Trabajo de Materiales de fabricacion
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1 MATERIALES ÓPTICOS Y SUS APLICACIONES OPTICA La óptica física es la rama de la física que toma la luz como una onda y explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la luz como un rayo. Estos fenómenos son: Difracción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alrededor de obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tienen las ondas de generar nuevos frentes de onda. Polarización: es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos como eliminación de brillos. PROPIEDADES OPTICAS Se refiere al comportamiento de los materiales en lo que respecta a la absorción de la luz (lo que define el color MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
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1OPTICA
La óptica física es la rama de la física que toma la luz como una onda y explica algunos
fenómenos que no se podrían explicar tomando la luz como un rayo. Estos fenómenos
son:
Difracción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alrededor de
obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad que tienen las ondas de
generar nuevos frentes de onda.
Polarización: es la propiedad por la cual uno o más de los múltiples planos en que
vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos como
eliminación de brillos.
PROPIEDADES OPTICAS
Se refiere al comportamiento de los materiales en lo que respecta a la absorción de la
luz (lo que define el color de los mismos) y a la transmisión de la luz (en materiales
transparentes y traslucidos)
MATERIALES ÓPTICOS
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
2DEFINICIÓN:
Son materiales ópticos aquellos materiales que se utilizan en la fabricación de lentes,
monturas para gafa y demás objetos que tengan que ver con Óptica, por
ejemplo microscopios, telescopios, etc.
La Química es la base para su fabricación, porque dependiendo de su composición los
materiales ópticos tendrán unas propiedades u otras. Todo depende del uso que se le
quiera dar una vez terminado el producto.
CLASIFICACIÓN:
Materiales ópticos activos: estos muestran propiedades ópticas especiales en
respuesta a estímulos (eléctricos, mecánicos, magnéticos)
Como son:
Laser
Diodos emisores
Fotodiodos
Materiales luminiscentes
Visores de cristal líquidos
Materiales ópticos activos: todos los demás materiales, incluyendo
aplicaciones inactivas de materiales ópticos activos
Como son:
Metales
Cerámicos
Polímeros
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
3Químicamente:
Los materiales Ópticos se clasifican en inorgánicos y orgánicos.
Materiales ópticos inorgánicos:
Fabricados a partir de elementos químicos que no sean compuestos
del hidrógeno y del carbono.
De este grupo cabe destacar los silicatos cristalinos, formadores de los vidrios
de silicato, que son compuestos de dióxido de silicio, combinado de diferentes
formas.
Materiales ópticos orgánicos
Su base es la Química orgánica. Los materiales de este tipo son fabricados a
partir de compuestos de hidrógeno y carbono, los llamados hidrocarburos, y de
los polímeros, que son estructuras orgánicas que deben sus propiedades a las
largas cadenas moleculares que los componen.
Los polímeros (del griego poly: «muchos» y mero: «parte», «segmento»)
son macromoléculas(generalmente orgánicas) formadas por la unión de
moléculas más pequeñas llamadas monómeros.
El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros
naturales, entre los más comunes de estos y entre los polímeros sintéticos
encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita.
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
4APLICACIONES DE LOS MATERIALES OPTICOS
ESPEJO: Dispositivo óptico, generalmente de vidrio, con una superficie lisa y pulida,
que forma imágenes mediante la reflexión de los rayos de luz.
El método original para fabricar espejos de vidrio consistía en 'azogar' una lámina de
vidrio, recubriéndola con una amalgama de mercurio y estaño. La superficie del vidrio
se recubría de hojas de papel de estaño, que se alisaban y se cubrían de mercurio.
Mediante pesos de hierro se apretaba firmemente un paño de lana contra la superficie
durante un día aproximadamente. Después se inclinaba el vidrio, con lo que el mercurio
sobrante escurría y la superficie interior quedaba reluciente. El primero en intentar
cubrir el reverso del vidrio con una solución de plata fue el químico alemán Justus von
Liebig, en 1836; desde entonces se han desarrollado diferentes métodos que se basan en
la reducción química a plata metálica de una sal de plata. En la actualidad, para fabricar
espejos según este principio, se corta una plancha de vidrio del tamaño adecuado y se
eliminan todos sus defectos puliéndola con rojo de joyero. El vidrio se frota y se baña
con una disolución reductora como cloruro de estaño, tras lo cual se coloca el vidrio
sobre un soporte hueco de hierro colado, se cubre con fieltro y se mantiene caliente con
vapor. Después se vierte una disolución de nitrato de plata sobre el vidrio y se deja
reposar durante aproximadamente una hora. El nitrato de plata se reduce a plata
metálica, con lo que se forma gradualmente un reluciente depósito de plata que se deja
secar, se cubre con goma laca y se pinta. En otros métodos de fabricación de espejos, se
añade a la disolución de plata un agente reductor, como formaldehído o glucosa.
