Refrescando tu memoria, en el blog anterior “De todo lo visible y lo invisible (I)” contamos brevemente cuáles son las tecnologías y técnicas digitales que sirven para investigar, documentar y analizar el Patrimonio Cultural en el rango visible (aquel que aprecian nuestros ojos). Es el momento de contarte ahora las tecnologías y técnicas complementarias que trabajan en otros rangos donde nuestro ojo no ve (lo invisible), permitiéndonos saber su composición, historia y necesidades de conservación. Aquí te van:
Rayos X: la radiografía y la imagen de fluorescencia de rayos X (XRF) son útiles para examinar la estructuración interna y la composición material de los objetos de patrimonio cultural. Estos métodos ayudan a descubrir capas ocultas y detalles constructivos que son vitales para dirigir los esfuerzos en restauración y conservación.
Fuente: rxpatrimonio.com
Imagen por infrarrojo (IR): la reflectografía de infrarrojo cercano (NIR), la termografía infrarroja y la espectroscopía infrarroja se utilizan para analizar pigmentos, identificar dibujos subyacentes o alteraciones, y estudiar la degradación de los materiales. Así podemos entender mejor las técnicas que originalmente empleaban los artistas y los cambios que los objetos han sufrido con el tiempo.
Imagen por ultravioleta (UV): se utiliza para resaltar los detalles superficiales de los objetos y las propiedades fluorescentes que puedan tener. Esta técnica revela marcas ocultas, retoques u otras modificaciones que no son visibles bajo condiciones de iluminación estándar, ofreciendo una retrospectiva sobre restauraciones anteriores y la historia misma de la pieza a estudio.
Análisis microscópico: el uso de microscopía óptica y electrónica permite el examen detallado de características minúsculas como pigmentos, fibras e inclusiones. El análisis microscópico es crucial en el estudio de los materiales y los procesos de degradación a nivel microscópico.
Fuente: «La microscopía en el estudio del biodeterioro y la conservación del patrimonio histórico y cultural». Ana M. García https://oa.upm.es/20369/
Técnicas espectroscópicas: métodos como la espectroscopía Raman, la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y la espectroscopía de rayos X proporcionan información detallada sobre la composición molecular de los objetos de patrimonio cultural. Estas técnicas son esenciales para identificar pigmentos, analizar materiales orgánicos y detectar cambios relacionados con el envejecimiento y la degradación.
Técnicas de análisis químico: La cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS) y la cromatografía líquida-espectrometría de masas (LC-MS) se utilizan para identificar y caracterizar compuestos orgánicos presentes en objetos de patrimonio cultural. Estas técnicas ayudan a entender la composición material y los procesos de degradación, lo que a su vez permite definir las estrategias de conservación más adecuadas.
Técnicas de Ensayo No Destructivo (NDT): La tomografía computerizada (CT), la imagen por Terahercios (THz) y los ultrasonidos son cruciales para investigar la estructura interna y el estado de los objetos de patrimonio cultural sin causar daño. Estas técnicas revelan características ocultas, evalúan la integridad estructural e identifican posibles defectos.
Aunque la imagen por rayos X puede penetrar más profundamente, en materiales más densos y proporciona imágenes de mayor resolución que la imagen por THz, esta última es especialmente segura para materiales orgánicos, ya que no implica radiación ionizante (a diferencia de los rayos X, para los que se requieren estrictos protocolos de seguridad para prevenir daños en objetos históricos sensibles). La imagen por THz proporciona un excelente contraste en materiales orgánicos y compuestos, de ahí que se venga incrementando su demanda por su efectividad en pruebas no destructivas.
El equipamiento para imagen por THz es escaso en la UE, encontrándose principalmente en instituciones de investigación tecnológicamente avanzadas, museos importantes y laboratorios de conservación especializados. CARTIF tiene la suerte de contar con un sistema THz de doble fuente (100 GHz y 280 GHz), lo que lo convierte en el socio adecuado para apoyar a los museos y cualquier tipo de instituciones culturales centradas en la conservación del arte y la ciencia de materiales.
Imagen por THz de CARTIF para proporcionar información sobre la composición y estratificación de un pergamino: el auténtico pan de oro se diferencia claramente de otros materiales como adhesivos, pigmentos o sustratos subyacentes.
Se deben considerar métodos de análisis multimodal adicionales para incluir la dimensión temporal, pudiendo hacer así un seguimiento de la evolución de características y fenómenos a lo largo del tiempo. Esto implica la integración de los datos adquiridos por diferentes tecnologías visibles/no visibles en otras estructuras de datos más complejas que proporcionan nuevas oportunidades de análisis para científicos, restauradores y comisarios. A su vez esto requiere de herramientas avanzadas de procesamiento y visualización de esos datos, que actúen como entornos virtuales para un análisis preciso, permitiendo explorar completamente los siempre complejos objetos de patrimonio cultural.
Las plataformas colaborativas son esenciales para compartir e integrar datos digitales visibles y no visibles en este contexto, facilitando la cooperación entre investigadores y profesionales a nivel mundial, y mejorando la comprensión y conservación colectiva del patrimonio cultural.
La industria de la construcción está experimentando una revolución silenciosa. Mientras que las grúas y excavadoras siguen siendo protagonistas en las obras, un nuevo tipo de trabajador está ganando terreno: los robots colaborativos, o «cobots». Estos eficientes ayudantes van a transformar la forma en que construimos y rehabilitamos edificios. Pero, ¿qué son exactamente y cómo pueden cambiar las reglas del juego?
Los cobots: Más que simples máquinas
A diferencia de los robots industriales tradicionales, los cobots están diseñados para trabajar codo con codo (o más bien, brazo con brazo) con los humanos. Estos robots están equipados con sensores que les permiten detectar la presencia de personas y objetos en su entorno. De esta forma, pueden adaptar su movimiento y su fuerza para trabajar de forma segura junto a los trabajadores humanos. En el ámbito de la construcción, estos robots pueden ser de gran ayuda, especialmente en las tareas más pesadas, repetitivas y peligrosas.
Rehabilitación de fachadas: un nuevo enfoque
La rehabilitación de fachadas es un área donde los cobots pueden aportar un valor particularmente relevante. Estas tareas suelen ser laboriosas, peligrosas y requieren de una gran precisión. Hay varias tareas donde estos dispositivos podrían ser de mucha utilidad.
Inspección: Equipados con cámaras de alta resolución y sensores, los cobots pueden examinar minuciosamente cada centímetro de una fachada, detectando grietas, humedades o desperfectos que podrían pasar desapercibidos al ojo humano.
Limpieza: Robots especializados pueden limpiar fachadas de forma eficiente y uniforme, sin poner en riesgo a los trabajadores de andamios.
Aplicación de materiales: Ya sea pintura, selladores o revestimientos, los cobots pueden aplicar materiales con alta precisión y consistencia. Además, se reduce significativamente el desperdicio de materiales, ya que utilizarían la cantidad exacta necesaria en cada caso.
Reparaciones: Algunos cobots avanzados pueden realizar reparaciones menores, como rellenar grietas o reemplazar elementos deteriorados.
Impresión 3D: La impresión 3D utilizando cobots permite crear formas y patrones intrincados que serían extremadamente difíciles o costosos de lograr con métodos tradicionales. De esta forma, cada fachada puede ser único, adaptada perfectamente a las necesidades estéticas y funcionales del edificio y su entorno. Además, es posible imprimir directamente elementos como aislamiento térmico o acústico dentro de la estructura de la fachada. En este contexto, proyectos europeos en los que colabora CARTIF, como INPERSO, trabajan activamente en la integración de cobots para la rehabilitación e impresión 3D de fachadas.
Beneficios más allá de la eficiencia
La introducción de cobots en la rehabilitación de fachadas no solo mejora la eficiencia y la calidad del trabajo, sino que también aporta otros beneficios. En el ámbito de la seguridad, por ejemplo, ya que, al realizar las tareas más peligrosas, los cobots reducen significativamente el riesgo de accidentes laborales. También ayudan en la sostenibilidad, aplicando de forma optimizada la cantidad de material necesaria y reduciendo así los desperdicios. Por último, también facilitan la trazabilidad y documentación del trabajo realizado. Los datos recopilados durante las inspecciones robóticas proporcionan un valioso registro digital del estado del edificio.
