Innovación avanzada para el patrimonio cultural e histórico valenciano: el proyecto SISPATINT 2022
AIDIMME desarrolla en este proyecto de I+D un sistema avanzado de monitorización de obras de arte y de construcciones, aplicable tanto a patrimonio como a obra nueva.
AIDIMME continúa desarrollando el proyecto de I+D SISPATINT 2022 (Prueba, configuración y mejora del sistema PATINT, y estudio y análisis de biomateriales y estructuras de madera), que pertenece a la línea estratégica de I+D de AIDIMME BIOMATERIALES, en concreto a la sublínea de trabajo BIO0 (Análisis y caracterización de estructuras de madera).
Este proyecto está financiado por la Generalitat Valenciana mediante el programa Planes de Mejora de la Actividad y Capacidad de I+D Fondos GVA para el ejercicio 2022, que es impulsado por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial).
Consta de diferentes actividades de investigación aplicada para probar, configurar y mejorar el sistema PATINT (desarrollado en 2019 en el proyecto DIPPATINT, también con la financiación de fondos GVA), así como de actividades para el estudio y análisis de biomateriales y de estructuras de madera.
Dicho sistema es una herramienta para monitorizar, preventivamente y de forma automatizada, la madera en obras de arte, construcciones de patrimonio y obra nueva. Este sistema, robusto, escalable y muy flexible, resultará compatible e integrable con plataformas de Smart Cities. En la nueva arquitectura que se está desarrollando actualmente, los sensores acceden directamente a la nube (cloud computing).
Los objetivos propuestos para SISPATINT 2022 son los siguientes:
- Implementación, configuración y prueba de la nueva arquitectura del sistema PATINT, basada en componentes WiFi de bajo consumo energético y con conexión directa del sistema a la nube (cloud computing) y a plataformas de Smart Cities.
- Desarrollo, configuración y prueba de una red completa de sensores de monitorización de la madera en obras de arte y construcciones de patrimonio y obra nueva.
- Estudio y análisis de biomateriales (lignocelulósicos, composites, etc.). Análisis, caracterización y reparación de estructuras de madera.
Debido a los avances recientes en componentes WiFi de bajo consumo energético, en el proyecto se está desarrollando una nueva arquitectura para PATINT, que se muestra esquematizada en la siguiente imagen.
En la nueva arquitectura del sistema, los nodos sensores son ahora también nodos WiFi (es decir, monitorizan automáticamente la madera y también transmiten por WiFi los datos obtenidos) y, por tanto, incluyen componentes WiFi de bajo consumo energético.
Cada nodo sensor WiFi consta de un módulo DIPP_SENS (módulo sensor, que va insertado en la madera y mide los parámetros de interés) y un módulo DIPP_WIFI (módulo de control y comunicaciones), que sustituye al módulo DIPP_RF de la arquitectura inicial de PATINT.
Para las pruebas iniciales de los nuevos nodos sensores WiFi, se diseñaron y fabricaron de forma iterativa 11 prototipos de la placa de circuito impreso, con los componentes electrónicos ubicados en distintas posiciones de ella, hasta conseguir un prototipo final compacto, simple y muy fácil de montar.
Este prototipo final se ha configurado y programado, de modo que los tiempos de envío de datos y el consumo energético sean lo más reducidos posibles. Actualmente se están haciendo pruebas con él de modo exhaustivo.
Para evitar que un posible cortocircuito en el módulo sensor (DIPP_SENS), que va insertado en la madera, cause también que no funcione del módulo de comunicaciones (DIPP_WIFI), se decidió separar la alimentación de ambos. Para ello, la placa impresa sensora se alimenta mediante un regulador de tensión lineal tipo LDO con protección frente a cortocircuitos, que a su vez recibe alimentación de la salida de un conversor conmutado que garantiza una tensión estable de 3,3 voltios con independencia de las variaciones que, por efecto del paso del tiempo, puedan producirse en las pilas que alimentan al sensor WiFi.
La siguiente figura muestra la interconexión entre el microprocesador y el regulador de tensión lineal por la línea VDD_SENS.
VDD_SENS está conectado a un puerto I/O del microprocesador que, cuando entra en hibernación, se queda en espera. En esa situación, el regulador se queda habilitado y por lo tanto los elementos electrónicos están alimentados, lo que aumenta el consumo de corriente y no es deseable en absoluto. Para solucionarlo se puso una resistencia de “pull-down”, como muestra la siguiente fotografía.
Con el objetivo de evitar la pérdida de información y aumentar la duración de las pilas del sensor, se ha insertado en la PCB una tarjeta comercial de memoria microSD de 2 GB. En esta tarjeta se van almacenando las medidas del sensor y se envían de golpe cada cierto tiempo (en las pruebas iniciales, 12 horas).
En las pruebas iniciales, cada 15 minutos se toma una medida y se almacena en la tarjeta de memoria, en un fichero denominado «last_readings.txt». Cada 12 horas (48 medidas) se envía el contenido del fichero a la nube o a un nodo IoT (Internet of Things). En la tarjeta de memoria se genera también un fichero “log.txt” en que se registran las diferentes incidencias ocurridas en el módulo a lo largo de su historia.
Actualmente continúan las pruebas, que por el momento han llegado a unas 2.100 horas de funcionamiento interrumpido.
En el proyecto están realizándose también pruebas del sistema PATINT fuera del laboratorio, con su arquitectura inicial, a fin de detectar posibles errores en el hardware o en la programación, así como de verificar el funcionamiento del sistema para períodos largos y de comprobar la duración real de las pilas utilizadas (a menudo hay discrepancias significativas entre los datos del fabricante y la duración en entornos que no sean de laboratorio).
Para ello se enterraron varios nodos sensores en un suelo donde existen termitas y se están registrando y analizando los datos enviados por ellos. Debido a varias intensas lluvias que hubo en el primer semestre del año, resultó necesario sustituir algunos nodos sensores por otros cuyas placas impresas hubieran sido previamente tropicalizadas, a fin de que puedan resistir humedades elevadas durante largos períodos de tiempo.
La tropicalización consiste en la aplicación de un recubrimiento aislante sobre una PCB para protegerla de agentes externos como la condensación de agua, humedad, ambientes salinos, etc.
Existen diversas sustancias (resinas y barnices) y métodos de aplicación para llevar a cabo la tropicalización. De todas ellas se optó por usar para el proyecto un barniz acrílico en formato aerosol, que se aplicó mediante pulverización, una vez protegida la parte óptica del nodo sensor. En concreto se realizaron para cada cara de la PCB 3 pulverizaciones con una distancia de 15-20 cm, espaciadas 15 minutos. Las placas tropicalizadas se probaron previamente antes de integrarlas en el nodo sensor correspondiente y de volverlos a enterrar.
Según Miguel Ángel Abián, coordinador y director técnico del proyecto, “la combinación de herramientas TIC (sensores, tecnologías inalámbricas, algoritmos predictivos, inteligencia artificial, protocolos de Smart Cities, etc.) es la única forma viable de conservar inmuebles y obras de arte sin tener que recurrir a costosas soluciones de reparación o tratamiento”.
Anualmente, las termitas subterráneas (Reticulitermes lucifugus) causan en Europa gastos superiores a los 730 millones de €uros en daños, tratamientos y reparación de los daños en estructuras de madera. Dicha cantidad está aumentado por el cambio climático, que ocasiona que las termitas estén comenzando a extenderse a zonas donde hasta ahora había bajas temperaturas prolongadas en invierno y, en consecuencia, sus colonias no podían sobrevivir.
El sistema resultante del proyecto podrá emplearse tanto en construcciones patrimoniales como en construcciones actuales y obra nueva. Por motivos normativos, medioambientales y de ahorro energético, en muchos países del mundo está aumentando la construcción en madera; y es cuestión de tiempo que ese crecimiento, apoyado por la decidida apuesta de la UE por el uso de materiales sostenibles y reciclables en la construcción, ocurra también en España.
Con este sistema podrán monitorizarse en tiempo real estructuras nuevas de madera y derivados, y así se vencerán las reticencias que tradicionalmente han limitado mucho el empleo de madera en construcción en nuestro país y, en particular, en la Comunitat Valenciana (el riesgo de degradación por humedad, hongos e insectos xilófagos, por ejemplo).
Los principales resultados técnicos que van obteniéndose en SISPATINT 2022 están disponibles en la página web del proyecto, de forma gratuita, libre y abierta.
Para más información sobre el proyecto y sus resultados, contacte con AIDIMME.
Este proyecto ha sido apoyado por:
Número de proyecto: 22200010
Expediente: IMAMCA/2022/2
Duración: Del 01/01/2022 al 31/12/2022
Coordinado en AIDIMME por: ABIÁN PÉREZ,MIGUEL ANGEL
Línea de I+D: BIOMATERIALES
Para más información, contacte con AIDIMME.
Visitas: [wpstatistics stat=pagevisits time=total id=32088]
Tecnologías avanzadas e innovadoras para el patrimonio cultural e histórico valenciano: el proyecto SISPATINT 2022
En este proyecto de I+D, AIDIMME desarrolla un sistema avanzado de monitorización de obras de arte y de construcciones, tanto de carácter patrimonial como actuales y de obra nueva.
Recientemente ha sido aprobado el proyecto de I+D SISPATINT 2022 (Prueba, configuración y mejora del sistema PATINT, y estudio y análisis de biomateriales y estructuras de madera), que pertenece a la línea estratégica de I+D de AIDIMME BIOMATERIALES, en concreto a la sublínea de trabajo BIO0 (Análisis y caracterización de estructuras de madera).
El proyecto SISPATINT 2022 está financiado por la Generalitat Valenciana mediante el programa Planes de Mejora de la Actividad y Capacidad de I+D Fondos GVA para el ejercicio 2022, que es impulsado por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial).
Consta de diferentes actividades de investigación aplicada para probar, configurar y mejorar el sistema PATINT (desarrollado en 2019 en el proyecto DIPPATINT, también con la financiación de fondos GVA), así como de actividades para el estudio y análisis de biomateriales y de estructuras de madera.
Los objetivos propuestos para SISPATINT 2022 son los siguientes:
- Implementación, configuración y prueba de la nueva arquitectura del sistema PATINT, basada en componentes WiFi de bajo consumo energético y con conexión directa del sistema a la nube (cloud computing) y a plataformas de Smart Cities.
- Desarrollo, configuración y prueba de una red completa de sensores de monitorización de la madera en obras de arte y construcciones de patrimonio y obra nueva.
- Estudio y análisis de biomateriales (lignocelulósicos, composites, etc.). Análisis, caracterización y reparación de estructuras de madera.
El innovador sistema PATINT es una herramienta para monitorizar, preventivamente y de forma automatizada, la madera en obras de arte, construcciones de patrimonio y obra nueva. Este sistema, robusto, escalable y muy flexible, resultará compatible e integrable con plataformas de Smart Cities. En la nueva arquitectura que se está desarrollando, los sensores accederán directamente a la nube (cloud computing).
Debido a los avances recientes en componentes WiFi de bajo consumo energético, en el proyecto se está desarrollando una nueva arquitectura para PATINT. La nueva arquitectura se esquematiza de forma muy simplificada en la siguiente imagen.
Con esta nueva arquitectura se obtienen las siguientes ventajas con respecto a la que se desarrolló inicialmente para pruebas en laboratorio o con respecto a otras basadas en Raspberry Pi o similar:
- No hay límite en el número de sensores por inmueble. Anteriormente había un límite de 32 sensores por cada nodo receptor.
- Se elimina el nodo receptor y por tanto también desaparece el software de gestión de éste.
- Los sensores pueden instalarse en cualquier parte del mundo, ya que utilizan la red WiFi para comunicarse, en vez de la banda libre de radio de 868 MHz, que limitaba su uso a Europa.
- Permite la conexión directa con la nube y con plataformas de Smart Cities.
En la nueva arquitectura del sistema, los nodos sensores son ahora también nodos WiFi (es decir, monitorizan automáticamente la madera y también transmiten por WiFi los datos obtenidos) y, por tanto, incluyen componentes WiFi de bajo consumo energético.
Para las pruebas iniciales de los nuevos nodos sensores WiFi, se diseñaron y fabricaron de forma iterativa 11 prototipos de la placa de circuito impreso, con los componentes electrónicos ubicados en distintas posiciones de ella, hasta conseguir un prototipo final compacto, simple y muy fácil de montar. Actualmente se está configurando y programando dicho prototipo, que después se probará exhaustivamente.
En el proyecto se están realizando también pruebas del sistema fuera del laboratorio, con la primera arquitectura de aquel. Para ello se enterraron varios nodos sensores en un suelo donde existen termitas y se están registrando y analizando los datos enviados por ellos. Debido a las intensas lluvias, resulta necesario sustituir algunos nodos sensores por otros cuyas placas impresas hayan sido previamente tropicalizadas, a fin de que puedan resistir humedades elevadas durante largos períodos de tiempo.
Según Miguel Ángel Abián, coordinador y director técnico del proyecto, “la nueva arquitectura que se está desarrollando en SISPATINT 2022 simplifica mucho la anterior, es más robusta y reduce el número de líneas de código y el consumo energético”. Además permite la conexión directa con la nube y con plataformas de Smart Cities.
El uso de herramientas TIC (sensores, tecnologías inalámbricas, algoritmos predictivos, inteligencia artificial, protocolos de Smart Cities, etc.) resulta imprescindible para conservar inmuebles y obras de arte sin tener que recurrir a costosas soluciones de reparación o tratamiento. Anualmente, las termitas subterráneas causan en Europa gastos superiores a los 730 millones de €uros en daños, tratamientos y reparación de los daños en estructuras de madera. Dicha cantidad está aumentado por el cambio climático, que ocasiona que las termitas estén comenzando a extenderse a zonas donde hasta ahora había bajas temperaturas prolongadas en invierno y, en consecuencia, sus colonias no podían sobrevivir.
El sistema resultante del proyecto podrá utilizarse tanto en construcciones patrimoniales como en construcciones actuales y obra nueva. Por motivos normativos, medioambientales y de ahorro energético, en muchos países del mundo está creciendo la construcción en madera; y es cuestión de tiempo que ese crecimiento, apoyado por la decidida apuesta de la UE por el uso de materiales sostenibles y reciclables en la construcción, ocurra también en España. Con este sistema podrán monitorizarse en tiempo real estructuras nuevas de madera y derivados, y así se vencerán las reticencias que tradicionalmente han limitado mucho el empleo de madera en construcción en nuestro país y, en particular, en la Comunitat Valenciana (el riesgo de degradación por humedad, hongos e insectos xilófagos, por ejemplo).
El proyecto y sus resultados se difundieron el pasado febrero en la jornada “Conocer la madera”, patrocinada por la Cátedra Maderamen. Los principales resultados técnicos que van obteniéndose en SISPATINT 2022 están disponibles en la página web del proyecto, de forma gratuita, libre y abierta.
Para más información sobre el proyecto y sus resultados, contacte con AIDIMME.
Proyecto apoyado por:
Número de proyecto: 22200010
Expediente: IMAMCA/2022/2
Duración: Del 01/01/2022 al 31/12/2022
Coordinado en AIDIMME por: ABIÁN PÉREZ, MIGUEL ANGEL
Línea de I+D: BIOMATERIALES
Para más información, contacte con AIDIMME.
Visitas: [wpstatistics stat=pagevisits time=total id=28471]
AIDIMME imparte una ponencia técnica para la jornada “Conocer la madera”, patrocinada por la Cátedra Maderamen
Asimismo, se realizó transferencia tecnológica y promoción de resultados de los proyectos de I+D INNOCOND y SISPATINT 2022.
El pasado miércoles 23 de febrero se impartió una ponencia técnica en AIDIMME dentro de la jornada “CONOCER LA MADERA”, patrocinada por la Cátedra MADERAMEN, a la que asistieron unos 40 arquitectos. La ponencia fue impartida por Miguel Ángel Abián, coordinador y director técnico de los proyectos INNOCOND y SISPATINT 2022, jefe del Dpto. de Tecnología y Biotecnología de la Madera y responsable de Servicios Avanzados de Construcción y Rehabilitación. Abián ha sido coordinador, investigador principal o investigador en más de 50 proyectos europeos, nacionales o regionales y Redes de Excelencia, y tiene 26 años de experiencia en actividades de I+D+i.