Frecuentemente, los compuestos químicos para el plateado se aplican en forma de
aerosol. A veces, algunos espejos especiales se recubren de metal vaporizando
eléctricamente plata sobre ellos en un vacío. Muchas veces, los espejos grandes se
recubren de aluminio con este mismo sistema.
Además de su uso habitual en el hogar, los espejos se emplean en aparatos científicos;
por ejemplo, son componentes importantes de los microscopios y los telescopios.
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
5Materiales ópticos (lentes)
1. Policarbonato
Debido a su índice de refracción tiene menor espesor. Este material es más liviano
que cualquier otro lente, tienen mayor resistencia a las rayas y son ultra-resistentes a
los impactos, más que las lentes orgánicas.
Es aconsejable para niños, altas graduaciones, para gafas montadas al aire o de
protección industrial, deportiva, etc.
2. Orgánicos
El peso de estas lentes es un 50% menor que las lentes tradicionales minerales, lo
cual debe tenerse en cuenta en recetas de medias y altas graduaciones donde el peso
es factor crítico para la comodidad del usuario.
Por su resistencia al impacto es aconsejable en anteojos multifocales y para niños.
3. Minerales
Son los cristales tradicionales de vidrio, lo cual hace que sea más resistente a las
rayas, pero debido a su peso no es recomendable en altas graduaciones, ni para
actividades dinámicas como deportes o trabajos de riesgo.
4. Alto índice
El índice de refracción de un material y su capacidad de refractar la luz juega un
papel crítico en la creación de la potencia y grosor del lente. En el caso de cualquier
diseño de lente, cuanto más alto sea el índice, más planas serán las curvas anterior y
posterior de las superficies del lente para una potencia óptica dada. Como resultado
de estas curvas más planas, el grosor del lente se reduce automáticamente.
Podemos garantizar que nuestros pacientes podrán disfrutar de las ventajas ofrecidas
por lentes más delgadas, livianas y confortables.
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
6
PRISMA (OPTICA)
Bloque de vidrio u otro material transparente que tiene la misma sección transversal
(generalmente un triángulo) en toda su longitud. Los dos tipos de prisma más frecuentes
tienen secciones transversales triangulares con ángulos de 60 o de 45º. Los prismas
tienen diversos efectos sobre la luz que pasa a través de ellos.
Cuando se dirige un rayo de luz hacia un prisma, sus componentes de distintos colores
son refractados (desviados) en diferente medida al pasar a través de cada superficie, con
lo que se produce una banda coloreada de luz denominada espectro. Este fenómeno se
conoce como dispersión cromática, y se debe al hecho de que los diferentes colores de
la luz tienen distintas longitudes de onda, y son más o menos frenados al pasar a través
del vidrio: la luz roja es la que resulta menos frenada, y la violeta la que más. El físico
británico del siglo XVII Isaac Newton fue el primero en deducir, a partir de
experimentos con prismas, que la luz solar ordinaria es una mezcla de los diferentes
colores.
FIBRA OPTICA Fibra o varilla de vidrio u otro material transparente con un índice de
refracción alto que se emplea para transmitir luz. Cuando la luz entra por uno de los
extremos de la fibra, se transmite con muy pocas pérdidas incluso aunque la fibra esté
curvada.
El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total;
la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con
un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas
hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose
miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la
superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio
con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie
que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.
La APLICACIÓN más sencilla de las fibras ópticas es la transmisión de luz a lugares
que serían difíciles de iluminar de otro modo, como la cavidad perforada por la turbina
de un dentista. También pueden emplearse para transmitir imágenes; en este caso se
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7utilizan haces de varios miles de fibras muy finas, situadas exactamente una al lado de
la otra y ópticamente pulidas en sus extremos. Cada punto de la imagen proyectada
sobre un extremo del haz se reproduce en el otro extremo, con lo que se reconstruye la
imagen, que puede ser observada a través de una lupa. La transmisión de imágenes se
utiliza mucho en instrumentos médicos para examinar el interior del cuerpo humano y
para efectuar cirugía con láser, en sistemas de reproducción mediante facsímil y
fotocomposición, en gráficos de ordenador o computadora y en muchas otras
aplicaciones.
