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Herramienta I. El conocimiento Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas Soledad GARCÍA MORALES Doctor Arquitecto Universidad Politécnica de Madrid España Introducción El edificio de construcción tradicional mediterránea no es una construcción impermeable o estanca. Esta afirmación elemental nos sirve de marco de referencia para abordar brevemente el estudio de los problemas que el agua produce en contacto con este tipo de edificaciones. En efecto, tanto los cimientos, como los muros o los materiales de cubierta fueron concebidos y ejecutados a lo largo de los siglos contando con que sus materiales podían absorber humedad, lo cual implicaba que debían también poder evaporarla. El equilibrio entre ambos flujos (el de absorción y el de desorción), que viene determinado por las condiciones climáticas y microclimáticas es lo que ha constituido el éxito de una determinada solución tipológico-constructiva. Cuáles son las solicitaciones hídricas a las que el conjunto edilicio y sus elementos están sometidos?. Una primera clasificación divide los tipos de humedad según el origen del agua: procedente del terreno, de la lluvia, o del uso. Esta división se puede matizar más si se introduce el factor del modo de penetración: con presión o sin ella; de modo intermitente o constante, etc. Como veremos, esta matización es interesante porque los criterios de intervención vendrán claramente orientados de acuerdo con la respuesta que se obtenga a dichas cuestiones. Estratos en el terreno (1. Estrato freático; 2. Estrato capilar; a. Zona de imbibición; b. Capa de terreno húmedo; c. Aguas subterráneas; d. Terreno impermeable). 1. Humedades procedentes del terreno Los tipos más frecuentes de humedad procedentes del terreno son: El agua del estrato freático. El agua del estrato capilar. El agua del estrato de imbibición (agua de lluvia absorbida por el terreno). El agua de escorrentía superficial que puede filtrarse por el pavimento, dando origen a falsas humedades del terreno. Los falsos niveles freáticos, también conocidos como aguas colgadas o aguas dispersas. Para definir por completo los posibles estados patológicos originados por estas formas de presencia de humedad, primero es preciso definir los estados de solicitación, es decir, qué factores se van a considerar como "cargas" hídricas en el terreno. Las más frecuentes son: La cantidad de agua que el terreno contiene. La presión que el agua ejerce. 2. Cantidad de agua en el terreno El modo normal de expresar la cantidad de agua del terreno es su "contenido en agua en %", que representa la masa de agua por unidad de masa de terreno seco: w = Mw / Ms (%) Que se define midiendo la pérdida de agua que experimenta el suelo al secarlo durante 24 horas en estufa a 105-110ºC (Norma BS 1377). Estos valores suelen oscilar en torno al 5% para gravas y arenas, y al 50% para terrenos de grano fino y cohesivos (arcillas). Otra forma de estimar el grado de humedad es el "grado de saturación Sr ": porcentaje de huecos del suelo llenos de agua, 225
I. El conocimiento Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas frente al total del volumen poroso del mismo. El grado de saturación no es un término comparativo de unos suelos con otros, pero permite relacionar el contenido de humedad con la forma de penetración, porque el grado de saturación aumenta en la medida en que es mayor la presión con que el agua es introducida a través del terreno. Utilizaremos indistintamente ambas expresiones a la hora de describir los estados de solicitación. 3. Presión del agua en el terreno La presión del agua en un terreno se expresa mediante el término "presión de poro" n, que se define como el exceso de presión en el poro, por encima de la presión atmosférica. 4. Solicitaciones debidas al nivel freático Los suelos bajo nivel freático están saturados (estrato saturado): su grado de saturación Sr es del 100%. El agua en ese estrato tiene presión, y originará, en el caso de entrar en contacto con un elemento constructivo enterrado, solicitaciones intensas en las que la aparición de las lesiones se puede producir con goteo o chorreo del agua sobre el paramento. Los estratos en contacto con el nivel freático se humedecen por capilaridad desde él (estratos mojados). El grado de saturación en ellos es próximo al 100% en el límite con el NF, y decrece a medida que se aleja de él. El gradiente depende de muchos factores (porosidad, tensión superficial, etc.). Hay terrenos poco capilares, cuya zona mojada tiene poco espesor (terrenos de grano grueso y huecos superiores a 0.5 mm), mientras otros, cuyos poros son finos, contienen agua a lo largo de varios metros de altura. La altura de esta zona de saturación parcial (zona capilar) constituye el "nivel capilar", y sólo puede medirse de forma aproximada mediante fórmulas empíricas en función de la permeabilidad K. Por encima del nivel capilar existe además una capa de terreno húmedo, que no contiene agua líquida sino vapor de agua difundiéndose al ambiente (zona de evaporación). El gradiente de humedad continúa, estableciendo grados de saturación decrecientes hacia el exterior. Puede existir también una humedad discontinua en forma de trazas de agua en los puntos de contacto de grano. En lo que se refiere a presiones de agua en este tipo de solicitación, se dice que existe presión cuando el terreno está empapado, es decir, por debajo del nivel freático. Por encima del nivel freático, el estrato capilar se humedece por succión (presión negativa) debido a la atracción superficial entre el terreno y el agua (tensión interfacial). El nivel freático como solicitación implica una presencia de agua con presión actuando sobre una amplia zona de la cimentación o sobre las partes enterradas de un edificio. Se trata de una solicitación no puntual en extensión, y no ocasional en duración. No aparece sólo en momentos de lluvia, aunque un período más largo de precipitaciones repercute en un aumento del caudal. La humedad procedente del nivel freático aparece generalmente ya en el momento de la excavación, cuando se alcanza el estrato de terreno saturado y el agua empieza a fluir por la superficie de chorreo, inundando las zanjas. Este tipo de lesiones es frecuente en edificios cercanos a corrientes de agua, o construidos precisamente sobre un acuífero superficial. La necesidad funcional o simbólica forzaba en ocasiones a situar las construcciones en estos lugares, y se daba por descontado que la humedad sería un factor permanente. Por ello, era frecuente construir sistemas de conducción y drenaje de estas corrientes, de modo que las lesiones se redujeran al mínimo. La larga tradición conseguía muchas veces domesticar al agua con invenciones magistrales en su sencillez y sabiduría: galerías, pozos, atarjeas, aljibes, azudes, etc. son sólo algunos nombres de una larga cultura del agua. Nuestros antepasados sabían bien que el agua, si corre, hace poco daño. Por eso, los sistemas sólo han dejado de funcionar en el momento en que atascos, desvíos o roturas han dado al traste con las soluciones originalmente pensadas. Cuando esto ocurre, la Canales y atarjeas de conducción de agua del nivel freático en una ermita española. 22
Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas I. El conocimiento proximidad del nivel freático a los cerramientos enterrado de una cimentación o sótano, puede presentarse en varias formas, que serán los tipos de solicitación que exponemos: I. Solicitación freática pura II. Solicitación de "capilaridad pura" III. Solicitación debida al terreno solamente "húmedo" I. Solicitación freática pura Es el resultado de hincar el cerramiento o cimentación hasta el mismo nivel freático. Al ser el flujo permanente, y grandes las presiones del agua, éste es el problema más grave. En el muro enterrado, y/o la solera, si existe, aparecen delimitadas las siguientes zonas (que se distinguen por sus contenidos en agua): Zonas de penetración puntual de agua con presión: las juntas, fisuras, huecos, etc. son los puntos débiles en cuanto a la resistencia al paso del agua con carga. Por ello, la penetración empieza en ellos ("chorreo de agua"). Zonas de material saturado de agua: en torno a los puntos de penetración, y en las áreas más próximas al agua, el material se satura. Zonas de material mojado: en torno a las anteriores. Zonas de material húmedo: que rodean las zonas mojadas. Las zonas sólo húmedas, en ocasiones no manifiestan la "mancha" característica, sino tan sólo un ligero oscurecimiento, no siempre apreciable a simple vista. El gradiente en contenidos en agua producido por el nivel freático se manifiesta de forma permanente, sin coincidir con descargas de aparatos, lluvia próxima, roturas de redes, etc. Las únicas variaciones serán las estacionales, que producen oscilaciones en la altura del nivel de agua del terreno. II. Solicitación de capilaridad pura En ella, la cimentación o el muro se hincan no en el estrato saturado y a presión, sino en el estrato inmediatamente superior, que, como hemos descrito, sólo tiene agua retenida por capilaridad, sin presión. La penetración se produce por mecanismos de tamponamiento capilar. Se produce succión capilar desde el terreno al muro. La disminución de energía superficial libre del sistema que se produce cuando el agua abandona el terreno y se extiende dentro de los poros de los materiales de la cimentación es el mecanismo desencadenante del fenómeno, por otra parte tan usual, que da origen a los muros de sótano o de planta baja húmedos incluso aunque no haya agua embolsada o terreno saturado a su lado. Este tipo de solicitación produce un gradiente de humedad en la cimentación o muro de sótano, solera, etc., que se caracteriza por un contenido en agua menor que en el caso de agua con presión. Los materiales en contacto con el terreno no se llegan a saturar de agua, y por lo tanto la distribución que se deriva de este contacto es menos extensa e intensa. Incluso si el espesor del muro fuera suficientemente grande, la mancha húmeda no llegaría ni siquiera Solicitación debida al estrato capilar en una cimentación de sillería (1. Zona mojada; 2. Zona húmeda). La altura alcanzada por la humedad de capilaridad depende de factores diversos (Pve. Evaporación exterior (+ convección); Pvi. Evaporación interior (aumento de humedad relativa); 1. Zona capilar superficial; 2. Sentido del flujo; 3. Zona impermeabilizada? ; 4. El agua remonta por encima del zócalo). 227
I. El conocimiento Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas a aparecer en la cara vista. Esto significa que el agua se mueve por capilaridad y pasa a vapor dentro del muro, continuando después su camino por difusión de vapor. Esta solicitación recibe el nombre de "capilaridad pura" porque en ella el agua que penetra carece de presión positiva: el mecanismo es meramente de succión. Para interrumpir la penetración bastaría con impedir el contacto del terreno con el cerramiento, creando una cámara de aireación, en la que el agua pudiera evaporar y ser eliminada antes de llegar al edificio. Las zonas que aparecerán en el muro son: Remonta capilar. Zona mojada Zona húmeda Con las mismas condiciones que en los casos anteriores. La altura alcanzada por la humedad de capilaridad depende de varios factores. En principio, la mancha se detiene en el momento en que la cantidad de agua que es absorbida desde la cimentación iguala a la cantidad de agua que el muro evapora. Por ello, cuanto mayor sea la capacidad de evaporación del muro, menor será la altura alcanzada. Como la velocidad de evaporación depende de la humedad relativa ambiental, de la temperatura, de la porosidad y permeabilidad de los materiales, etc. serán estos parámetros los que definirán la solicitación. Si el flujo de evaporación es grande, el agua no alcanza grandes alturas Cuanto menor sea la humedad relativa del ambiente exterior, menor será la extensión de la zona mojada y la de evaporación, supuesto que la permeabilidad del material sea constante. Por el contrario, si se impermeabiliza el zócalo de un muro con un revestimiento que impida la evaporación, el agua suele remontar por encima de la zona impermeabilizada, buscando una nueva superficie de evaporación para alcanzar un nuevo equilibrio. En un muro tradicional, bien ventilado, lo normal es que la mancha no supere los 30 ó 40 cm. Cuando la altura es mayor, suele haber algún problema adicional (contaminación higroscópica de los materiales, normalmente) que enmascara la capilaridad. Las partes del edificio afectadas por la humedad de capilaridad ascendente han de ser no sólo las de la envolvente (muro exterior), sino que todo elemento cuya cimentación profundice hasta el estrato capilar debería mostrar lesiones de humedad ascendente. El agua no asciende de modo uniforme por toda la sección del muro. Si se trata, por ejemplo, de un muro de mampostería con mortero, es frecuente que la succión sea más fácil por el mortero que por los mampuestos, o incluso por la superficie de contacto entre las piedras y el mortero, cuando hay mala adherencia entre ellos. Las líneas o superficies por las que el agua asciende con mayor facilidad son las juntas a tope. Por ello es frecuente encontrar mayores alturas de la humedad en las juntas verticales que se crean entre fábricas distintas, cuando no hay trabazón 228
Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas I. El conocimiento entre ellas (por ejemplo, entre muros de mampostería y contrafuertes de sillería, si no se han enjarjado). III. Solicitación debida al terreno solamente húmedo Una vez explicado de qué forma el agua procedente del nivel freático asciende por capilaridad a un estrato superior (nivel capilar), y desde ahí se difunde en forma de vapor a través de estratos secos, buscando el aire libre (proceso de evaporación), faltaría describir cómo la presencia de terreno húmedo, o de otras fuentes de vapor de agua, puede afectar a los muros. Se trata de un caso frecuente, pues todo terreno posee un cierto grado de humedad, debida: Al agua que evapora desde un estrato mojado hacia la atmósfera. Al agua de lluvia percolada, que, al terminar la precipitación, busca evaporarse. Al agua remanente en el terreno, originada en fugas, riegos, etc Solicitación debida al terreno solamente húmedo (1. Terreno húmedo; 2. Evaporación; 3. Materiales húmedos). El agua originalmente retenida en el terreno por capilaridad, se puede mover a través de él si existe una diferencia de presiones de vapor entre el terreno y el aire libre: el agua se difunde en forma de vapor (el terreno evapora). Un muro o solera enterrados en un estrato húmedo se convierten al menos en evaporadores de esta humedad. Es conocido el hecho de que las cuevas, criptas, etc., son lugares húmedos y frescos incluso aunque no manifiesten manchas de humedad. Los contenidos en humedad son menores que en los otros casos, presentándose tan sólo una zona: Zona de material húmedo, Y que puede no presentar apariencia de humedad, sino tan sólo el deterioro de los materiales o revestimientos. Agua de lluvia absorbida por el terreno (1. Lluvia; 2. Zona húmeda; 3. Zona mojada; 4. Zona húmeda). 5. Solicitaciones debidas al agua de lluvia directamente absorbida por el terreno Las variadas formas de solicitación de este bloque, se pueden reunir en dos grupos: IV. Solicitación de agua de lluvia absorbida en terrenos permeables. V. Solicitación de aguas dispersas. IV. Agua de lluvia absorbida por el terreno Cuando el terreno es permeable al agua de lluvia, los estratos superiores la absorben y filtran hacia abajo (agua percolada), en función de la permeabilidad. En su camino, el agua moja el terreno definiendo en gradiente de arriba a abajo. Parte del agua Deterioro de los revestimientos. 229
