ES2237231B2 - Procedimiento laser para la limpieza de materiales de construccion y mobiliario urbano. - Google Patents
Procedimiento laser para la limpieza de materiales de construccion y mobiliario urbano. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2237231B2 ES2237231B2 ES200201594A ES200201594A ES2237231B2 ES 2237231 B2 ES2237231 B2 ES 2237231B2 ES 200201594 A ES200201594 A ES 200201594A ES 200201594 A ES200201594 A ES 200201594A ES 2237231 B2 ES2237231 B2 ES 2237231B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- laser
- ablation
- cleaning
- technique
- materials
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 137
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000010276 construction Methods 0.000 title description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims abstract description 50
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 25
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 claims description 20
- 238000010422 painting Methods 0.000 claims description 18
- 238000002536 laser-induced breakdown spectroscopy Methods 0.000 claims description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000012306 spectroscopic technique Methods 0.000 claims description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 6
- 239000004035 construction material Substances 0.000 claims description 6
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 4
- 239000000976 ink Substances 0.000 claims description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 4
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 3
- 230000004941 influx Effects 0.000 claims description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 3
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 claims description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 3
- 239000011093 chipboard Substances 0.000 claims description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 5
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 2
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 2
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 206010034156 Pathological fracture Diseases 0.000 description 1
- 206010067623 Radiation interaction Diseases 0.000 description 1
- 208000005250 Spontaneous Fractures Diseases 0.000 description 1
- 208000013201 Stress fracture Diseases 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012631 diagnostic technique Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000002526 effect on cardiovascular system Effects 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000009916 joint effect Effects 0.000 description 1
- 238000001499 laser induced fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000013532 laser treatment Methods 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano.
Presenta una fase de selección y caracterización
de materiales y pinturas empleados (1), una fase de estudio de un
proceso de ablación de los materiales y pinturas seleccionados (2),
una fase de determinación de parámetros de interés en dichos
materiales y pinturas (3), una fase de evaluación y optimización de
los anteriores parámetros (4) y una fase de desarrollo de
prototipos a emplear en aplicaciones concretas (5).
La invención es especialmente aplicable a la
limpieza de graffitis dibujados en edificaciones.
Description
Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un
procedimiento láser para la limpieza de materiales de construcción
y mobiliario urbano, cuya finalidad principal consiste en
proporcionar un procedimiento basado en técnicas láser para la
eliminación de graffitis y contaminación en edificios y mobiliario
urbano, así como la para la conservación del patrimonio artístico,
dando respuesta a una demanda creciente, tanto en la sociedad como
en la industria del sector de limpieza.
Un objetivo de este procedimiento es lograr la
viabilidad técnica y económica de un nuevo sistema láser como método
alternativo a las técnicas convencionales de limpieza que,
manteniendo la eficiencia de estas últimas, permita resolver los
problemas a ellas asociados, incluidos los relativos a la
contaminación acústica, lo que permitirá trabajar por la noche,
facilitando así el acceso a las zonas a tratar. Con el procedimiento
de la invención se disminuye la contaminación medioambiental, al
eliminar la generación de residuos y nubes de polvo y permite
efectuar limpiezas de nuevos materiales que no son tratables con
técnicas convencionales y que cada día están más presentes en la
arquitectura moderna. La simplicidad, versatilidad, eficiencia y
ventajas socio-económicas del procedimiento de la
invención pueden hacer del mismo que se constituyan una técnica
sistemática y habitual que vaya reemplazando de manera progresiva a
las técnicas convencionales de limpieza utilizadas hasta ahora, más
agresivas y menos selectivas.
El procedimiento de la invención permite
desarrollar prototipos que pueden utilizarse a escala industrial y
de modo rutinario en tareas de limpieza, sustituyendo o
complementando a las técnicas convencionales usuales más
contaminantes.
La cada vez más importante proliferación
de
graffitis o pintadas en las paredes de nuestras ciudades ha hecho surgir un interés para la búsqueda de sistemas eficaces de limpieza de estos elementos. Los graffitis más extendidos y molestos actualmente son los llamados "tag" o firmas, plasmadas sobre todo tipo de superficies, tanto paredes como mobiliario urbano, elementos ornamentales y monumentales. Las técnicas utilizadas hasta el momento (decapantes abrasivos, aplicación de capas de pintura o cemento líquido, aplicación de agua a presión) son muy agresivas, ya que la mayoría afecta, en algún grado, la superficie o bien no tienen la eficacia deseada. Todo ello hace necesario el estudio y desarrollo de un nuevo sistema de limpieza de graffitis que sea totalmente respetuoso con las superficies a tratar y que consiga unos resultados plenamente satisfactorios. En los últimos años, el uso del láser en la limpieza de superficies ya se ha introducido, con éxito contrastado, en la restauración de obras de arte. Es por ello que pretendemos introducir los métodos asistidos por láser para la limpieza y conservación de edificios y mobiliario urbano, a pesar de su potencialmente elevado costo y dificultad técnica.
graffitis o pintadas en las paredes de nuestras ciudades ha hecho surgir un interés para la búsqueda de sistemas eficaces de limpieza de estos elementos. Los graffitis más extendidos y molestos actualmente son los llamados "tag" o firmas, plasmadas sobre todo tipo de superficies, tanto paredes como mobiliario urbano, elementos ornamentales y monumentales. Las técnicas utilizadas hasta el momento (decapantes abrasivos, aplicación de capas de pintura o cemento líquido, aplicación de agua a presión) son muy agresivas, ya que la mayoría afecta, en algún grado, la superficie o bien no tienen la eficacia deseada. Todo ello hace necesario el estudio y desarrollo de un nuevo sistema de limpieza de graffitis que sea totalmente respetuoso con las superficies a tratar y que consiga unos resultados plenamente satisfactorios. En los últimos años, el uso del láser en la limpieza de superficies ya se ha introducido, con éxito contrastado, en la restauración de obras de arte. Es por ello que pretendemos introducir los métodos asistidos por láser para la limpieza y conservación de edificios y mobiliario urbano, a pesar de su potencialmente elevado costo y dificultad técnica.
