EL LÁSER DE ABLACIÓN COMO HERRAMIENTA DE LIMPIEZA EN EL PATRIMONIO ARQUEOLÓGICOAUTORES: JORGE CHAMÓN FERNÁNDEZ, JOAQUÍN BARRIO MARTÍN, ANTONIO J. CRIADO PORTAL

PILAR MARÍ MEZQUITA; SAP 116

ÍNDICE

• Introducción

• La herramienta: el láser

• El problema: la corrosión

• ¿Por qué limpia un láser?

• Casos prácticos

• Conclusiones

INTRODUCCIÓN1917

• Nace fundamento del Láser por EINSTEIN(idea teórica)• No se pudo construir por falta de tecnología

1960

• Theodore Maiman desarrolla el primer Láser ( cristal de rubí)

Años 70- Primero trabajos

restauración- Limpiezas pétreas- John Asmus limpia fachada

de mármol de Catedral de San Marcos

Años 90- Trabajos sobre capas policromadas Año 2000

- Interés sobre materiales metálicos

- Salvatore Siano limpia la Porta de Paradiso (Florencia), pieza de bronce

LA HERRAMIENTA: EL LÁSER

Láser Fuente generadora

Sólido

Gas

Sólido: cristal de granate modificado con actínidos

Nd:YAGÓxido de alumnio e itrio con estructura granate (Y₃Al₅O₁₂)

λ=1064nm IR cercano

Ytrium Aluminium GranateSteam Cleaning Aplicación de agua sobre la superficie a limpiar

Aumenta la absorción de la

pieza

Disipa calor

EL PROBLEMA: LA CORROSIÓNPiezas metálicas Forman óxidos y hidróxidos Mayor densidad, distorsionan

objeto

- Forman óxidos e hidróxidos porque son las formas termodinámicamente más estables

- Ejemplo: hebilla de cinturón de cobre siglo X-XII

MÉTODOS DE LIMPIEZA HABITUALES

PÁTINA: última capa de óxido que protege la figura

Bisturí quirúrgico Microtornos Espátula ultrasonidos Limpieza electroquímica

¿PORQUÉ LIMPIA UN LÁSER?El láser concentra de forma

puntual mucha energíaSe consigue altas temperaturas instantáneas y una serie de fenómenos

Laser ablación

Alta energía Vaporización rápida e ionización

Media energía Spalliation

Baja energía Tensiones de dilatación y contracción

¿PORQUÉ LIMPIA UN LÁSER?E> E spalliationEnergía suficientemente alta para eliminar la materia en forma de iones

E= E spalliationAl calentarse el sólido se forma una pequeña piscina de sólido microfundido (perder material por vaporización), si seguimos calentando se forman burbujas que crecen rápidamente forzando la eyección del sólido

E< spalliationSe producen fenómenos fotomecámicos. Proyección de cascarillas debido a dilataciones y contracciones

Casos Prácticos

CASO PRÁCTICO I. CLAVOS DE HIERRO

Los clavos son la mejor probeta arqueológica para probar los efectos del láser.Como hay muchos podemos sacrificar alguno.

La figura de arriba muestra una micrografía de electrones retrodispersados de un clavo de la época romana.Podemos ver la pátina y la corrosión deformante

La figura de bajo muestra el clavo limpiado con distintas energías

CASO PRÁCTICO II. DETALLES DE PLATA

Mango de cuchillo época preromana, se ha limpiado de forma preliminar con microtono.Al limpiarlo con bisturí fue apareciendo la decoración en plata.

La distinta absorción de la luz láser por la plata y el óxido de hierro fue capaz demostrar la decoración.

CASO PRÁCTICO III. LIMPIEZA DE PINTURAS MURAL POLICROMADAS

Pintura mural policromada de época romana. La limpieza de la capa de suciedad (concreciones de carbonatos amenazaban con la pérdida parcial de la pintura).Humectando la superficie y con energías bajas del láser se pudo recuperar la pintura sin ser dañada

CASO PRÁCTICO IV. HUESO CON CONCRECIONES CALCÁREAS

Limpieza de carbonatos sobre huesos no se puede hacer químicamente porque son de naturaleza parecida

El láser es la solución. Sumergiendo el hueso en agua el láser maximiza el efecto mecánico y forma burbujas en la interfaz hueso/carbonato. Estas burbujas por un fenómeno de cavitación desprenden lajas de carbonato.

CASO PRÁCTICO V. ESCULTURA DE BRONCE

Mano de bronce de una estatua romana. Fue limpiada principalmente con una espátula de ultrasonidos

El láser fue útil para poder limpiar detalles como las arrugas de los dedos o las uñas, ya que con la espátula no se llegaba.

CONCLUSIONES• El láser puede ser usado en objetos muy alterados y frágiles ya no ejerce presión mecánica

• Además permite llegar a zonas donde la limpieza tradicional no puede

• El láser tiene alto control y puede ser selectivo

• La conservación y restauración son aplicaciones incipientes para el láser

• La evaluación de daño y optimización de parámetros indica que aun hay mucho que investigar