Las fibras ópticas también se emplean en una amplia variedad de sensores, que van
desde termómetros hasta giroscopios. Su potencial de aplicación en este campo casi no
tiene límites, porque la luz transmitida a través de las fibras es sensible a numerosos
cambios ambientales, entre ellos la presión, las ondas de sonido y la deformación,
además del calor y el movimiento. Las fibras pueden resultar especialmente útiles
cuando los efectos eléctricos podrían hacer que un cable convencional resultara inútil,
impreciso o incluso peligroso. También se han desarrollado fibras que transmiten rayos
láser de alta potencia para cortar y taladrar materiales.
La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación, debido a que las ondas de
luz tienen una frecuencia alta y la capacidad de una señal para transportar información
aumenta con la frecuencia. En las redes de comunicaciones se emplean sistemas de láser
con fibra óptica. Hoy funcionan muchas redes de fibra para comunicación a larga
distancia, que proporcionan conexiones transcontinentales y transoceánicas. Una ventaja
de los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede recorrer una señal antes de
necesitar un repetidor para recuperar su intensidad. En la actualidad, los repetidores de
fibra óptica están separados entre sí unos 100 km, frente a aproximadamente 1,5 km en
los sistemas eléctricos. Los amplificadores de fibra óptica recientemente desarrollados
pueden aumentar todavía más esta distancia.
Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son las redes de área local. Al
contrario que las comunicaciones de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie
de abonados locales con equipos centralizados como ordenadores (computadoras) o
impresoras. Este sistema aumenta el rendimiento de los equipos y permite fácilmente la
incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de nuevos componentes electro
ópticos
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
8MICROSCOPIO
Cualquiera de los distintos tipos de instrumentos que se utilizan para obtener una
imagen aumentada de objetos minúsculos o detalles muy pequeños de los mismos. El
tipo de microscopio más utilizado es el microscopio óptico, que se sirve de la luz visible
para crear una imagen aumentada del objeto. El microscopio óptico más simple es la
lente convexa doble con una distancia focal corta. Estas lentes pueden aumentar un
objeto hasta 15 veces. Por lo general, se utilizan microscopios compuestos, que
disponen de varias lentes con las que se consiguen aumentos mayores. Algunos
microscopios ópticos pueden aumentar un objeto por encima de las 2.000 veces.
El microscopio compuesto consiste en dos sistemas de lentes, el objetivo y el ocular,
montados en extremos opuestos de un tubo cerrado. El objetivo está compuesto de
varias lentes que crean una imagen real aumentada del objeto examinado. Las lentes de
los microscopios están dispuestas de forma que el objetivo se encuentre en el punto
focal del ocular. Cuando se mira a través del ocular se ve una imagen virtual aumentada
de la imagen real. El aumento total del microscopio depende de las distancias focales de
los dos sistemas de lentes y de óptica integrada aumentará aún más la capacidad de los
sistemas de fibra.
Cuando se envía un rayo de luz hacia un prisma con un ángulo adecuado, incide
internamente sobre la cara del prisma con un ángulo mayor que el ángulo crítico por lo
que experimenta una reflexión total. Esto hace que el prisma actúe como un espejo muy
eficiente, un efecto que se utiliza en muchos instrumentos ópticos como periscopios y
binoculares o prismáticos (de ahí este nombre).
TELESCOPIO
Instrumento con el que se consiguen imágenes amplificadas de objetos distantes.
En la actualidad, el mayor telescopio reflector del mundo es el telescopio Keck, de
982 cm, en el Observatorio Mauna Kea en Hawai. Entre la lista de reflectores de más de
254 cm de diámetro están el telescopio de 600 cm de diámetro del Observatorio
Astrofísico de Rusia, cerca de Zelenchukskaya; el telescopio de 508 cm del
Observatorio Monte Palomar, California, Estados Unidos; el de 420 cm del
Observatorio del Roque de los Muchachos en las Islas Canarias, España; el instrumento
de 401 cm del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo cerca de La Serena, Chile;
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9el telescopio de 389 cm del Observatorio Anglo-australiano cerca de Coonabarabran, en
Australia; el de 381 cm del Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona, Estados
Unidos, y el telescopio de 381 cm de Mauna Kea. Un telescopio estadounidense
famoso, el Hooker de 254 cm, en el Observatorio Monte Wilson en Pasadena,
California, fue cerrado desde 1985 a 1992, por causa de las presiones financieras, por
los nuevos desarrollos tecnológicos y por el deseo de simplificar su funcionamiento.