La Cátedra Maderamen, creada por la UPV y el IVE (Instituto Valenciano de la Edificación), y cuya directora es Begoña Serrano Lanzarote, tiene como fin promocionar y desarrollar actividades que visibilicen la necesidad e importancia de recuperar la madera en el diseño y mejora del hábitat construido, buscando su descarbonización, favoreciendo la circularidad, creando entornos equitativos, saludables y resilientes, mediante la innovación, la digitalización y la industrialización del sector.
El Dpto. de Tecnología y Biotecnología de la Madera de AIDIMME trabaja habitualmente con Colegios de Arquitectos, particulares, estudios de arquitectura y Administraciones Públicas en formación, asesorías técnicas y tecnológicas, pliegos de control de calidad, control de calidad en materiales y ejecución, diagnosis de madera en estructuras, peritaje estructural y de carpintería, caracterización mecánica y térmica de prototipos de materiales y productos para construcción, resistencia al fuego, etc.
En la ponencia se presentaron las principales actividades de AIDIMME relacionadas con la madera en construcción:
- Actividades de I+D+i, con una exposición extensa de los proyectos INNOCOND y SISPATINT 2022. Ambos proyectos se tratan más adelante.
- La evaluación no destructiva de la madera y su refuerzo/consolidación. En varios proyectos de I+D, AIDIMME ha perfeccionado las técnicas no destructivas existentes para conseguir resultados muy precisos, facilitar su aplicación en obra y ampliar su rango de aplicaciones. En algunos casos, cuando se comparan los resultados no destructivos mejorados por AIDIMME con los resultados obtenidos mediante ensayos destructivos (ensayo de flexión en máquina universal de ensayos), se consiguen coeficientes de determinación de hasta el 98%.
- La preservación de la madera, tanto con tratamientos como mediante monitorización continúa del riesgo de degradación mediante sensores inalámbricos.
- Arquitectura paramétrica, pasiva y bioclimática.
- Asesorías para estudios de arquitectura en diagnóstico estratégico e innovación del modelo de negocio. Cada vez más, por los nuevos modelos habitacionales que están surgiendo (coliving, viviendas colaborativas o cohousing, viviendas intergeneracionales) y por el mayor peso de la sostenibilidad en los proyectos (bioconstrucción, arquitectura sostenible, pasiva, etc.), los estudios de arquitectura necesitan asesoramiento en tres aspectos principales: diagnóstico estratégico, innovación del modelo de negocio y prospección del mercado con clientes objetivo.
Proyecto INNOCOND
El proyecto INNOCOND (Desarrollo de materiales sostenibles innovadores para mejorar el aislamiento térmico en construcción) está financiado por el IVACE (Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial), dentro de la convocatoria “Ayudas dirigidas a centros tecnológicos CV para proyectos de I+D en cooperación con empresas 2021”. También está cofinanciado por el Programa Operativo FEDER de la Comunidad Valenciana 2021-2027.
INNOCOND se dirige al sector de la construcción y rehabilitación, a empresas de 1ª y 2ª transformación de la madera, a estudios de arquitectura e ingeniería para construcción y estructuras y, por último, a empresas de software.
El proyecto, que se desarrolla en cooperación con empresas valencianas de los sectores de interés, tiene por finalidad investigar y desarrollar materiales innovadores renovables y reciclables, de alto aislamiento térmico, alta resistencia mecánica y baja densidad, destinados a la rehabilitación y a la construcción (tanto tradicional como bioconstrucción, construcción pasiva y construcción bioclimática).
Por razones técnicas, normativas, medioambientales, de eficacia energética y de demanda social, tanto la construcción tradicional como la bioconstrucción, la construcción pasiva y la construcción bioclimática necesitan materiales ligeros de alto aislamiento térmico de origen sostenible que sean reciclables. Un ejemplo de estas directivas es la Directiva de Eficiencia Energética de Edificios (2010/31/EC), que especifica la implantación obligatoria a partir de 2020 de los edificios de consumo de energía casi nulo, llamados nZEB (Nearly Zero Energy Buildings).
