MED= módulo de elasticidad dinámico; N/m²

ρ= densidad; Kg/m³

VPU²₁₂ = velocidad de pulso ultrasónico referida a 12% de humedad; m/s

Para la medición de la humedad en las vigas de madera se empleó el termo-higrómetro Delmhorst’s TotalCheck (Figura 11).

Figura 11. Medición de humedad superficial con equipo termo-higrómetro Delmhorst’s TotalCheck

3. Resultados y discusiÓn

3.1 Evaluación visual

De las 32 vigas inspeccionadas, once de ellas no mostraron ningún tipo de lesión (Tabla 1). De acuerdo con los requisitos de clasificación visual de la norma (UNE 56544, 2011), 4 vigas categorizaron como ME-1 y 7 como ME-2 (Tabla 2). El resto de las vigas clasifican como Rechazo considerando los daños recurrentes de grietas y fisuras longitudinales, pudrición y desfibramiento, fundamentalmente en la zona de las cabezas hasta una distancia aproximada de 40 cm. Sin embargo, al tratarse de un proyecto de rehabilitación que pretende emplear las vigas originales, a excepción de la VA-18, todas requieren de ser reevaluadas mediante los ensayos propuestos.

La inspección visual permitió determinar la extensión del daño en la superficie, pero no su profundidad en la masa de la madera, excepto en los casos donde la pudrición sea muy avanzada. Las lesiones por pudrición o profundidad de grietas hacia el interior de las vigas, puede conllevar a la pérdida de la capacidad portante del elemento y provocar su fractura.

De acuerdo con (Nuere, 2007), en los casos en los cuales el deterioro puede conllevar a la invalidación del elemento para cumplir la función estructural que tiene asignada en el conjunto, debe tomarse la decisión si bien sustituir o reforzar las vigas. La aplicación de estos criterios a cada viga dependerá del análisis combinado de las lesiones visibles, y los resultados obtenidos mediante las técnicas no destructivas (Tabla 3). El retiro de un elemento de madera requerirá necesariamente su sustitución por otro de similares dimensiones que cumpla los requerimientos de clasificación visual y clase resistente, para no afectar los requisitos de carga por proyecto.

3.2 Aplicación de ensayos no destructivos

Para la realización de los ensayos de penetrómetro y VPU se prepararon dos puntos en cada viga. En cada uno se registraron 5 lecturas, para un total de 10 resultados por cada elemento. En la figura 12 se muestra un resumen de valores en algunas de las vigas ensayadas.

Figura 12. Resumen de mediciones de VPU en un punto de ensayo para las vigas de madera. Datos extraídos del software Proceq PunditLink

Los criterios para la estimación del deterioro de la madera basado en los resultados de VPU se plantearon de acuerdo con (Liñán et al., 2011), en el que se establece que:

VPU > 1400 m/s: madera sana (MS)

VPU < 1400 m/s: madera deteriorada (MD)

En los resultados de VPU obtenidos solo dos vigas (VA-8 y VA-28) muestran valores inferiores al límite establecido de 1400 m/s, siendo clasificadas como “madera deteriorada”. Esto puede deberse a que la infestación por hongos de la pudrición, ablandamiento y desfibramiento en la madera se han extendido hacia el interior de las vigas, lo cual se refleja en el resultado de la velocidad de transmisión de la onda entre los transductores. Con los años de explotación del inmueble no es posible determinar las causas por las cuales estas vigas sufrieron un deterioro considerablemente superior al resto. Es posible que su ubicación coincidiera con la de zonas húmedas como baños o cocinas, aunque los contenidos de humedad registrados no muestran valores extremos que sustenten esta hipótesis. El análisis estadístico de los datos (Tabla 4), en el que se excluyeron a las vigas VA-8 y VA-28, muestran una dispersión para VPU inferior al 10%, con una confiabilidad del 95%, por lo que para el resto de los valores se acepta la población de datos obtenida.

La densidad mínima de las vigas fue de 0.4 g/cm³. Esto corresponde con una clasificación de clase resistente superior a C35, de acuerdo con (Documento Básico SE-M, 2019). Los resultados de VPU inferiores a 1400 m/s obtenidos para la VA-8 y VA-28 infieren que los deterioros por pudrición y fisuras se extienden hacia el interior del elemento. Sin embargo, sus resultados de profundidad de penetración no fueron significativos en comparación con las restantes vigas.

