tecnología UV para robótica: emisores móviles, dosis de trayectoria y medición

La robótica UV consiste en guiar fuentes de radiación ultravioleta, o el equipo de medición asociado, mediante un robot: como herramienta en la brida, como carga útil de una plataforma móvil, o manipulando el componente frente a una fuente estacionaria. Lo que importa no es la potencia nominal del emisor ni la velocidad de desplazamiento programada, sino la exposición radiante H en J/m² que un elemento de superficie del componente recibe realmente durante el paso. Esta magnitud solo se genera como una integral a lo largo de la trayectoria: la distancia, el ángulo de incidencia y el tiempo de permanencia cambian en cada punto de la trayectoria, y con ellos la irradiancia instantánea E en el punto de acción. Un valor de pico medido en reposo no describe este proceso. La tarea de medición se desplaza, por tanto, de caracterizar una fuente a validar una trayectoria, lo que precisamente distingue a la robótica de la automatización e integración de procesos estacionarias.

No existen cifras de mercado fiables específicas para los procesos UV guiados por robot. Los estudios disponibles sobre robótica de desinfección –el subsegmento más claramente delimitado– difieren en más de un factor de siete en sus previsiones a diez años, según se contabilicen solo los sistemas móviles autónomos o también las cámaras de irradiación, los manipuladores y los sistemas estacionarios de sala. Una cifra de mercado cuantitativa sería aquí una falsa precisión. Lo que sí se puede describir de forma fiable son los factores impulsores, y todos apuntan en una misma dirección.

Los robots están saliendo del recinto de protección. En sus informes World Robotics, la International Federation of Robotics identifica a los robots colaborativos como el segmento de mayor crecimiento, con especial atención a la electrónica, la alimentación y bebidas, y las pequeñas y medianas empresas. Para la tecnología UV esto supone un cambio cualitativo, no solo un efecto de volumen: en cuanto desaparece la valla de protección, una fuente UV abierta se convierte en una cuestión de exposición fotobiológica, y el control de esa fuente pasa a formar parte del concepto de seguridad.

El cambio de fuente es lo que hace viable, en primer lugar, un emisor móvil. El Reglamento europeo del mercurio revisado está en vigor desde el 30 de julio de 2024, y la exención de RoHS para el mercurio expira a principios de 2027. Para la robótica, la transición a los LED UV es más que un cambio de componente. Mientras solo se disponía de emisores de mercurio, la tecnología UV guiada por robot se limitaba a dos vías: un pesado emisor de arco en el brazo, o el acoplamiento de la radiación a través de una guía de luz. Solo los LED –con su baja masa, arranque instantáneo sin precalentamiento, atenuación por debajo del 2 % de la potencia nominal y aporte de calor puramente por conducción– permiten una herramienta UV que puede tratarse como una pinza.

Las uniones están migrando a las tres dimensiones. La electrónica miniaturizada, el encapsulado de sensores, las uniones ligeras de materiales mixtos y las juntas de curado in situ en bridas tienen algo en común: no se encuentran en un plano. Los componentes tridimensionales solo pueden exponerse de manera uniforme con un emisor móvil; el secado guiado por robot con lámparas de arco a distancia focal constante está industrialmente establecido. Cuanto más se alejan las uniones del plano, menos puede hacer una línea transportadora estacionaria.

La robótica de desinfección se está consolidando allí donde coinciden los regímenes de higiene y la escasez de personal –en hospitales, en nodos de transporte y en la producción farmacéutica. Tras el auge impulsado por la pandemia, el método perdura allí donde se exige demostración de la fluencia. Precisamente esa exigencia es lo que la hace más exigente en términos de medición que cualquier aplicación de curado.

Qué se desprende de todo esto para los próximos años. En primer lugar, la dosis sustituirá al control basado en tiempo y en horas de funcionamiento, porque la caída de potencia de las fuentes UV modernas no puede gestionarse de otro modo. En segundo lugar, la planificación de trayectorias se volverá radiométrica: la alcanzabilidad y la evitación de colisiones ya no bastan como criterios de diseño una vez que la distancia y el ángulo de incidencia dominan la dosis. En tercer lugar, la conmutación de la fuente con calificación de seguridad se convertirá en un requisito estándar en el funcionamiento colaborativo. Y en cuarto lugar, la validación trazable de la trayectoria pasará a formar parte de la aceptación de la máquina, tal como los radiómetros de referencia y las tolerancias de ajuste llevan tiempo reguladas en la desinfección de agua potable. Las trayectorias adaptativas y asistidas por IA que la IFR incluye entre sus tendencias de robótica agudizan esta exigencia: una trayectoria que cambia en tiempo de ejecución ya no puede medirse de una vez por todas; necesita un modelo de dosis que la acompañe, y una medición que respalde ese modelo.

El propio proceso fotoquímico no es diferente de la irradiación estacionaria: un fotoiniciador, un colorante o una célula absorbe fotones y con ello desencadena una reacción. Lo único que cambia es la manera en que esos fotones llegan al punto de actuación.

En la irradiación estacionaria, la irradiancia E en el punto de actuación es casi constante durante el tiempo de exposición, y la exposición radiante resulta del simple producto H = E · t. En la irradiación guiada por robot, un punto en movimiento incide sobre cada elemento de superficie solo durante el tiempo de su tránsito. La exposición radiante de un elemento de superficie en la posición x es, por tanto, una integral de trayectoria sobre el tiempo durante el cual dicho elemento se encuentra dentro del punto. El tiempo relevante no es el tiempo de ciclo del programa del robot, sino el tiempo de permanencia del punto sobre el elemento de superficie, que es inversamente proporcional a la velocidad de trayectoria en el punto central de la herramienta.

Además, durante un movimiento de seis ejes sobre una superficie curva cambian continuamente otras dos magnitudes: la distancia entre el emisor y la superficie, y el ángulo con el que incide la radiación. Ambas influyen directamente en la irradiancia instantánea. Así, la trayectoria no es solo una magnitud geométrica, sino también radiométrica.

El lado del sensor – fotodiodo de silicio con conjunto de filtros, SiC, AlGaN y espectrorradiómetro – se compara en detalle en la página automatización e integración de procesos; los criterios de selección indicados allí se aplican sin cambios. La robótica añade un requisito que no desempeña ningún papel allí: la resolución temporal del sistema de medición debe coincidir con la velocidad de la trayectoria.

Es necesario distinguir cuatro magnitudes, que en la práctica se confunden con regularidad.

La irradiancia E en W/m² describe la potencia radiante que incide en ese momento sobre un elemento de superficie. Es una magnitud instantánea y, en robótica, variable a lo largo de la trayectoria. Para la conversión: 10 W/m² corresponden a 1 mW/cm².

La exposición radiante H en J/m² es la integral temporal de la irradiancia y, por tanto, la verdadera variable de proceso. En desinfección se denomina fluencia. Es la única magnitud que puede compararse con un valor límite de referencia.

El tiempo de permanencia en s por elemento de superficie relaciona ambas magnitudes. Se obtiene a partir de la extensión del punto en la dirección de avance y la velocidad de la trayectoria en el punto central de la herramienta, y no a partir del tiempo de ciclo.

El solapamiento de trayectorias adyacentes, en tanto por ciento, determina la uniformidad de la exposición sobre la superficie. Decide si una zona se trata de manera homogénea y es independiente de la irradiancia de pico.

Para el diseño también son relevantes la distancia de trabajo, el ángulo de incidencia respecto a la normal de la superficie y, en el caso de fuentes LED pulsadas, el esquema de accionamiento.

La conclusión errónea más habitual es equiparar la velocidad de desplazamiento programada con el tiempo de exposición real en el componente. Un robot alcanza los 300 mm/s programados solo en el tramo estabilizado de la trayectoria. Durante la aceleración y el frenado, cuando la trayectoria se suaviza en las esquinas y cuando cambia la orientación del eje, la velocidad real es menor, y la dosis, correspondientemente mayor. Precisamente por eso aparecen sobrecurado, amarilleamiento o daños térmicos en los puntos de inversión, mientras que los tramos rectos quedan insuficientemente irradiados.

La segunda conclusión errónea es tratar una medición puntual en parada como prueba válida para una trayectoria en movimiento. Esta arroja un valor pico de irradiancia en una posición. No dice nada sobre la integral a lo largo de la trayectoria.

La tercera conclusión errónea es equiparar la potencia eléctrica de la lámpara con la dosis óptica en el punto de acción. Una especificación genérica del fabricante no sustituye a una medición. Está documentado que determinados tipos de LED UV-C caen al 50-70 % de su valor inicial dentro de aproximadamente las primeras 100 h de funcionamiento, y que las vidas útiles R70 van de 1000 h a más de 10 000 h según el tipo. Una célula gestionada por horas de funcionamiento en lugar de por dosis se sale de especificación dentro de ese plazo. Fundamentos en Envejecimiento de lámparas UV y LED UV.

La cuarta conclusión errónea es descuidar el ángulo de incidencia en componentes curvos. Con un ángulo de 60° respecto a la normal a la superficie, solo el 50 % de la irradiancia sigue siendo eficaz en comparación con la incidencia normal a la misma distancia.

El quinto error radica en una frecuencia de muestreo demasiado baja del sistema de medición. Un registrador a 128 muestras/s no resuelve un tránsito de pocos milisegundos y subestima el pico.

Por último, se subestima que un sensor insertado interfiere él mismo con el proceso. A una distancia de 13 mm están documentadas una pérdida de energía del 4,83 % y una caída del pico de irradiancia del 13,85 %. Además, un sensor en la brida no ve necesariamente la misma geometría que el componente: tiene una posición diferente respecto al punto de incidencia y una orientación distinta respecto a la normal de la superficie.

Estas tres magnitudes actúan de forma multiplicativa y en parte contrapuesta, por lo que los errores en la planificación de trayectorias no pueden compensarse con más potencia.

La distancia actúa según la ley del cuadrado inverso para una fuente suficientemente pequeña en el campo lejano: duplicar la distancia de separación reduce la irradiancia a una cuarta parte. Esta aproximación no es válida para emisores de área extensa u ópticas de enfoque; en esos casos la distribución debe medirse o determinarse mediante simulación óptica. En la práctica esto significa: una trayectoria que aumenta la distancia de 20 mm a 40 mm a lo largo de un abombamiento pierde allí tres cuartas partes de la irradiancia, sin que nada cambie en la fuente.

El ángulo de incidencia actúa a través de la ley del coseno. En procesos guiados por robot es el factor que con más frecuencia se pasa por alto, porque las trayectorias suelen optimizarse para evitar colisiones y para la accesibilidad, más que para la alineación con la normal a la superficie.

La velocidad de recorrido actúa de forma lineal sobre la dosis a través del tiempo de permanencia. Reducir la velocidad a la mitad duplica la exposición radiante, pero no necesariamente el efecto, ya que la reciprocidad solo es válida dentro de ciertos límites.

Banda normativa, banda del sensor, banda del fabricante

Al evaluar los valores medidos, deben distinguirse tres conceptos de "banda". En las hojas de datos parecen idénticos, pero significan cosas distintas.

La banda normativa es el límite de banda estandarizado. Aquí existen definiciones contrapuestas: la CIE define el UV-A como 315–400 nm, mientras que la ISO 20473 lo define como 315–380 nm. Un proceso que trabaja con un LED de 385 nm se sitúa, por tanto, dentro o fuera de la banda UV-A según la norma que se cite.

La banda del sensor es la respuesta espectral realmente calibrada S(λ) del cabezal de medición utilizado. La corriente del sensor resulta de i = ∫ E(λ) · S(λ) dλ. Por ello, cada valor medido solo es válido en conjunción con la banda del sensor y la fuente para la que fue calibrado. Usar el mismo sensor con una fuente distinta produce un desajuste espectral. Se han documentado desviaciones de entre el 9 y el 91 % derivadas de esto, incluida una subestimación del 65 % a 385 nm. El trasfondo se expone en desajuste espectral de los sensores UV. Cómo llega un cabezal de medición a su lectura se explica en Cómo funcionan los sensores UV.

La banda del fabricante es la indicación de la hoja de datos, como "UV-A 320–390 nm". Es una descripción, no una calibración. Dos sensores con especificaciones de banda idénticas pueden ofrecer valores distintos con el mismo LED si sus curvas de respuesta dentro de la banda difieren.

Para la robótica se deduce una regla práctica: el registrador móvil y el sensor de monitorización estacionario deben ajustarse frente a la misma referencia resuelta espectralmente, de lo contrario la validación de la trayectoria y el seguimiento continuo no podrán relacionarse entre sí.

Suposiciones: un punto de LED UV en el punto central de la herramienta produce una irradiancia de E₀ = 3 W/cm² a la distancia de trabajo con incidencia normal. La extensión del punto en la dirección de desplazamiento es b = 10 mm, la velocidad de recorrido v = 300 mm/s. En la sección considerada, la superficie es plana y se irradia perpendicularmente.

Conversión de la irradiancia: 3 W/cm² = 30 000 W/m². La conversión entre irradiancia, dosis y flujo de fotones se realiza con las Herramientas UV.

Tiempo de tránsito: t_d = 10 mm / 300 mm/s = 0,0333 s.

Exposición radiante: H = 30 000 W/m² · 0,0333 s = 1000 J/m² = 100 mJ/cm².

En una sección curva del mismo recorrido, la radiación incide con θ = 60°. Allí, H = 1000 J/m² · cos 60° = 500 J/m² = 50 mJ/cm² – la mitad, sin que se haya modificado nada en la fuente ni en la velocidad. Si además la distancia aumenta de 20 mm a 30 mm, se añade el factor (20/30)² = 0,44: quedan 220 J/m², es decir, el 22 % de la dosis de la sección plana.

Para la medición se deduce que, con t_d = 33,3 ms, un registrador a 128 samples/s ofrece unos cuatro puntos de muestreo. Esto es suficiente para integrar la dosis de forma aproximada, pero no para captar la irradiancia máxima ni la forma del flanco de subida.

El simple producto de la irradiancia máxima y el tiempo de ciclo habría llevado aquí a un diseño completamente erróneo: habría sobreestimado la dosis en varios órdenes de magnitud, ocultando que una zona de la superficie del componente recibe solo una quinta parte de la dosis de la sección de referencia.

Encolado y sellado. El robot dispensa adhesivo o material sellante y lo cura directamente en el punto de aplicación, como curado en el punto de dispensación con un punto de LED UV en la brida. Con las juntas curadas in situ, un material sellante líquido se aplica ya sea a mano o mediante un robot sobre la cara de contacto de una unión de brida y a continuación se expone. Desde el punto de vista de la medición son críticas las zonas de sombra en la junta y la inhibición por oxígeno en la superficie orientada hacia el gas de proceso, lo que deja allí un grado de reticulación inferior al del interior del material. Los detalles se indican en encolado, encapsulado y potting UV.

Pintura y recubrimiento. Los componentes tridimensionales solo pueden exponerse de manera uniforme con un emisor en movimiento. El secado guiado por robot y las lámparas de arco a 600 mm/s con una distancia focal constante están establecidos a nivel industrial. Esa distancia focal constante no es una característica de conveniencia, sino la condición para que la ley del cuadrado inverso no se convierta en una fuente de error.

Electrónica y óptica. El encapsulado asistido por cobot, el potting chip-on-board y el bobinado de filamento trabajan con uniones pequeñas y una irradiancia muy alta. La reproducibilidad es aquí primordial, porque la inspección posterior de un componente encapsulado ya no es posible.

Fabricación aditiva. Los brazos robóticos con un efector final de curado UV amplían la impresión 3D a trayectorias no planas, al poscurado in situ y a la reparación de componentes grandes. Está documentado un efector final para la impresión 3D de polímeros de memoria de forma curables por UV con un sistema robótico colaborativo. Más material en fabricación aditiva e impresión 3D.

Robótica de desinfección. Los robots UV-C móviles realizan la desinfección terminal de salas en hospitales, en nodos de transporte y en la producción farmacéutica; los manipuladores abordan superficies e instrumentos tridimensionales. La tarea de medición está aquí particularmente bien definida, porque la fluencia por elemento de superficie debe demostrarse frente a un valor límite, y las estructuras de sombra conducen estructuralmente a una subdosificación. Los fundamentos se explican en desinfección UV.

Inspección. La fluorescencia UV en el robot sirve para verificar cordones de adhesivo y trazas de sellante, para detectar grietas y para comprobar huecos en el recubrimiento. El requisito previo para obtener valores de gris reproducibles en la visión artificial es una irradiancia de excitación constante: si la excitación se desvía, el umbral se desvía, y la decisión de inspección cambia sin que nada haya cambiado en el componente. Más información en ensayo de fluorescencia e inspección industrial.

Pretratamiento de superficies. La activación UVC/ozono guiada por robot antes del encolado trabaja con las líneas de 185 y 254 nm. La distancia de separación y la gestión del ozono determinan el resultado.