ESPECTROHELIÓGRAFO
Elemento importante del equipo utilizado en astronomía para fotografiar las
protuberancias del Sol, como la fotosfera (la capa interior de gases calientes más
cercana a la superficie del Sol) y la cromosfera (la capa exterior más fría). El
espectroheliógrafo, junto con un telescopio, fotografía el Sol en luz monocromática (con
una única longitud de onda). En su forma más simple consta de un espectrógrafo con
dos ranuras delante de una placa fotográfica; la ranura más cercana al Sol es más
pequeña. La imagen del Sol la proyecta el telescopio en la primera ranura, que transmite
la luz a la segunda ranura. Esta segunda ranura se coloca a una cierta longitud de onda
para registrar la radiación de la línea espectral producida por un elemento químico como
el hidrógeno (que produce la línea espectral marcada como H) o el calcio (que produce
la línea marcada como K; véase Espectroscopia). En la placa fotográfica se acumula una
película mixta del Sol mostrando la distribución de este elemento a medida que el Sol
cruza por el cielo.
Fue inventado en 1889 por el astrónomo estadounidense George Hale, que tuvo una
parte importante en el desarrollo del espectrohelioscopio; este instrumento permite la
observación visual de fenómenos solares creando una visión persistente cuando las dos
ranuras vibran sincrónicamente a alta frecuencia.
HOLOGRAMA: Método de obtener imágenes fotográficas tridimensionales. Las
imágenes se crean sin lente alguna, por lo que esta técnica también se denomina
fotografía sin lente. Las grabaciones reciben el nombre de hologramas (en
griego, holos, 'todo'; gram, 'mensaje'). Los principios teóricos de la holografía fueron
desarrollados por el físico británico de origen húngaro Dennis Gabor en 1947. La
primera producción real de hologramas tuvo lugar a principios de los años sesenta una
vez disponible el láser. A finales de los años ochenta se comenzó la fabricación de
hologramas en color, así como de hologramas que cubrían desde la región del espectro
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
10de las microondas hasta los rayos X. También se crearon hologramas ultrasónicos
utilizando ondas de sonido.
LASER
De la sigla inglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,
amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que utiliza
un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un
haz de luz coherente tanto espacial como temporalmente. La coherencia espacial se
corresponde con la capacidad de un haz para permanecer con un pequeño tamaño al
transmitirse por el vacío en largas distancias y la coherencia temporal se relaciona con
la capacidad para concentrar la emisión en un rango espectral muy estrecho.
El medio activo es el medio material donde se produce la amplificación óptica. Puede
ser de muy diversos materiales y es el que determina en mayor medida las propiedades
de la luz láser, longitud de onda, emisión continua o pulsada, potencia, etc. El medio
activo es donde ocurren los procesos de excitación (electrónica o de estados
vibraciones) mediante bombeo de energía, emisión espontánea y emisión estimulada de
radiación. Para que se dé la condición láser, es necesario que la ganancia óptica del
medio activo sea inferior a las pérdidas de la cavidad más las pérdidas del medio. Dado
que la ganancia óptica es el factor limitante en la eficiencia del láser, se tiende a buscar
medios materiales que la maximicen, minimizando las pérdidas, es por esto que si bien
casi cualquier material puede utilizarse como medio activo,8 sólo algunas decenas de
materiales son utilizados eficientemente para producir láseres. Con mucha diferencia,
los láseres más abundantes en el mundo son los de semiconductor. Pero también son
muy comunes los láseres de estado sólido y en menos medida los de gas. Otros medios
son utilizados principalmente en investigación o en aplicaciones industriales o médicas
muy concretas.