I. El conocimiento Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas queda retenida en el terreno por capilaridad, mientras que otra parte percola hacia estratos inferiores impermeables. En los que son muy permeables, el agua se embebe con rapidez. En los terrenos arcillosos, la filtración es lenta y el agua recorre grandes distancias en horizontal, por su dificultad en penetrar en el terreno. Por esa misma razón, el contacto con el muro enterrado o la cimentación es mayor en el caso de terreno impermeable. El contenido en agua de un terreno en sus diferentes capas es, pues, variable mientras los intercambios con la atmósfera (lluvia y evaporación) no sean impedidos por la pavimentación. Se puede asimilar esta solicitación a la de capilaridad pura, pues produce las mismas zonas en el muro, Zona mojada Zona húmeda Con la diferencia de que aquí se trata de un fenómeno coincidente con las precipitaciones, y generalmente de rápida aparición, que va desapareciendo con la evaporación del terreno. Además las manchas tienen una zona más intensa que coincide con la cota del pavimento o con la zona en la que el agua queda retenida. V. Aguas dispersas A veces la composición de estratos del terreno no permite que el agua directamente precipitada alcance el nivel freático. El agua penetra por un primer estrato permeable, alcanza una capa impermeable bajo el primero, y discurre por la superficie de ésta constituyendo líneas de corriente o vaguadas que están por encima del nivel freático. Se denominan "aguas dispersas", y son corrientes de rápida formación que siguen líneas de poca resistencia en el terreno (grietas en suelos rocosos, líneas de fractura, zonas arenosas en terrenos arcillosos, cavidades o zanjas artificiales, zonas de relleno, etc.), sin llegar a constituir un estrato empapado. Siguiendo estas líneas, grandes caudales de agua pueden alcanzar puntos lejanos en poco tiempo, produciéndose solicitaciones localizadas de agua con caudal y presión variables en función del tipo de precipitación que lo ha ocasionado. En un estrato con aguas dispersas se encuentran contenidos variables en agua; mayores en la línea de escorrentía, y menores en zonas mas alejadas. Se pueden originar bolsas con presiones fuertes, lo que constituye un tipo de solicitación peligrosa, que a veces se confunde con el nivel freático. Un tipo de terreno peligroso en este sentido es el que tiene zonas que han perdido sus finos por lavado, y se convierten en estratos muy permeables, que actúan como drenes naturales dentro de un terreno más impermeable. El fenómeno se conoce como "erosión interna" o "piping", y es peligroso porque estas líneas de flujo preferente pueden conducir caudales y presiones elevados, y lavar zonas de terreno que posteriormente producen asientos en las edificaciones sobre ellas construidas. En cuanto a la formación de embolsamientos de agua, se trata de zonas de depresión en terrenos poco permeables. Dichas bolsas se llenan de agua de lluvia, y según el caudal vertido, pueden alcanzarse niveles de carga hidrostática elevada y difícil evacuación. La ruptura de una de estas bolsas subterráneas puede producir penetraciones importantes en caudal y presión. Es también relativamente frecuente, en zonas de edificación histórica, encontrar aljibes enterrados para la recogida de agua de lluvia, así como restos de atarjeas semiobstruidas y sin uso. Todos estos elementos son potencialmente capaces de actuar como bolsas de agua en el terreno, en el caso de que sean alcanzados por algún tipo de corriente subterránea. En la construcción más reciente, el punto débil para los embolsamientos suelen ser las zanjas abiertas en torno a la cimentación, que se rellenan al terminar la obra. Como el relleno no suele tener la compacidad del suelo natural, y además se Agua de lluvia absorbida por el terreno. Se observa como el deterioro de las pinturas murales ha comenzado desde arriba, en la línea que coincide con el terreno al otro lado del muro. 230 Aguas dispersas.
Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas I. El conocimiento interrumpe el movimiento natural del agua con la presencia de muros de sótano, pantallas, etc., al final el foso se convierte en una posible bolsa para el agua de lluvia vertida en torno al edificio. Si se considera el agravante de que este cinturón perimetral suele utilizarse, en edificios pequeños y exentos, para verter el agua recogida en cubierta, y en ocasiones hasta para regar los encintados de jardinería, el resultado puede ser muy negativo. Sea cual sea la forma de evolución de las "aguas dispersas", las zonas que pueden producir en el muro enterrado serán: Zona de penetraciones puntuales con presión. Zona saturada, próxima al punto donde el agua tenga mayor carga. Zona mojada. Zona húmeda. Lo que podría confundirse con la solicitación de nivel freático. La diferencia radica en que aquí se trata de fenómenos temporales, coincidentes con lluvia, rotura de aljibes por obras, falta de drenaje e impermeabilización adecuados en sótanos en cuya construcción no se apreció la presencia de un manto freático, etc.. El caso particular de los terrenos pavimentados Cuando en el terreno se limita la capacidad de intercambio con el ambiente debido a la pavimentación, los contenidos en humedad se ven modificados. Por estas razones, se considera el terreno pavimentado (calles, plazas, etc.) en torno a edificios no impermeables, como un factor de riesgo en dos niveles: Superficialmente, pues toda el agua de lluvia discurre como aguas dispersas. Subterráneamente, pues la dificultad de la evaporación de cualquier fuga o penetración prolongará la retención de agua y hará aumentar el grado de saturación del terreno. Este caso se presenta con relativa frecuencia en pueblos en los que las calles y plazas han sido pavimentadas recientemente. El antiguo equilibrio establecido entre los edificios y su entorno (que hacía que tanto unos como otro colaboraran tanto en la absorción del agua de lluvia como en su evaporación) se rompe, y con cierta frecuencia aparecen manchas de humedad en los zócalos de unas edificaciones que no fueron concebidas para resistir la solicitación de grandes escorrentías. 7. Humedades de condensación higroscópica Se trata de una alteración de los materiales que modifica su comportamiento respecto al agua (líquida o vapor), agravando las lesiones por humedad y dificultando su diagnóstico. La causa está en la contaminación de los materiales por sales higroscópicas, que El nivel freático no recibe aportes de lluvia próxima, así que su caudal se abastece del agua precipitada en zonas lejanas. Por ello es lógico suponer variaciones de su nivel sólo estacionales. La saturación de la zona capilar y de la zona de evaporación aumenta porque la evaporación se ve limitada; el grado de saturación de vapor en los poros del terreno es mayor, y en general la humedad de las capas superiores aumenta y se hace bastante estable. Si se dieran fugas o penetraciones puntuales de agua accidental, la dificultad en la evaporación produciría una retención del agua absorbida. Cualquier defecto de drenaje, fuga de red de abastecimiento o alcantarillado se convierte en un problema de humedad salvo que el terreno sea fácilmente drenante. Un terreno pavimentado se puede considerar un posible caso extremo de "aguas dispersas", de recorrido superficial. Si el drenaje superficial no quedase bien resuelto, la pavimentación podría repercutir negativamente, al transportar toda el agua de escorrentía hacia la base de los edificios, o formar "charcos", que siempre tienen mejor penetración que el agua en movimiento. Terrenos pavimentados (1. Pavimento impermeable; 2. Transporte de agua de lluvia hacia la base de los edificios; 3. Pavimento impermeable; 4. Elevación zona de evaporación;5. Penetración a nivel del pavimento exterior). 231
