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Las principales causas de alteraci\u00f3n de los monumentos y edificios de nuestro patrimonio son: la acci\u00f3n mec\u00e1nica de los agentes atmosf\u00e9ricos, la acci\u00f3n biol\u00f3gica de animales y plantas y la acci\u00f3n qu\u00edmica producida por los compuestos org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos presentes en la atm\u00f3sfera. El uso del l\u00e1ser como alternativa a los m\u00e9todos tradicionales de limpieza superficial en rocas monumentales ofrece una serie de ventajas.<\/p>\n
En nuestros d\u00edas el incremento de la actividad industrial y el tr\u00e1fico rodado en las grandes ciudades ha producido un aumento de la contaminaci\u00f3n atmosf\u00e9rica y en consecuencia una aceleraci\u00f3n en el deterioro de los monumentos.<\/p>\n
Este deterioro est\u00e1 vinculado tanto a la deposici\u00f3n de part\u00edculas de la atmosfera en la superficie de los monumentos, como a una acci\u00f3n qu\u00edmica producida por las sustancias emitidas a la atmosfera (Fig.1). Estos da\u00f1os en las estructuras de piedra que se han venido produciendo de forma natural en largos periodos de tiempo, se han visto acelerados en pocos a\u00f1os debido a la acci\u00f3n antropog\u00e9nica.<\/p>\n
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Sobra decir que, antes de cualquier intervenci\u00f3n, es imprescindible caracterizar el tipo material, los tratamientos que ha recibido, determinar el estado de conservaci\u00f3n de la obra e identificar la naturaleza de la p\u00e1tina. Estudiando el efecto de estas p\u00e1tinas sobre el substrato, podremos determinar si protegen a la roca de los agentes de deterioro o por el contrario sus efectos son da\u00f1inos y se deben eliminar (dep\u00f3sito superficial).<\/p>\n
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Figura 1<\/p>\n
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Hasta hace pocos a\u00f1os los m\u00e9todos tradicionales de limpieza de los materiales p\u00e9treos ejerc\u00edan una acci\u00f3n mec\u00e1nica o qu\u00edmica sobre la superficie de las rocas, ocasionando frecuentemente da\u00f1os o llegando a atacar alguna de las capas superficiales y provocando, de esta forma, la aceleraci\u00f3n del proceso de deterioro.<\/p>\n
Los m\u00e9todos de limpieza mec\u00e1nicos collevan colisiones entre el medio que limpia y la capa de suciedad. Hay un contacto f\u00edsico. Los primeros impactos rompen la uni\u00f3n entre las dos y despu\u00e9s los posteriores impactos las eliminan. Estas colisiones no se detienen de forma autom\u00e1tica, es el operario que detiene un proceso que en d\u00e9cimas de segundo produce da\u00f1os en la superficie limpia del material p\u00e9treo. [1]<\/p>\n
Los agentes m\u00e1s utilizados en los m\u00e9todos de limpieza qu\u00edmicos son los \u00e1cidos y las sales de \u00e1cidos, que pueden producir a medio o largo plazo reacciones secundarias no deseadas y migraciones hacia el interior del objeto, aunque a primera vista parezcan efectivos. Tambi\u00e9n tienen riesgos para el personal que los utiliza y manipula.<\/p>\n
En este tipo de limpiezas, la luz interact\u00faa con la materia siendo capaz de discriminar entre las p\u00e1tinas y la capa de la superficie limpia. Esto es posible por la naturaleza monocrom\u00e1tica de la luz l\u00e1ser que interact\u00faa con la materia que se precisa eliminar. Eligiendo una longitud de onda determinada se consigue que interaccione con la suciedad pero que sea reflejada por la superficie del material p\u00e9treo (Fig. 2).<\/p>\n
Esta es una de las ventajas que ha provocado que las t\u00e9cnicas de limpieza l\u00e1ser sean tenidas muy en cuenta en los procesos de restauraci\u00f3n de los bienes culturales realizados en piedra, ya que no hay contacto directo entre la luz l\u00e1ser y la suciedad del objeto.<\/p>\n
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El l\u00e1ser \u201cLight Amplification by Stimulated Emission of Radiation\u201d (Luz amplificada por emisi\u00f3n estimulada de radiaci\u00f3n), produce una fuente de luz altamente direccional y coherente (Fig. 3).<\/p>\n
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Figura 2<\/p>\n
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Figura 3<\/p>\n
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Su frecuencia puede ir desde el infrarrojo hasta los rayos X pero siempre tienen una gran pureza de color o frecuencia. Los electrones de los \u00e1tomos son bombardeados por una fuente de energ\u00eda. Despu\u00e9s la energ\u00eda acumulada de los electrones es emitida en forma de fotones que chocan con otros \u00e1tomos exitados y liberan nuevos fotones. La luz es amplificada entre dos espejos y filtrada para que se se produzca de manera intensa, direccional y monocrom\u00e1tica. [3]<\/p>\n
John Asmus fue el primero en utilizar una luz l\u00e1ser en los a\u00f1os 70, en la eliminaci\u00f3n de costras negras en una superficie de m\u00e1rmol. Las costras negras absorben la radiaci\u00f3n pero en cambio la superficie del m\u00e1rmol la refleja quedando limpia e intacta. Al estudiar los efectos del l\u00e1ser Asmus descubri\u00f3 que depend\u00edan de las propiedades de la luz, adem\u00e1s del material.<\/p>\n
El pulso de la luz l\u00e1ser tambi\u00e9n determina el grado de eliminaci\u00f3n de materia. Un pulso normal de una duraci\u00f3n aproximada de 1 ms no ocasiona cambios en el material una vez est\u00e1 limpio. En cambio un pulso corto o Q-switched con una duraci\u00f3n aproximada de unos 35 ns puede llegar a producir eliminaciones en el material original.
Asmus pudo determinar a partir de estas experiencias que un impulso normal trabaja en base a un mecanismo t\u00e9rmico y que en cambio un pulso corto presenta mecanismos m\u00e1s complejos y tambi\u00e9n m\u00e1s dif\u00edciles de controlar en una limpieza.<\/p>\n
Seg\u00fan el medio en el que se generan, el l\u00e1ser puede ser, entre otros:<\/p>\n
Los medios m\u00e1s comunes en los l\u00e1seres de estado s\u00f3lido son varillas de cristal de rub\u00ed o vidrios y cristales con impurezas de neodimio. Los extremos de la varilla se tallan de forma que sus superficies sean paralelas y se recubren con una capa reflectante no met\u00e1lica. Los l\u00e1seres de estado s\u00f3lido proporcionan las emisiones de mayor energ\u00eda. Normalmente funcionan por pulsos, generando un destello de luz durante un tiempo breve.[2]<\/p>\n
El medio de un l\u00e1ser de gas puede ser un gas puro, una mezcla de gases o incluso un vapor met\u00e1lico, y suele estar contenido en un tubo cil\u00edndrico de vidrio o cuarzo. En el exterior de los extremos del tubo se sit\u00faan dos espejos para formar la cavidad del l\u00e1ser. Los l\u00e1seres de gas son bombeados por luz ultravioleta, haces de electrones, corrientes el\u00e9ctricas o reacciones qu\u00edmicas. El l\u00e1ser de helio-ne\u00f3n resalta por su elevada estabilidad de frecuencia, pureza de color y m\u00ednima dispersi\u00f3n del haz. Los l\u00e1seres de di\u00f3xido de carbono son muy eficientes, y son los l\u00e1seres de onda continua (CW, siglas en ingl\u00e9s) m\u00e1s potentes. [2]<\/p>\n