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
11APLICACIONES DEL LÁSER
Debido a las propiedades particulares del haz de radiación luminosa con su gran
potencia concentrada (el láser), hacen de él una herramienta ideal en muchas
aplicaciones donde se precise de una fuente controlada y localizada de energía. Si a este
factor diferenciador inicial se le suma la facilidad para su control automático y
regulación, se observa cómo se amplía el campo de utilización a otros usos en los que la
precisión, la minimización de daños colaterales y la menor modificación de la
características del material circundante y de sus dimensiones son importantes. De ahí el
amplísimo rango de aplicaciones.
APLICACIONES A LA MEDICINA
El láser en la medicina es cada vez más usado al actuar muy selectivamente sobre la
lesión, dañando mínimamente los tejidos adyacentes. Por eso produce muy pocos
efectos secundarios en cuanto a destrucción de otro tejido sano de su entorno e
inflamación, así como presentar una esterilización completa al no ser necesario
instrumental quirúrgico. En la dermatología, éstos pueden eliminar casi todos los
defectos de la piel bajo anestesia local. En oftalmología son utilizados los láseres de ex
cimero, que eliminan capas submicrométricas de la córnea, modificando su curvatura.
El ojo es transparente a la luz entre aproximadamente 0.38 y 1.4 . A menores
longitudes de onda el cristalino y la córnea absorben la radiación y a mayores longitudes
de onda son las moléculas de agua presentes en el ojo las que absorben la luz. Por medio
de radiación láser (en este caso con láser de argón ionizado) es posible en la actualidad
tratar casos de desprendimiento de retina. El haz láser es focalizado en la retina por el
propio cristalino del paciente. Los láseres de He-Ne han sido utilizados con éxito en
dermatología para el tratamiento de manchas en la piel, o como auxiliares para estimular
la regeneración de tejido en cicatrices.
SOLDADURA CON LÁSER
Un láser focalizado se puede emplear en una amplia variedad de procesos de soldadura,
entre los que la más tradicional es la de materiales metálicos. La soldadura por láser
puede realizarse de dos formas diferentes:
- Por conducción: la profundidad de la zona fundida, inicialmente superficial, aumenta
en función de la conductividad térmica y de la distribución de la intensidad de la
radiación. Este tipo de soldadura se emplea en la unión de láminas delgadas.
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
12- Por penetración profunda: en este tipo de soldadura se consigue desplazar la zona de
mayor temperatura por debajo de la superficie del material, alcanzándose un mayor
rendimiento. El material fundido se desplaza hasta la superficie por acción del vapor
recalentado y se mantiene allí por efectos combinados de gravedad, viscosidad y tensión
superficial, lo que favorece la formación de un cordón de soldadura que aporta
excelentes características mecánicas a la pieza.
La afectación térmica reducida, la falta de necesidad de utilizar material de aportación
en algunas utilizaciones, la flexibilidad y facilidad del control de proceso hacen del láser
una herramienta de gran potencia para aplicaciones de soldadura en materiales difíciles
de tratar por otras técnicas. Las soldaduras obtenidas son de alta calidad metalográficas
y sin deformaciones dimensionales apreciables, están exentas de poros, grietas y
mordeduras, y tienen características similares a la soldadura convencional, en muchos
casos sin aporte de material y con una velocidad de proceso seis veces superior.
La fuente láser utilizada depende del tipo de materiales a soldar. Se pueden realizar
aplicaciones en piezas de espesores de 1 mm (se habla de "cierto espesor" por encima
de 3 mm), con penetraciones máximas de hasta 10 mm.
Existe un ahorro de fases en la operación de soldadura, ya que no afecta a los materiales
existentes; por lo tanto, no requiere tratamientos posteriores para eliminación de
tensiones. Las aplicaciones de soldadura con y sin aporte, así como la soldadura de
bimetales están ampliamente establecidas dentro de la industria. Las novedades en este
campo vienen representadas por la soldadura de materiales disimilares, soldadura de
aleaciones ligeras, soldadura de oro y las aplicaciones de soldadura de materiales
plásticos, que se encuentran en un avanzado estado de desarrollo.
