La ablación es la eliminación o destrucción de material de un objeto por vaporización , astillado u otros procesos erosivos . A continuación se describen ejemplos de materiales ablativos, e incluyen material de naves espaciales para ascenso y reentrada atmosférica , hielo y nieve en glaciología , tejidos biológicos en medicina y materiales de protección pasiva contra incendios .
Inteligencia artificial
En la inteligencia artificial (IA), especialmente en el aprendizaje automático , la ablación es la eliminación de un componente de un sistema de IA. [1] El término es por analogía con biología: eliminación de componentes de un organismo.
Biología
La ablación biológica es la eliminación de una estructura o funcionalidad biológica.
La ablación genética es otro término para el silenciamiento de genes , en el que la expresión de genes se suprime mediante la alteración o eliminación de la información de la secuencia genética . En la ablación celular, las células individuales de una población o cultivo se destruyen o eliminan. Ambos se pueden utilizar como herramientas experimentales, como en los experimentos de pérdida de función . [2]
Electro-ablación
La electro ablación es un proceso que elimina material de una pieza de trabajo metálica para reducir la rugosidad de la superficie .
La electroablación atraviesa superficies de óxido altamente resistivas, como las que se encuentran en el titanio y otros metales y aleaciones exóticas, sin derretir el metal o aleación no oxidado subyacente. Esto permite un acabado superficial muy rápido.
El proceso es capaz de proporcionar acabado superficial para una amplia gama de metales y aleaciones exóticos y ampliamente utilizados, que incluyen: titanio, acero inoxidable, niobio, cromo-cobalto, Inconel , aluminio y una gama de aceros y aleaciones ampliamente disponibles.
La electro ablación es muy eficaz para lograr altos niveles de acabado superficial en orificios, valles y superficies ocultas o internas en piezas de trabajo metálicas (piezas).
El proceso es particularmente aplicable a los componentes producidos mediante un proceso de fabricación aditiva, como los metales impresos en 3D. Estos componentes tienden a producirse con niveles de rugosidad muy por encima de 5-20 micrones. La electro ablación se puede utilizar para reducir rápidamente la rugosidad de la superficie a menos de 0,8 micrones, lo que permite que el proceso posterior se utilice para el acabado de superficies de producción en volumen.
Glaciología
En glaciología y meteorología , la ablación, lo opuesto a la acumulación, se refiere a todos los procesos que eliminan la nieve, el hielo o el agua de un glaciar o un campo nevado. [3] [ página necesita ] La ablación se refiere a la fusión de la nieve o el hielo que se sale de la glaciar, evaporación , sublimación , parto , o la retirada erosiva de nieve por el viento. La temperatura del aire suele ser el control dominante de la ablación, y la precipitación ejerce un control secundario. En un clima templado durante la temporada de ablación, las tasas de ablación suelen promediar alrededor de 2 mm / h. [4] Cuando la radiación solar es la causa dominante de la ablación de la nieve (p. Ej., Si la temperatura del aire es baja en un cielo despejado), se pueden desarrollar texturas de ablación características como tazas de sol y penitentes en la superficie de la nieve. [5]
La ablación puede referirse a los procesos de remoción de hielo y nieve o a la cantidad de hielo y nieve removida.