I. El conocimiento Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas son sustancias químicas solubles en agua, que presentan gran avidez por el agua, con la que se combinan formando sales hidratadas. Las sales penetran en los edificios disueltas en el agua (del terreno, de filtraciones ). Cuando el muro evapora, las sales quedan retenidas en la red porosa de los materiales, y cristalizan allí, al perder el agua de hidratación. Si pierden totalmente el agua se forma un polvo blanquecino, o una costra, o un crecimiento esponjoso de la sal, que recibe el nombre de eflorescencia. Cuando las condiciones ambientales de humedad relativa superan un cierto valor (variable para cada tipo de sal), el depósito comienza a adsorber 1 vapor y la sal se hidrata. Algunas sales son capaces de hidratarse con tanta cantidad de agua que se disuelven por completo en ella, y entonces el elemento constructivo aparece mojado o incluso saturado de agua, dando la impresión de que existe alguna forma de presencia de agua líquida que produzca esa mancha, cuando la realidad es que se debe tan sólo a la humedad del aire actuando sobre unos materiales anormalmente higroscópicos. En este caso hablamos de humedades por condensación higroscópica. Normalmente, un edificio que presenta este tipo de lesión ha sufrido alguna forma de humedad real (capilaridad, lluvia, inundación ), que ha sido el vehículo que ha transportado las sales al muro. Pero esa forma de humedad real puede haber desaparecido, y en el muro puede que tan sólo queden las sales depositadas, que se activan de nuevo no por la presencia del agua del terreno, sino por el aumento de humedad en el ambiente. La mancha reaparece con su forma antigua, pero es engañosa. Esta es la causa de una gran parte de las humedades en edificios antiguos o históricos. Se trata de un tipo de mancha que no desaparece nunca, y que resiste a cualquier intervención de tratamiento tradicional. Como la causa es la contaminación de los materiales, hasta que no se elimine la presencia de sales higroscópicas, no desaparecerá. Las sales pueden proceder de diversas fuentes: Nitratos: proceden de materia orgánica: cementerios, establos, vertederos de residuos orgánicos, etc.; edificios que han sido almacenes de alimentos o de animales, etc. Cloruros: tradicionalmente asociados a la proximidad de ambientes marinos, pero que también pueden encontrarse en edificios que han sido lugar de conservación de alimentos en salazón. También en algunos climas en los que se elimina la nieve o el hielo de las calles con sal (cloruro sódico) los muros exteriores suelen estar contaminados. Por último, hay cloruros de origen orgánico. Carbonatos: asociados a la disolución de materiales de construcción o de minerales del terreno. No suelen ser tan higroscópicos como los anteriores. Sulfatos: procedentes del terreno o de otros materiales de construcción. Son agresivos porque al cristalizar ejercen presiones en los poros que pueden deteriorar los materiales, pero son en general menos higroscópicos que los nitratos y cloruros. Un síntoma característico de que la humedad es de condensación higroscópica es que la mancha desaparece cuando se pica el revoco o se eliminen los materiales contaminados (en las figuras se puede observar cómo la zona de mortero de junta que está siendo picada desaparece la mancha de humedad, porque en este caso las sales higroscópicas están cerca de la superficie, y el mortero debajo de la zona picada aparece sano y seco. En este muro las sales afectan también al ladrillo, y en este caso haría falta sustituirlo por ladrillo nuevo, cosa que no siempre es oportuno hacer, como se decidió en esta obra). Humedad por condensación higroscópica. Humedad por condensación higroscópica. 232
Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas I. El conocimiento 8. Humedad procedente de fuentes de vapor Una masa de aire enterrada y en principio seca (cueva, cripta...) atraerá hacia ella el vapor de agua del terreno que la rodea. Si la presión de vapor de éste es alta, la bolsa de aire puede alcanzar valores de saturación de vapor altos (humedades relativas altas). Si además existe algún punto de penetración de agua líquida, la cueva o cripta se satura de vapor al 100%, en caso de que las condiciones se mantengan el tiempo suficiente. En nuestra tradición mediterránea, la cueva o cripta es ventilada, y nuestros predecesores demostraron poseer la misma sabiduría en la disipación del vapor por convección, que en el drenaje y conducción del agua líquida. Cuando estas estancias, que han sido tradicionalmente ventiladas, se van compartimentando debido a los cambios de uso, o a la introducción de ventanas demasiado estancas, aparecen patologías de condensación. La condensación se manifiesta mediante el crecimiento de colonias biológicas (bacterias y hongos) sobre los paramentos, en los puntos más fríos del muro, o en los menos ventilados (esquinas, rincones ). Para ello se necesita que la humedad relativa del aire junto a dicho paramento sea del 80%. 9. Humedades por filtraciones de agua de lluvia En la construcción mediterránea, en el que el clima es habitualmente seco, los edificios tradicionales no están especialmente protegidos respecto al agua de lluvia. Normalmente los materiales son porosos y permeables, incluso en algunas de las soluciones de cubierta, que se diseñan de tal manera que una pequeña absorción de agua en su masa puede contribuir a refrescar el ambiente interior, y por lo tanto mejorar el confort. El agua de lluvia puede penetrar en los edificios principalmente mediante dos mecanismos: Una masa de aire enterrada y en principio seca (cueva, cripta...) atraerá hacia ella el vapor de agua del terreno que la rodea. cubiertas al evaporar, como se explicaba antes. La única precaución es que el espesor del muro debe ser suficiente para que el frente húmedo no alcance al paramento interior. Las situaciones patológicas empiezan a ocurrir cuando se deterioran los morteros de agarre o de junta, de tal manera que el agua no sólo es absorbida en los poros, sino que puede escurrir por las juntas entre los materiales, formando una segunda lámina escurrida que a veces puede ser interna. En cada tipología arquitectónica es importante conocer la relación entre agua escurrida/agua absorbida que sea óptima para un determinado clima, y las distintas soluciones constructivas, que guardan gran sabiduría práctica en la experiencia sobre la permeabilidad y la capacidad de evaporación de los materiales disponibles, o sobre la dosificación y espesores de los morteros de junta o de revestimiento. Un mecanismo de absorción y succión a través de los poros de los materiales. O por filtración a través de juntas. Cuando la lluvia incide sobre una azotea o resbala sobre un muro, parte del agua es absorbida por los mismos materiales y por las juntas, y otra parte escurre sobre las superficies. Existe una proporción inversa entre la cantidad de agua que escurre sobre el edificio y la que es absorbida por él. Normalmente los cerramientos se han diseñado de forma tal que la cantidad de agua absorbida pueda evaporar en los períodos que transcurren entre una precipitación y otra. Así, aunque el muro se moje, si tiene tiempo de evaporar, no hay lesiones de importancia. Incluso esa cantidad de agua absorbida refresca los muros y 10. Diagnóstico Una vez conocidas de modo genérico las distintas formas de humedad que pueden presentarse en los edificios de la arquitectura tradicional, estamos en condiciones de establecer una metodología para su inspección, diagnóstico e intervención. Inspección Serán síntomas relevantes aquéllos que ayuden a clasificar el tipo de lesión observada dentro de alguno de los tipos de humedad anteriores. Entre los síntomas, los más importantes son las manchas. De ellas conviene observar y analizar lo siguiente: 233