TALADRADO Y PUNZONADO
Las técnicas utilizadas para el taladrado y el punzo nado son las mismas que las
utilizadas en el corte mediante láser (para efectuar un corte hay que realizar un taladro
inicial). Con estas técnicas se consiguen penetraciones máximas en piezas de espesores
considerables (de hasta 13 mm), y diámetros desde 0,075 mm. Para segurar un taladro
correcto en piezas de cierto espesor (por encima de los 3 mm) es importante controlar
los niveles de potencia media empleados y los tiempos de interacción, ya que si se
sobrepasan ciertos niveles se puede provocar el "reventón" del agujero. Las
investigaciones en este campo están centradas en la realización de taladrados con la
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
13máxima energía posible disminuyendo los tiempos de interacción, sin llegar a
explosionar el agujero taladrado, ya que, en la práctica, por motivos obvios de
aseguramiento de la calidad de la pieza, son excesivamente bajos y los tiempos de
interacción demasiado altos.
MARCADO MEDIANTE LÁSER
La técnica utilizada normalmente para realizar el marcado mediante láser es por
desplazamiento del haz. Con esta técnica se focaliza un haz láser de media potencia
sobre la superficie a marcar. El haz se orienta mediante una combinación de espejos
galvanométricos de manera que sigue el recorrido del diseño a marcar. En función del
tipo de material que se va a grabar, se utilizan distintos tipos de fuentes láser: CO2,
Nd:YAG o excímeros.
Actualmente pueden marcarse una gran variedad de materiales: materiales metálicos,
plásticos, vidrio, etc. La profundidad de la zona marcada va desde algunas micras
(marcado superficial) a décimas de milímetros (marcado profundo). La superficie
máxima de marcado es un cuadrado de 100x100 mm. Mediante la utilización de quipos
de baja potencia se puede realizar el marcado de elementos de envasado sobre ventanas
preimpresas, sobre todo papel, con los datos sobre lotes de fabricación y fechas de
consumo preferente, muy importantes en la industria del envasado de bienes de
consumo.
Ilustraciones de algunos procesos efectuados por láser
Maquina láser utilizada para varios procesos industriales en la ingeniería: como la
soldadura, el corte de planchas, Mecanizado superficial y perforación.
Soldadura en esquinas y bordes mediante el láser.
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
14
Soldadura en interiores usando tecnología láser.
Las aplicaciones científicas del láser son muy variadas. Difícilmente un
solo libro dedicado tan sólo a este tema sería suficiente para mencionarlas, las mismas
se pueden encontrar como hemos visto ya, en cualquier sector de la sociedad actual.
Estas incluyen campos tan dispares como la electrónica de consumo, las tecnologías de
la información (informática), análisis en ciencia, métodos de diagnóstico en medicina,
así como el mecanizado, soldadura o sistemas de corte en sectores industriales y
militares.
Por tanto las tareas desempeñadas por los láseres van de lo mundano a lo esotérico si
bien comparten un elemento común: son difíciles o totalmente imposibles con cualquier
otro instrumento. Aunque por lo general los láseres son aparatos relativamente caros
existe un incremento elevado de su utilización a nivel mundial, debido a su propiedad
de suministrar la forma y la cantidad de energía requerida en el lugar deseado.
DIODOS DE EMISION
Los Diodos de emisión se usan como indicadores en muchos dispositivos y
en iluminación. Los primeros Diodos de emisión emitían luz roja de baja intensidad,
pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en
el espectro infrarrojo, visible y ultravioleta.
Debido a su capacidad de operación a altas frecuencias, son también útiles en
tecnologías avanzadas de comunicaciones y control. Los ledes infrarrojos también se
usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales incluyendo
equipos de audio y video.
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
15Aplicaciones
Los Diodos de emisión en la actualidad se pueden
acondicionar o incorporarse en un porcentaje mayor
al 90 % a todas las tecnologías de iluminación
actuales, casas, oficinas, industrias, edificios,
restaurantes, arenas, teatros, plazas comerciales,
gasolineras, calles y avenidas, estadios (en algunos
casos por las dimensiones del estadio no es posible
porque quedarían espacios oscuros), conciertos, discotecas, casinos, hoteles, carreteras,
luces de tráfico o de semáforos, señalizaciones viales, universidades, colegios, escuelas,
estacionamientos, aeropuertos, sistemas híbridos, celulares, pantallas de casa o
domésticas, monitores, cámaras de vigilancia, supermercados, en transportes (bicicletas,
motocicletas, automóviles, camiones tráiler, etc.), en linternas de mano, para crear
pantallas electrónicas de led (tanto informativas como publicitarias) y para cuestiones
arquitectónicas especiales o de arte culturales. Todas estas aplicaciones se dan gracias a
su diseño compacto.
