ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS APLICADOS A LA CONSERVACIÓN DEL PATRIMONIO HISTÓRICO ARQUITECTÓNICO

(Laboratorio General-Diputación Foral de Álava- bnarbona@araba.eus )

a) Antecedentes, motivación y objetivo

La conservación del patrimonio en obras monumentales exige la caracterización de los litotipos existentes en la obra, y aquí nos encontramos con el primer problema: la dificultad o imposibilidad, en la mayoría de los casos, de extraer probetas testigo para la caracterización de los distintos materiales presentes. En conservación del patrimonio cultural se establece la metodología para la toma de muestras según norma UNE-EN 16085.

Nos encontramos con dos líneas de caracterización del material:

Aquel existente en obra sano, o bien, aquel que ha sufrido interacciones medioambientales durante grandes períodos de tiempo e incluso, actuaciones de conservación no documentadas capaces de aportar al material propiedades distintas con resultados imprevistos.

El material inalterado, procedente de piedra en rama recogida en cantera o, el extraído de sillares o sillarejos no catalogados, procedentes de la misma o distintas obras.

En la conservación del patrimonio cultural, la norma UNE-EN 16515 define las líneas directrices para caracterizar la piedra natural utilizada, especificándose una metodología para la caracterización de piedras sanas o deterioradas mediante el uso de las técnicas analíticas más apropiadas. Esta información se utilizará para determinar la naturaleza (petrografía, o mineralogía y textura) y propiedades (químicas, físicas y mecánicas) de la roca, evaluándose el estado de la piedra respecto a su conservación, así como para comprender los procesos de deterioro de la piedra natural. Los métodos descritos son generalmente destructivos.

Además, mediante la normativa existente, caracterizaremos las propiedades químicas, físicas, mecánicas, etc. de los materiales inalterados, y conocidas éstas, aplicaremos técnicas no destructivas sobre las mismas probetas extraídas que permitan correlacionar los parámetros medidos por ambas técnicas.

Los métodos no destructivos son siempre preferibles a los métodos con un mínimo de destrucción, y estos últimos preferibles a los destructivos.

Estos estudios permitirán obtener información valiosísima sobre las características del material existente en obra, además de facilitar el seguimiento de la evolución de los procesos de conservación (consolidación y/o protección) ejecutados sobre los materiales pétreos de las obras monumentales. (UNE-EN 16581, conservación del patrimonio cultural. Protección superficial para materiales inorgánicos porosos).

En la Norma UNE-EN 16515 aparecen citados tanto los ensayos destructivos como los no destructivos, indispensables para la caracterización de la piedra natural.

b) Contribución y métodos

Ensayos no destructivos:

Fluorescencia de rayos X portátil: nos permitirá definir además de los componentes mayoritarios de la roca, aquellos otros que, en forma de trazas, permitan adivinar contaminaciones, sales disueltas, intervenciones de conservación no documentadas, etc.

Colorimetría: La Norma UNE-EN 15886 especifica un método para la medida del color de la superficie. Esto nos permitirá comprobar si los agentes empleados en la consolidación y/o protección, han provocado alteraciones apreciables en color. (repelentes de humedad, fungicidas, etc.).

La medición de la absorción de agua medida mediante probetas Karsten o Rilem, UNE-EN 16302 o por el método de la esponja (no normativo). Esta Norma puede ser usada para determinar “in-situ”, sin toma de muestra, el agua absorbida en la masa de piedra a través de un tubo graduado, en función del tiempo. De igual manera se emplea el método de la esponja humedecida y tarada. También nos permitirá evaluar la eficacia en la disminución de la absorción de agua provocada por la aplicación del protector empleado.

La medida del ángulo de contacto estático UNE- EN 15802 nos permite comprobar la eficacia, en el tiempo, del protector hidrófugo utilizado mediante medidas del ángulo de contacto de la gota de agua depositada en la superficie del litotipo. La progresiva disminución del ángulo indicará la pérdida de eficacia del agente protector empleado.

La resistencia a la microperforación (DRMS) de la roca resulta un ensayo microdestructivo, al medir la resistencia a la perforación en N que presenta la roca. Para ello se dispone de brocas especiales de 3 ó 5 mm de diámetro que, a velocidad de rotación y velocidad de avance constante, penetran en la roca hasta una profundidad de 10 a 15 mm, registrándose la fuerza en N necesaria durante la penetración. El objeto del estudio radica en encontrar la relación entre la resistencia a la perforación (DR) de una piedra y su porosidad. El valor medio DR de las muestras fue medido utilizando un Sistema de Medida de la Resistencia a la Perforación (DRMS), y la porosidad se determinó mediante la norma de ensayo. Pudiendo establecer una relación matemática lineal e inversa entre el DR y la porosidad. Ensayo que realizado “in-situ”, sin toma de muestra, aporta información sobre el material. Ensayo realizado siguiendo el estudio del Departamento de Conservación, Universidad Yarmouk Irbid, Jordan. Autor correspondiente: Al-Naddaf M.

DRMS

Catedral Santa María de Vitoria – litotipo Lumaquela de Ajarte

30 35 40 45 50 55 604

5

6

7

8

9f(x) = − 0.239288591541159 x + 18.0251341025711R² = 0.998745258346614

Series2

Porosidad - DRMS

N

%

Este ensayo aplicado “in-situ” nos permite evaluar el grado de deterioro superficial del litotipo en la zona afectada, frente a la roca inalterada. Al tratarse de reacciones que se producen en los primeros centímetros (superficiales), este ensayo nos permitirá medir la eficacia de los consolidantes utilizados, de forma que las zonas tratadas presentarán una mayor resistencia a la perforación.

Módulo dinámico de elasticidad, la UNE-EN 14146 especifica un método para determinar el módulo de elasticidad midiendo la frecuencia de resonancia básica. Propagación de la velocidad del sonido, la UNE-EN 14579 especifica la metodología para determinar la velocidad de las ondas longitudinales ultrasónicas en la piedra natural, tanto en laboratorio como “in-situ”. Pudiendo calcularse el módulo de elasticidad dinámico.La medición del pulso ultrasónico resulta el ensayo no destructivo de referencia.En laboratorio tendremos la temperatura y, sobre todo, la humedad controlada. Aspecto importante cuando se realicen medidas en obra que exigirá, además de las

medidas de temperatura ambiente y humedad relativa, la correspondiente temperatura y humedad del litotipo. La velocidad del pulso es una característica de la roca y, por tanto, nos servirá, para averiguar discontinuidades en la misma, así como planos de anisotropía y sus propiedades mecánicas.Un estudio previo de medición del pulso, ejecutado sobre probetas testigo en laboratorio, sirve para la caracterización del litotipo empleado en la fábrica, de forma que los ensayos realizados “in-situ” presentan un enorme valor al caracterizar las condiciones del material puesto en obra.

De igual manera, la aplicación de productos consolidantes y su eficacia se verán puestos de manifiesto por el incremento de la velocidad del pulso, medido, generalmente, por transmisión indirecta.

c) Resultados, discusión y conclusiones

De lo expuesto, podemos afirmar claramente que los ensayos no destructivos de aplicación en Conservación del Patrimonio Cultural, complementando a los destructivos, nos permitirán:

Obtener información relevante sobre los diferentes materiales empleados en obra de los que resulta dificultosa la extracción de testigos para la realización de los ensayos convencionales.

Definir el grado de alteración en obra con respecto a la piedra inalterada.

Comprobar la evolución de los tratamientos de consolidación y/o de protección sobre los materiales existentes en obra que han sido necesitados.

La eficacia de estos procedimientos no destructivos se viene probando y empleando con asiduidad en proyectos y trabajos cotidianos relacionados con el Patrimonio Histórico Arquitectónico.

Citar como ejemplo destacado el trabajo desarrollado en el proyecto H-2020, Grant Agreement nº: 646178 - NANO-CATHEDRAL de colaboración europea, que incluía trabajos en las Catedrales de: Pisa, Colonia, Gante, Viena, Sta. María de Vitoria y el Palacio de la Opera de Oslo. Trabajo iniciado en 2015 y finalizado en junio de 2018. Durante la ejecución del mismo se han puesto en valor la totalidad de los ensayos no destructivos citados anteriormente y cuyos resultados aún no han sido publicados.

Otros ejemplos a resaltar:

Los trabajos realizados para los Servicios de Patrimonio y Restauración de la DFA, incluyendo los realizados para la Catedral Santa María

Las colaboraciones con la fundación Príncipe de Viana en la restauración del Claustro de la Catedral de Pamplona, con la Diputación Foral de Guipúzcoa en la restauración del Apostolado y Piedad de ARANZAZU en Oñate. Con el Instituto del Patrimonio Cultural de España (IPCE) en la Catedral de Santiago de Compostela.

Se aportará en la ponencia un resumen de las experiencias en litotipos que afectan a las obras monumentales trabajadas: Areniscas de Elguea, lumaquelas de Ajarte, calizas de Nanclares, calizas marmóreas de Marquina, calcoarenitas de Pitillas y de Uncastillo, etc. y serán comentadas.