Evaluación y preservación de forjados de madera del patrimonio histórico valenciano por medio de monitorización inteligente: proyecto EMRIMAD
En este proyecto de I+D, AIDIMME continúa con la evaluación, conservación y monitorización inteligente de forjados históricos con viguetas de madera.
El Instituto Tecnológico sigue con el desarrollo del proyecto EMRIMAD (Evaluación, monitorización y rehabilitación inteligente de forjados históricos con viguetas 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 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 2024, que es impulsado por el IVACE+i (Instituto Valenciano de Competitividad e Innovación). EMRIMAD se encuadra en la prioridad de especialización de la S3 CV 1.1.Eco-innovación como palanca de competitividad.
La motivación del proyecto procede del importante desafío que supone preservar el patrimonio construido, pues esto requiere adaptar edificios ya existentes a los requisitos y especificaciones de la normativa técnica en vigor. En nuestro país es de obligada aplicación el Código Técnico de la Edificación (CTE), cuya entrada en vigor fue el 29 de marzo de 2006.
La mayor parte de los edificios existentes, incluso aunque no tengan carácter patrimonial o histórico, se construyeron mucho antes de que existiera el CTE y no suele conservarse documentación sobre sus métodos constructivos. Por ejemplo, más del 55% de los edificios residenciales son anteriores a 1980.
En numerosos edificios históricos, así como en inmuebles de particulares, se empleó un sistema constructivo de forjados de viguetas de madera y revoltones de ladrillo, que resulta de especial interés para el proyecto y que hasta el momento no ha sido investigado en detalle, por la complejidad de este y por el uso de madera antigua, que no está caracterizada.
El objetivo principal del proyecto puede resumirse en el desarrollo completo de una metodología para la evaluación y rehabilitación inteligente, rápida y económica de los forjados históricos de viguetas de madera. Según el coordinador del proyecto y jefe del Departamento de Tecnología y Biotecnología de la Madera, Miguel Ángel Abián, dicha metodología tiene las siguientes metas:
- Proporcionar nuevos usos a inmuebles históricos, cumpliendo la normativa actual y los requisitos adicionales derivados del nuevo uso del inmueble (oficinas, museos, instalaciones artísticas, etc.).
- Promover la economía circular (en concreto, mediante el mantenimiento y la reutilización de materiales de construcción).
- Preservar el patrimonio valenciano.
- Disminuir los impactos ambientales, económicos, sociales y culturales asociados a la construcción/rehabilitación de edificios.
Desde el comienzo de EMRIMAD, los investigadores del proyecto han buscado en la Comunidad Valenciana, y siguen buscando, viguetas usadas en forjados, procedentes tanto de edificios en rehabilitación como de demoliciones, que son cedidas de forma desinteresada para el proyecto.
Adicionalmente, también se ha adquirido un lote de viguetas de madera antigua seleccionando cuidadosamente los elementos para que el conjunto total (viguetas donadas y adquiridas) sea estadísticamente representativo de las especies de madera, de las secciones y de las degradaciones de las viguetas utilizadas en forjados de madera de la Comunidad Valenciana.
Todas las viguetas se sanean si presentan degradaciones importantes (normalmente, en los extremos) y posteriormente se acondicionan durante varios meses hasta alcanzar un contenido en humedad del 10-12%. Por el momento, en algunos casos, la humedad inicial de las viguetas era elevada (>25%, con algunos casos extremos de 30-32%); pues se encontraban en zonas húmedas como El Cabañal o a la intemperie, lo que sumado a sus secciones grandes y a las densidades elevadas de la madera (hasta 945 kg/m3) explica los elevados tiempos de acondicionamiento.
Imagen 1. Ejemplo de viguetas obtenidas para el proyecto procedentes de un edificio de El Cabañal en proceso de rehabilitación (julio de 2024), antes de su recogida por AIDIMME.
Imagen 2. Degradación en una de las viguetas acopiadas, debida a carcoma y hongos de pudrición. Esta degradación fue saneada antes de acondicionar la vigueta.
Imagen 3. Degradación en un extremo de una de las viguetas acopiadas, causada por carcoma gruesa y por hongos de pudrición. Pese a su mal aspecto, es una degradación superficial (afecta a 1-2 cm de espesor en una sola cara) y no fue necesario sanear la vigueta.
Imagen 4. Toma de medidas previa a la adquisición de un lote de viguetas para el proyecto (1).
Imagen 5. Toma de medidas previa a la adquisición de un lote de viguetas para el proyecto (2).
Imagen 6. Toma de medidas previa a la adquisición de un lote de viguetas para el proyecto (3).
Con el propósito de desarrollar la metodología para la evaluación y rehabilitación inteligente de los forjados históricos de viguetas de madera, a medida que van obteniéndose viguetas se evalúan mediante técnicas no destructivas (inspección visual, emisión-recepción de ultrasonidos, excitación por impulso).
Los datos obtenidos se usarán en 2025 para entrenar algoritmos de Inteligencia Artificial, a fin de predecir la resistencia mecánica y el comportamiento futuro de viguetas antiguas y, en consecuencia, poder realizar evaluaciones y rehabilitaciones inteligentes.
Imagen 7. Uno de los transductores usados en el ensayo de emisión-recepción de ultrasonidos.
Imagen 8. Realización de un ensayo de emisión-recepción de ultrasonidos en una de las viguetas acopiadas para el proyecto.
Imagen 9. Realización de ensayos de emisión-recepción de ultrasonidos en un lote de viguetas acopiadas para el proyecto.
Imagen 10. Realización de un ensayo de excitación por impulso en una de las viguetas acopiadas para el proyecto.
Imagen 11. Realización de un ensayo de excitación por impulso en una de las viguetas acopiadas para el proyecto. En la fotografía pueden apreciarse los dos soportes blancos de la vigueta, necesarios para que esta oscile libremente con el impulso.
En el caso de la inspección visual, se miden y se posicionan en las cuatro caras de cada vigueta los nudos más relevantes, así como grietas, degradaciones (tipo y grado de severidad) y otras características de interés para su resistencia mecánica y conservación.
Imagen 12. Medida y posicionamiento de los nudos en la cara de una vigueta acopiada en Alcoy.
Imagen 13. Ejemplo de nudos medidos, numerados y posicionados (vista parcial de una vigueta acopiada).
Imagen 14. Medida y posicionamiento de los nudos en la cara de una vigueta acopiada en Játiva.
Para caracterizar las viguetas completas, se está ultimando un sistema de ensayo a flexión, por ahora no destructivo y que realiza ciclos de carga y descarga a velocidad programable. Mediante este sistema, partiendo de los cambios de longitud (por unidad de longitud) debidos a las cargas aplicadas, pueden calcularse las curvaturas de las distintas secciones de la vigueta y, después, pueden obtenerse muy precisamente las deflexiones de la vigueta cuando se encuentra sometida a carga.
Para implementar el sistema de ensayo, ha sido necesario desarrollar un nuevo y avanzado sistema de monitorización que adquiere datos de tres fuentes diferentes:
- Transductores de desplazamiento lineal variable.
- Unos nuevos sensores de fibra óptica de elevada precisión. Unos integran la medida a lo largo de una extensión larga (10-20 cm, por ejemplo); otros, a lo largo de una extensión corta (1-2 cm, por ejemplo). De esta manera se obtienen medidas que no son meramente en un punto, como sucede en los sensores tradicionales.
- Células de carga muy precisas.
Imagen 15. Sistema de ensayo a flexión, que realiza ciclos de carga y descarga a velocidad programable, integrado con el nuevo sistema avanzado de monitorización.
El nuevo sistema de monitorización está sirviendo también para definir la metodología de monitorización de los forjados de madera. En el estado actual del proyecto están analizándose todos los resultados obtenidos, a fin de implantar más adelante de forma óptima la monitorización en forjados completos.
FGVA BIO0 – EMRIMAD – EVALUACIÓN, MONITORIZACIÓN Y REHABILITACIÓN INTELIGENTE DE FORJADOS HISTÓRICOS CON VIGUETAS DE MADERA
Número de proyecto: 22400010
Expediente: IMAMCA/2024/2
Duración: Del 01/01/2024 al 31/12/2024
Coordinado en AIDIMME por: ABIÁN PÉREZ,MIGUEL ANGEL
Línea de I+D: BIOMATERIALES
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