LEDES aplicados al automovilismo, vehículo con luces diurnas de
LEDES.
Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a
distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en
otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc., y,
en general, para aplicaciones de control remoto así como en dispositivos detectores,
además de ser utilizados para transmitir datos entre dispositivos electrónicos como en
redes de computadoras y dispositivos como teléfonos móviles, computadoras de mano,
aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al bluetooth en los últimos
años, quedando casi obsoleta.
Los LEDES se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado
(encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y
en paneles informativos (el mayor del mundo, del NASDAQ, tiene 36,6 metros de altura
y está en Times Square, Manhattan). También se emplean en el alumbrado de pantallas
de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así
como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras con LEDES.
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
16El uso de LEDES en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico)
es moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones son
superiores a las de la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos
puntos de vista. La iluminación con LEDES presenta indudables ventajas: fiabilidad,
mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante
diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para
el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo,
respuesta rápida, etc. Asimismo, con LEDES se pueden producir luces de diferentes
colores con un rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas
utilizadas hasta ahora que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una
reducción de su eficiencia energética).
Las temperaturas de color más destacadas que encontramos en los LED son:
Blanco frío: es un tono de luz fuerte que tira a azulado. Aporta una luz parecida a la
de los fluorescentes.
Blanco cálido: el tono de luz tira hacia amarillo como los halógenos.
Blanco neutro o natural: aporta una luz totalmente blanca, como la luz de día.
RGB: el LED está permitiendo en muchos productos conseguir diferentes colores.
Quedan muy luminosos ya que es el propio LED el que cambia de color, no se usan
filtros.
Cabe destacar también que diversas pruebas realizadas por importantes empresas y
organismos han concluido que el ahorro energético varía entre el 70 y el 80 % respecto
a la iluminación tradicional que se utiliza hasta ahora. Todo ello pone de manifiesto las
numerosas ventajas que los LEDES ofrecen en relación al alumbrado público.
Los ledes de luz blanca son uno de los desarrollos más recientes y pueden considerarse
como un intento muy bien fundamentado para sustituir los focos o bombillas actuales
(lámparas incandescentes) por dispositivos mucho más ventajosos. En la actualidad se
dispone de tecnología que consume el 92 % menos que las lámparas incandescentes de
uso doméstico común y el 30 % menos que la mayoría de las lámparas fluorescentes;
además, estos ledes pueden durar hasta 20 años.10 Estas características convierten a los
ledes de luz blanca en una alternativa muy prometedora para la iluminación.
También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra
óptica. Sin embargo esta aplicación está en desuso ya que actualmente se opta por
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
17tecnología láser que focaliza más las señales de luz y permite un mayor alcance de la
misma utilizando el mismo cable. Sin embargo en los inicios de la fibra óptica eran
usados por su escaso coste, ya que suponían una gran ventaja frente al coaxial (aún sin
focalizar la emisión de luz).
Pantalla de LEDES: pantalla muy brillante formada por filas de LEDES verdes, azules y
rojos ordenados según la arquitectura RGB, controlados individualmente para formar
imágenes vivas muy brillantes, con un altísimo nivel de contraste. Entre sus principales
ventajas, frente a otras pantallas, se encuentran: buen soporte de color, brillo
extremadamente alto (lo que le da la capacidad de ser completamente visible bajo la luz
del sol), altísima resistencia a impactos.
MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
18BIBLIOGRAFIA
-Chang, Williams: Principles of Quantum Electronics; Lasers: Theory and Applications,
Addison - Wesley, Massachusetts, 1963.
-Fisica Moderna (Teoria y Problemas) Tomo I Mesa, Apuntes para un libro de Texto. Pp264-
271. Autores: Lazaro Benavides l, Angel Augier c. Y amparo Patiño Castro
-http://www.um.es/LEQ/laser/index.htm
-http://html.rincondelvago.com/rayo-laser.html
-http://www.efisioterapia.net/articulos/accesible.php?id=179
http://www.monografias.com/trabajos61/laser-aplicaciones/laser-
aplicaciones2.shtml#ixzz3TaJYD7gx
https://www.google.com.pe/search?
q=que+es+optica&biw=1366&bih=667&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=qDT5VPbbBsOvg
gS6yIDYBA&ved=0CAYQ_AUoAQ&dpr=1#tbm=isch&q=fibra+optica+partes&revid=181319
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MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION
