La inversión térmica y el estudio de la madera

Los Desayunos Tecnológicos del Instituto Universitario de Tecnología Industrial de Asturias (IUTA) regresaron este mes de mayo con dos nuevas conferencias enfocadas en temas de construcción y medioambiente. Por un lado, Alfonso Lozano Martínez-Luengas abordó el análisis de antiguas estructuras de madera, la detección y tratamiento de problemas, así como la rehabilitación de los edificios. Por otro, Enrique González Plaza mostró uno de los estudios que están llevando a cabo sobre redes neuronales y estabilidad atmosférica para predecir la contaminación en Gijón.

"Con un equipo básico y ciertas nociones se puede hacer una inspección acertada de una estructura de madera"

Alfonso Lozano

— Profesor del departamento de Construcción e Ingeniería de Fabricación

Alfonso Lozano es profesor del departamento de Construcción e Ingeniería de Fabricación de la Universidad de Oviedo y experto en el ámbito de la madera como elemento de construcción. De ahí el título de su conferencia: “¿Cómo se inspeccionan las antiguas estructuras de madera?”. No obstante, Lozano matizó al comienzo de su intervención que los mecanismos son los mismos para las estructuras modernas, “con la diferencia de que las antiguas tienen tantas modificaciones que la evaluación es más complicada”. La base para el análisis de la madera, “que funciona al revés que otros materiales”, parte del conocimiento de sus características. “Tiene la mejor relación de resistencia, peso, que cualquier otro material”, expresó, señalando que mejora al acero o al hormigón en cuestiones de aislamiento. “La madera cuenta con propiedades distintas dependiendo de la orientación de las fuerzas, absorbe agua y cede según las condiciones ambientales”, mencionó Lozano.

"En pandemia observamos picos de contaminación por fenómenos que impedían que las partículas se dispersasen"

Enrique González

— Profesor ayudante de doctor del departamento de Física Aplicada

Sin embargo, también dejó claro que no todo son cosas positivas, ya que cuenta con dos inconvenientes: “El agua y que tiene un nivel elástico muy bajo”, expuso. Otra de los asuntos que no se pueden obviar es la evaluación de la especie de la madera. “Por suerte, en estructuras no hay muchas, pero no todos los pinos son iguales, ni el roble o el castaño, que son muy parecidos, se parecen. Es por eso que antes de generalizar hay que pararse a analizar”, añadió. “El verdadero problema también es la resistencia mecánica y la durabilidad”, detalló, especificando que una de las partes más comprometidas es la exterior, “por eso los antiguos siempre construían prescindiendo de ella”. Lozano tampoco dejó al margen la cuestión de la carcoma, tranquilizando respecto a que “si se ven por fuera es una cuestión estética”. Cosa contraria ocurre en el momento que no se controla la humedad. “La madera no es mala, la culpa es nuestra por no saber medir”, expuso. “Otras cuestiones a considerar es que, entre las grietas y cuatro cosas que sepamos de enlaces las inspecciones se simplifican en cuanto al entendimiento de cómo funcionan las estructuras. Son detalles”, aseguró Lozano.

Ante el principal rival que se encuentran en las inspecciones de estructuras de madera, la humedad, cuentan con una ventaja, “es el único material que sin romperlo, sabemos cuanto resiste. Solo con mirar la especie, ver si tiene nudos, fibras o lo que llamamos acebolladuras, se puede estimar la resistencia”, resumió el docente de Uniovi. Entrando en cuestiones numéricas, es decir, identificar con exactitud el valor de resistencia, hay tres opciones diferentes: “Por esa clasificación visual a través de una norma, por ensayos destructivos en obra, ensayos mecánicos en laboratorio o si es madera antigua, analizarla mecánicamente en laboratorio”, comentó.