Idealmente, cualquier procedimiento empleado en
la limpieza de una superficie debe eliminar los productos de
polución de la misma sin alterar ésta, ni química ni
estructuralmente. Por ello, el proceso de limpieza debe ser
graduado y selectivo, al tiempo que debe evitar la formación de
subproductos reactivos sobre dicha superficie y la alteración
mecánica de la misma (como microfracturas, abrasión) que pueden
deteriorar directamente o acelerar el deterioro ulterior de es
superficie. La elección de las técnicas de limpieza debe hacerse
atendiendo a dos objetivos: 1° la eliminación de la polución
ocasionada para mantener la estética y prolongar el tiempo de vida
de la superficie tratada, y 2° conservación inalterada de las
capas externas y medias de la superficie. Hasta hoy, se han
propuesto y aplicado numerosas técnicas de limpieza, algunas de las
cuales están basadas en la aplicación directa de productos químicos
de limpieza conocidos y sus mezclas. Sin embargo, tanto la
aplicación de estos agentes químicos como el uso de métodos de
lavado y procesos mecánicos de limpieza, sólo consiguen limpiar la
piedra o superficie induciendo en muchos casos un deterioro
substancial de la misma, tanto en su composición como en su
estructura. Además, dado que estos procesos son difíciles de
controlar, se necesita una alta experiencia para conseguir un
resultado óptimo.
En el año 1982 se descubrió la posibilidad de
eliminar selectivamente material de la superficie de polímeros
orgánicos sólidos de un modo controlado, mediante la utilización de
radiación ultravioleta pulsada de suficiente intensidad procedente
de láseres de excímero. Se acuñó el nombre de fotodescomposición
ablativa o, más generalmente "ablación", para designar este
proceso de fractura espontánea de superficies y emisión de material
producido por la absorción de pulsos de luz. En los años
siguientes se ha ido acumulando un cuerpo significativo de
resultados experimentales sobre la interacción de radiación
producida por láseres con diferentes materiales, tanto orgánicos
como inorgánicos. Como ejemplos de campos en los que el uso de la
ablación láser ha experimentado un rápido crecimiento podemos citar
el procesado de componentes microelectrónicos o la cirugía del ojo
y tejidos cardiovasculares.
Durante los últimos años se ha venido estudiando
la posibilidad de la aplicación de técnicas basadas en la ablación
láser para la limpieza y restauración de paredes y monumentos de
piedra, vidrios coloreados, pinturas y otras obras de arte. El
objetivo de estos esfuerzos ha sido la eliminación de capas
degeneradas o de capas depositadas sobre el elemento a limpiar, a
la vez que se mantiene un control estricto sobre los posibles
efectos fotofísicos inducidos por la radiación láser sobre la
superficie de trabajo. La técnica de ablación láser puede efectuar
este trabajo mediante el uso de diferentes láseres pulsados con
emisión desde el infrarrojo cercano hasta el ultravioleta.
Los mecanismos básicos de interacción entre la
luz láser y la materia pueden ser de naturaleza fototérmica
(transferencia de calor al material que se vaporiza) y/o
fotoquímica (rotura de enlaces del material, con la subsecuente
expulsión de los fragmentos formados). El que prime uno u otro de
estos mecanismos es función de las características del material
irradiado y de la longitud de onda utilizada. Las longitudes de
onda cortas (láseres que emiten a 193, 248 y 266 nm) favorecen el
mecanismo fotoquímico. Una parámetro importante cara al mecanismo
es la duración del pulso láser. Si el pulso dura un tiempo
comparable o más corto que el tiempo necesario para que el calor
generado se difunda fuera del volumen del material irradiado,
entonces los efectos térmicos serán despreciables. Por otro lado,
el uso de pulsos láser muy cortos puede dar lugar a efectos
fotoacústicos importantes con los consiguientes daños mecánicos no
deseados.
Desde hace algunos años se han venido efectuando
intentos de utilización de radiación láser para la limpieza y
restauración controlada de obras de arte, pero hasta el momento
sólo ha habido intentos esporádicos y puntuales del uso de ésta
técnica a escala industrial para la limpieza de paredes, monumentos
de piedra y mobiliario urbano.
No existen prácticamente antecedentes publicados
sobre la limpieza de pinturas en edificios mediante el empleo de
técnicas láser, tal vez por considerársela excluyente debido a
razones de tipo económico. El único antecedente, directamente
relacionado con el tema de la presente patente, corresponde a una
comunicación en un Congreso celebrado recientemente en Florencia
(Junio de 1999). Dicha comunicación, de tan sólo una página,
publicada en el libro de resúmenes del Congreso Lacona III
(láseres en la conservación de obras de arte) describe los
resultados obtenidos en la limpieza de unas piedras de arenisca del
período Neolítico en Inglaterra, consideradas monumento nacional,
que habían sido atacadas con graffitis en 1996 y 1998. La principal
dificultad que los técnicos encontraron en su limpieza fue el
obligado respeto de las colonias de líquenes que cubrían estas
milenarias piedras. En el primer ataque de las piedras con
graffitis en 1996, en la localidad de Avebury, seis piedras fueron
pintadas con esmalte negro y dos con pintura blanca de emulsión.
Mientras que la pintura blanca se eliminó fácilmente con vapor de
agua a baja presión, el esmalte negro presentó serios problemas de
eliminación al utilizar las técnicas convencionales, por lo que se
decidió emplear un láser para su limpieza.
El otro ataque vandálico se produjo en 1998, en
la localidad de Stonehenge. En esta ocasión utilizaron un espray de
pintura acrílica sobre unas piedras similares a las anteriores. De
igual forma se comprobó que la utilización directa del láser
eliminaba la pintura, pero dejaba zonas "claras" en parte de
la superficie, por lo que la solución consistió, en este caso, en
utilizar acetona, que arrastraba la mayor parte de la pintura,
procediendo a continuación con el tratamiento láser. En las zonas
densas de la piedra se eliminó totalmente la pintura sin dejar
huella, mientras que en las zonas porosas no se eliminó por
completo para no dañar los líquenes. Los restos de pintura de estas
zonas quedaban atrapados por los líquenes en forma de pequeños
fragmentos, afortunadamente de color muy similar al de la
superficie original, por lo que se decidió dejarlos camuflados en
vez de eliminarlos totalmente, por el peligro de dañar los líquenes
de forma irreversible.
