Luz, materia y energía
Debo reconocer que nunca he sido fan de la película La guerra de las galaxias. No sabría decir por qué. Creo que ciertas criaturas me generaban bastante grima y eso se instauró profundamente. También es cierto que podría haber sido todo lo contrario y que fuera fan absoluto. ¿Quién puede predecir eso? Supongo que nadie. Los gustos de las personas dependen de muchas variables. Pero suponer que los gustos y preferencias de alguien sea algo así como jugar a los dados es complicado, quizás en parte filosófico, quizás en parte científico. Ahora que si que las cosas son predecibles, y por eso no me gusta tampoco Dune, ni Mad Max...
Tampoco me gustaban demasiado las matemáticas cuando iba al instituto, y ahora estoy haciendo el máster del profesorado con la especialidad de matemáticas. A lo mejor son solo cuentas pendientes. Supongo que cada cosa tiene su momento, podría pensar Newton si viera la teoría de la relatividad de Einstein. Y eso es cierto. Cada cosa tiene su momento. Por eso primero se estudia la mecánica Newtoniana y después (si te quedan ganas) la teoría de la relatividad.
A veces todo parece muy complicado y eso asusta a los estudiantes hasta tal punto que creen no ser capaces. Valorar hasta que punto esto es premeditado o es fortuito da para un debate pseudo filosófico moral, que por otra parte, no viene al caso ahora. Pero, no obstante, andaba pensando qué podría tener que ver Einstein con la soldadura, y concretamente con la soldadura láser, o específicamente con el láser sin más.
A ver, sí que es verdad que cuando soldaba se me hacía más largo el tiempo los lunes que los viernes, y eso es algo relativo, porque el tiempo es algo aparentemente constante. Pero más allá de eso. ¿Qué tiene que ver un láser con la teoría de la relatividad de Einstein?
Empecemos por ver la fórmula de la relatividad: E=mc2; Donde E=energía; m=masa, c=velocidad de la luz. No parece una fórmula muy complicada. Pero está chula porque relaciona cosas muy distintas: energía, masa y luz.
El funcionamiento básico de un láser consiste en que si se energiza la materia a nivel atómico, ésta genera luz. Desde un punto de vista más profundo, los electrones orbitan en un orbital determinado por su nivel de energía, pero si se energizan pueden "saltar" al siguiente orbital, para pasado un tiempo, volver a su orbital, devolviendo la energía prestada como un fotón; esto es luz. Esto tomas, esto devuelves. La naturaleza funciona así. No hay cuentas pendientes. Y es que la naturaleza es sumamente justa.
Así es, si se aporta energía (profundamente) a la materia, ésta proporciona luz (visible o no visible). Pues ya está E=mc2
Luego llegas tú y sueldas una caldera, una tubería o lo que te pongan, y si es viernes, dependiendo de la edad que tengas puede que salgas hasta mañana o que te acuestes prontito. Eso también es relativo. ¿Ves como la relatividad está por todas partes?
¿Qué es?
El láser es una fuente de luz con propiedades muy interesantes y relativamente moderno. El primer láser se creo en 1960. El láser consigue concentrar casi toda su energía en un campo muy estrecho, por lo que presenta utilidad para múltiples aplicaciones: fabricación, reparación, medicina, industria aeroespacial, metalurgia, etc.
La denominación láser proviene del acrónimo inglés Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (amplificación de luz por emisión estimulada de radiación).
Cualquier láser se basa en los fenómenos físicos que se generan gracias a la emisión de luz mediante el excitado y desexcitado de electrones en una cámara de resonancia formada por espejos; que concentran el haz de luz. Si bien, existe la excepción con los láseres de fibra, que no utilizan espejos, sino la propia fibra, tal y como se verá a continuación.
Figueras, Marc (2017)
Tipos de láser
Existen múltiples tipos de láseres. Algunos de ellos son los siguientes:
- Láser de gas: el medio activo es un gas o una mezcla de gases. son habituales el helio-argón, kriptón y también de Dióxido de carbono.
- Láser de excímeros. Se utilizan en medicina y fabricación de materiales.
- Láser de estado sólido. Se suele utilizar un cristal dopado con impurezas. El primer láser de este tipo se realizó con un rubí.
- Láser de semiconductores. Pertenecen a los de estado sólido, pero pueden considerarse en una familia independiente. Se suelen encontrar en lectores de CD, DVD, lectores de códigos de barra, etc.
- Láser de fibra. El proceso activo se realiza en una fibra óptica dopada con elementos de tierras raras. Este tipo de láser tiene una gran precisión, por lo que puede utilizarse para el grabado y corte. Este tipo de láseres no utiliza espejos, ya que sustituye ese elemento por la fibra. Esto redunda en un mantenimiento más simple.