Abordando las mediciones no destructivas, Lozano volvió a incidir que “si la inspección visual se realiza con cierto detalle y un mínimo de conocimientos, es la principal herramienta para realizar un correcto diagnóstico”, sentenció. Para determinar resistencias mecánicas, módulos elásticos y la durabilidad cuentan con tres grupos de herramientas. El penetrómetro o densitómetro, para evaluar la densidad y el resistógrafo, para conocer el daño biológico; métodos acústicos mediante sónicos, ultrasónicos y tomografías, para determinar su módulo elástico; y elementos electromagnéticos como los higrómetros para medir la humedad. “Es el equipo básico, más un martillo y un punzón”, remató Lozano, añadiendo que sin las últimas herramientas citadas “es imposible detectar la humedad”. También mostró otros materiales como ultrasonidos o amplificadores para detectar el daño de insectos, aunque apuntó que son más para tema científico y tienen un valor elevado. Lozano finalizó su intervención apuntando que los problemas “siempre vienen derivados de la humedad”, así como la aparición de hongos o insectos, pero que con el equipo básico que explicó, conocimientos y una buena metodología se pueden solucionar los problemas en la madera.

En la segunda conferencia, impartida por Enrique González Plaza, profesor ayudante de doctor del departamento de Física Aplicada de la Universidad de Oviedo, la ponencia giró sobre la relación que existe entre las inversiones térmicas, la estabilidad atmosférica y la cantidad de partículas contaminantes que hay en esa zona. “A partir de sensores de bajo coste y colocados de manera estratégica por Gijón vamos midiendo la temperatura, presión, humedad relativa y la cantidad de material particulado que hay, para relacionar la temperatura en superficie y en altura, que nos da la inversión térmica, y la variación de contaminantes que hay en una determinada zona”, afirmó González.

El estudio se originó a partir de una peculiaridad de la que se dieron cuenta. En 2020, en plena pandemia del Covid, los valores de contaminación del aire no descendieron pese a que la actividad humana, debido al confinamiento, se había reducido. “Detectamos picos de contaminación y llegamos a la conclusión de que tenía que haber un fenómeno que impedía que las partículas se dispersasen”, añadió González. El trabajo se centró midiendo las partículas de entre 2.5 y 10 micras y el fenómeno al que se referían no era otro que la inversión térmica. “Normalmente, el aire caliente está cercano al suelo y tiende a expandirse. Si se expande, pesa menos, tiene menos densidad que el aire frío y tiende a subir”, relató. En esas capas de aire cálido es donde se mantienen las partículas contaminantes. “Con la inversión térmica tenemos una capa de aire frío abajo, una capa de aire caliente y luego otra capa de aire frío, lo que evita que la contaminación se pueda diseminar”, aseguró. Uno de los retos del estudio era medir los diferentes puntos del aire para determinar si existe solo una zona de inversión térmica o hay varias en donde también se ha quedado capturada la contaminación. Mediante un método “Valle-montaña”, seleccionaron dos referencias: el edificio del departamento de Física Aplicada y el observatorio Monte Deva. Cruzando los datos, empezaron a salir los resultados. “En fase temprana, si lo conseguimos comprender, podemos llegar a predecir cuando se va a producir”, aseguró González.

Los objetivos van desde desarrollar un sistema de monitorización inalámbrico de bajo coste, pasando por la visualización remota de los datos abiertos, hasta la democratización del acceso a la detección de la calidad del aire, una cuestión muy cercana a algunas problemáticas que se sufren en Gijón. Con varios puntos sensoriales por los alrededores de la ciudad, además de los datos abiertos de Aemet, se pueden llegar a alcanzar estas metas. Con todo esto, han logrado los primeros pasos para la predicción a corto plazo de la variabilidad de las partículas, una monitorización fiable en diferentes altitudes y orografías, la detección de episodios de contaminación provocados por la inversión térmica o que estos modelos de redes neuronales para partículas de 2,5 micras han demostrado un mejor rendimiento y estabilidad que los de 10 micras, debido a que estos segundos muestran una mayor sensibilidad a fuentes localizadas como el viento o el tráfico.