Sombreado. Los rebajes, agujeros y cordones de soldadura reciben estructuralmente menos dosis. El reflejo obvio de aumentar la potencia no ayuda, porque la zona sombreada no se alcanza geométricamente; solo se sobrecura las regiones expuestas. Lo que sí funciona es la irradiación desde varios lados, el reposicionamiento o un segundo paso con orientación modificada, y soluciones a medida modulares que irradian desde varias direcciones a la vez. La pregunta que siempre queda pendiente es qué dosis llega realmente al cordón, y eso solo puede responderse con un sensor en esa geometría, no mediante un cálculo sobre la superficie libre.

Funcionamiento de cobots sin resguardo. Una vez que desaparece la protección, la evaluación pasa de la seguridad de máquinas a la evaluación de la exposición fotobiológica. Junto con la norma EN ISO 10218-1/-2 en su revisión de 2025 y la ISO/TS 15066 para el funcionamiento colaborativo, se aplican entonces la EN/IEC 62471 y la IEC/TR 62471-2 con su clasificación en grupos de riesgo, así como la Directiva 2006/25/EC junto con la OStrV alemana y la TROS IOS para la exposición en el puesto de trabajo. En la práctica, esto significa que la fuente UV debe poder desconectarse de forma segura. Por ello, una unidad de control apta hasta el nivel de prestaciones e (categoría 4) según la EN ISO 13849-1 y SIL 3 según la IEC 61508 no es un accesorio, sino parte del concepto de seguridad de la celda. Para UV-C, la IEC TR 63381 ofrece orientación complementaria. Más información: seguridad laboral y seguridad fotobiológica.

Modernización de instalaciones existentes. En una celda existente, el espacio de instalación está fijado. Separar la fuente del punto de acción mediante una guía de luz resulta útil aquí, porque solo se desplaza la guía y la carcasa permanece fuera del eje de movimiento. Para el monitoreo permanente, son adecuados los sensores de perfil bajo con una interfaz que el controlador ya reconoce: analógica con 0-10 V o 4-20 mA, digital mediante RS-232, RS-485 o USB, y en red mediante PoE y Modbus TCP/IP. Cabe señalar que un sensor insertado modifica el proceso; la pérdida de energía documentada del 4,83 % a una distancia de 13 mm debe tenerse en cuenta al posicionarlo.

La tarea de medición se divide en tres etapas que requieren instrumentos diferentes.

Caracterización de referencia, espectral. Todo comienza con una medición espectralmente resuelta de la fuente, porque sin un espectro no es posible hacer ninguna afirmación sobre el desajuste espectral de un sensor de banda ancha. Un espectrorradiómetro como el SR900, que cubre de 200 a 1100 nm, registra la curva E(λ) y permite la corrección del desajuste conforme a CIE 220:2016. El sensor de proceso se ajusta sobre esta base. Para la distribución espacial y para evaluar el solapamiento de las pasadas, un espectrorradiómetro de perfil bajo como el UVpad o UVpad E es adecuado.

Validación de la trayectoria, desplazándose con la pieza. La dosis a lo largo de la trayectoria se registra con un registrador móvil. curelog y curelog Base proporcionan una medición de dosis de alta resolución a lo largo del recorrido; tinyTracker es lo bastante pequeño para caber en fijaciones y pinzas de espacio reducido. Para irradiancias extremadamente altas directamente en el punto de acción, los sensores de curado UV XT están disponibles en la variante XTR con empuñadura rígida y XTF con guía de luz flexible. El criterio de selección decisivo es la frecuencia de muestreo en relación con la velocidad de la trayectoria.

Monitorización y control continuos. En la célula, los sensores en línea de perfil bajo, PLC.net mediante PoE y Modbus TCP/IP, PLC.D mediante RS-232, RS-485 o USB, y sensores PLC analógicos con 0–10 V o 4–20 mA supervisan el funcionamiento de forma permanente. 

Por encima de todo esto está la trazabilidad metrológica. La incertidumbre de calibración es típicamente de 4,5 a 6,0 % (k = 2); en células cálidas deben tenerse en cuenta coeficientes de temperatura de −0,8 %/K a +0,4 %/K. Fundamentos y evidencias en laboratorio de calibración, magnitudes radiométricas, intervalo de calibración para medidores UV y evaluación de la capacidad de los sistemas de medición UV. La normativa pertinente se recoge en directrices, normas y estándares en UV; para la integración en máquinas, IO-Link y OPC UA son las vías habituales.

