Perspectiva brillante: láseres azules para las profundidades marinas

Procesamiento submarino con láser de diodo azul: perforación/penetración a través de placa de acero de 8 mm © Laserline

Desde el corte y la perforación hasta el decapado de pintura y la eliminación de incrustaciones marinas, las tareas submarinas en el entorno marítimo son tan numerosas como los granos de arena de la playa. Algunas de estas aplicaciones se realizan a profundidades de varios miles de metros. Un nuevo sistema láser basado en láseres de diodo azul promete una solución sin contacto, de bajo mantenimiento y rentable para una amplia gama de operaciones submarinas.

Ya sea en el mantenimiento de plataformas marinas, el desmantelamiento de antiguas plataformas petrolíferas o la inspección de estructuras submarinas, las exigencias de precisión, eficiencia y compatibilidad ambiental en las operaciones submarinas siguen aumentando. Al mismo tiempo, los métodos convencionales alcanzan rápidamente sus límites. Los métodos comunes de procesamiento basados en presión, como los chorros de agua a alta presión utilizados para eliminar el crecimiento de algas, pierden su eficacia a medida que aumenta la profundidad debido a la alta contrapresión del agua. Además, muchos de estos sistemas requieren un mantenimiento intensivo y son propensos al desgaste. Las herramientas mecánicas, como las sierras circulares, a su vez, generan fuerzas de retroceso al entrar en contacto con los componentes, lo que desestabiliza los vehículos submarinos operados remotamente (ROV) y, a menudo, los aleja.

En consecuencia, la industria muestra un gran interés en alternativas sin contacto ni fuerza, de bajo desgaste y bajo mantenimiento, posibilidades que ofrece la tecnología láser en particular. Sin embargo, los primeros intentos no tuvieron mucho éxito. Los primeros intentos de utilizar láseres infrarrojos (IR) convencionales para cortar estructuras durante el desmantelamiento de plataformas petrolíferas resultaron solo parcialmente prácticos. La razón principal: la radiación infrarroja (longitud de onda de 1000 nm) es absorbida completamente por el agua en tan solo unos centímetros, lo que resulta en una pérdida de energía significativa. Por lo tanto, para aplicaciones submarinas, el corte por láser IR solo puede realizarse mediante una boquilla de aire o una cámara llena de aire, un proceso complejo y costoso que también impide su uso a mayores profundidades.

Los láseres azules como tecnología clave

Un nuevo sistema láser submarino de Laserline, basado en láseres de diodo azul, promete una solución a este desafío. A diferencia de la radiación infrarroja, la luz azul emitida por estos láseres, con una longitud de onda de aproximadamente 445 nanómetros, apenas es absorbida por el agua. Por lo tanto, ofrecen una excelente transmisión, lo que permite aprovechar (casi) toda la potencia láser, incluso al cubrir distancias de hasta un metro o más durante el procesamiento. Combinada con potencias láser de hasta 6 kilovatios, esta ventaja física abre numerosas posibilidades para el procesamiento de materiales sin fuerza ni contacto directamente bajo el agua, sin cámara de aire ni otra infraestructura compleja.

Los sistemas láser de diodo Laserline también ofrecen máxima precisión: por ejemplo, el tamaño del punto láser se puede ajustar con precisión micrométrica y la potencia se puede controlar con precisión de milisegundos. Esta capacidad de ajustar rápidamente la potencia hace que el sistema sea especialmente adecuado para tareas complejas a grandes profundidades.

Procesamiento submarino con láser de diodo azul: perforación/penetración a través de placa de acero de 8 mm © Laserline

Eficiente, flexible, económico

La combinación de alta eficiencia y control preciso hace que el nuevo sistema láser sea muy atractivo tanto tecnológica como económicamente. El procesamiento sin contacto bajo el agua reduce significativamente el desgaste de herramientas y componentes, disminuye el consumo energético y minimiza la liberación de partículas o sustancias potencialmente dañinas. En términos de protección ambiental y conservación de recursos, el proceso basado en láser de diodo supera claramente a los métodos mecánicos o químicos convencionales, que a menudo causan daños ambientales y degradación de materiales. Esto es especialmente relevante para la eliminación de incrustaciones marinas, que hasta ahora se han tratado a menudo con estos métodos, lo que supone riesgos tanto para el medio ambiente como para los componentes.

El sistema también ofrece nuevas ventajas logísticas. Mientras que los procesos convencionales de tratamiento térmico en aguas profundas suelen requerir el uso de grandes buques especializados con costes diarios de entre cinco y seis cifras, el sistema láser de diodo también puede operarse desde buques de suministro más pequeños gracias a su arquitectura de sistema más sencilla. Esto no solo reduce los costes de mantenimiento y operación, y acorta significativamente los tiempos de viaje, sino que también aumenta significativamente la disponibilidad del sistema y la capacidad de respuesta de los equipos operativos. Especialmente para tareas de mantenimiento urgentes o reparaciones de emergencia, las empresas obtienen una notable ventaja operativa.