Desafíos y consideraciones
A pesar de su potencial, el uso de robots colaborativos en construcción aún enfrenta algunos retos. Uno de ellos es el relacionado con las regulaciones existentes. Las normativas de construcción deben adaptarse para incluir esta nueva tecnología. Este problema es habitual en muchos ámbitos donde las innovaciones van por delante de las normas. También es necesario investigar sobre el comportamiento a largo plazo de los nuevos materiales asociados a estas técnicas y la durabilidad de las estructuras creadas. Finalmente, es necesario considerar los costes iniciales de estos sistemas robóticos. Aunque a largo plazo puede ser más económico, la inversión inicial en esta tecnología puede ser significativa y requiere un tiempo de retorno que hay que valorar.
El factor humano
A pesar de todos estos avances, es importante recordar que los cobots no están aquí para reemplazar a los trabajadores humanos, sino para complementarlos. Los profesionales de la construcción siguen siendo esenciales para la planificación, la toma de decisiones y las tareas que requieren un toque humano y creatividad. Uno de los objetivos del uso de este tipo de robots es liberar a los trabajadores de las tareas más pesadas, repetitivas y peligrosas.
Mirando hacia el futuro
A medida que la tecnología avanza, podemos esperar ver cobots aún más sofisticados en nuestras obras. Imaginemos robots que puedan comunicarse entre sí para coordinar tareas complejas, o que utilicen inteligencia artificial para adaptar sus métodos de trabajo a las condiciones específicas de cada edificio. La colaboración entre humanos y robots en la construcción y rehabilitación de edificios no es solo una tendencia pasajera, sino el futuro de la industria. Con cada fachada rehabilitada y cada edificio construido, los cobots están demostrando su valor, avanzando hacia un futuro más sostenible y seguro para el sector de la construcción. Estas tecnologías no solo pueden cambiar la forma en que construimos, sino también cómo concebimos la función y el diseño de los edificios. A medida que la tecnología avanza, podemos esperar ver edificios que no solo son estructuras, sino verdaderas obras de arte funcionales y sostenibles.
El sector de la construcción ha ido evolucionando con el paso de los años y, con él, los procesos y productos se han ido adaptando poco a poco a las necesidades del mercado en cada momento. Desde CARTIF llevamos alrededor de treinta años investigando y trabajando en el campo de las infraestructuras y la edificación para transformar la arquitectura, y así poder desarrollar soluciones tecnológicas centradas en la construcción sostenible e inteligente.
Actuamos en diferentes campos de aplicación con especial énfasis en la sensorización y monitorización de infraestructuras, en la integración de energías renovables en edificación, así como en tecnologías de impresión 3D en construcción, dispositivos y redes IoT (Internet of Things o Internet de las Cosas).
En la ruta hacia la búsqueda del hogar inteligente, CARTIF investiga en la rehabilitación y mantenimiento preventivo de edificios, digitalización y medición 3D, en simulación FEM, en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades innovadoras y soluciones para la logística y el transporte.
Una prueba de ello es el proyecto METABUILDING Labs, donde lideramos la construcción de red de bancos de pruebas de componentes de fachadas.
El objetivo principal de este proyecto, financiado por el programa europeo Horizon 2020 y formado por un consorcio de 40 socios procedentes de 13 países europeos, es contribuir un Ecosistema Europeo de Innovación y una red de Bancos de Pruebas de Innovación Abierta (OITB) competitiva, sostenible e inclusiva, que estimule la inversión en tecnologías de vanguardia para envolventes de edificios.
Con la vista puesta en la optimización de la calidad técnica y medioambiental de los productos constructivos, el consorcio del proyecto está impulsando el desarrollo de estas tecnologías, facilitando el acceso a servicios e infraestructuras para la creación de prototipos, testeo y certificación. La plataforma metabuilding.com sirve como acceso virtual y único a este potente ecosistema de innovación, que incluye una amplia red de instalaciones del testeo.
Como complemento, durante el proyecto se han diseñado y desarrollado instalaciones innovadoras, replicables, estandarizadas y rentables, conocidas como O3BET (Open Source/Data/Access Building Envelope Testbench) para poder testear componentes innovadores para envolventes en condiciones reales a escala 1:1.
Desde CARTIF hemos estado involucrados en la definición de los requisitos y especificaciones del prototipo de este O3BET y ha construido el primer y único banco de pruebas de estas características en España, que está ubicado en el Parque Tecnológico de Boecillo, junto a nuestras instalaciones. A través de él se busca continuar trabajando en la puesta en marcha, la definición de ensayos y servicios, el desarrollo del gemelo digital correspondiente, así como en la réplica de este banco de pruebas que será construido en otros siete países más de la Unión Europea.
Este hecho supone un hito que queremos seguir trasladando a todas las empresas del sector de la rehabilitación de edificios, especialmente las PyMES, para facilitar su acceso a herramientas de ensayo altamente innovadoras. Y, en definitiva, para mejorar la sostenibilidad de la construcción.
La reciente European Collaborative Cloud for Cultural Heritage (ECCCH) se origina en 2023 para crear herramientas innovadoras que sirvan para digitalizar todo tipo de objetos del patrimonio cultural, convirtiéndose en un tema estrella en la investigación aplicada de la UE para garantizar la sostenibilidad y la conservación asequible de nuestro legado histórico.
Puedes imaginar que digitalizar el patrimonio cultural implica una amplia variedad de tecnologías y técnicas, algunas de las cuales sirven para analizar aquellas cuestiones que somos capaces de “detectar” con nuestros ojos (lo visible), y otras sirven para descubrir y analizar aquello que no somos capaces de ver (lo invisible). ¿Alguna vez te has preguntado cuáles son? Sigue leyendo mientras comenzamos con las relativas a lo visible. No seas impaciente, te explicaremos las que se utilizan para lo invisible en el siguiente “episodio”.
Europa dice que digitalizar las características visibles de los objetos del patrimonio cultural requiere al menos de esta gama de herramientas y métodos innovadores:
Escaneado 3D de alta resolución: para capturar la forma, textura y geometría de todo tipo de objetos. Para ello se emplean técnicas como el escaneo láser, el escaneo de luz estructurada, la Structure from Motion (SfM, que usa secuencias de imágenes) o la Neural Radiance Field (NERF, que aplica IA a secuencias de imágenes). Todas ellas permiten crear 3D tan detallados como se necesite.
Métodos avanzados de obtención de imágenes: esto puede incluir técnicas como imágenes multiespectrales (que usan normalmente entre 3 y 20 bandas no necesariamente contiguas unas a otras), imágenes hiperespectrales (que usan un mayor número de bandas, pero siempre contiguas) o imágenes de transformación de reflectancia (RTI), que revelan detalles, mejoran la precisión del color y proporcionan análisis de materiales.
Realidad Virtual (RV) y Realidad Aumentada (RA): para generar experiencias inmersivas y visualización de objetos del patrimonio cultural. Permiten a los usuarios explorar e interactuar en entornos virtuales con objetos digitalizados, proporcionando una experiencia más atractiva y educativa.
Metadatos y anotaciones semánticas: para garantizar la adecuada documentación, organización y recuperación de los objetos digitalizados. Estas herramientas permiten la descripción, clasificación y vinculación de objetos con información relacionada adicional, como el contexto histórico, información del artista o la importancia cultural.
Soluciones de almacenamiento y gestión de datos:a medida que crece el volumen de objetos del patrimonio cultural digitalizados, se requieren repositorios digitales en la nube para proporcionar almacenamiento escalable y seguro a la gran cantidad de datos generados en la digitalización.
Plataformas colaborativas: para facilitar la cooperación entre múltiples instituciones y expertos, facilitando el intercambio de criterios y opiniones entre profesionales y partes interesadas, lo que permite un acceso fluido a los datos digitalizados.
Todas estas cosas las hacemos en CARTIF. ¿Te atreves a preguntarnos?
Descarbonización es el «trending topic» de los términos relacionados con la sostenibilidad, la energía y el medio ambiente. Podemos entenderlo como el proceso de disminuir la cantidad de dióxido de carbono (CO2) liberado a la atmósfera, lo que reduce el cambio climático y la dependencia de los combustibles fósiles, que son precisamente los que emiten CO2 cuando se queman (claros ejemplos son el petróleo y el carbón). La descarbonización implica el uso de fuentes de energía más limpias, pero también la adopción de tecnologías y de métodos que protejan el medio ambiente y reduzcan esas emisiones (la tan nombrada «huella de carbono»).
Pero esto, ¿qué tiene que ver con el Patrimonio Cultural?. Pues te vas a sorprender, pero resulta que el Patrimonio aporta a la descarbonización muchas e importantes cosas: la preservación de los edificios históricos, la reutilización de espacios, la promoción del transporte sostenible, el fomento del turismo cultural y la innovación tecnológica para su valoración y conservación. O sea, que resulta que ofrece un enfoque respetuoso con el medio ambiente en la planificación urbana y el desarrollo rural.
Si entramos en un poco más de detalle, verás que el Patrimonio Cultural puede desempeñar un papel significativo en la descarbonización y la lucha contra el cambio climático. Te ponemos en bandeja cinco formas de hacerlo, pero seguro que se te ocurre alguna más (dínoslo, por favor):
Innovación tecnológica en la conservación1 de edificios históricos (donde CARTIF tiene mucho que decir): aquí la sensibilidad que requiere la edificación histórica implica el desarrollo de técnicas y tecnologías específicas, que pueden tener aplicaciones más amplias en la reducción de emisiones de carbono en otros campos de la construcción y de la gestión del entorno. La inspección técnica, la conservación preventiva y la intervención de base digital empleando H-BIM evitan tanto su ruina y/o demolición, como las construcciones alternativas de nuevo cuño, lo que reduce significativamente los recursos materiales y energéticos que pudieran destinarse a esos fines. Además, y esto es importantísimo, los edificios antiguos fueron diseñados y construidos con técnicas y materiales que son inherentemente sostenibles, aprovechándose aspectos que hemos «redescubierto» hoy en día como la orientación, la ventilación natural y el uso de materiales autóctonos.
Reutilización de espacios: Los sitios y edificios históricos pueden ser adaptados para nuevos usos y transformados en espacios habitables o de trabajo con un nivel de confort adecuado al siglo XXI, lo que a medio-largo plazo ahorra recursos en comparación con la construcción de nuevas estructuras sustitutivas. Esta reutilización contribuye a una mayor eficiencia energética y a la reducción de emisiones de carbono.
Adaptación y transcripción de técnicas profesionales antiguas: los lugares históricos son ejemplos de cómo las sociedades del pasado se adaptaron a los desafíos medioambientales (que han existido siempre) y cómo se pueden adoptar en la actualidad lecciones aprendidas en el pasado a través de la comprensión y la reconversión tecnológica de las técnicas y usos tradicionales (tanto materiales como métodos).
Fomento del transporte sostenible: La preservación de los cascos históricos en las ciudades promueve cada vez más la movilidad sostenible. De hecho, fueron concebidos para moverse andando, a caballo o en carromatos, carrozas y carruajes. Por tanto, favorecen absolutamente la accesibilidad peatonal y el uso del transporte público en lugar del vehículo privado. Esto reduce la dependencia de los combustibles fósiles y disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero.
Desarrollo del turismo cultural sostenible: está más que probado que el turismo cultural sostenible puede desempeñar un papel importante en la economía local e incluso de una región, fomentando prácticas más respetuosas con el medio ambiente como la gestión de residuos, la conservación de la biodiversidad y la promoción agroalimentaria y artesanal de calidad.
Pero, ¿realmente el Patrimonio Cultural da para tanto? Pues resulta que si. Y mucho. En línea con las prioridades del pacto verde europeo (European Green Deal) y el marco sobre el clima para 2030 y 2050 de la UE, surgió precisamente en 2021 el libro verde del Patrimonio Cultural Europeo, donde ya se le considera como motor de la descarbonización y espejo sobre el que la ciudadanía ha de verse reflejada como actor principal de las acciones que se necesitan emprender en este sentido.
Edificación histórica y descarbonización es un binomio sobre el que viene trabajando el Comité de Regeneración y Patrimonio Cultural de la Plataforma Europea de la Construcción (a cuya junta ejecutiva pertenece CARTIF desde hace muchos años). Su última agenda de investigación, que cubre el periodo 2021 a 2027, así lo refiere. Y es un asunto sobre el que se está profundizando en las últimas asambleas plenarias. No es para menos cuando el 24% de los edificios residenciales del viejo continente son anteriores a 1945, cerca de la mitad de ellos tienen valor histórico, y de entre estos últimos, el 73% se encuentran en las ciudades, que es precisamente donde se genera la mayor huella de carbono.
¿A que a partir de ahora ves al Patrimonio con todavía una acepción más aparte de la cultural, religiosa o turística?. Pues otra cosa que sabes.
1De acuerdo con la terminología de UNESCO y el ICOMOS sobre el patrimonio tangible, la conservación se considera un término general que cubre las actividades de preservación, conservación, restauración, (re) utilización, interpretación y gestión.
La innovación y las nuevas tecnologías traen consigo una variedad de posibilidades, obstáculos y cuestiones desconocidas que, para poder ser abordadas, necesitan formar equipos interdisciplinares que permitan reforzar las destrezas de cada profesional, enriqueciéndose de los conocimientos, experiencias y habilidades de los demás.
Así lo entiende CARTIF, y es todavía más patente cuando se quiere abordar el patrimonio cultural con los ojos del siglo XXI. Para muestra un botón: el área del centro que se dedica a esta tan difícil como apasionante materia está formada, a día de hoy, por ingenieros industriales e informáticos, físicos y arquitectos. Siempre abiertos a nuevas incorporaciones y siempre en estrecha colaboración con las profesiones que tienen su hábitat natural en este campo (historiadores, arqueólogos, etc.). Juntos trabajan para dar respuesta a los seis pilares fundamentales que internacionalmente se consideran para garantizar la sostenibilidad del patrimonio en sus acepciones tangible, intangible y digital.
La I+D+i aplicada y continuada lleva a productos, procesos y servicios que prueban ser útiles por sí mismos a medio plazo en la investigación, protección, conservación, restauración y difusión de los bienes del patrimonio cultural. No ya sólo con tecnologías, sino con metodologías en consonancia, llegando incluso a poderse evaluar sus impactos económicos y sociales tanto en zonas urbanas como rurales. No podríamos estudiar históricamente, ni analizar arquitectónicamente edificios o monumentos sin conocimientos científicos, sin los aparatos creados por ingenieros, ni los programas hechos por informáticos.
De hecho, la digitalización del patrimonio cultural, cuya correcta acepción y traducción tecnológica fue abordada en un blog anterior y ha colocado a CARTIF en primera línea para la definición de las prioridades de investigación científica y técnica de la UE en la materia, se expande ahora con la definición de nuevos modelos de negocio que permitan que ese patrimonio que ahora disfrutamos siga estando ahí para las generaciones venideras.
En cualquier caso, la tecnología y la innovación deber in permanentemente acompañadas de: directivas, guías y recomendaciones que tengan en cuenta a la población local; políticas donde al Patrimonio se le considere verdaderamente un activo; e incentivación de la formación profesional, la difusión, la concienciación y la educación, puesto que es imposible valorar lo que no se conoce.
Es por eso que el patrimonio cultural, lejos de ser algo inmóvil, está en continua evolución, incluso como concepto, y demanda perfiles profesionales actualizados que atiendan a todo lo que hemos comentado. Ahí es nada…Y estos perfiles se empiezan a cocinar en los proyectos colaborativos que venimos haciendo en CARTIF. Siempre contando con la visión empresarial, los requerimientos de las administraciones públicas, la singularidad y sensibilidad que cada sitio requiere, y los lugares y las gentes donde se encuentra. Otra forma de involucrar y hacer futuro con raíces en el pasado para la juventud.
Análisis de una obra pictórica con una cámara de Terahertzios, que tienen aplicaciones que van desde el análisis de materiales y el estado de conservación, hasta la autenticación de obras de arte. Su capacidad para penetrar diferentes materiales y revelar detalles ocultos los convierte en una herramienta tan valiosa como poco frecuente.