Aunque el autor de estos trabajos de limpieza y
restauración, no aporta más información técnica sobre el
procedimiento y el material empleado, recientemente miembros del
Instituto de Electrónica de Florencia han aportado más datos sobre
el láser utilizado en Inglaterra para la limpieza de estas piedras.
Dicha información también se recoge en el resumen de una
comunicación a un congreso, en la que se describe la utilización de
un láser de tipo Nd:YAG (1064 nm), en la limpieza y restauración de
mármoles y piedras de edificios
histórico-artísticos, frecuentemente dañados por la
polución ambiental y la lluvia ácida.
Parece, pues, que de las tecnologías
disponibles, tanto los láseres de pulsos cortos (ns) como los de
pulsos largos (ms) presentan ventajas e inconvenientes, de modo que
cada uno de ellos es adecuado para algunas aplicaciones pero no
para otras. Así, pulsos de nanosegundos de un láser de Nd:YAG han
demostrado ser eficaces en la limpieza controlada de esculturas de
piedra caliza ennegrecidas por la conta-
minación.
minación.
En este mismo año ha aparecido un estudio
comparativo acerca del uso de diferentes longitudes de onda, desde
el infrarrojo hasta el ultravioleta, para la limpieza de piedra
arenisca con incrustaciones de suciedad. Desde un punto de vista
práctico, el uso del láser de Nd:YAG, tanto a la longitud de onda
fundamental como a la del tercer armónico, mostraba ventajas en la
limpieza de este tipo particular de piedra arenisca. No obstante,
la principal desventaja del uso de los láseres de excímero no fue
intrínseca, sino que provenía de la dificultad de su manejo.
Aunque los antecedentes directamente
relacionados con la eliminación de pinturas sobre materiales de
construcción por ablación láser son escasos, sin embargo, se puede
obtener información valiosa para este fin en otros trabajos más
técnicos, relativos a la limpieza de diferentes materiales,
generalmente cuadros antiguos y otras obras de arte en piedra,
vidrio, cuarzo, etc. En esta dirección, un antecedente de interés
es el descrito sobre la eliminación de pintura del fuselaje de
aviones comerciales de pasajeros. El interés de esta aplicación
radica en la necesidad de eliminar la pintura de los aviones, como
máximo cada ocho años en servicio, para chequear rigurosamente su
superficie. Entre los métodos empleados, los procesos "vía
húmeda" con agentes químicos, o alteran la superficie o son
lentos y ambientalmente contaminantes y peligrosos. Teniendo en
cuenta que las dimensiones de la superficie recubierta por pintura
en un avión (de 215 a 1600 m^{2}), la ablación láser ha
demostrado ser el mejor método comparado con otras técnicas
empleadas hasta el momento: abrasión en seco, agua a diferentes
presiones, calentamiento con lámpara W de destello seguida de
congelación mediante un chorro de partículas de nieve carbónica,
etc.
Los ejemplos anteriores muestran claramente la
posibilidad de la utilización de la técnica de la ablación láser
para eliminar pinturas depositadas sobre diferentes substratos. Sin
embargo, no hemos encontrado ninguna publicación de grupos de
nuestro país relacionada con la técnica que se desarrolla en la
presente patente. De hecho, los únicos estudios sobre ablación
láser de polímeros llevados a cabo en nuestro país hasta el momento
han sido los efectuados por los grupos de investigación del CSIC
que participan en la presente invención.
Con el paso de los años, el láser se ha
convertido en una herramienta ubicua en el mundo que nos rodea, con
aplicaciones en campos tan diversos como la investigación básica,
la industria del ocio y entretenimiento, fábricas y sistemas
robóticos o en medicina. La técnica láser aplicada a la ablación de
polímeros en particular, se ha revelado como especialmente eficaz y
precisa, permitiendo la eliminación controlada de capas
nanométricas de material o la microfabricación de componentes y el
micromecanizado. Se trata de una técnica muy versátil e
intrinsecamente limpia, lo que tiene especial relevancia en la
aplicación que se considera en la presente patente, y permite la
utilización técnicas ópticas de control de enorme potencia
analítica y sensibilidad.
Por otra parte, es conocida la técnica LIBS que
se utiliza como técnica de control en el procedimiento de la
presente invención. Esencialmente, esta técnica LIBS
(Láser-Induced Breakdown Spectroscopy) es una
técnica espectroscópica que registra, en tiempo real, la emisión de
especies excitadas (átomos, iones, moléculas y radicales)
generadas en el plasma inducido por la acción láser sobre el
material.
Para lograr los objetivos indicados
anteriormente, la invención consiste en un procedimiento láser para
la limpieza de materiales de construcción y mobiliario urbano, que
es especialmente aplicable a la limpieza de los llamados graffitis
dibujados en edificios.
Novedosamente, según la invención, el
procedimiento de la misma presenta:
- Una fase de selección y caracterización de
materiales y pinturas empleados en los referidos graffitis,
seleccionándose aquellos sprays o pulverizadores de tintas y
pinturas más representativos de los utilizados actualmente en la
realización de graffitis y otras pintadas vandálicas; realizándose
un análisis para determinar la proporción, naturaleza y composición
de los polímeros base empleados en la fabricación de estas pinturas,
con determinación en aquellos casos que se considere necesario, de
sus pesos moleculares y su grado de dispersión; efectuándose
puntualmente según necesidades concretas, el análisis del resto de
los componentes de determinadas pinturas.
- Una fase de estudio de un proceso de ablación
de los materiales y pinturas seleccionados; llevándose a cabo a
escala de laboratorio, el estudio de la ablación láser de muestras
de diferentes materiales de construcción recubiertos con las
pinturas seleccionadas; disponiéndose simultáneamente una técnica
espectroscópica de seguimiento y control del proceso de ablación
que se considere más simple y adecuado.
- Una fase de determinación de parámetros, para
las muestras pintura-substrato seleccionadas, tales
como la velocidad del proceso de ablación en función de la longitud
de onda de irradiación, la afluencia, el número de pulsos, la
distancia entre región irradiada y analizada, el solapamiento entre
zonas adyacentes, u otros.
- Una fase de evaluación y optimización de los
anteriores parámetros, mediante la medida de la concentración
relativa de las especies generadas durante la eliminación de la
pintura directamente relacionada con la profundidad de las capas
eliminadas, así como su proximidad a la superficie del substrato o
material de construcción seleccionado en cada caso.
- Y una fase de desarrollo de prototipo/s a
emplear en aplicación/es concreta/s basada en los resultados de las
anteriores fases.
La referida última o quinta fase de desarrollo
de prototipos comprende:
a) Decisión, basada en los resultados obtenidos
a escala en laboratorio, de qué tipo de láser es el más adecuado en
una aplicación concreta, que junto con las pertinentes
consideraciones económicas, permiten decidir cuál es el equipo
comercial más adecuado cuya adquisición se recomienda.
b) Diseño del software adecuado para el
seguimiento y automatización del proceso de irradiación en su
aplicación sobre superficies específicas, basado en los datos
obtenidos en la optimización de los diferentes parámetros del
proceso de ablación, y sus intervalos de actuación.
c) Evaluación de equipo/s comercial/es a
emplear e integración de los diferentes elementos que deben
comprender el sistema, con la inclusión del láser de irradiación de
alta potencia, brazo articulado para la dirección del haz, sistema
de fibra óptica y detección para la aplicación de la referida
técnica espectroscópica, así como el sistema de automatización del
equipo, control y adquisición de datos, instalándose todo el
sistema sobre una base móvil, fácilmente transportable y protegida
contra vibraciones.
d) Validación de todo el sistema construido
mediante su empleo en la limpieza in situ de pinturas sobre
diferentes materiales de construcción que se consideren
representativos.
La técnica espectroscópica que se aludió
anteriormente consiste preferentemente en la técnica LIBS
(Láser-Induced Breakdown Spectroscopy) que facilita
un análisis del espectro de emisión del plasma generado en la
ablación.
Como fuente de señal de la referida técnica
LIBS y como dispositivo de ablación del material a limpiar se
emplea preferentemente un único láser, lo que simplifica y abarata
el procedimiento.
En el referido estudio de ablación mediante
láser se da la exigencia de eliminar un recubrimiento sin dañar el
substrato o material soporte, para lo que se seleccionan
estrictamente parámetros láser óptimos con vistas a:
- no iniciar la corrosión (en el caso de
metales) u otros daños sobre el substrato;
- dejar la superficie limpia sin necesidad de
ulteriores tratamientos;
- calidad del perfil del haz de la luz
láser;
- eficacia o rendimiento del proceso láser;
- disponibilidad en el mercado del láser a
utilizar.
Además, en el estudio de ablación mediante
láser se elige un láser según los siguientes criterios:
a.- Longitud de onda: viene determinada por la
capacidad de la absorción de luz por parte de los pigmentos, por lo
que, son adecuados los láseres que van desde el ultravioleta al
infrarrojo; afectando dicha absorción a la profundidad de la
interacción de la luz con la pintura o recubrimiento.
b.- Precisión de la ablación: los láseres de W
son diez veces más precisos en la eliminación de pinturas que los
láseres de IR.
c.- Duración del pulso: en los substratos
sensibles al calor es necesario aportar la mínima carga térmica
posible, mediante el empleo de pulsos cortos, encontrándose en el
extremo opuesto los substratos frágiles, a los que les puede
afectar el empleo de pulsos supercortos, como consecuencia del
efecto fotomecánico de la onda de choque del láser, que puede
provocar un aumento de la rugosidad superficial del substrato.
En el referido estudio de ablación mediante
láser, se da el requerimiento de eliminar los recubrimientos en
capas de espesor muy bien definido: aunque la progresión del
proceso de ablación se puede seguir por métodos acústicos no
invasivos, esta técnica restringe la velocidad de la medida, de
manera que si lo que se desea es seguir el proceso en tiempo real,
es necesario recurrir a la utilización de medidas ópticas, mediante
el análisis del espectro de emisión del plasma generado en la
ablación con la referida técnica espectroscópica, o con el análisis
óptico directo de la superficie entre pulso y pulso, que informa
del avance de la profundidad de las capas de pintura eliminada.
En el estudio de ablación mediante láser se
preseleccionan preferentemente dos tipos de láser: de Nd:YAG y de
excímero, lo cual simplifica la determinación de qué tipo de láser
resulta más adecuado.
En la aplicación del procedimiento que se ha
descrito se sigue la siguiente metodología:
a.- Se establecen rutas a seguir con la técnica
láser, intentando concentrar el máximo de graffitis a limpiar en la
misma zona y seleccionando los tipos de soporte a tratar, que serán
esencialmente los más conflictivos, entendiendo por tales aquéllos
en los que no se consigue un buen resultado con técnicas
convencionales de limpieza y sobre los cuales se espera conseguir
una gran eficiencia con la técnica láser; seleccionándose
preferentemente materiales del tipo arenisca rugosa, obra vista,
travertino, prefabricado de madera, aglomerado y en general
superficies de elevada rugosidad.
b.- La eficiencia del sistema láser se
comparará con un equipo convencional de tecnología VORTEX, dado que
el funcionamiento de esta tecnología es la más adecuada entre las
convencionales para la limpieza de graffitis plasmados sobre
materiales de alta rugosidad; basándose la metodología de ensayo en
la utilización de ambas tecnologías en días alternos; un día
trabajará el equipo láser y el siguiente el equipo VORTEX siendo
utilizados los equipos por el mismo personal con formación adecuada
para aplicar correctamente ambas técnicas, evitando así posibles
interferencias en los resultados debidas a diferencias en el equipo
humano.
c.- La comparación de los resultados obtenidos
por ambos equipos se basará en los siguientes datos: número de
graffitis limpiados, extensión de la superficie tratada, kilómetros
recorridos, horas efectivas de trabajo, gastos de material,
combustible, incidencias, efectividad y control del proceso de
limpieza; introduciéndose los resultados en una base de datos para
su adecuado tratamiento al objeto de obtener la máxima información
de estos ensayos.
Figura 1.- En esta figura única se han
representado mediante bloques las fases de procedimiento de la
invención.
Seguidamente se realiza una descripción de un
ejemplo de la invención haciendo referencia a la numeración
adoptada en la figura.
Así, el procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano de este ejemplo de
realización es especialmente aplicable a la limpieza de graffitis y
cuenta con una fase 1 de selección y caracterización de materiales
y pinturas empleados en los graffitis; seleccionándose aquellos
sprays pulverizadores de tintas y pinturas más representativos de
los que se emplean actualmente en la realización de graffitis y
realizándose un análisis que determina la proporción, naturaleza y
composición de los polímeros base empleados en la fabricación de
estas pinturas, determinándose cuando se considera necesario sus
pesos moleculares y su grado de dispersión. Además, puntualmente se
realizará un análisis del resto de los componentes de las pinturas
según las necesidades concretas.
A continuación se efectúa una segunda fase 2 de
estudio de proceso de ablación de los materiales y pinturas
seleccionados en la fase 1, llevándose a cabo a escala de
laboratorio el estudio de la ablación láser de muestras de
diferentes materiales de construcción recubiertos con pinturas
seleccionadas. Simultáneamente se dispone una técnica
espectroscópica de seguimiento y control del proceso de ablación
que se considere más simple y adecuado, y que en el presente
ejemplo es la técnica LIBS.
Seguidamente viene una tercera fase 3 de
determinación de parámetros de interés para las muestras
pintura-substrato seleccionadas, tales como la
velocidad del proceso de ablación en función de la longitud de onda
de irradiación, la afluencia, el número de pulsos, la distancia
entre región irradiada y analizada y el solapamiento entre zonas
adyacentes.
A continuación hay una cuarta fase 4 de
evaluación y optimización de los parámetros referidos en la fase 3,
mediante la medida de la concentración relativa de las especies
generadas durante la eliminación de la pintura, directamente
relacionada con la profundidad de las capas eliminadas, así como
con su proximidad a la superficie del substrato o material de
construcción seleccionada en cada caso.
Finalmente, hay una quinta fase 5 de desarrollo
del prototipo a emplear en una aplicación concreta, basada en los
resultados de las anteriores fases 1 a 4.
En esta fase 5 cabe distinguir cuatro
etapas:
a) Decisión, basada en los resultados obtenidos
a escala en laboratorio, de qué tipo de láser es el más adecuado en
una aplicación concreta, que junto con las consideraciones
económicas, permiten decidir cuál es el equipo comercial más
adecuado.
b) Diseño del software adecuado para el
seguimiento y automatización del proceso de irradiación en su
aplicación sobre superficies específicas, basado en los datos
obtenidos en la optimización de los diferentes parámetros del
proceso de ablación, y sus intervalos de actuación.
c) Evaluación del equipo comercial a emplear e
integración de los diferentes elementos que deben comprender el
sistema, con la inclusión de un láser de irradiación de alta
potencia, un brazo articulado para la dirección del haz, un sistema
de fibra óptica y detección para la aplicación de la referida
técnica LIBS, así como un sistema de automatización del equipo,
control y adquisición de datos. Todo el sistema se instala sobre
una base móvil, fácilmente transportable y protegida contra
vibraciones.
d) Validación de todo el sistema construido
mediante su empleo en la limpieza in situ de pinturas sobre
diferentes materiales de construcción que se consideran
representativos.
Las principales propiedades y características
del proceso de ablación láser, desde el punto de vista concreto de
las pinturas de base polimérica, se pueden resumir como sigue:
Los procesos que tienen lugar en la eliminación
de las pinturas son de naturaleza térmica y/o fotoquímica. En
adición se produce un efecto fotomecánico como consecuencia del
efecto de onda de choque, cuando incide el pulso de luz sobre el
material, atraviesa el substrato y se refleja ejerciendo un efecto
de fuerza de tracción sobre la interfase
pintura-substrato en la capa más profunda de la
pintura. Mediante el empleo de procesos fotográficos de alta
velocidad se ha visualizado que, cuando la onda reflejada alcanza
la capa interior de la pintura, se crean unas tensiones mecánicas
que favorecen el proceso de ablación.
De una forma global, el proceso de ablación
láser mediante la acción conjunta de estos tres mecanismos
convierte a la mayoría de las pinturas basadas en polímeros en
monóxido y bióxido de carbono y en vapor de agua.
La utilización de la ablación láser en estas
aplicaciones presenta notables ventajas sobre los métodos
convencionales, tales como:
- ausencia de daños sobre la salud de los
trabajadores y sobre el medioambiente;
- ausencia de daños sobre el substrato,
pudiendo utilizarse para la eliminación de pinturas sobre
diferentes materiales, incluso sobre aquéllos que tienen un umbral
de ablación similar al de la pintura, como son los composites y
otros polímeros de ingeniería utilizados en la industria
aeroespacial;
- velocidad de eliminación adecuada;
- facilidad de automatización y
transportabilidad;
- selectividad.
Tanto en la limpieza de obras de arte, como en
la ablación de pinturas sobre materiales empleados en la industria
aeroespacial, la primera exigencia es la de eliminar un
recubrimiento sin dañar el substrato o material soporte. Para ello
hay que seleccionar estrictamente los parámetros láser óptimos con
vistas a:
- no iniciar la corrosión (en el caso de
metales) u otros daños sobre el substrato;
- dejar la superficie limpia sin necesidad de
ulteriores tratamientos;
- calidad del perfil del haz de la luz
láser;
- eficacia o rendimiento del proceso láser;
- disponibilidad en el mercado del láser a
utilizar.
La elección del láser debe regirse por los
siguientes criterios, además del económico:
a) Longitud de onda: viene determinada por la
capacidad de la absorción de luz por parte de los pigmentos, por lo
que en principio son adecuados los láseres que van desde el
ultravioleta al infrarrojo. La absorción afecta a la profundidad de
la interacción de la luz con la pintura o recubrimiento.
b) Precisión de la ablación: los láseres de W
son diez veces más precisos en la eliminación de pinturas que los
láseres de IR.
c) Duración del pulso: aunque en principio todo
parecía indicar que la duración del pulso no era muy importante,
recientemente se ha comprobado que los substratos sensibles al
calor es necesario aportar la mínima carga térmica posible,
mediante el empleo de pulsos cortos. En el extremo opuesto se
encuentran los substratos frágiles, a los que les puede afectar el
empleo de pulsos supercortos, como consecuencia del efecto
fotomecánico de la onda de choque del láser, que puede provocar un
aumento de la rugosidad superficial del substrato.
Aún cuando, en principio, cualquier láser de la
potencia adecuada puede ablacionar una pintura, es requisito
necesario eliminar los recubrimientos en capas de espesor muy bien
definido. Aunque la progresión del proceso de ablación se puede
seguir por métodos acústicos no invasivos, esta técnica restringe
la velocidad de la medida. Por ello, si lo que se desea es seguir
el proceso en tiempo real, es necesario recurrir a la utilización
de medidas ópticas, mediante el análisis del espectro de emisión
del plasma generado en la ablación (técnica LIBS), que es
característico del estado de la superficie, o bien por análisis
óptico directo de la superficie entre pulso y pulso, que nos
informa del avance de la profundidad de las capas de pintura
eliminada.
La introducción de la técnica láser para la
limpieza de graffitis ofrece importantes ventajas técnicas y
prácticas que incrementan su carácter competitivo y su interés
industrial. Entre ellas hay que destacar en primer lugar el hecho
de que la ablación láser permite eliminar los serios problemas
asociados a la generación de residuos y nubes de contaminación y
polvo que conlleva la limpieza de superficies con materiales
abrasivos a presión. Además, la aplicación de la técnica láser se
desarrolla con muy bajos o nulos niveles de contaminación acústica,
lo que permite trabajar por la noche con los beneficios que ello
conlleva, asociados especialmente a una menor dificultad en los
desplazamientos y una mayor facilidad de acceso a las zonas a
tratar. Asimismo, frente a otras técnicas convencionales de
limpieza que utilizan diferentes abrasivos disueltos en agua u
otros productos químicos, la ablación láser es la única técnica que
permite abordar con garantía la eliminación de contaminación y
graffitis realizados, no únicamente sobre piedra o materiales de
construcción, sino también sobre otros materiales presentes de
forma habitual en las ciudades, como es la madera, y que cada día
más son objeto de actos vandálicos.
A la hora de abordar la viabilidad de la
eliminación por ablación láser de una pintura depositada sobre
diferentes materiales de construcción, la primera dificultad
estriba en la gran profusión de tipos y composiciones de las
pinturas existentes hoy en día en el mercado, aunque
restringiéndose al caso de las actuales pinturas y tintas
comercializadas en forma de pulverizador o spray, la diversidad de
formulaciones es mucho más reducida. De una forma general, en la
mayoría de estas últimas pinturas, el componente principal del
residuo sólido, una vez evaporado el disolvente, consiste
mayoritariamente en un polímero con mezclas de pigmentos y
colorantes.
Entre las diferentes funciones de un polímero
en una pintura, está la de actuar como soporte de adhesión de
recubrimiento sobre la superficie. Por esta razón resulta obvio que
la eliminación del recubrimiento de cualquier superficie implica el
destruir esa unión polímero - substrato sin dañar la superficie de
este último, independientemente del procedimiento empleado a tal
fin.
Dado que la actuación del procedimiento de
limpieza debe estar dirigida, principalmente, a la destrucción del
polímero base de la pintura, resulta evidente la necesidad de
conocer, como paso previo para la aplicación que nos ocupa, la
naturaleza y mecanismos de ablación láser de polímeros.
Para el presente ejemplo de la invención se
emplea preferentemente un láser de Nd:YAG de la compañía Spectron
Láser Systems modelo SLCQ1-10 que suministra una
energía por pulso de 360 mJ a 1064 nm y 180 mJ a 532 nm, con una
velocidad de repetición de 10 Hz y una duración de pulso entre
6-9 ns a 1064 nm y 5-7 ns a 532 nm.
Este sistema incorpora los módulos ópticos para generación del
segundo y tercer armónico.
Por otra parte, se emplea una cámara CCD. Este
sistema CCD, acoplado a un monocromador de alta resolución (0,05
nm), es esencial para poner a punto la técnica de fluorescencia
inducida por láser de emisión del plasma (LIBS) como técnica de
diagnóstico y control del proceso de ablación. Las características
y versatilidad de la técnica LIBS hacen de ella el método óptimo
para el diagnóstico y control del proceso de ablación, tanto en el
laboratorio como en el proceso real de limpieza del material, ya
que permite seguir y controlar in situ, de modo continuo y
automatizado, el proceso de ablación, evitando así el daño
irreversible del material o simplemente su
sobre-limpieza una vez eliminada completamente la
pintura.
Preferentemente el equipo empleado es el
detector CCD desarrollado por Acton Research Corporation modelo
Spectrum MM GS-256B de 16 bis ADC @ 100kHz A/D and
12 bis ACD @ 1MHz A/D, 1024x256 pixels e iluminación trasera. Este
sistema incluye un obturador interno en la rendija de entrada, un
adaptador de fibra óptica y, como fibra de entrada, un conjunto de
cuatro fibras ópticas de 10 mm de diámetro, ajustables y con
capacidad de traslación horizontal.
La técnica de control propuesta en el presente
ejemplo es la técnica LIBS, de gran sensibilidad, y cuya
introducción no conlleva un encarecimiento significativo del
equipo, ni un incremento de su dificultad técnica. Sus
características y versatilidad hacen de ella un método óptimo de
caracterización del proceso de ablación en el laboratorio y de
control en el proceso real de limpieza del material. La técnica
LIBS es una técnica espectroscópica que registra en tiempo real la
emisión de especies excitadas (átomos, iones, moléculas y
radicales) generadas en el plasma inducido por la acción láser
sobre el material. Dado que estas especies excitadas son
características de la composición de la superficie y de sus
contaminantes, sólo es necesario un único láser que actuará
simultáneamente en la limpieza del material y como fuente de la
señal LIBS. Esta simplificación de la técnica de diagnóstico puede
llevar a una exhaustiva investigación sobre la misma, con el fin de
establecer su potencial en diferentes aplicaciones.
Claims (8)
1. Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano, especialmente
aplicable a la limpieza de los llamados graffitis dibujados en
edificaciones; caracterizado porque presenta:
a.- Una fase de selección y caracterización de
materiales y pinturas empleados en dichos graffitis (1);
seleccionándose aquellos sprays o pulverizadores de tintas y
pinturas más representativos de los utilizados actualmente en la
realización de graffitis y otras pintadas vandálicas; realizándose
un análisis para determinar la proporción, naturaleza y composición
de los polímeros base empleados en la fabricación estas pinturas,
con determinación en aquellos casos que se considere necesario, de
sus pesos moleculares y su grado de dispersión; efectuándose
puntualmente según necesidades concretas, el análisis del resto de
los componentes de determinadas pinturas;
b.- una fase de estudio de un proceso de
ablación de los materiales y pinturas seleccionados (2); llevándose
a cabo, a escala de laboratorio, el estudio de la ablación láser de
muestras de diferentes materiales de construcción recubiertos con
las pinturas seleccionadas; disponiéndose simultáneamente una
técnica espectroscópica de seguimiento y control del proceso de
ablación que se considere más simple y adecuado;
c.- una fase de determinación de parámetros,
para las muestras pintura-substrato seleccionadas,
(3) tales como la velocidad del proceso de ablación función de la
longitud de onda de irradiación, la afluencia, el número de pulsos,
la distancia entre región irradiada y analizada, el solapamiento
entre zonas adyacentes, u otros;
d.- una fase de evaluación y optimización de
los anteriores parámetros, (4) mediante la medida de la
concentración relativa de las especies generadas durante la
eliminación de la pintura, directamente relacionada con la
profundidad de las capas eliminadas, así como su proximidad a la
superficie del substrato o material de construcción seleccionado en
cada caso; y
e.- una fase de desarrollo de prototipo/s a
emplear en aplicación/es concreta/s (5) basada en los resultados de
las anteriores fases y que comprende:
- decisión, basada en los resultados obtenidos
a escala en laboratorio, de qué tipo de láser es el más adecuado en
una aplicación concreta, que junto con las pertinentes
consideraciones económicas, permiten decidir cuál es el equipo
comercial más adecuado cuya adquisición se recomienda;
- diseño del software adecuado para el
seguimiento y automatización del proceso de irradiación en su
aplicación sobre superficies específicas, basado en los datos
obtenidos en la optimización de los diferentes parámetros del
proceso de ablación, y sus intervalos de actuación;
- evaluación de equipo/s comercial/es a emplear
e integración de los diferentes elementos que deben comprender el
sistema, con la inclusión del láser de irradiación de alta
potencia, brazo articulado para la dirección del haz, sistema de
fibra óptica y detección para la aplicación de la referida técnica
espectroscópica, así como el sistema de automatización del equipo,
control y adquisición de datos, instalándose todo el sistema sobre
una base móvil, fácilmente transportable y protegida contra
vibraciones;
- validación de todo el sistema construido
mediante su empleo en la limpieza in situ de pinturas sobre
diferentes materiales de construcción que se consideren
representativos.
2. Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano, según la
reivindicación 1, caracterizado porque dicha técnica
espectroscópica consiste en la técnica LIBS
(Láser-Induced Breakdown Spectroscopy) que facilita
un análisis del espectro de emisión del plasma generado en la
ablación.
3. Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano, según la
reivindicación 2, caracterizado porque como fuente de señal
de dicha técnica LIBS y como dispositivo de ablación del material a
limpiar se emplea un único láser.
4. Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano, según la
reivindicación 1, caracterizado porque en dicho estudio de
ablación mediante láser se da la exigencia de eliminar un
recubrimiento sin dañar el substrato o material soporte, para lo
que se seleccionan estrictamente parámetros láser óptimos con
vistas a:
- no iniciar la corrosión (en el caso de
metales) u otros daños sobre el substrato;
- dejar la superficie limpia sin necesidad de
ulteriores tratamientos;
- calidad del perfil del haz de la luz
láser;
- eficacia o rendimiento del proceso láser;
- disponibilidad en el mercado del láser a
utilizar.
5. Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano, según la
reivindicación 1, caracterizado porque en dicho estudio de
ablación mediante láser se elige un láser según los siguientes
criterios:
- longitud de onda: viene determinada por la
capacidad de la absorción de luz por parte de los pigmentos, por lo
que, son adecuados los láseres que van desde el ultravioleta al
infrarrojo; afectando dicha absorción a la profundidad de la
interacción de la luz con la pintura o recubrimiento;
- precisión de la ablación: los láseres de
ultravioleta son diez veces más precisos en la eliminación de
pinturas que los láseres de infrarrojo;
- duración del pulso: en los substratos
sensibles al calor es necesario aportar la mínima carga térmica
posible, mediante el empleo de pulsos cortos; encontrándose en el
extremo opuesto los substratos frágiles, a los que les puede
afectar el empleo de pulsos supercortos, como consecuencia del
efecto fotomecánico de la onda de choque del láser, que puede
provocar un aumento de la rugosidad superficial del substrato.
6. Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano, según la
reivindicación 1, caracterizado porque en dicho estudio de
ablación mediante láser, se da el requerimiento de eliminar los
recubrimientos en capas de espesor muy bien definido: aunque la
progresión del proceso de ablación se puede seguir por métodos
acústicos no invasivos, esta técnica restringe la velocidad de la
medida, de manera que si lo que se desea es seguir el proceso en
tiempo real, es necesario recurrir a la utilización medidas
ópticas, mediante el análisis del espectro de emisión del plasma
generado en la ablación con la referida técnica espectroscópica, o
con el análisis óptico directo de la superficie entre pulso y
pulso, que informa del avance de la profundidad de las capas de
pintura eliminada.
7. Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano, según la
reivindicación 1, caracterizado porque en dicho estudio de
ablación mediante láser de la referida fase (b), se preseleccionan
dos tipos de láser: de Nd:YAG y de excímero, que simplifica la
determinación de qué tipo de láser resulta más adecuado.