I. El conocimiento Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas Situación. Tamaño y forma de las manchas. Modo de aparición. Coincidencias espaciales o temporales. Hay otros síntomas que también pueden ser significativos (color, olor, eflorescencias, deterioro de los materiales, etc.). Además de la Inspección, es interesante conocer la siguiente información sobre el edificio, si es posible: Agua de lluvia absorbida por el muro. Datos históricos. Documentación gráfica y fotográfica, si la hay. Datos sobre intervenciones o modificaciones: obras, reparaciones, cambios de uso Datos sobre el entorno: pendientes, composición y permeabilidad del terreno. Datos sobre las redes urbanas próximas al edificio (antiguas y actuales). El agua absorbida podrá evaporarse en los períodos que transcurren entre una precipitación y otra. Toda esta información, según se ha analizado en los apartados anteriores, debería conducirnos a una primera hipótesis sobre la causa de la humedad. Para corroborar si esa primera hipótesis es correcta o completa, disponemos de diversas técnicas instrumentales de apoyo al diagnóstico. La más sencilla y barata es hacer una toma de datos con el termohigrómetro. Este instrumento mide la temperatura y humedad del aire, y nos permite localizar los focos de evaporación presentes en muros, soleras o cubiertas. Es interesante hacer la inspección con él, porque no siempre las manchas corresponden a verdaderos focos de evaporación: a veces se trata de una condensación por higroscopicidad, y en ese caso los materiales no evaporan agua, sino que la condensan, y este hecho se detecta con cierta facilidad mediante esta técnica. Los resultados del estudio se pueden representar sobre planos. Estudios complementarios Una vez analizadas las lecturas proporcionadas por el termohigrómetro, puede ser necesario acudir a alguna otra técnica de comprobación y localización de los focos. En este caso, el estudio necesario dependerá de la hipótesis o prediagnóstico: Humedad por filtraciones de agua de lluvia. Si se trata de localizar un foco de humedad del terreno, y se sospecha la presencia del nivel freático o de un estrato capilar, es útil un estudio geotécnico. Cuando se desea conocer con más detalle el comportamiento higrotérmico del edificio (para conocer su ventilación, el riesgo de condensaciones, y la evolución en el secado en correlación con el clima, por ejemplo) se recurre a un estudio de seguimiento higrotérmico completo, mediante la instalación de 234
Herramienta Reconocimiento de los tipos de humedad: causas y lesiones producidas I. El conocimiento termohigrómetros de registro continuo (data-logger) que se programan con un protocolo de toma de datos adecuado al tipo de estudio que se desea. Para localizar los focos puntuales, se acude a las catas con supervisión arqueológica. Cuando se sospecha que la humedad se debe a averías en el alcantarillado, o a la presencia de redes, hay que inspeccionar éstas con ayuda de técnicas apropiadas al caso (inspección de pocería mediante cámara de televisión; detección de arquetas; detección de fugas en la red de abastecimiento ) Si se desea discernir el papel de las sales higroscópicas presentes en los materiales, y su posible influencia sobre el comportamiento hídrico de los materiales, hay que recurrir a ensayos de laboratorio. Para ello hará falta una toma de muestras de los materiales que se quiere estudiar. Los ensayos de laboratorio posibles son muchos, y se escapa del ámbito de esta publicación el describirlos. Por último, cuando se sospecha que se trata de un problema de humedad de filtración de agua de lluvia, se pueden hacer ensayos in situ de simulación de esta: con spray, chorro de agua, o pequeñas balsas de agua sobre el elemento que se desea estudiar. En cualquier caso, estos estudios sólo son útiles cuando se realizan después de que exista alguna hipótesis previa: son ensayos de comprobación, que responden a preguntas que el técnico o investigador se hace. Por sí solas, las técnicas no bastan. Por ello, nunca han de sustituir a la inspección y el estudio del que se hablaba antes. 1 Se denomina adsorción al mecanismo por el que los gases se adhieren a las paredes de los poros o superficie de los materiales. En este caso el gas que se adsorbe es el vapor de agua. Cartografía de focos de humedad detectados en la iglesia de San Salvador, de Toro [prov. de Zamora, España]. 235
I. El conocimiento Herramienta La degradación de materiales de construcción (piedra, tierra, madera) Maria Philokyprou Arquitecta y Dra. en arqueología Urbanista en la Sección de Conservación de Edificios del Department of Town Planning and Housing Chipre I. Introducción. Materiales de construcción en Chipre La piedra, la tierra y la madera siempre disponibles en la naturaleza y en los alrededores de varios asentamientos, han sido los materiales de construcción básicos para la construcción de edificios tradicionales chipriotas de los siglos XIX y XX. Piedra La piedra, labrada o sin labrar, ha sido el material más comúnmente utilizado en la construcción de muros y, en menor grado, de suelos. En los muros de mampostería sin concertar, las piedras utilizadas eran aquellas disponibles en los alrededores de los asentamientos y eran normalmente rocas sedimentarias (piedra arenisca calcárea, caliza) así como rocas ígneas (diabasa, gabro). En las poblaciones de las llanuras donde las piedras eran más bien escasas, su uso quedaba normalmente limitado a la construcción de los cimientos y a la parte inferior de las paredes. Así, la altura de los muros de piedra difiere de una zona a otra. Los sillares, generalmente los más utilizados, eran rocas sedimentarias de varias formaciones (normalmente piedra arenisca calcárea de Pachna, Athalassa Nicosia así como también de la cantera de Koronia y caliza de la cantera de Lefkara). La piedra arenisca calcárea de la cantera de Pachna fue la principal fuente de sillar y era apropiada para la edificación. Se trata de una piedra dura y está compuesta partículas, de tamaño pequeño a mediano. Sus componentes principales son biogénicos (algas, protozoos, bivalvos, foraminíferos), silicatos (cuarzo, feldespato) y en algunos casos fragmentos de rocas ígneas, todo ello bien rodeadas de carbonato de calcio microcristalino, micrita o esparita. La piedra arenisca calcárea de la cantera de Athalassa-Nicosia, que es la segunda en preferencia como material utilizado para sillares, es un material amarillento, poroso, con componentes biogénicos y algunos ígneos adheridos libremente. La elección de una piedra se hacía normalmente según la geología del entorno inmediato de los asentamientos. Adobe En la arquitectura tradicional chipriota se ha usado extensivamente el adobe, especialmente en las partes altas de paredes. Para la manufactura de adobe se suele preferir los suelos calcáreos con un contenido relativamente alto de arcilla. El barro es mezclado con agua y amasada a mano para producir una mezcla plástica. Por otro lado, algunas plantas uniformemente humedecidas, como paja, cañas o algas, son añadidas a la pasta y dejadas unos pocos días para su fermentación, en ese momento se convierten en una especie de matriz vegetal natural que da al producto final consistencia, flexibilidad y elasticidad. Revocos y morteros En arquitectura tradicional se utilizaba revestimientos de yeso o de barro. El uso de cal estaba relativamente limitado. Para mortero, el barro era el material más utilizado. El barro requiere una tecnología simple comparado con otros revocos, ya que puede ser preparado fácilmente a partir de arcilla mezclada con agua. El barro debe sus propiedades de adhesión a los minerales de la arcilla presentes en el suelo. En los revocos y los morteros de muros hechos con barro, se utilizaban frecuentemente aditivos como la paja, para evitar las fisuras ya que permitían una mejor cohesión. Una categoría especial de revocos son los hidráulicos. Estos fueron utilizados principalmente en estructuras que requerían propiedades hidráulicas (molinos de agua, etc.). Sillar. Piedra caliza de Nicosia y de Pachna. Degradación de la piedra. Degradación de la piedra. 23
Herramienta La degradación de materiales de construcción (piedra, tierra, madera) I. El conocimiento Madera El uso de madera, especialmente de pino y de ciprés se limitó principalmente a la construcción de cubiertas, suelos, puertas, ventanas y muros auxiliares. b. Por causas químicas e influencia de factores biológicos y polución atmosférica se puede causar la alteración de los componentes de la piedra. c. Por causas mecánicas (carga y tensión) que lleva superar la resistencia máxima de los elementos de piedra. II. Degradación de la piedra Los principales problemas encontrados en la construcción de muros de piedra son debidos a la degradación del material de construcción o a defectos de la construcción. La degradación se debe principalmente a la descomposición de la propia piedra, los daños en las esquinas y, a menudo, en toda la extensión de su superficie visible y a la alteración de su naturaleza compacta. A veces aparecen grietas en la piedra por corrosión de los elementos metálicos utilizados para fijar marcos de madera. En algunos casos las grietas en las piedras son debidas a la sobrecarga de la parte superior del dintel de piedra de ventanas y puertas. Otros problemas encontrados en la construcción en piedra son el desplome del muro, su separación del resto de la construcción y su derrumbamiento total. A veces, muros perpendiculares tienden a separarse al igual que las dos caras de un muro. Finalmente, en construcciones en piedra, las grietas, la degradación y la caída de revocos y morteros puede llevar a que las piedras se aflojen y se caigan. Las principales causas de degradación 1 (descomposición, erosión, grietas) de la piedra son: a. Humedad de capilaridad así como humedad provocada por la lluvia u otras causas. La humedad normalmente aparece en la parte inferior de la pared y en un menor grado en las partes superiores (incluso en las partes más altas de la pared). La presencia de agua y humedad puede afectar a la composición de la arcilla de la piedra y también lleva a la cristalización de las sales. Debe destacarse que en la arquitectura tradicional en Chipre la presencia de humedad en las paredes de piedra constituye la mayor causa de los cambios físicos y químicos en la estructura de los elementos de piedra (principalmente en las piedras sedimentarias que son las más porosas y especialmente en edificios cercanos a la costa). El agua puede entrar en la piedra por la condensación de vapor en el aire y por la penetración de agua de lluvia si el material es poroso 2, así como también con el proceso de capilaridad (movimiento del agua desde el suelo de forma ascendente y evaporación cuando llega a una superficie libre). Remonta capilar El agua tanto en forma líquida como en vapor puede entrar en todos los materiales porosos. El poro que tiene un pequeño diámetro actúa como tubo de capilaridad y crea absorción del agua. Esto ocurre porque existen fuerzas de cohesión en los tubos entre el agua y las paredes de los tubos que son mayores que las fuerzas entre las propias partículas de agua. Por lo tanto el agua tiende a propagarse a una mayor superficie dentro del tubo y se filtra a través del tubo de la pared venciendo la fuerza de la gravedad. El agua crea erosión en los elementos de piedra directamente con el lavado de sus componentes solubles (degradación de partículas de arcilla) e indirectamente con la transferencia de las sales solubles y su cristalización. a. Degradación de la piedra debido a la presencia de agua y humedad Acción del agua en los componentes de la arcilla Muchas arcillas se expanden cuando absorben agua y cambian a polvo fino cuando se secan. La arcilla se deteriora por su Degradación de la piedra. Degradación de la piedra y del adobe. Degradación de la piedra. 237
I. El conocimiento Herramienta La degradación de materiales de construcción (piedra, tierra, madera) expansión con la absorción del agua. Con el aumento de volumen de sus componentes, se desarrollan fuerzas mecánicas, con lo que la piedra que contiene tales elementos se desorganiza sustancialmente. Cristalización de la sal La cristalización de la sal constituye una de las causas más importantes de la erosión y degradación de las piedras y actúa en todos los tipos de piedra, sea cual sea su composición química. El origen de las sales son la superficie del suelo, la subsuperficie, el mar, la contaminación atmosférica del agua de lluvia (ya que aumenta la contaminación del suelo) y el uso de materiales incorrectos de construcción en contacto con la piedra (cemento, yesos y morteros). Las principales sales solubles son los cloruros, los sulfuros y los sulfatos 3. Las sales entran en el poro de la piedra (o por pequeñas grietas) durante la absorción o el aumento de capilaridad del agua que contiene sal. El agua se absorbe directamente de la lluvia o asciende desde el suelo por la acción de capilaridad. La acción de capilaridad se debe principalmente a los poros longitudinales, perpendicular y de un lado a otro, con un pequeño diámetro. Cuando el agua está saturada (por el descenso de temperatura o la evaporación) las sales solubles se cristalizan tanto dentro de los poros de la piedra como en su superficie donde se ha creado eflorescencia. A veces la cristalización de la sal puede tener lugar tanto en la superficie como en los poros de la piedra. Cuando las sales se cristalizan, su volumen aumenta 4, los poros están parcialmente llenos y se crea una gran tensión en la pared (de los poros), teniendo consecuencias destructivas. Esto lleva a la degradación de las piedras de los edificios. La cristalización puede crear tensiones mecánicas, debilitar la superficie de la piedra y separar pequeñas partes de ella, terminando con el material. La concentración de sales en las superficies de las piedras debido al movimiento continuo del agua hacia las superficies externas de los materiales, tiene como resultado, aparte del deterioro de los elementos de piedra, el deterioro de los yesos y morteros (desarrollo de tensiones de la superficie, grietas menores, separación de los yesos de la piedra y una destrucción gradual). El grado de importancia de este fenómeno depende del porcentaje de agua contenida en los poros y la permeabilidad de la piedra. El fenómeno de degradación-erosión debido a la cristalización de la sal se convierte en algo mucho más drástico en las regiones costeras de la isla, por ejemplo en Lárnaca. b. Degradación de la piedra debido a factores biológicos y a la contaminación atmosférica. Factores biológicos La erosión debida a factores biológicos incluye cambios químicos que se crean por microorganismos (algas, hongos, etc.) así como también aquellos debido a insectos, pájaros y al crecimiento de raíces o plantas que penetran en las juntas o grietas, ejerciendo tensiones mecánicas. La humedad también lleva al desarrollo de microorganismos que originan deterioro. Contaminación atmosférica (sulfuros y óxidos de carbono) La degradación de la piedra debido a la contaminación atmosférica no es tan intensa en Chipre como la debida por los factores mencionados antes, debido a la baja contaminación atmosférica de la isla. Los contaminantes que crean deterioro de los elementos de la piedra son normalmente el dióxido de carbono y los óxidos de azufre. Tal y como ya se ha mencionado, el ácido sulfúrico reacciona rápidamente con el carbonato de calcio de las piedras calcáreas y lo disuelve cuando los elementos de la piedra están expuestos al agua de lluvia. El dióxido de carbono atmosférico que se ha disuelto en agua de lluvia disuelve a su vez gradualmente el carbonato de calcio creando componentes solubles y cuando la solución se seca, se recrean en carbonato de calcio o aragonita. El dióxido atmosférico actúa solamente en piedras calcáreas que están expuestas al agua de lluvia y el resultado es una reducción muy pequeña de sus dimensiones. Daños causados a la piedra por la polución del aire. Problemas estructurales de los muros de piedra. Daños causados a los muros de piedra por la vegetación. 238
