Técnicas no destructivas para diagnóstico de elementos constructivos (y II)

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Como ya estuve comentando en la primera parte del artículo, en esta segunda parte pretendo describir algunas de las técnicas no destructivas utilizadas para la inspección de edificios, ya sea para evaluar o detectar daños como para realizar un estudio estructural o funcional del mismo para poder redactar un proyecto de rehabilitación adecuado, conociendo perfectamente las partes del edificio en las que es necesaria una intervención, o bien para comprobar la calidad de lo ejecutado en obra nueva, estudiar suelos, capacidad resistente de elementos estructurales o un sinfín de aplicaciones.

No pretendo en el artículo hacer ninguna tesis de cada una de las técnicas, pues para eso existe multitud de bibliografía en la que se pueden consultar y estudiar a fondo los métodos empleados, los principios físicos que utiliza cada técnica, la interpretación de resultados y en definitiva todo lo que se tiene que saber para conocerlas a fondo.  Hay que tener en cuenta que para la perfecta utilización de alguna de las técnicas, existen cursos formativos de duraciones que alcanzan el año, por lo que es evidente que el lector no puede esperar aprender a utilizar cualquiera de las técncas que voy a comentar únicamente con éste escrito.

Sí pretendo sin embargo, que con la lectura del artículo se pueda conocer el funcionamiento básico de cada uno de los métodos, el campo de aplicación y el fundamento físico básico que utiliza para realizar las mediciones, ya que no es habitual (al menos en la escuela de Arquitectura de Valencia donde yo estudié) que se mencionen éstos métodos durante los estudios universitarios básicos, habiéndo adquirido los conocimientos gracias a cursar un Máster de Técnología de la Edificación.  Desde aquí hago un llamamiento para que éste tipo de técnicas sean estudiadas como temario básico en carreras técnicas.

Por todos es sabido que el caracter del entorno de la construcción no es precisamente innovador, por lo que la principal pretensión del artículo es la divulgación, mostrar a técnicos y demás agentes que pueden intervenir en el proceso edificatorio la existencia de éstas técnicas para que poco a poco el sector las vaya aplicando, partiendo del conocimiento de su existencia, y poder así aprovechar las mejoras que nos pueden llegar a permitir.

Las técnicas que se van a comentar son:

• Esclerómetro o medición del índice de rebote.
• Ultrasonidos o medición de velocidad de propagación de ondas.
• Georradar.
• Termografía.

Pasemos por tanto ahora a comentarlas una por una.

Esclerómetro o medición del índice de rebote

Es este quizá el método menos fiable, aunque el más económico en cuanto a su adquisición y utilización.  No precisa además de amplios conocimientos para la interpretación de resultados, aunque si que hay que tener en cuenta la manera en la que se realiza la medición para que sea adecuada.

En realidad, su aplicación no esta dirigida a la rehabilitación, utilizándose en mayor medida para comprobar resistencia de elementos estructurales nuevos de hormigón armado.

Se basa en la respuesta de la superficie del elemento a inspeccionar en función de la rigidez que ofrece la misma, de manera que se mide el rebote que se produce al golpear con el esclerómetro.  Es un indicador de la dureza superficial del hormigón.

Como comento, puede dar una aproximación a la resistencia únicamente de la superficie, por lo que cualquier elemento que se encuentre embebido cerca de ésta superficie puede dar lugar a lecturas equivocadas, como es el caso de barras de acero en elementos de hormigón.  Es por ello que se realizan diferentes golpeos en una misma área, de manera que se extrae un valor medio de todos los golpeos realizados.

Con el valor obtenido, se introduce en una tabla mediante la cual podemos aproximar el valor de resistencia.  El ensayo no es del todo fiable en cuanto al valor obtenido, aunque si que es bastante indicativo de la existencia de algún tipo de merma de resistencia.  Es decir, si un elemento debería dar un valor de 30N/mm2 y el valor obtenido con el esclerómetor es de 16N/mm2, es posible que no sea ese el valor de la resistencia real del elemento, pero me indica que ese elemento debe ser vigilado y ensayado por otro método más fiable.  Nos sirve por tanto para realizar una primera criba de elementos a inspeccionar.

Si pinchas aquí, podrás acceder a un directorio de empresas fabricantes de esclerómetros, de donde podrás encontrar información más concreta sobre ésta técnica.

Esclerómetro

Ultrasonidos o medición de la velocidad de propagación de ondas

Esta es una técnica mucho más precisa que la anterior, ya que parte de una calibración que nos acerca mucho más a los valores reales cuando obtenemos una medición, siendo un complemento muy indicado para combinar con el método anterior.

Es bien sabido que la velocidad de propagación de ondas elásticas a través de un sólido se encuentra muy condicionada por diferentes factores como la mineralogía del material, la textura, la densidad, la porosidad el grado de humedad, la temperatura o la presión, por lo que al estudiar la velocidad obtenida en un determinado medio, se puede deducir mediante ésta técnica valores que nos ayuden a valorar el estado del elemento, su reistencia, su grado de humedad y muchos otros datos.