Los resultados esperados del proyecto son los siguientes:
- Un análisis de materiales de aislamiento avanzados, recientes o en proceso de desarrollo, y de su posible uso en construcción y rehabilitación.
- Fichas técnicas resumen de los anteriores materiales.
- Prototipos de nuevos materiales para construcción/rehabilitación que satisfagan los siguientes requisitos: alta resistencia mecánica, alto aislamiento térmico, baja densidad, de origen sostenible y fácilmente reciclables.
- Una descripción del mercado objetivo de los nuevos materiales.
- Una guía de aplicación de los materiales desarrollados para conseguir edificios de consumo de energía casi nulo (nZEB).
- La caracterización mecánica y térmica, según el CTE, de los nuevos materiales.
- La difusión efectiva del proyecto y sus resultados.
- La transferencia y promoción de los resultados a empresas de la Comunitat Valenciana, escogiendo los canales más adecuados para que la transferencia tenga el mayor impacto posible.
Hasta ahora, en el proyecto se ha realizado un completo análisis de los materiales de aislamiento avanzados (plasmado en unas fichas técnicas), se han definido las especificaciones para los nuevos materiales aislantes innovadores y se están desarrollando prototipos de estos.
Los principales resultados técnicos que van obteniéndose en INNOCOND están disponibles en la página web del proyecto, de forma gratuita, libre y abierta.
Proyecto SISPATINT 2022
El proyecto SISPATINT 2022 (Prueba, configuración y mejora del sistema PATINT, y estudio y análisis de biomateriales y estructuras de madera) está financiado por la Generalitat Valenciana mediante el programa Planes de Mejora de la Actividad y Capacidad de I+D Fondos GVA para el ejercicio 2022, que es impulsado por el IVACE. Consta de diferentes actividades de investigación aplicada para probar, configurar y mejorar el sistema PATINT (desarrollado en 2019 en el proyecto DIPPATINT, también con la financiación de fondos GVA), así como de actividades para el estudio y análisis de biomateriales y de estructuras de madera.
Debido a los avances recientes en componentes WiFi de bajo consumo energético, en el proyecto se está desarrollando una nueva arquitectura para PATINT.
El innovador sistema PATINT es una herramienta para monitorizar, preventivamente y de forma automatizada, la madera en obras de arte, construcciones de patrimonio y obra nueva. Este sistema, robusto, escalable y muy flexible, resultará compatible e integrable con plataformas de Smart Cities. En la nueva arquitectura que se está desarrollando, los sensores accederán directamente a la nube (cloud computing).
Los objetivos propuestos para SISPATINT 2022 son los siguientes:
- Implementación, configuración y prueba de la nueva arquitectura del sistema PATINT, basada en componentes WiFi de bajo consumo energético y con conexión directa del sistema a la nube (cloud computing) y a plataformas de Smart Cities.
- Desarrollo, configuración y prueba de una red completa de sensores de monitorización de la madera en obras de arte y construcciones de patrimonio y obra nueva.
- Estudio y análisis de biomateriales (lignocelulósicos, composites, etc.). Análisis, caracterización y reparación de estructuras de madera.
Los principales resultados técnicos que vayan obteniéndose en SISPATINT 2022 estarán disponibles en la página web del proyecto, de forma gratuita, libre y abierta.
INNOCOND  | Número de proyecto: 22100059 Expediente: IMDEEA/2021/5 Duración: Del 01/09/2021 al 30/06/2022 Coordinado en AIDIMME por: ABIÁN PÉREZ,MIGUEL ANGEL Línea de I+D: APLICACIÓNES AVANZADAS DE LOS MATERIALES |
SISPATINT 2022 | Número de proyecto: 22200010 Expediente: IMAMCC/2022/1 Duración: Del 01/01/2022 al 31/12/2022 Coordinado en AIDIMME por: ABIÁN PÉREZ,MIGUEL ANGEL Línea de I+D: BIOMATERIALES |
Para más información contacte con AIDIMME.
Visitas: [wpstatistics stat=pagevisits time=total id=26673]