8. Procedimiento láser para la limpieza de
materiales de construcción y mobiliario urbano, según la
reivindicación 1, caracterizado porque en la aplicación de
dicho procedimiento se sigue la siguiente metodología:
a.- se establecen rutas a seguir con la técnica
láser, intentando concentrar el máximo de graffitis a limpiar en la
misma zona y seleccionando los tipos de soporte a tratar, que serán
esencialmente los más conflictivos, entendiendo por tales aquéllos
en los que no se consigue un buen resultado con técnicas
convencionales de limpieza y sobre los cuales se espera conseguir
una gran eficiencia con la técnica láser; seleccionándose
preferentemente materiales del tipo arenisca rugosa, obra vista,
travertino, prefabricado de madera, aglomerado y en general
superficies de elevada rugosidad;
b.- la eficiencia del sistema láser se
comparará con un equipo convencional de tecnología VORTEX, dado que
el funcionamiento de esta tecnología es la más adecuada entre las
convencionales para la limpieza de graffitis plasmados sobre
materiales de alta rugosidad; basándose la metodología de ensayo en
la utilización de ambas tecnologías en días alternos; un día
trabajará el equipo láser y el siguiente el equipo VORTEX; siendo
utilizados los equipos por el mismo personal con formación adecuada
para aplicar correctamente ambas técnicas, evitando así posibles
interferencias en los resultados debidas a diferencias en el equipo
humano;
c.- la comparación de los resultados obtenidos
por ambos equipos se basará en los siguientes datos: número de
graffitis limpiados, extensión de la superficie tratada, kilómetros
recorridos, horas efectivas de trabajo, gastos de material,
combustible, incidencias, efectividad y control del proceso de
limpieza; introduciéndose los resultados en una base de datos para
su adecuado tratamiento al objeto de obtener la máxima información
de estos ensayos.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200201594A ES2237231B2 (es) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Procedimiento laser para la limpieza de materiales de construccion y mobiliario urbano. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200201594A ES2237231B2 (es) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Procedimiento laser para la limpieza de materiales de construccion y mobiliario urbano. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2237231A1 ES2237231A1 (es) | 2005-07-16 |
| ES2237231B2 true ES2237231B2 (es) | 2009-09-11 |
Family
ID=34802748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200201594A Expired - Fee Related ES2237231B2 (es) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | Procedimiento laser para la limpieza de materiales de construccion y mobiliario urbano. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2237231B2 (es) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4588885A (en) * | 1984-02-07 | 1986-05-13 | International Technical Associates | Method of and apparatus for the removal of paint and the like from a substrate |
| US5780806A (en) * | 1995-07-25 | 1998-07-14 | Lockheed Idaho Technologies Company | Laser ablation system, and method of decontaminating surfaces |
| US5986234A (en) * | 1997-03-28 | 1999-11-16 | The Regents Of The University Of California | High removal rate laser-based coating removal system |
| US20030085203A1 (en) * | 2001-10-18 | 2003-05-08 | Nair N. Kutty | Method and apparatus for cleaning generator and turbine components |
-
2002
- 2002-07-08 ES ES200201594A patent/ES2237231B2/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4588885A (en) * | 1984-02-07 | 1986-05-13 | International Technical Associates | Method of and apparatus for the removal of paint and the like from a substrate |
| US5780806A (en) * | 1995-07-25 | 1998-07-14 | Lockheed Idaho Technologies Company | Laser ablation system, and method of decontaminating surfaces |
| US5986234A (en) * | 1997-03-28 | 1999-11-16 | The Regents Of The University Of California | High removal rate laser-based coating removal system |
| US20030085203A1 (en) * | 2001-10-18 | 2003-05-08 | Nair N. Kutty | Method and apparatus for cleaning generator and turbine components |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| F2 ASSOCIATES INC. OF ALBURQUERQUE N.M. "{}Laser ablation knocks off contamination by atomizing paint"{} en Initiatives Vol. 5 winter 1998, todo el documento. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2237231A1 (es) | 2005-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5983933B2 (ja) | 塗膜除去方法及びレーザー照射装置 | |
| Pouli et al. | The two-wavelength laser cleaning methodology; theoretical background and examples from its application on CH objects and monuments with emphasis to the Athens Acropolis sculptures | |
| Rivas et al. | Comparative study of ornamental granite cleaning using femtosecond and nanosecond pulsed lasers | |
| Castillejo et al. | Effect of wavelength on the laser cleaning of polychromes on wood | |
| Karstens et al. | Fabrication of 250-nm-hole arrays in glass and fused silica by UV laser ablation | |
| Rodriguez-Navarro et al. | Laser cleaning of stone materials: an overview of current research | |
| Rode et al. | Ultrafast laser ablation for restoration of heritage objects | |
| Asmus | Light for art conservation | |
| ES2237231B2 (es) | Procedimiento laser para la limpieza de materiales de construccion y mobiliario urbano. | |
| Jankowska et al. | Acoustic monitoring for the laser cleaning of sandstone | |
| Brand et al. | Femtosecond pulse laser cleaning of biofilm and dirt: Preserving the Sydney Harbour Bridge | |
| Salimbeni | Laser techniques in Conservation in Europe | |
| Salimbeni | Laser techniques for conservation of artworks | |
| Zafiropulos | Laser ablation in cleaning of artworks | |
| Dascalu et al. | Laser cleaning of polychrome artworks. Case study on graffiti | |
| Gaspar et al. | A study of the effect of wavelength on Q-switched Nd: YAG laser cleaning of eighteenth-century Portuguese tiles | |
| Salimbeni et al. | The European community research concerning laser techniques in conservation: results and perspectives | |
| Salimbeni | Laser cleaning of artworks | |
| Andriani et al. | Marker and pen graffiti cleaning on diverse calcareous stones by different laser techniques | |
| Theodorakopoulos et al. | Laser cleaning applications for religious objects | |
| Marczak et al. | E! 2542 RENOVA LASER–Laser renovation of monuments and works of art | |
| Marczak et al. | Laser cleaning of the interior stone decoration of King Sigismund's Chapel at Wawel Castle in Cracow | |
| Lepekhina et al. | Laser Cleaning of Parchment: Assessment of Treatment Results | |
| Striova et al. | Free-running Er: YAG laser cleaning of mural painting specimens treated with linseed oil,‘Beverone’and Paraloid B72 | |
| Koss et al. | Arch-collegiate church in Tum–laser renovation of priceless architectural decorations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20050716 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2237231B2 Country of ref document: ES |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180808 |