Figueras, Marc (2017).
Láser Project.
Historia de la soldadura láser
La soldadura láser y corte, suele realizarse con el método de gas, generalmente con CO2 y también con fibra. En general puede decirse que este tipo de soldadura comenzó a utilizarse a principios de 1980.
No obstante, es preciso remontarse hasta 1916 para situar el descubrimiento del láser por el famoso físico Albert Einstein. Aunque no es hasta el año 1950 que se construyó el primer equipo con características similares. Esta tecnología todavía no se denominaba láser, sino que era MASER, acrónimo de Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Amplificación de Microondas por Emisión Estimulada de Radiación).
En 1960, Theodor H. Maiman en 1960 realizó el primer láser pulsado de rubí (que es una de las técnicas que se expusieron anteriormente).
En el año 1963, Kumar Patel desarrolló el láser de dióxido de carbono, por lo que se consiguió reducir el costo con respecto al láser de rubí.
Universal Laser Systems
Metodología
La principal diferencia de la soldadura láser con las soldaduras por arco eléctrico es que la soldadura láser pertenece al campo de la óptica, ya que utiliza la luz como elemento transmisor de energía para fundir los materiales que se pretenden soldar.
En cuanto a la luminosidad que se genera durante la soldadura, ésta es muy potente, de hecho más potente que la que se genera durante la soldadura por arco eléctrico, pero al estar sumamente concentrada y dirigida hacia un punto concreto, no genera tanta luminosidad como para necesitar las mismas protecciones oculares. Por lo que se utilizan unas gafas especiales, pero no es necesario la utilización de máscaras y protecciones para la piel, como sí es necesario con la soldadura por arco eléctrico.
La soldadura láser puede utilizarse con o sin aporte de material, pero siempre utiliza gas de protección; generalmente argón.
Además es uno de los métodos de soldadura más sencillos de realizar, por lo que requiere de un periodo de aprendizaje relativamente corto en comparación con la soldadura SMAW o TIG.
Otra de sus grandes virtudes es el amplio espectro de materiales que se permiten soldar con este método: todo tipo de aceros al carbono, inoxidables, aleaciones de aluminio, titanio, cobre, etc.
A su vez, la calidad de las soldaduras obtenidas suele ser otro de sus puntos a favor, ya que gracias a la concentración del aporte térmico se reduce la afectación térmica, con los consiguientes problemas con relación a la microestructura del material, y también se elimina prácticamente los alabeos en materiales de pequeño espesor.
Parece que es un método que compite directamente con la soldadura TIG de metales de pequeño espesor, ya que, como se ha apuntado, consigue resultados de muy buena calidad, con un reducido adiestramiento del personal, y una velocidad de ejecución muy superior a la soldadura TIG.
No obstante, no todo son virtudes, la maquinaria es bastante más costosa que otros métodos de soldadura, y su volumen igualmente es muy superior, por lo que se limita la portabilidad de este método de soldadura.
Esto lo convierte en una elección a considerar para puestos fijos o semi fijos en industrias metalúrgicas que trabajen con chapas finas y que requieran un tiempo de ejecución ágil y valoren adecuado realizar una inversión.
Conclusiones
Todos los métodos de soldadura son adecuados para las aplicaciones concretas para las cuales estén diseñados. Es por ello que no hay un método definitivo que sea adecuado para todos los procesos.
Así pues, es necesario valorar múltiples factores que ayuden a determinar cuál es el método adecuado para un determinado proceso, porque todo es... relativo.
Si quieres profundizar en este sentido, puedes obtener mi libro Criterios de selección de métodos de soldadura a un precio muy reducido.
De esta forma podrás contribuir para el mantenimiento de esta web y posibilitar que la difusión de los contenidos sea más accesible para todos. También puedes contribuir compartiendo en redes sociales y comentando.
Recuerda tener felices soldaduras.
Bonus track
La luz es una forma de energía que se propaga en forma de onda, al igual que la música. Todo se encuentra conectado perfectamente en City of Blinding Lights de U2; verás tiempo, materia, energía y sobre todo mucha luz.
Bibliografía
Ibarra Villalón, H.E., Pottiez, O., & Gómez Vieyra, A.. (2018). El camino hacia la luz láser. Revista mexicana de física E, 64(2), 100-107. Recuperado en 11 de enero de 2025, de http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1870-35422018000200100&lng=es&tlng=es.
Figueras Atienza, Marc. (2017). Del fuego al láser. Editorial UOC, S.L..
Láser Project. https://www.laserproject.es/laser-de-fibra-que-es-y-ventajas/
Universal Laser Systems. https://www.ulsinc.com/es/conocer/historia-del-l%C3%A1ser