Herramienta La degradación de materiales de construcción (piedra, tierra, madera) I. El conocimiento c. Degradación de la piedra debido a tensiones mecánicas Los problemas de la piedra debido a las tensiones mecánicas, causadas por la expansión y contracción del material, no son habituales en Chipre ya que existe una fluctuación limitada de la temperatura. El hundimiento de los cimientos, los terremotos y las prácticas incorrectas en la construcción (sin interconexión de las trabas de la pared) pueden causar problemas, no sólo en la construcción sino también en la propia piedra (grietas, etc.). III. La degradación del adobe El principal daño del adobe es la degradación, la desintegración y el deterioro del propio material. Esto es muy obvio en la base de una pared y en menor grado en la parte superior o en otras partes de la pared. Otros problemas de las paredes de adobe son los mecánicos, como las grietas, el desplome (horizontal o vertical), los abombamientos y hundimientos, los deslizamientos horizontales y la inclinación de las paredes. Esto puede afectar también al propio material. Los daños mencionados dependen de la calidad del adobe así como también de la estructura de la pared. La calidad del adobe depende de la calidad de la tierra utilizada para su producción, el aditivo orgánico y generalmente el procedimiento en su preparación (el tiempo dejado para la fermentación de la tierra, la mezcla de los ingredientes, el período dejado para que se seque, etc.) y también las características geotécnicas del producto final. La calidad del adobe depende a su vez de la experiencia y formación del artesano. Los daños de una pared de adobe puede deberse al sistema estructural de la pared (insuficiente aparejo de la pared, incorrecta posición de los adobes en hileras alternas) y también debido a las condiciones climáticas del área (presencia de agua y humedad). Las principales causas de degradación del adobe son: a. Agua y humedad (llevando a la desorganización de los componentes de la arcilla y a la creación de sales). b. Factores biológicos c. Tensiones mecánicas a. Agua y humedad El agua y la humedad (humedad ascendente desde el suelo, agua de lluvia, un trabajo incorrecto del artesano y otros problemas en la estructura, constituyen las principales causas de deterioro del material y de los aditivos orgánicos. La desintegración del material de adobe es el proceso en el que la tierra que lo forma pierde cohesión por la existencia de agua y humedad. La humedad y el agua llenan sus poros y las partículas de tierra pierden cohesión/conexión entre ellas y el material se pulveriza 5. Además debido a la presencia de agua, la paja utilizada en los adobes se pudre, se hincha, se seca y se pulveriza. El proceso que origina el daño es la penetración del agua en el material. La humedad que entra en la pared causa evaporación o creación de cristales de sal. La creación de estos cristales causa la pérdida de las fuerzas de cohesión, desintegra el material y aumenta el tamaño de los poros, llevando a la pulverización del adobe. La humedad también causa serios problemas al yeso y también al mortero de una pared de adobe. La humedad puede entrar en los poros de la superficie entre el yeso y la pared. Penetra directamente en la superficie por la masa de la pared. La humedad localizada en el área entre el yeso y el adobe causa evaporación/condensación dependiendo de la temperatura y las condiciones de humedad de los alrededores. La humedad también lleva sales solubles cerca de la superficie. Cuando la humedad se seca, se forman sales residuales. La creación de estas sales aumenta el tamaño de los poros (hinchándose) creando una presión adicional en el poro que causa la pérdida de las fuerzas de cohesión/conexión y se desarrolla una fisuración interna. El yeso se separa y se cae. Después de caerse el yeso, el adobe se mantiene expuestos a la humedad y al agua, produciendo la aceleración del deterioro y la descomposición. Además, cuando una pared pierde su enyesado externo y se deja expuesto, el agua puede causar problemas extra. La circulación del agua forma pequeños canales verticales en la pared, aumentando Desconchado y grietas del yeso. Deterioro del adobe en la parte inferior de los muros. Deterioro del adobe en la parte inferior de los muros. 239
I. El conocimiento Herramienta La degradación de materiales de construcción (piedra, tierra, madera) el área de superficie que se expone a condiciones perjudiciales. Los daños causados por el agua y la humedad pueden observarse más frecuentemente en la base de la pared, cuando la piedra base está baja. El procedimiento de deterioro del adobe continúa mientras la humedad continúe saliendo. En el área donde el basamento de piedra es significativamente alto, el agua puede penetrar dentro de la pared por las grietas, causadas por fallos estructurales o por carga externa. En algunos casos las grietas se desarrollan en los puntos de pudrición de componentes de la madera. En estos casos el proceso de daño opera sólo a corto plazo (período de lluvias), al contrario que el continuo proceso de daño de la parte más baja de la pared, especialmente en las piedras base. El deterioro debido al agua puede también ser observado en la parte superior de la pared, donde la estructura termina y se encuentran varios materiales (piedra, adobe, madera y yeso). Las grietas empiezan a desarrollarse en el área debido al diferente coeficiente de expansión de varios materiales así como también a prácticas incorrectas, y también a la variación de temperatura y a la humedad. La parte superior de la pared está normalmente protegida con una protección del techo. Cuando esta protección falla, el agua penetra la estructura por las grietas y los materiales se degradan, siguiendo el mismo proceso descrito antes. b. Factores biológicos A veces los pájaros escarban en la pared para crear sus nidos, exponiendo el interior de la pared a las condiciones de erosión. Cuando el yeso se cae, los agujeros de los pequeñas clavos de madera (utilizadas para una mejor cohesión entre el yeso y el adobe) proporcionan espacios para insectos y pájaros para construir sus nidos y también para el crecimiento de vegetación, causando grietas internas. c. Problemas mecánicos Las grietas aparecen cuando la tensión supera la máxima resistencia. Las causas de las grietas son movimientos horizontales de la pared, la inclinación de la pared, y los desplazamientos de apoyo. Los movimientos horizontales suceden cuando hay un terremoto, vibraciones del suelo, o un fuerte viento, debido a las presiones de la tierra o al agua por las excesivas deformaciones del suelo o la estructura del techo. La separación de las grietas se agrava por la pobre conexión en las esquinas. Las grietas también son originadas por desplomes. Algunas de las causas son los movimientos horizontales por fuerzas aplicadas o desplazamientos o deformaciones de las plantas. Otros problemas estructurales de las paredes de adobe son los abombamientos, hundimientos o desplomes de la pared. IV. Degradación de la madera Los principales daños de los componentes de la madera son la pudrición, la creación de grietas y la pérdida de resistencia debido a las variaciones de temperatura y de humedad, a causas biológicas y también a problemas estructurales. Además, los insectos, hongos y otros procesos biológicos pueden crear problemas y la degradación de los componentes de la madera. Los componentes de la madera se pudren normalmente en aquellas áreas afectadas por el agua y especialmente en partes incrustadas de las paredes. Las causas biológicas del deterioro de la madera son el peligro de los hongos e insectos (que crecen mucho en la madera) bajo condiciones favorables de humedad (sobre el 20 %) y de temperatura (20-300C) causando la pudrición de la madera. Las grietas longitudinales que pueden estar presentes en las piezas de madera, además de la reducción de la resistencia de los miembros, proporcionan nidos para insectos. Los problemas en las estructuras de madera también pueden provenir por una reducción de su sección durante su proceso de secado y por la pérdida de humedad no-uniforme. Puede tener resultados nocivos el uso de componentes de madera que no han sido correctamente secados bajo condiciones de control, o fueron cortados de los árboles durante períodos incorrectos, originando que la savia permanezca en el material. Degradación de la madera. Degradación de la madera. Deterioro del adobe en la parte superior de los muros. 240
