requerir mayor fluencia o múltiples pasadas.

La limpieza láser debe calibrarse cuidadosamente para cada aplicación, teniendo en cuenta el espesor, la composición y la fuerza de adhesión del 

contaminante, así como la sensibilidad del sustrato.

La limpieza láser es un proceso altamente controlado basado en la física de la interacción láser-material. Ya sea mediante energía térmica para vaporizar 

los contaminantes o mediante ondas de choque mecánicas para desalojarlos, la técnica ofrece una precisión inigualable. Su éxito depende de la adaptación

 de los parámetros del láser a cada combinación específica de materiales, maximizando la eliminación de contaminantes y preservando la integridad de 

la superficie. Al dominar los mecanismos fototérmicos y fotomecánicos y ajustar parámetros como la longitud de onda, la energía del pulso y el tamaño

 del punto, la limpieza láser se puede aplicar de forma segura y eficaz en una amplia gama de aplicaciones industriales y especializadas.