Desde los procesos de corte hasta la eliminación de algas

La gama de posibles aplicaciones es diversa: corte de chapa metálica y tuberías durante el desmantelamiento de plataformas petrolíferas, eliminación de revestimientos, pintura e incrustaciones marinas, inspección y mantenimiento de válvulas y estructuras portantes en tuberías o plataformas marinas. Estas últimas, en particular, suelen quedar completamente cubiertas de algas tras varios años de servicio. En este caso, un ROV equipado con láser y cámara puede eliminar las algas y restaurar la visibilidad de los componentes críticos en una sola inmersión, una ventaja decisiva para empresas de mantenimiento e integradores submarinos. Los sistemas asistidos por robot para la inspección de tuberías también pueden equiparse con un láser de diodo como complemento útil.

Tratamiento subacuático: Eliminación de algas en la piedra con láser de diodo azul antes del tratamiento. © Laserline

Procesamiento subacuático: Eliminación de algas en la piedra con láser de diodo azul durante el procesamiento. © Laserline

Tratamiento subacuático: Eliminación de algas en la piedra con láser de diodo azul tras el tratamiento. © Laserline

Corte lineal de chapa fina © Laserline

Tecnología de sistemas

Según la aplicación, se han desarrollado diferentes enfoques de integración para láseres de diodo. Una opción es montar el sistema láser en un ROV Workhorse, operado remotamente desde un buque de suministro mediante un cable umbilical tradicional. El sistema láser, con una potencia de salida de hasta 6 kW, está especialmente protegido contra el agua, la presión y la suciedad. Las temperaturas del agua, constantemente bajas, de entre cuatro y siete grados Celsius, que prevalecen en las profundidades marinas, hacen que el sistema de refrigeración láser integrado sea especialmente eficiente.

Dependiendo del escenario, los sistemas láser pueden personalizarse para satisfacer las necesidades específicas del cliente. Los vehículos submarinos pueden equiparse con escáneres láser u ópticas fijas, así como con láseres de diodo de diferentes potencias, según la aplicación específica. Sin embargo, el desarrollo en este ámbito dista mucho de estar completo: se espera, por ejemplo, que los componentes modulares individuales permitan diseños de sistemas aún más compactos, lo que en última instancia también reducirá el tamaño de los ROV. Se prevén nuevas optimizaciones: la potencia del láser y la eficiencia energética seguirán aumentando, y los sistemas de reconocimiento de imágenes tienen el potencial de combinarse con IA en el futuro para la identificación automática de puntos de incrustación o corrosión.

Estudio de caso: Limpieza de cascos de barcos con láseres azules

Las excelentes propiedades de transmisión de las longitudes de onda azules en el agua también pueden aprovecharse para combatir la bioincrustación en los cascos de los buques. En el proyecto de investigación "FoulLas", financiado por la agencia de proyectos Jülich con recursos del Ministerio Federal de Economía y Acción Climática de Alemania (BMWK), los socios del proyecto, el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación e Investigación de Materiales Aplicados IFAM, Laserline GmbH y Laser Zentrum Hannover eV (LZH), demostraron por primera vez que la irradiación láser subacuática dirigida puede dañar mortalmente las incrustaciones marinas, como algas, mejillones y percebes, sin dañar los recubrimientos protectores subyacentes. Tras el tratamiento, las incrustaciones muertas se desprenden de forma natural durante el siguiente viaje del buque debido a las fuerzas de cizalladura del agua. El método es una alternativa prometedora a los procesos mecánicos, que a menudo dañan los recubrimientos y liberan organismos vivos.

Un proyecto de seguimiento llamado “FoulLas2” ahora está transfiriendo estos resultados de laboratorio a la práctica: un rastreador submarino semiautónomo, con adhesión magnética y equipado con óptica láser integrada, barrerá sistemáticamente el casco del barco e irradiará la suciedad directamente.

Conclusión: Estableciendo nuevos estándares en tecnología subacuática

En general, el láser de diodo azul marca un hito tecnológico para la industria marítima. Combina eficiencia, precisión y respeto al medio ambiente en un sistema compacto y abre nuevas posibilidades para el procesamiento submarino. Ya sea para el mantenimiento de plataformas marinas, la inspección de tuberías o la eliminación de incrustaciones marinas, el láser ofrece una solución potente y sostenible para numerosos escenarios de aplicación. Para las empresas de servicios, mantenimiento y suministro del sector submarino, el sistema abre nuevos horizontes tecnológicos y podría sustituir a medio y largo plazo muchos métodos tradicionales de procesamiento submarino.

Factor de potencia de transmisión de luz láser IR y azul bajo el agua © Laserline