ASME IMECE 2009, "Control of a Robotic UV Curing Process With Thermal Vision Feedback Through Two IR Cameras". El trabajo cierra el bucle de control del curado UV robotizado mediante dos cámaras infrarrojas. El hallazgo más relevante para la práctica no concierne al control en sí: la distribución de la irradiancia sobre la superficie objetivo responde de forma más sensible a la configuración geométrica relativa que a la intensidad radiante de la fuente. Quien trate de compensar una trayectoria desfavorable con más potencia está, por tanto, trabajando en contra del efecto dominante.

arXiv 2507.11270, "Development of an Autonomous Mobile Robotic System for Efficient and Precise Disinfection". Los autores reconstruyen las superficies en nubes de puntos 3D mediante OctoMap y la pose del efector final, y las utilizan para la planificación de trayectorias y la estimación de la dosis. La validación se realizó con medidores a 20, 30 y 40 cm; la desviación máxima entre la medición y el modelo se situó dentro de la tolerancia de medición del 10 % de los sensores UV-C empleados. El orden de magnitud es destacable: la incertidumbre del modelo se mueve dentro del rango de la propia incertidumbre de medición, lo que deja a la medición como el punto de referencia.

IEEE, documento 9335055, "UV-C Mobile Robots with Optimized Path Planning". Diseño de algoritmos y mediciones de campo para mejorar la desinfección de superficies. El trabajo muestra que la optimización de trayectorias no es fiable sin una medición de campo que la acompañe.

JPMDP, Robotics and Autonomous Systems. Optimización conjunta de la ubicación de la base y de la planificación de trayectorias multiconfiguración para la desinfección de superficies 3D con un sistema robótico UV-C. Relevancia para la práctica: la posición desde la que trabaja el robot es en sí misma una decisión radiométrica.

arXiv 2104.10739, "Surface Disinfection using Ultraviolet Light with a Mobile Manipulation Robot". Las trayectorias mantienen una distancia constante de unos 30 cm para evitar colisiones; los dosímetros UV registran la dosis realmente recibida. Aquí la distancia constante cumple dos funciones a la vez: seguridad y definición radiométrica.

arXiv 2108.10810. Diseño e integración de un efector final para la impresión 3D de polímeros con memoria de forma curables por UV con un sistema robótico colaborativo.

Otros trabajos en los que se ha utilizado equipamiento de medición de Opsytec se recogen en publicaciones de clientes.

¿Por qué no basta con una medición puntual en reposo para una trayectoria robótica en movimiento?

Una medición puntual proporciona la irradiancia en una posición con la herramienta detenida. Sin embargo, la variable del proceso es la exposición radiante en J/m² que recibe un elemento de superficie durante el tránsito. Esta surge como una integral a lo largo de la trayectoria, en la que la distancia, el ángulo de incidencia y el tiempo de permanencia varían continuamente. Por ello, solo una medición de dosis en movimiento a lo largo de la trayectoria real resulta fiable.

¿Cómo depende la dosis de la velocidad de la trayectoria?

El tiempo de permanencia de un elemento de superficie dentro del punto de irradiación es inversamente proporcional a la velocidad de la trayectoria; por tanto, la dosis escala linealmente con el recíproco de la velocidad. Reducir la velocidad a la mitad duplica la exposición radiante. El efecto no se duplica necesariamente, porque la reciprocidad solo se cumple dentro de ciertos límites. Tenga en cuenta también que la velocidad programada no se alcanza durante las fases de aceleración y frenado.

¿Sigue siendo UV los 405 nm?

Eso depende de la definición que se cite. La CIE limita el UV-A a 315–400 nm, la norma ISO 20473 a 315–380 nm. Según ambas definiciones, 405 nm queda fuera de la banda UV-A y, por tanto, en el rango visible; sin embargo, la tecnología de curado la trata como una longitud de onda UV. Lo que importa en la medición no es la etiqueta, sino si la banda del sensor capta la longitud de onda bajo calibración.

¿Cuándo es suficiente un sensor de banda ancha en el robot?

Un sensor de banda ancha es suficiente para el monitoreo continuo si la fuente y el espectro permanecen sin cambios y el sensor se ajustó frente a una referencia con resolución espectral en precisamente esa fuente. No es suficiente con fuentes cambiantes, tras un cambio de longitud de onda del LED, ni para afirmaciones absolutas: el desajuste espectral provoca desviaciones documentadas de 9 a 91 %.

