Investigadores de la Universidad Nacional diseñan un láser 100% colombiano

UN/DICYT Óptica, electricidad, electrónica y termodinámica fueron las cuatro aplicaciones conjugadas en el desarrollo de un láser de alta potencia, gran eficiencia y bajo consumo de energía diseñado en la Universidad Nacional (UN) en Medellín. El rayo permite hacer cortes, soldadura, perforaciones y grabados perfectos en madera, plástico, vidrio, papel, cuero y lámina metálica delgada, lo que constituye un gran aporte para la industria nacional.

El innovador láser, que fue desarrollado por el Grupo de Láseres y Espectroscopía de la Escuela de Física, puede cortar hasta 10 materiales diferentes al mismo tiempo, con igual precisión y calidad que un láser que trabaja sobre un solo material. Lo mejor es que consume un mínimo de energía. Estas cualidades lo perfilan como uno de los aportes más significativos de la ciencia al país en los últimos años, pues reemplazaría la costosa importación de artefactos similares para acoplarlos a una sola tarea.

“El láser que diseñamos se puede utilizar en trabajos livianos (corte, perforación, escritura y grabado) y en trabajos pesados (perforación de láminas de metal, corte y soldadura de las mismas). También se puede emplear en una gran variedad de materiales como textiles, plástico, papel, vidrio, madera y acero, entre otros”, explicó Álvaro Bastidas Gustín, coordinador del Grupo de Láseres y Espectroscopía Óptica.

Convencido del avance científico logrado, el investigador manifestó: “Estamos en capacidad de ofrecer soporte técnico y mantenimiento al equipo en nuestro propio país, lo cual implica competitividad en costos y en calidad tecnológica”. Su comentario lo refuerza Jhon Ferney Escobar Marulanda, asesor técnico industrial de la empresa Corte Aceros, para quien esta innovación académica es “un aporte excepcional, pues tener un láser desarrollado en el país que permita hacer cortes en varios tipos de material es una gran ventaja”.

Los investigadores explican que un láser es un amplificador de luz que integra tres partes fundamentales. La primera es la fuente de energía primaria que debe proporcionar una elevada potencia eléctrica. La segunda, una sustancia sólida, líquida o gaseosa denominada medio activo, que se encarga de absorber la energía primaria y transformarla en luz. La tercera, un resonador óptico, conformado por un recinto de cierta geometría que contiene al medio activo y que dispone de un par de espejos donde la luz generada se amplifica por las múltiples reflexiones. Estratégicamente se extrae parte de esta energía luminosa que constituye la radiación láser.

“Gracias a características únicas como alta direccionalidad, gran concentración de energía luminosa, alta coherencia, estrecho ancho de banda y estado de polarización definido, la radiación láser se convierte en una herramienta excepcional para involucrarse en un gran número de procesos industriales”, puntualizó el profesor Bastidas.

Así, el sistema desarrollado por los investigadores de la UN en Medellín está integrado por la fuente de energía eléctrica de estado sólido, una electrónica de control, un resonador de forma cilíndrica con espejos en los extremos –uno alto y otro parcialmente reflector–, el medio activo de CO2 y un sistema de refrigeración de flujo de agua en ciclo cerrado.

Ahorro de energía

La empresa Corte Aceros cuenta con cuatro láseres que trabajan con Dióxido de Carbono, es decir, máquinas de alta potencia que pueden llegar hasta los 5 mil vatios. La primera versión del láser desarrollado por la UN en Medellín cuenta con una potencia variable de cero a 110 vatios en modo continuo, lo que permite mayor flexibilidad en el uso de materiales livianos. En la actualidad se trabaja en la opción de funcionamiento en modo pulsado, donde se espera que la potencia se multiplique unas cien veces.

Este láser disminuye significativamente el consumo de energía, gracias a que no utiliza fuentes convencionales de alto voltaje, necesarias para proveer la energía primaria al medio activo del láser. “Hemos configurado fuentes de estado sólido incluidas en un nuevo concepto de elevación de voltaje, hecho que tiene gran impacto en aspectos relacionados con la reducción de tamaños, facilidad en el control de las altas tensiones y en la reducción significativa del consumo de energía”, argumentó Bastidas.

Otra de las ventajas del nuevo artefacto es su tamaño compacto, puesto que los láseres que actualmente hay en el mercado, especialmente las máquinas para soldadura y corte de metales, tienen un volumen típico de 8 metros cúbicos, mientras que el láser industrial desarrollado en la Sede Medellín ocuparía solo un metro cúbico.