La ablación ( latín : ablatio – remoción) es la remoción o destrucción de algo de un objeto mediante vaporización , desconchado, procesos erosivos o por otros medios. A continuación se describen ejemplos de materiales ablativos, incluido el material de naves espaciales para el ascenso y la reentrada atmosférica , el hielo y la nieve en glaciología , los tejidos biológicos en medicina y los materiales de protección pasiva contra incendios .
En inteligencia artificial (IA), especialmente aprendizaje automático , la ablación es la eliminación de un componente de un sistema de IA. [1] El término es por analogía con la biología: eliminación de componentes de un organismo.
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 genética se suprime mediante la alteración o eliminación de la información de la secuencia genética . En la ablación celular, se destruyen o eliminan células individuales de una población o cultivo. Ambos pueden utilizarse como herramientas experimentales, como en experimentos de pérdida de función . [2]
En medicina, la ablación es la extirpación de una parte de tejido biológico , normalmente mediante cirugía . La ablación superficial de la piel ( dermoabrasión , también llamada resurfacing porque induce la regeneración ) puede realizarse mediante productos químicos (quimioablación), mediante láseres ( ablación con láser ), mediante congelación ( crioablación ) o mediante electricidad ( fulguración ). Su finalidad es eliminar manchas de la piel, piel envejecida , arrugas , rejuveneciéndola así . La ablación de superficie también se emplea en otorrinolaringología para varios tipos de cirugía, como la del ronquido . La ablación por radiofrecuencia (RFA) es un método para eliminar tejido aberrante del interior del cuerpo mediante procedimientos mínimamente invasivos; se utiliza para curar una variedad de arritmia cardíaca, 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 utiliza 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 realice la ablación de tejidos, la densidad de potencia o fluencia debe ser alta, de lo contrario se produce termocoagulación, que es simplemente vaporización térmica de los tejidos.
La rotablación 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 restablecer el flujo sanguíneo.
La ablación por microondas (MWA) es similar a la RFA pero con frecuencias más altas de radiación electromagnética.
La ablación por ultrasonido focalizado de alta intensidad (HIFU) elimina 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 utiliza para tratar ciertos trastornos neurológicos , en particular la enfermedad de Parkinson , y en ocasiones también para 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 se podrían generar una gran cantidad de animales que carecen de células específicas. Las líneas genéticamente eliminadas pueden mantenerse durante un período prolongado y compartirse dentro de la comunidad de investigación. Investigadores de la Universidad de Columbia informan sobre caspasas reconstituidas combinadas de C. elegans y humanos, que mantienen un alto grado de especificidad objetivo. Las técnicas de ablación genética descritas podrían resultar útiles en la lucha contra el cáncer. [3]
La electroablación es un proceso que elimina material de una pieza 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 exóticos, sin fundir el metal o la aleación no oxidada subyacente. Esto permite un acabado superficial muy rápido.
El proceso es capaz de proporcionar acabado de superficies para una amplia gama de metales y aleaciones exóticos y ampliamente utilizados, incluidos: titanio, acero inoxidable, niobio, cromo-cobalto, Inconel , aluminio y una variedad de aceros y aleaciones ampliamente disponibles.
La electroablación es muy efectiva para lograr altos niveles de acabado superficial en agujeros, valles y superficies ocultas o internas en piezas (piezas) metálicas.
El proceso es particularmente aplicable a componentes producidos mediante procesos de fabricación aditiva, como los metales impresos en 3D. Estos componentes tienden a producirse con niveles de rugosidad muy superiores a 5-20 micrones. La electroablación se puede utilizar para reducir rápidamente la rugosidad de la superficie a menos de 0,8 micrones, lo que permite utilizar el posproceso para el acabado de superficies de producción en volumen.
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 campo nevado. [4] [ página necesaria ] La ablación se refiere al derretimiento de la nieve o el hielo que se escurre del glaciar, la evaporación , la sublimación , el desprendimiento o la remoción erosiva de la nieve por el viento. La temperatura del aire suele ser el control dominante de la ablación, mientras que la precipitación ejerce el control secundario. En un clima templado durante la temporada de ablación, las tasas de ablación suelen promediar alrededor de 2 mm/h. [5] Cuando la radiación solar es la causa dominante de la ablación de la nieve (por ejemplo, si las temperaturas del aire son bajas bajo cielos despejados), se pueden desarrollar texturas características de la ablación, como copas solares y penitentes, en la superficie de la nieve. [6] La ablación puede referirse a la pérdida de masa de la superficie superior de un glaciar o al derretimiento impulsado por el océano y al desprendimiento en la cara del extremo de un glaciar. [7]
La ablación puede referirse a los procesos de eliminación del hielo y la nieve o a la cantidad de hielo y nieve eliminada.
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 y 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 calcularlo. Los cálculos dependen del área y de la cantidad neta 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. [8]
La morrena (restos glaciales) se mueve mediante procesos naturales que permiten el movimiento cuesta abajo de los 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 hasta otro lugar. Los tamaños y ubicaciones de los glaciares varían en todo el mundo, por lo que dependiendo del 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. [9]
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 demostró 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. [10] Esta ciencia es importante debido a la importancia de la disponibilidad a largo plazo de los recursos hídricos y de evaluar la respuesta de los glaciares al cambio climático . [11] 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.