Esto demuestra que la estimación del estado de conservación de la madera basados en la densidad calculada mediante penetrómetro, puede conllevar a falsos positivos si no se combina con otras técnicas de medición. La dureza de la madera en el punto de impacto de la aguja, puede resultar en un valor elevado que no refleja el deterioro en el interior del material. En la Figura 13 se muestra el análisis general de resultados que correlacionan el contenido de humedad/penetración/densidad calculada. En los casos de la VA-9 y VA-16 se identifica como alcanzan un valor de penetración ≥ 11.0 mm para una humedad próxima a 20%, en lo cual se esperaría un ablandamiento de la madera que resultase en mayor penetración, como sucede con la VA-28. La comparación de contenidos de humedad entre estas vigas es muy similar pero con resultados opuestos. En el caso de VA-9 y VA-16 no presentan lesión alguna y mantuvieron una VPU superior a 2000 m/s, mientras que en la VA-28 se confirmó el avance de las lesiones hacia el interior de la viga con resultados de VPU inferiores a 1400 m/s.

Figura 13. Relación de resultados de contenido de humedad, penetrómetro y densidad calculada a 12% para todas las vigas de madera estudiadas

Del total de mediciones de VPU realizadas, el 82% fluctuó en una profundidad de penetración entre 9.0 mm y 12.0 mm. En el análisis gráfico (Figura 14) se aprecia como el conjunto mayoritario de resultados ocupa el rango comprendido entre 1800 m/s y 2400 m/s para el intervalo antes mencionado. La gráfica permitió identificar a la viga VA-22 como una variable distante de la media poblacional con un resultado de VPU= 1485.10 m/s. Si se toma en consideración la desviación estándar calculada y las lesiones presentes en la viga, sería razonable por cuestiones de seguridad estructural sustituirla por una nueva. Los valores obtenidos a partir de las ecuaciones propuestas para estimación de la fk y el MED muestran una elevada correlación entre ellos (Figura 15)., caracterizando a las vigas en clase estructural ME-2 (UNE 56544, 2011), sobre las cuales deben aplicarse todas las acciones de restauración y consolidación necesarias para su reúso.

Figura 14. Relación de resultados de VPU vs Tp para las vigas evaluadas como Madera Sana

Figura 15. Correlación de resultados obtenidos de VPU, fk y MED para las vigas de madera

4. Conclusiones

De las 32 vigas diagnosticadas para evaluar su posible reúso como madera estructural en la rehabilitación del inmueble, se arriba a las siguientes conclusiones:

Las lesiones más recurrentes encontradas durante la inspección visual fueron el deterioro de las cabezas por exceso de humedad en la fogonadura, debido al desarrollo de hongos de la pudrición, además de fisuras y grietas discontinuas en las caras y aristas. Entre las técnicas más comunes de restauración y reforzamiento para estos tipos de deterioro están el uso de casquillos y ménsulas metálicas para garantizar la sujeción de las vigas en los puntos de apoyo. Decapado o cepillado de las caras y aristas hasta alcanzar una superficie con la menor cantidad posible de lesiones. Las fisuras por su parte pueden ser selladas mediante resinas, o a partir de la preparación de un engrudo de cola de carpintero mezclada con aserrín, fumigación y tratamiento con productos biocidas, y finalmente el recálculo estructural para las nuevas dimensiones de las vigas.

El estudio combinado de evaluación visual y ensayos no destructivos permitió identificar que las vigas VA-8, VA-18, VA-22 y VA-28, deben ser sustituidas por presentar avanzadas lesiones y deficiente densidad para ser reusadas como elemento estructural.

La normativa vigente de clasificación visual de madera serrada para uso estructural es muy conservadora en lo relativo a deterioros, lo que puede resultar en la sustitución total de elementos de madera antiguos. En proyectos de rehabilitación y conservación de bienes patrimoniales, es más efectiva la evaluación del estado de conservación mediante la aplicación de ensayos de medición sobre las piezas de madera.

De acuerdo con los resultados obtenidos en este estudio, la técnica de VPU mostró resultados más acertados con respecto a la condición de densidad de la madera en comparación con la técnica de penetrómetro, en la cual, mediante las ecuaciones empleadas, no se reflejaron afectaciones en las densidades para variaciones de contenido de humedad entre 11.8% y 19.9%.

5. Agradecimientos

El presente estudio fue financiado por el Grupo Inversionista Avenida del Puerto, perteneciente a la Dirección de Inversiones de la OHCH bajo contrato S-No. 4DG /2021 al Contrato 6DG/2020. Los autores desean agradecer el apoyo de los técnicos Lázaro Y. Martínez García y Raúl de Jesús Expósito Mendez, así como reconocer la labor y colaboración de los obreros y carpinteros de la obra.

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