Tecnologías avanzadas e innovadoras para el patrimonio cultural e histórico valenciano: el proyecto SISPATINT 2022

En este proyecto de I+D, AIDIMME desarrolla un sistema avanzado de monitorización de obras de arte y de construcciones, tanto de carácter patrimonial como actuales y de obra nueva.

Recientemente ha sido aprobado el proyecto de I+D SISPATINT 2022 (Prueba, configuración y mejora del sistema PATINT, y estudio y análisis de biomateriales y estructuras de madera), que pertenece a la línea estratégica de I+D de AIDIMME BIOMATERIALES, en concreto a la sublínea de trabajo BIO0 (Análisis y caracterización de estructuras de madera).

El proyecto SISPATINT 2022 está financiado por la Generalitat Valenciana mediante el programa Planes de Mejora de la Actividad y Capacidad de I+D Fondos GVA para el ejercicio 2022, que es impulsado por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial).

Consta de diferentes actividades de investigación aplicada para probar, configurar y mejorar el sistema PATINT (desarrollado en 2019 en el proyecto DIPPATINT, también con la financiación de fondos GVA), así como de actividades para el estudio y análisis de biomateriales y de estructuras de madera.

Los objetivos propuestos para SISPATINT 2022 son los siguientes:

  • Implementación, configuración y prueba de la nueva arquitectura del sistema PATINT, basada en componentes WiFi de bajo consumo energético y con conexión directa del sistema a la nube (cloud computing) y a plataformas de Smart Cities. 
  • Desarrollo, configuración y prueba de una red completa de sensores de monitorización de la madera en obras de arte y construcciones de patrimonio y obra nueva.
  • Estudio y análisis de biomateriales (lignocelulósicos, composites, etc.). Análisis, caracterización y reparación de estructuras de madera.

El innovador sistema PATINT es una herramienta para monitorizar, preventivamente y de forma automatizada, la madera en obras de arte, construcciones de patrimonio y obra nueva. Este sistema, robusto, escalable y muy flexible, resultará compatible e integrable con plataformas de Smart Cities. En la nueva arquitectura que se está desarrollando, los sensores accederán directamente a la nube (cloud computing).

Debido a los avances recientes en componentes WiFi de bajo consumo energético, en el proyecto se está desarrollando una nueva arquitectura para PATINT. La nueva arquitectura se esquematiza de forma muy simplificada en la siguiente imagen.

Nueva arquitectura del sistema PATINT, que se está implementando en el proyecto SISPATINT 2022.

Con esta nueva arquitectura se obtienen las siguientes ventajas con respecto a la que se desarrolló inicialmente para pruebas en laboratorio o con respecto a otras basadas en Raspberry Pi o similar:

  • No hay límite en el número de sensores por inmueble. Anteriormente había un límite de 32 sensores por cada nodo receptor.
  • Se elimina el nodo receptor y por tanto también desaparece el software de gestión de éste.
  • Los sensores pueden instalarse en cualquier parte del mundo, ya que utilizan la red WiFi para comunicarse, en vez de la banda libre de radio de 868 MHz, que limitaba su uso a Europa.
  • Permite la conexión directa con la nube y con plataformas de Smart Cities.

En la nueva arquitectura del sistema, los nodos sensores son ahora también nodos WiFi (es decir, monitorizan automáticamente la madera y también transmiten por WiFi los datos obtenidos) y, por tanto, incluyen componentes WiFi de bajo consumo energético.

Para las pruebas iniciales de los nuevos nodos sensores WiFi, se diseñaron y fabricaron de forma iterativa 11 prototipos de la placa de circuito impreso, con los componentes electrónicos ubicados en distintas posiciones de ella, hasta conseguir un prototipo final compacto, simple y muy fácil de montar. Actualmente se está configurando y programando dicho prototipo, que después se probará exhaustivamente.

Ejemplo de uno de los 11 prototipos desarrollados: 9º prototipo de la PCB con un componente WiFi de bajo consumo (vista desde detrás), conectada al módulo DIPP_SENS.
Prototipo final de la PCB del nuevo sensor WiFi (vista trasera), que actualmente se está configurando y programando, y que después se probará exhaustivamente.
Comprobación preliminar de que los componentes de la PCB del nuevo sensor WiFi no sean defectuosos.  

En el proyecto se están realizando también pruebas del sistema fuera del laboratorio, con la primera arquitectura de aquel. Para ello se enterraron varios nodos sensores en un suelo donde existen termitas y se están registrando y analizando los datos enviados por ellos. Debido a las intensas lluvias, resulta necesario sustituir algunos nodos sensores por otros cuyas placas impresas hayan sido previamente tropicalizadas, a fin de que puedan resistir humedades elevadas durante largos períodos de tiempo.

Nodo sensor, insertado en un bloque de madera, que hubo que desenterrar por mal funcionamiento debido a lluvias intensas.
 

Según Miguel Ángel Abián, coordinador y director técnico del proyecto, “la nueva arquitectura que se está desarrollando en SISPATINT 2022 simplifica mucho la anterior, es más robusta y reduce el número de líneas de código y el consumo energético”. Además permite la conexión directa con la nube y con plataformas de Smart Cities.

El uso de herramientas TIC (sensores, tecnologías inalámbricas, algoritmos predictivos, inteligencia artificial, protocolos de Smart Cities, etc.) resulta imprescindible para conservar inmuebles y obras de arte sin tener que recurrir a costosas soluciones de reparación o tratamiento. Anualmente, las termitas subterráneas causan en Europa gastos superiores a los 730 millones de €uros en daños, tratamientos y reparación de los daños en estructuras de madera. Dicha cantidad está aumentado por el cambio climático, que ocasiona que las termitas estén comenzando a extenderse a zonas donde hasta ahora había bajas temperaturas prolongadas en invierno y, en consecuencia, sus colonias no podían sobrevivir.

El sistema resultante del proyecto podrá utilizarse tanto en construcciones patrimoniales como en construcciones actuales y obra nueva. Por motivos normativos, medioambientales y de ahorro energético, en muchos países del mundo está creciendo la construcción en madera; y es cuestión de tiempo que ese crecimiento, apoyado por la decidida apuesta de la UE por el uso de materiales sostenibles y reciclables en la construcción, ocurra también en España. Con este sistema podrán monitorizarse en tiempo real estructuras nuevas de madera y derivados, y así se vencerán las reticencias que tradicionalmente han limitado mucho el empleo de madera en construcción en nuestro país y, en particular, en la Comunitat Valenciana (el riesgo de degradación por humedad, hongos e insectos xilófagos, por ejemplo). 

El proyecto y sus resultados se difundieron el pasado febrero en la jornada “Conocer la madera”, patrocinada por la Cátedra Maderamen. Los principales resultados técnicos que van obteniéndose en SISPATINT 2022 están disponibles en la página web del proyecto​, de forma gratuita, libre y abierta.

Para más información sobre el proyecto y sus resultados, contacte con AIDIMME.

Proyecto apoyado por:

SISPATINT 2022 – PRUEBA, CONFIGURACIÓN Y MEJORA DEL SISTEMA PATINT, Y ESTUDIO Y ANÁLISIS DE BIOMATERIALES Y ESTRUCTURAS DE MADERA

Número de proyecto: 22200010
Expediente: IMAMCA/2022/2
Duración: Del 01/01/2022 al 31/12/2022

Coordinado en AIDIMME por: ABIÁN PÉREZ, MIGUEL ANGEL
Línea de I+D: BIOMATERIALES


Para más información, contacte con AIDIMME.

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