Los medios m\u00e1s comunes en los l\u00e1seres l\u00edquidos son tintes inorg\u00e1nicos contenidos en recipientes de vidrio. Se bombean con l\u00e1mparas de destello intensas \u2014cuando operan por pulsos\u2014 o por un l\u00e1ser de gas \u2014cuando funcionan en modo CW. La frecuencia de un l\u00e1ser de colorante sintonizable puede modificarse mediante un prisma situado en la cavidad del l\u00e1ser. [2]<\/p>\n
El l\u00e1ser de estado s\u00f3lido es el m\u00e1s utilizado en la conservaci\u00f3n de monumentos p\u00e9treos, concretamente el de rub\u00ed y sobretodo el laser Nd-YAG a 1.064 nm.<\/p>\n
Este \u00faltimo tipo de l\u00e1ser, cuya radiaci\u00f3n es absorbida con facilidad por los contaminantes y con dificultad por el sustrato, consta de una barra de varios cent\u00edmetros de longitud de un granate de aluminio e itrio (IY AG) con iones neodimio como impurezas (Nd). Son los iones de neodimio los que proporcionan los niveles de energ\u00eda necesarios para la transici\u00f3n l\u00e1ser y el bombeo, el cristal de aluminio e itrio modifica las probabilidades de transici\u00f3n entre algunos de los niveles de energ\u00eda del neodimio, haciendo las condiciones m\u00e1s favorables para que se produzca luz l\u00e1ser. La fuente de bombeo es una l\u00e1mpara flash de xen\u00f3n, que proporciona un intenso flash de luz de la misma forma que lo produce el flash de una c\u00e1mara de fotos. La l\u00e1mpara flash y el medio l\u00e1ser se colocan en el interior de un reflector elipsoidal para que la mayor\u00eda de la radiaci\u00f3n que proviene de la l\u00e1mpara incida en la barra del medio l\u00e1ser, aument\u00e1ndose de esta forma la eficacia del l\u00e1ser. Si en vez de una l\u00e1mpara de flash como fuente de bombeo se utiliza una l\u00e1mpara hal\u00f3gena de cuarzo es posible obtener un l\u00e1ser emitiendo en continuo. [1]<\/p>\n
Las principales propiedades del l\u00e1ser son:<\/p>\n
La ablaci\u00f3n es el proceso f\u00edsico que provoca la eliminaci\u00f3n de un material superficial por la acci\u00f3n de un l\u00e1ser. Este fen\u00f3meno se basa en la conversi\u00f3n de una radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica a una energ\u00eda t\u00e9rmica, mec\u00e1nica y qu\u00edmica, provocando la desincrustaci\u00f3n del material.<\/p>\n
La ablaci\u00f3n puede ser fotot\u00e9rmica o fotoqu\u00edmica. En la ablaci\u00f3n fotot\u00e9rmica la energ\u00eda del fot\u00f3n se transforma en un aumento de la temperatura de la superficie que provoca la expulsi\u00f3n del material. La ablaci\u00f3n fotoqu\u00edmica rompe los enlaces qu\u00edmicos sin que se produzca un calentamiento en la superficie.<\/p>\n
En resumen, las ventajas del l\u00e1ser como sistema de limpieza frente a los m\u00e9todos tradicionales hacen que su uso en conservaci\u00f3n de obras de arte se tenga muy en cuenta como una importante t\u00e9cnica para la conservaci\u00f3n de los bienes patrimoniales.<\/p>\n
La principal ventaja del l\u00e1ser como sistema de limpieza viene determinada directamente por su capacidad de interaccionar intensamente con las capas de suciedad y de ser reflejada por una superficie ya limpia. Para ello es preciso seleccionar una radiaci\u00f3n l\u00e1ser adecuada que sea capaz de discriminar entre suciedad y objeto.<\/p>\n
Su acci\u00f3n es muy localizada y por tanto permite un trabajo preciso. El operador puede controlar en todo momento todo el proceso y evitar as\u00ed cualquier da\u00f1o en la superficie.<\/p>\n