Herramienta La degradación de materiales de construcción (piedra, tierra, madera) I. El conocimiento Finalmente, decir que la mayor parte de los componentes de la madera no tienen una forma permanente incluso si se ha cortado hace muchos años. Con el cambio de las condiciones de humedad y de temperatura, se expande o contrae y a veces se dobla. Bajo condiciones permanentes de carga también puede seguir deformándose. En conclusión, puede mencionarse que la causa principal de la degradación de la piedra, el adobe, yesos y la madera en los edificios tradicionales de Chipre, es el agua y la humedad (humedad ascendente, así como también por el agua de lluvia filtrándose en las estructuras por problemas estructurales). La protección de las estructuras puede conseguirse tan sólo mediante la protección de las estructuras al agua y a la humedad. Bibliografía IOANNIS, I. 2005: Erosion and Protection of Building Stone, Ornamental Stone from Greece, Hellenic Marble Hellenic Marble Manufactures. LAMBROPOULOU, B.N. 1993: Erosion and Conservation of Stone. PAPADOURIS, Gl. 1990: Building Materials in the Cyprus Traditional Architecture, Archaeologia Cypria. PAPADOURIS Gl. 1992: The use of Wood as Inherited in to Building Tradition since Antiquity. Review of the Cyprus Society of Historical Studies. PHILOKYPROU, M. 1999. Building Materials and Construction Methods Employed in Prehistoric and Traditional Architecture in Cyprus, Ethnography of European Traditional Cultures. Arts, Crafts, Techniques of Heritage. Restoration and Maintenance of Traditional Settlements, 2003. Cyprus Civil Engineers and Architects Association. 1 2 3 4 5 El término degradación incluye todos los procesos que contribuyen a la alteración de un elemento de piedra. Estos procesos pueden ser de naturaleza química, física, mecánica o biológica. Anotar que los componentes sólidos de un material poroso tienen numerosos espacios pequeños vacantes, los poros o la capilaridad de los tubos, que pueden ser abiertos o cerrados, formando una red interna. Los óxidos sulfúricos que provienen de la contaminación atmosférica, el agua del suelo y los morteros de cemento, erosionan las piedras calcáreas creando yeso que contribuye a la forma secundaria de erosión de la piedra. El aumento del volumen creado por el cambio de las sales desde la forma de anhidro a forma de acuosas, lleva a la erosión por la fatiga que se crea por la alternancia de tensión en las paredes de los poros. La tensión dentro de la piedra puede alcanzar su límite de rotura. El proceso de desorganización de los componentes de la arcilla de un material se ha descrito en el subcapítulo anterior dedicado a la piedra. 241
I. El conocimiento Herramienta Varios tipos de técnicas científicas utilizadas para identificar los mecanismos de degradación de la piedra Mustafa Al-Naddaf Dr. en Geología Departamento de Conservación y Gestión de Recursos Culturales, Yarmouk University, Irbid-Jordania Introducción Todos los materiales presentan un estado estable, en el entorno en el que se forman. No obstante, con un cambio significativo importante de las condiciones medioambientales, el material puede transformarse en un material que presenta una nueva estabilidad (RAPP y HILL, 1998; MALAGA-STARZEC et al., 2000). La alteración de la piedra está provocada por la adaptación de sus elementos internos a las condiciones atmosféricas y medioambientales, bajo la acción de factores físicos, químicos y biológicos (PELLIZZER y SABATINI, 197; AMOROSO y FASSINA, 1983; KARPUZ y PASAMETHOUGLU, 1992) es un fenómeno que ha sucedido desde que la piedra fue formada y que continuará durante toda su existencia (CHAROLA, 1988 y TURKINGTON, 199). Durante estos siglos, los monumentos y las esculturas en piedra se han resistido al ataque de agentes naturales de alteración. Todavía durante las últimas décadas muchos de estos monumentos y esculturas, especialmente cerca de las áreas urbanas e industriales, han sido observados por experimentar un deterioro acelerado (AMOROSO y FASSINA, 1983; ASLAM, 199; McALISTER, 199). Los agentes responsables de la alteración La alteración de las rocas en la litosfera está provocada por muchos agentes continentales (extrínsecos), así como agentes físicos (desintegración mecánica), químicos o biológicos, además de por sus propiedades intrínsecas, es decir su mineralogía, su textura y su estructura (DÒSSAT, 1982; AMOROSO y FASSINA, 1983; BRADLLEY y MIDDLETON, 1988; GAURI, 1992; LING et al., 1993a VINCENTE et al., 1993). En consecuencia, la ruina de la piedra de un monumento es raramente el resultado de un único factor (proceso). Normalmente es por una combinación de diferentes agentes (SCHUMANN, 1998). Diferentes grupos de formas de deterioro, donde la formación de depósitos sobre la superficie de la piedra es la más importante, se pueden detectar en la piedra de los monumentos. Parece que la primera etapa del deterioro de la piedra de construcción, que se produce bajo el efecto de las condiciones atmosféricas, es el agrisamiento. Esta etapa va seguida frecuentemente de la formación de costras y de un desprendimiento ulterior por cuarteo (Hoke, 1978, y Al-Naddaf, 2002). Una fina capa de 0,02-0,2 mm de espesor, dura, negra, generalmente sin lustre, puede desarrollarse sobre la superficie de Umm Qeis (Jordania). numerosos tipos de piedra (Nord y Tronner, 1992; Nord y Ericsson, 1993). La pátina y las costras que recubren la superficie de los monumentos han sido atribuidas a diferentes causas, que incluyen: el tratamiento con fines estéticos y/o protectores, los depósitos producidos biológicamente, la interacción con los agentes atmosféricos, tales como el SO2, llevando a la sulfatación y la formación de yeso y de un depósito seco o húmedo de partículas atmosféricas (Garcia-Vallès et al., 1998). La formación de esta capa juega un papel importante en la variabilidad de la composición química de las piedras de construcción. Este fenómeno aparece normalmente en los lugares cercanos a la superficie o con los fluidos que entran y salen, que contribuyen a la redistribución de los elementos muy solubles (Hayles and Bluck, 1995). La determinación de la composición y del origen de los depósitos encontrados en los monumentos permite comprender el mecanismo de la formación de los depósitos, adoptar medidas preventivas para atenuar y retardar su formación y determinar la mejores acciones de conservación para retirar estos depósitos sin efectos negativos sobre la piedra, o por lo menos con los mínimos, limitando al máximo las consecuencias (Riederer, 1973). La microscopía óptica, la difracción de rayos X, la microscopía electrónica de exploración, la espectrofotometría infrarroja, la cromatografía para cambiar iones y los tests de espectrometría de absorción atómica y de plasma, pueden permitir efectuar una caracterización mineralógica y química de las piedras intactas y alteradas, así como detectar las patologías de las piedras de los monumentos. 242