También se ha demostrado que los glaciares cubiertos de escombros tienen un gran impacto en el proceso de ablación. Hay una fina capa de escombros que se puede ubicar en la parte superior de los glaciares que intensifica el proceso de ablación debajo del hielo. Las partes cubiertas de escombros de un glaciar que está experimentando ablación se dividen en tres categorías que incluyen acantilados de hielo, estanques y escombros. Estas tres secciones permiten a los científicos medir el calor digerido por el área cubierta de escombros y se calcula. Los cálculos dependen del área y de las cantidades netas de calor absorbido con respecto a todas las zonas cubiertas de escombros. Este tipo de cálculos se realizan a varios glaciares para comprender y analizar patrones futuros de derretimiento. [6]
La morrena (escombros glaciares) es movida por procesos naturales que permiten el movimiento cuesta abajo de materiales en el cuerpo del glaciar. Se observa que si la pendiente de un glaciar es demasiado alta, los escombros continuarán moviéndose a lo largo del glaciar hacia otra ubicación. Los tamaños y ubicaciones de los glaciares varían en todo el mundo, por lo que, según el clima y la geografía física, las variedades de escombros pueden diferir. El tamaño y la magnitud de los escombros dependen del área del glaciar y pueden variar desde fragmentos del tamaño de polvo hasta bloques del tamaño de una casa. [7]
Se han realizado muchos experimentos para demostrar el efecto de los escombros en la superficie de los glaciares. Yoshiyuki Fujii, profesor del Instituto Nacional de Investigación Polar, diseñó un experimento que mostró que la tasa de ablación se aceleraba bajo una fina capa de escombros y se retardaba bajo una gruesa en comparación con la de una superficie de nieve natural. [8] Esta ciencia es significativa debido a la importancia de la disponibilidad a largo plazo de los recursos hídricos y evaluar la respuesta de los glaciares al cambio climático . [9] La disponibilidad de recursos naturales es un impulso importante detrás de la investigación realizada con respecto al proceso de ablación y el estudio general de los glaciares.
Ablación laser
La ablación con láser se ve muy afectada por la naturaleza del material y su capacidad para absorber energía, por lo que la longitud de onda del láser de ablación debe tener una profundidad de absorción mínima. Si bien estos láseres pueden promediar una potencia baja, pueden ofrecer una intensidad máxima y una fluencia dada por:
mientras que la potencia máxima es
La ablación de la superficie de la córnea para varios tipos de cirugía refractiva ocular es ahora común, utilizando un sistema de láser excimer ( LASIK y LASEK ). Dado que la córnea no vuelve a crecer, el láser se utiliza para remodelar las propiedades refractivas de la córnea para corregir errores de refracción , como astigmatismo , miopía e hipermetropía . La ablación con láser también se usa para extirpar parte de la pared uterina en mujeres con problemas de menstruación y adenomiosis en un proceso llamado ablación endometrial .
Recientemente, los investigadores han demostrado una técnica exitosa para la ablación de tumores del subsuelo con un daño térmico mínimo al tejido sano circundante, mediante el uso de un rayo láser enfocado de una fuente de láser de diodo de pulso ultracorto. [10]
Recubrimientos de superficie marina
Las pinturas antiincrustantes y otros revestimientos relacionados se utilizan habitualmente para prevenir la acumulación de microorganismos y otros animales, como percebes para las superficies del fondo del casco de embarcaciones de recreo, comerciales y militares. Las pinturas ablativas se utilizan a menudo con este fin para evitar la dilución o desactivación del agente antiincrustante. Con el tiempo, la pintura se descompondrá lentamente en el agua, exponiendo compuestos antiincrustantes frescos en la superficie. La ingeniería de los agentes antiincrustantes y la tasa de ablación pueden producir una protección de larga duración contra los efectos nocivos de la bioincrustación.
Medicamento
En medicina, la ablación es lo mismo que la extirpación de una parte del tejido biológico , generalmente mediante cirugía . La ablación superficial de la piel ( dermoabrasión , también llamada rejuvenecimiento porque induce la regeneración ) se puede realizar mediante productos químicos (quimioablación), láser ( ablación láser ), congelación ( crioablación ) o mediante electricidad ( fulguración ). Su finalidad es eliminar las manchas de la piel , la piel envejecida , las arrugas , rejuveneciéndola así. La ablación de superficie también se emplea en otorrinolaringología para varios tipos de cirugía, como por ejemplo para roncar . La terapia de ablación con ondas de radiofrecuencia en el corazón se usa para curar una variedad de arritmias cardíacas como la taquicardia supraventricular , el síndrome de Wolff-Parkinson-White (WPW), la taquicardia ventricular y, más recientemente, como tratamiento de la fibrilación auricular . El término se usa a menudo en el contexto de la ablación con láser , un proceso en el que un láser disuelve los enlaces moleculares de un material . Para que un láser extienda los tejidos, la densidad de potencia o fluencia debe ser alta, de lo contrario se produce la termocoagulación, que es simplemente la vaporización térmica de los tejidos.
