Corte por láser bajo el agua

El Instituto Fraunhofer IWS de Dresde ha encontrado ahora un enfoque tecnológico para utilizar el láser como herramienta de corte en el agua especialmente eficaz, respetuosa con el medio ambiente y que ahorra energía.

Un láser verde de longitud de onda especialmente corta, cuya capacidad de corte se da también en el agua, se utiliza para cortar acero y metales en el mar. Fraunhofer IWS ha investigado y desarrollado una solución que ya funciona en el laboratorio.

Para cortar acero y otros metales bajo la superficie del agua, los investigadores del Instituto Fraunhofer utilizan láseres verdes de longitud de onda especialmente corta capaces de cortar incluso en el agua. Al mismo tiempo, el agua sirve de herramienta para expulsar a presión la masa fundida resultante del corte. Así se eliminan las pérdidas de potencia, los conductos de gas adicionales y otros inconvenientes. En el laboratorio, esto ya funciona. En septiembre, Fraunhofer IWS presentará el innovador proceso en la feria “Schweißen & Schneiden” de Essen para avanzar hasta su madurez de aplicación junto con socios industriales. El corte de metal con láser no es un método fundamentalmente nuevo. Sin embargo, normalmente se realiza en un entorno seco. La radiación láser infrarroja u otra de onda más bien larga corta el metal. Coaxialmente con el haz, gases auxiliares eliminan el metal fundido en el proceso. En el mar las condiciones son diferentes: El agua dispersa la luz de onda larga en todas direcciones. Como resultado, una gran parte de la potencia del láser se disipa tras una corta distancia. También se requieren complejos sistemas de tuberías para el gas auxiliar.

Estos inconvenientes se eliminan con la nueva solución aportada por Fraunhofer IWS. Los ingenieros de Dresde utilizan láseres verdes con longitudes de onda mucho más cortas que la mayoría de los láseres industriales actuales. Sin embargo, esto sólo es posible desde que se dispone de láseres verdes de más de un kilovatio para alcanzar la potencia de corte necesaria. En el futuro, son concebibles versiones de longitud de onda más corta con láseres azules. Estos láseres de onda corta penetran incluso en el agua sin pérdidas significativas, por lo que también pueden utilizarse en masas de agua. Este medio, abundante en el mar, puede sustituir al gas de corte necesario en un entorno seco: Esto elimina la necesidad de gasoductos. Otra ventaja es que los gases y las mezclas de gases, como el aire, pueden comprimirse hasta cierto punto antes de utilizarlos en la aplicación. En cambio, el agua apenas puede comprimirse. Por lo tanto, como medio de corte, elimina los restos de fusión en la interfaz con menos fuerza y pérdida de tiempo.

En comparación con los métodos de corte habituales hoy en día con sierras, hilos de sierra automáticos y cortadoras de plasma, se espera que el corte por láser subacuático consiga varias ventajas: “El proceso requiere comparativamente poca energía y la transmisión de potencia es más eficiente·, subraya Patrick Herwig, jefe del grupo de corte por láser de Fraunhofer IWS. Añade que este enfoque también permite construir robots submarinos especialmente compactos con accesorios láser. Al ser más pequeños y eficientes que las sierras automáticas actuales, se puede llegar más fácilmente a zonas de difícil acceso de las estructuras submarinas. A diferencia del aserrado, por ejemplo, los equipos de desmantelamiento no necesitarían cargar continuamente los futuros láseres de corte con nuevas cuchillas u otros suministros. Además, un sistema así no genera residuos ni libera materiales peligrosos a la atmósfera. Esta ventaja es especialmente importante en la demolición de viejas centrales nucleares. Allí también suele ser necesario desmontar primero los componentes de acero bajo el agua. Si aquí se utilizara gas de corte, los residuos radiactivos podrían llegar a la superficie del agua con las burbujas. El corte por láser bajo el agua elimina también este problema.

Christoph Leyens, director de Fraunhofer IWS, describe la relevancia económica y social de la innovadora tecnología: “El 70% de la Tierra está formado por agua. En el futuro, la humanidad deberá utilizar cada vez más estas reservas submarinas para desarrollar y ampliar fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente. Necesitamos nuevas tecnologías de fabricación submarina como nuestras soluciones de corte por láser. Hasta ahora, el agua se consideraba el ‘enemigo’. Estamos invirtiendo esa situación y entendiéndola como una ‘amiga’”. En el siguiente paso, los investigadores quieren seguir desarrollando su concepto probado a escala de laboratorio para convertirlo en sistemas aplicables en la práctica. Fraunhofer IWS aporta su experiencia en tecnología láser, tecnología de sistemas y análisis y diseño de sistemas completos. Los científicos buscan actualmente socios industriales para perfilar escenarios de aplicación concretos, experiencias y retos, así como para acompañar el desarrollo sustancial de la tecnología.