Agujero

En matemáticas , los agujeros se examinan de diversas maneras. Una de ellas es la homología , que es una forma general de asociar ciertos objetos algebraicos con otros objetos matemáticos, como los espacios topológicos . Los grupos de homología se definieron originalmente en la topología algebraica , y la homología fue originalmente un método matemático riguroso para definir y categorizar agujeros en un objeto matemático llamado variedad . La motivación inicial para definir los grupos de homología fue la observación de que dos formas se pueden distinguir examinando sus agujeros. ^{[ 3 ]} Por ejemplo, un círculo no es un disco porque el círculo tiene un agujero que lo atraviesa, mientras que el disco es sólido, ^{[ 4 ]} y la esfera ordinaria no es un círculo porque la esfera encierra un agujero bidimensional, mientras que el círculo encierra un agujero unidimensional. Dado que un agujero es inmaterial, no es inmediatamente obvio cómo definirlo o distinguirlo de otros.

Otro ejemplo es la noción de grupo de homotopía : se trata de invariantes de un espacio topológico que, cuando no son triviales (en este caso también se dice que el espacio no es k-conexo ), detectan la presencia de "agujeros" en el sentido de que el espacio contiene una esfera que no puede contraerse a un punto. El término "agujero" se usa a menudo de forma informal al hablar de estos objetos. ^{[ 5 ]}

Para superficies existe una noción más cercana al significado intuitivo: el género de una superficie conexa y orientable es un número entero que representa el número máximo de cortes a lo largo de curvas simples cerradas que no se intersecan sin que la variedad resultante se vuelva desconectada. ^{[ 6 ]} En términos sencillos, es exactamente el número de "agujeros" que tiene la superficie cuando se representa como una subvariedad en el espacio tridimensional.

En física, la antimateria se describe comúnmente como un hueco, una ubicación que, al unirse con materia ordinaria para llenarlo, provoca que tanto el hueco como la materia se cancelen mutuamente. Esto es análogo a tapar un bache con asfalto o a llenar una burbuja bajo la superficie del agua con la misma cantidad de agua para neutralizarla. El ejemplo más directo es el hueco electrónico ; una descripción teórica bastante general la proporciona el mar de Dirac , que trata a los positrones (o antipartículas en general) como huecos. Los huecos constituyen una de las dos formas principales de conducción en un semiconductor , es decir, el material del que están hechos los transistores ; sin huecos, no podría fluir la corriente, y los transistores se encienden y apagan habilitando o deshabilitando la creación de huecos.

Los cuerpos de los animales suelen contener orificios especializados que cumplen diversas funciones biológicas, como la entrada de oxígeno o alimento, la excreción de desechos y la entrada o expulsión de otros fluidos con fines reproductivos. En algunos animales simples, un solo orificio cumple todas estas funciones. ^{[ 7 ]} La formación de orificios es un evento significativo en el desarrollo de un animal:

Todos los animales comienzan su desarrollo con un solo orificio, el blastoporo . Si hay dos orificios, el segundo se forma posteriormente. El blastoporo puede originarse en la parte superior o inferior del embrión. ^{[ 7 ]}

La gramicidina A , un polipéptido con forma helicoidal, ha sido descrita como un agujero portátil. Cuando forma un dímero , puede incrustarse en las membranas bicapa celulares y formar un agujero a través del cual pueden pasar las moléculas de agua. ^{[ 8 ]}

En ingeniería , mecanizado y utillaje , un agujero puede ser ciego o pasante (también llamado agujero pasante o agujero de holgura ). Un agujero ciego es aquel que se escaria , taladra o fresa a una profundidad específica sin atravesar completamente la pieza. Un agujero pasante es aquel que atraviesa completamente el material de un objeto. En otras palabras, un agujero pasante es aquel que atraviesa algo por completo. Los machos de roscar utilizados para agujeros pasantes suelen ser cónicos, ya que permiten un roscado más rápido y la expulsión de las virutas al salir del agujero.

La etimología del término «agujero ciego» se debe a que no permite ver a través de él. También puede referirse a cualquier elemento perforado a una profundidad específica, más concretamente a un agujero roscado internamente . Sin tener en cuenta la punta de la broca, la profundidad del agujero ciego suele ser ligeramente mayor que la del agujero roscado.

Existen tres métodos aceptados para roscar agujeros ciegos:

1. Roscado convencional , especialmente con grifos inferiores.
2. El roscado de un solo punto consiste en girar la pieza y alimentar una herramienta de corte puntiaguda a la misma velocidad que el paso de la rosca interna. El roscado de un solo punto en un orificio ciego, como el taladrado en uno, es intrínsecamente más complejo que en un orificio pasante. Esto era especialmente cierto en la época en que el mecanizado manual era el único método de control. Hoy en día, el control numérico computarizado (CNC) reduce el estrés de estas tareas, pero aun así siguen siendo más complejas que en el caso de los orificios pasantes.
3. La interpolación helicoidal consiste en que la pieza de trabajo permanece fija y el control numérico computarizado (CNC) mueve una fresa siguiendo la trayectoria helicoidal correcta para una rosca determinada, fresando así dicha rosca.

Al menos dos fabricantes de herramientas estadounidenses han fabricado herramientas para el fresado de roscas en agujeros ciegos: Ingersoll Cutting Tools de Rockford, Illinois, y Tooling Systems de Houston, Texas, que presentó la fresadora de roscas en 1977, un dispositivo que fresaba grandes roscas internas en los agujeros ciegos de los preventores de reventones de pozos petrolíferos . Hoy en día, muchas fresadoras CNC pueden realizar este ciclo de fresado de roscas (vea un vídeo de este tipo de corte en la sección "Enlaces externos").

Un uso de los orificios pasantes en electrónica es la tecnología de orificios pasantes , un esquema de montaje que implica el uso de terminales en los componentes que se insertan en orificios perforados en placas de circuito impreso (PCB) y se sueldan a almohadillas en el lado opuesto, ya sea mediante ensamblaje manual (colocación a mano) o mediante el uso de máquinas de montaje de inserción automatizadas. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Un orificio estenopeico es un pequeño agujero, generalmente hecho al presionar un objeto delgado y puntiagudo, como un alfiler, a través de un material fácilmente penetrable, como una tela o una capa muy delgada de metal . Los agujeros similares hechos por otros medios también se denominan a menudo orificios estenopeicos. Los orificios estenopeicos pueden hacerse intencionalmente por diversas razones. Por ejemplo, en óptica, se utilizan como aperturas para seleccionar ciertos rayos de luz. Esto se utiliza en cámaras estenopeicas para formar una imagen sin el uso de una lente . ^{[ 11 ]} Los orificios estenopeicos en los envases de productos agrícolas se han utilizado para controlar la atmósfera y la humedad relativa dentro del envase. ^{[ 12 ]}

En muchos campos, los poros son un efecto secundario perjudicial de los procesos de fabricación. Por ejemplo, en el ensamblaje de microcircuitos , los poros en la capa aislante dieléctrica que recubre el circuito pueden provocar su fallo. Por lo tanto, para evitar poros que puedan atravesar todo el espesor de la capa dieléctrica, es práctica común aplicar varias capas de dieléctrico, secándolas y cociéndolas después de cada aplicación, evitando así que los poros se vuelvan continuos. ^{[ 13 ]}