La rotaablación es un tipo de limpieza arterial que consiste en insertar un pequeño dispositivo con forma de taladro con punta de diamante en la arteria afectada para eliminar los depósitos de grasa o la placa. El procedimiento se utiliza en el tratamiento de la enfermedad coronaria para restaurar el flujo sanguíneo.
La ablación por radiofrecuencia (RFA) es un método para eliminar tejido aberrante del interior del cuerpo mediante procedimientos mínimamente invasivos.
La ablación por microondas (MWA) es similar a la RFA pero a frecuencias más altas de radiación electromagnética.
La ablación por ultrasonido enfocado de alta intensidad (HIFU) extrae tejido del interior del cuerpo de forma no invasiva.
La ablación de la médula ósea es un proceso mediante el cual las células de la médula ósea humana se eliminan en preparación para un trasplante de médula ósea . Esto se realiza mediante quimioterapia de alta intensidad e irradiación corporal total . Como tal, no tiene nada que ver con las técnicas de vaporización descritas en el resto de este artículo.
La ablación del tejido cerebral se usa para tratar ciertos trastornos neurológicos , en particular la enfermedad de Parkinson y, a veces, también para los trastornos psiquiátricos .
Recientemente, algunos investigadores informaron resultados exitosos con la ablación genética. En particular, la ablación genética es potencialmente un método mucho más eficaz para eliminar células no deseadas, como las células tumorales , porque podrían generarse un gran número de animales que carecen de células específicas. Las líneas genéticamente eliminadas pueden mantenerse durante un período prolongado y compartirse dentro de la comunidad de investigadores. Investigadores de la Universidad de Columbia informan de caspasas reconstituidas combinadas de C. elegans y humanos, que mantienen un alto grado de especificidad del objetivo. Las técnicas de ablación genética descritas podrían resultar útiles para combatir el cáncer. [11]
Protección pasiva contra incendios
Los productos cortafuegos e ignífugos pueden ser de naturaleza ablativa. Esto puede significar materiales endotérmicos , o simplemente materiales que se sacrifican y se "gastan" con el tiempo mientras se exponen al fuego , como los productos cortafuego de silicona . Con el tiempo suficiente bajo condiciones de fuego o calor, estos productos se queman, se desmoronan y desaparecen. La idea es poner suficiente de este material en el camino del fuego para que se pueda mantener un nivel de clasificación de resistencia al fuego , como se demostró en una prueba de fuego . Los materiales ablativos suelen tener una gran concentración de materia orgánica [ cita requerida ] que el fuego reduce a cenizas. En el caso de la silicona, el caucho orgánico rodea el polvo de sílice muy finamente dividido (hasta 380 m² de superficie combinada de todas las partículas de polvo por gramo de este polvo [ cita requerida ] ). Cuando el caucho orgánico se expone al fuego, se quema hasta convertirse en cenizas y deja atrás el polvo de sílice con el que comenzó el producto.
Ablación del disco protoplanetario
Los discos protoplanetarios son discos circunestelares giratorios de gas denso y polvo que rodean a las estrellas jóvenes recién formadas . Poco después de la formación de las estrellas, las estrellas a menudo tienen restos de material circundante que todavía está unido gravitacionalmente a ellas, formando discos primitivos que orbitan alrededor del ecuador de la estrella, no muy diferente de los anillos de Saturno . Esto ocurre porque la disminución en el radio del material protoestelar durante la formación aumenta el momento angular , lo que significa que este material restante se convierte en un disco circunestelar aplanado alrededor de la estrella. Este disco circunestelar puede eventualmente madurar en lo que se conoce como disco protoplanetario: un disco de gas, polvo, hielo y otros materiales a partir de los cuales se pueden formar sistemas planetarios . En estos discos, la materia en órbita comienza a acumularse en el plano medio más frío del disco debido a que los granos de polvo y los hielos se pegan. Estas pequeñas acumulaciones crecen desde guijarros hasta rocas y los primeros planetas bebés, llamados planetesimales , luego protoplanetas y, finalmente, planetas completos . [12]
Como se cree que las estrellas masivas pueden desempeñar un papel en la activación activa de la formación de estrellas (al introducir inestabilidades gravitacionales, entre otros factores), [13] es plausible que las estrellas jóvenes y más pequeñas con discos puedan vivir relativamente cerca de las estrellas más viejas y más masivas. . Esto ya ha sido confirmado a través de observaciones para ser el caso en ciertos grupos , por ejemplo, en el grupo Trapezium . [14] Dado que las estrellas masivas tienden a colapsar a través de supernovas al final de sus vidas, la investigación ahora está investigando qué papel jugaría la onda de choque de tal explosión y el remanente de supernova resultante (SNR) si ocurriera en la línea de fuego. de un disco protoplanetario. Según simulaciones modeladas computacionalmente, una SNR que golpea un disco protoplanetario daría como resultado una ablación significativa del disco, y esta ablación eliminaría una cantidad significativa de material protoplanetario del disco, pero no necesariamente destruiría el disco por completo. [15] Este es un punto importante porque un disco que sobrevive a tal interacción con suficiente material sobrante para formar un sistema planetario puede heredar una química de disco alterada de la SNR, lo que podría tener efectos en los sistemas planetarios que se forman más tarde.
Vuelo espacial
En el diseño de naves espaciales , la ablación se utiliza tanto para enfriar como para proteger las piezas mecánicas y / o cargas útiles que de otro modo se dañarían con temperaturas extremadamente altas. Dos aplicaciones principales son los escudos térmicos para naves espaciales que ingresan a una atmósfera planetaria desde el espacio y el enfriamiento de las toberas de los motores de los cohetes . Los ejemplos incluyen el Módulo de Comando Apolo que protegió a los astronautas del calor de la reentrada atmosférica y el motor de cohete de segunda etapa Kestrel diseñado para uso exclusivo en un entorno de vacío espacial, ya que no es posible la convección de calor .
En un sentido básico, el material ablativo está diseñado para que en lugar de transmitir calor a la estructura de la nave espacial, solo la superficie exterior del material tenga la mayor parte del efecto de calentamiento. La superficie exterior se chamusca y se quema, pero muy lentamente, solo exponiendo gradualmente nuevo material protector fresco debajo. El calor es llevado desde la nave espacial por los gases generados por el proceso ablativo y nunca penetra en el material de la superficie, por lo que las estructuras metálicas y otras estructuras sensibles que protegen permanecen a una temperatura segura. A medida que la superficie se quema y se dispersa en el espacio, mientras que el material sólido restante continúa aislando la nave del calor continuo y los gases sobrecalentados. Se calcula que el grosor de la capa ablativa es suficiente para sobrevivir al calor que encontrará en su misión.
Existe toda una rama de la investigación de vuelos espaciales que implica la búsqueda de nuevos materiales ignífugos para lograr el mejor rendimiento ablativo; esta función es fundamental para proteger a los ocupantes de la nave espacial y la carga útil de una carga de calor excesiva. [16] La misma tecnología se utiliza en algunas aplicaciones de protección pasiva contra incendios , en algunos casos por los mismos proveedores, que ofrecen diferentes versiones de estos productos ignífugos , algunas para la industria aeroespacial y otras para la protección estructural contra incendios .
Ver también
- Eléctricos de arco de flash quemaduras
- Armadura ablativa
Referencias
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enlaces externos
- Peeling químico . Sociedad Americana de Cirugía Dermatológica.
- Cirugía ocular con láser Lasik . Información de la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU.
- Física de la ablación láser