¿Qué frecuencia de muestreo necesita un registrador en movimiento?

El tiempo de tránsito se obtiene dividiendo la extensión del punto de irradiación por la velocidad de la trayectoria. Con un punto de 10 mm y 300 mm/s, esto equivale a 33 ms. Bastan pocos puntos de muestreo para determinar la dosis; para captar la irradiancia máxima y la forma del borde, deberían buscarse al menos diez. Un sistema a 128 muestras/s solo ofrece unas cuatro en este ejemplo.

¿Necesita un cobot con una fuente UV abierta un recinto de protección?

No necesariamente, pero la evaluación cambia: sin protección, se aplica la evaluación de la exposición fotobiológica según EN/IEC 62471 junto con EN ISO 10218 e ISO/TS 15066, así como la Directiva 2006/25/CE con OStrV y TROS IOS. En ese caso, la fuente UV debe ser capaz de una desconexión con clasificación de seguridad: una unidad de control de hasta el nivel de rendimiento e (categoría 4) y SIL 3 forma parte del concepto de seguridad, no es un accesorio.

¿Cómo se valida una trayectoria robótica para la desinfección UV?

Mediante la fluencia por elemento de superficie, no por el tiempo de recorrido. En la práctica, funciona combinar dosímetros en posiciones representativas y en posiciones desfavorables —especialmente en zonas de sombra— con una caracterización de la fuente asegurada espectralmente. Trabajos publicados logran desviaciones de la dosis modelada dentro de la tolerancia de medición del 10 % de los sensores UV-C; la medición sigue siendo el punto de referencia.

¿Por qué debe calibrarse un sistema de medición UV con trazabilidad metrológica?

Porque sin trazabilidad metrológica no es posible ninguna comparación, ni entre la recepción y la recualificación de la misma célula ni entre dos emplazamientos. La incertidumbre de calibración es típicamente de 4,5 a 6,0 % (k = 2) y establece el límite de lo que se puede afirmar. La deriva del sensor y los coeficientes de temperatura de −0,8 %/K a +0,4 %/K hacen necesario, además, un intervalo de calibración.

¿Cómo se monitorizan los procesos UV en celdas de fabricación automatizadas?

La medición en la celda se realiza en dos puntos. La fuente se monitoriza en cuanto a deriva y fallos mediante un sensor instalado de forma permanente; la dosis realmente aplicada a la pieza en movimiento se registra mediante un registrador que se desplaza con ella. La razón es geométrica: la distancia, el ángulo de incidencia y el tiempo de permanencia cambian continuamente a lo largo de la trayectoria. La irradiación guiada por robot a 600 mm/s con una distancia focal constante está establecida en la industria.

• Automatización e integración de procesos – el lado estacionario de la misma tarea: sensores en línea, conexión a PLC, medición PWM y modernizaciones en líneas transportadoras y continuas.
• Encolado, encapsulado y potting UV – el lado adhesivo y de potting del curado guiado por robot, con inhibición por oxígeno y geometría de la junta.
• Desinfección UV – fluencia, reducción logarítmica y métodos de verificación, en los que se basa toda la robótica de desinfección.
• Seguridad laboral y seguridad fotobiológica – grupos de riesgo, límites de exposición y la evaluación de fuentes abiertas en el funcionamiento colaborativo.
• Ensayos de fluorescencia e inspección industrial – el lado de excitación de la visión UV en el robot y la estabilidad de los umbrales de inspección.
• Fabricación aditiva e impresión 3D – trayectorias no planas, dosis por capa y el poscurado de componentes de gran tamaño.

La visión completa está en el resumen de aplicaciones UV.

¿No está seguro de si la dosis a lo largo de la trayectoria de su robot se alcanza realmente en todos los puntos, o si una lectura en la brida describe el componente? Revisamos con usted la validación de la trayectoria, la selección de sensores y el control de la dosis, y medimos en caso de duda. Póngase en contacto con nosotros.

Dr Mark Paravia
Director general y responsable del laboratorio de calibración
Opsytec Dr. Gröbel GmbH, Ettlingen, Alemania
Tel. +49 (0)7243 / 94 783-50 · mark.paravia@opsytec.de