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 tener un promedio de baja potencia, pueden ofrecer una intensidad y fluencia máximas dadas por:
mientras que la potencia máxima es
Actualmente es común la ablación de la superficie de la córnea para varios tipos de cirugía refractiva ocular , utilizando un sistema de láser excimer ( LASIK y LASEK ). Dado que la córnea no vuelve a crecer, se utiliza láser para remodelar las propiedades refractivas de la córnea para corregir errores de refracción , como el astigmatismo , la miopía y la hipermetropía . La ablación con láser también se utiliza 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 subterráneos con un daño térmico mínimo al tejido sano circundante, mediante el uso de un rayo láser enfocado desde una fuente de láser de diodo de pulso ultracorto. [12]
Las pinturas antiincrustantes y otros recubrimientos relacionados se utilizan habitualmente para prevenir la acumulación de microorganismos y otros animales, como percebes en las superficies del casco inferior de embarcaciones marítimas recreativas, comerciales y militares. A menudo se utilizan pinturas ablativas con este fin para evitar la dilución o desactivación del agente antiincrustante. Con el tiempo, la pintura se descompondrá lentamente en el agua, exponiendo nuevos compuestos antiincrustantes en la superficie. La ingeniería de los agentes antiincrustantes y la tasa de ablación puede producir una protección duradera contra los efectos nocivos del bioincrustante.
Los productos cortafuegos e ignífugos pueden ser de naturaleza ablativa. Esto puede significar materiales endotérmicos , o simplemente materiales que son sacrificables y se "gastan" con el tiempo mientras se exponen al fuego , como los productos cortafuegos de silicona . Si se les da suficiente tiempo bajo condiciones de fuego o calor, estos productos se carbonizan, se desmoronan y desaparecen. La idea es poner suficiente cantidad de este material en el camino del fuego para que se pueda mantener un nivel de resistencia al fuego , como se demostró en una prueba de fuego . Los materiales ablativos suelen tener una gran concentración de materia orgánica [ cita necesaria ] 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 m 2 de superficie combinada de todas las partículas de polvo por gramo de este polvo [ cita necesaria ] ). Cuando el caucho orgánico se expone al fuego, se quema hasta convertirse en cenizas y deja el polvo de sílice con el que comenzó el producto.
Los discos protoplanetarios son discos circunestelares en rotación de gas y polvo denso que rodean estrellas jóvenes recién formadas . Poco después de la formación estelar , las estrellas a menudo tienen restos de material circundante que todavía está gravitacionalmente unido 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 del radio del material protoestelar durante la formación aumenta el momento angular , lo que significa que este material restante es batido formando un disco circunestelar aplanado alrededor de la estrella. Este disco circunestelar puede eventualmente madurar hasta convertirse en lo que se conoce como un 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 a partir de granos de polvo y hielo que se pegan entre sí. Estas pequeñas acreciones crecen desde guijarros hasta rocas, pasando por los primeros planetas bebés, llamados planetesimales , luego protoplanetas y, finalmente, planetas completos . [13]
Como se cree que las estrellas masivas pueden desempeñar un papel en el desencadenamiento activo de la formación estelar (al introducir inestabilidades gravitacionales, entre otros factores), [14] es plausible que estrellas jóvenes y más pequeñas con discos vivan relativamente cerca de estrellas más viejas y masivas. . Esto ya ha sido confirmado mediante observaciones que son el caso en ciertos cúmulos , por ejemplo en el cúmulo Trapecio . [15] Dado que las estrellas masivas tienden a colapsar a través de supernovas al final de sus vidas, la investigación ahora está investigando qué papel desempeñarían 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 impacte 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. [16] 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.
En el diseño de naves espaciales , la ablación se utiliza para enfriar y proteger piezas mecánicas y/o cargas útiles que, de otro modo, resultarían dañadas por temperaturas extremadamente altas. Dos aplicaciones principales son los escudos térmicos para naves espaciales que entran en la atmósfera planetaria desde el espacio y el enfriamiento de las toberas de los motores de cohetes . Los ejemplos incluyen el módulo de comando Apollo que protegió a los astronautas del calor del 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 de manera que, en lugar de que el calor se transmita a la estructura de la nave espacial, sólo la superficie exterior del material soporte la mayor parte del efecto de calentamiento. La superficie exterior se carboniza y quema, pero muy lentamente, exponiendo sólo gradualmente el nuevo material protector fresco que se encuentra debajo. El calor es sacado de la nave espacial por los gases generados por el proceso ablativo y nunca penetra 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 arde y se dispersa en el espacio, el material sólido restante continúa aislando la nave del calor continuo y los gases sobrecalentados. Se calcula que el espesor de la capa ablativa es suficiente para sobrevivir al calor que encontrará durante su misión.
Existe toda una rama de la investigación sobre 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. [17] 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 , algunos para la industria aeroespacial y otros para protección estructural contra incendios .
![{\displaystyle {\begin{aligned}{\text{Intensidad }}(\mathrm {W} /\mathrm {cm} ^{2})&={\frac {{\text{potencia promedio }}(\mathrm {W} )}{{\text{área del punto focal }}(\mathrm {cm} ^{2})}}\\[5pt]{\text{Intensidad máxima }}(\mathrm {W} /\mathrm {cm} ^{2})&={\frac {{\text{potencia máxima }}(\mathrm {W} )}{{\text{área del punto focal }}(\mathrm {cm} ^{2} )}}\\[5pt]{\text{Fluencia }}(\mathrm {J} /\mathrm {cm} ^{2})&={\frac {{\text{energía del pulso láser }}(\mathrm {J} )}{{\text{área del punto focal }}(\mathrm {cm} ^{2})}}\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3b7e4c62ec211d7bd57810456b26a49d5f470cb4)