Para poder relacionar la velocidad de propagación obtenida en un determinado elemento con la calidad del mismo, es necesario relacionar dicha velocidad con la obtenida en una calibración previa, siendo necesaria la medición de elementos en buen estado que nos sirvan de referencia con los que poder comparar los resultados obtenidos en los elementos de los que queremos obtener valores.

Esto se realiza mediante la extracción de testigos, sobre los cuales se realiza una medición de velocidad ultrasónica y a continuación se rompen para averiguar su resistencia.  De ahí podemos deducir que determiandas velocidades corresponden a determiandas resistencias con lo que, al medir el elemento a inspeccionar podemos deducir resistencias por encima de los testigos en caso de velocidades de propagación mayores y resistencias por debajo de las de calibración para velocidades menores.

Como comentaba, es un complemento muy adecuado a la técnica del esclerómetro en el caso de estructuras de hormigón, ya que una vez tenemos calibrado el equipo de ultrasonidos, no es necesario realizar una medición sobre por ejemplo toda una planta de pilares.  Únicamente mediremos la velocidad de propagación de ultrasonidos en aquellos sobre los que el ensayo de dureza superficial nos haga sospechar de una merma de resistencia del pilar, evitando ensayar con los ultrasonidos, un método más costoso) todos los pilares de una planta.

Éste método se puede utilizar también para medir el grado de humedad, estado de conservación o la resistencia de vigas de madera en estructuras a rehabilitar, pudiendo combinar la técnica con la termografía de modo similar al que comentábamos para estructuras de hormigón, es decir, buscando variaciones de humedad con la cámara termográfica y ensayando dichas zonas con ultrasonidos para obtener valores concretos.

Ultrasonidos

Georradar

Esta es una de las técnicas de ensayos no destructivos sobre las que seguramente más estudios se están realizando en la actualidad para encontrar aplicaciones directas en el sector de la construcción y la rehabilitación, ya que las primeras publicaciones sobre el tema aparecieron sobre los años 70.

La técnica se basa en la emisión y detección de ondas electromagnéticas, las cuales al incidir en eterogeneidades del medio estudiado provova diferencias en las ondas recibidas.  Esto es debido a que cada material tiene unas características electromagneticas diferentes, las cuales provocan reflexiones diferentes en función del medio en el que se propagan, pudiendo averiguar los puntos de interfase gracias a la diferencia de la onda recibida.

A partir de las ondas detectadas, se pueden medir los tiempos de llegada de las mismas, es decir, el tiempo que han tardado en ser emitidas, rebotar en uan interfase entre dos materiales y ser recibidas, de manera que podemos averiguar sabiendo la velocidad de la onda emitida la distancia a la que se encuentra dicha interfase, que puede ser una irregularidad en el material, un hueco, una fisura, una armadura en hormigón o un sinfín de cosas que nos permite detectar éste método.

Los datos obtenidos se leen a través de radargramas, en los cuales se pueden ver discontinuidades en el material que, tras su estudio y procesado nos permite obtener los datos que necesitamos sobre el estado del material, la profundidas a la que se encuentran armaduras, la posición de las mismas, espesores, oquedades, etcétera.

Radargrama

Aunque a simple vista la interpretación de un radargrama como el de la imagen pueda parecer imposible, no lo es tanto con unas pequeñas nociones técnicas, aunque evidentement el ainterpretación experta requiere de una formación específica muy intensa y un gran conocimiento de las propiedades físicas de las ondas electromagneticas.

En el radargrama se puede obtener la amplitud de la onda recibida y los tiempos dobles de llegada, es decir, el tiempo en el que la onda se emite y regresa a la antena receptora.  Las distintas coloraciones que se observan en el radargrama indican la amplitud, que puede diferenciarse mediante zonas más claras o más oscuras (como el de la imagen) o bien mediante cambiós de color, según la escala que estemos utilizando.  La elección de la escala a utilizar será función de las diferencias de amplitud que pretendamos detectar, es decir, la mayor o menor diferencia entre materiales a detectar.

En el eje vertical se representan los tiempos dobles de llegada, con lo que podemos llegar a averiguar la profundida a la que se encuentra una anomalía detectada.

Con la técnica del georadar podemos llega a hacer mapas 3D de grandes áreas, lo que nos permite obtener imágenes bastante claras de las anomalias que se puedan encontrar.

Puede ser empleada en multitud de aplicaciones relacionadas con al edificación, desde averguar la posición y profundidad de armaduras en hormigones hasta averiguar la estructura interna de una viga de madera en una rehabilitación, aunque todavía se encuentra en una fase inicial del desarrollo de la técnica en nuestro campo, pero ya se van llevando a cabo inspecciones con resultados muy positivos.

De hecho, una de las aplicaciones que a mi me parecen más interesantes es la del estudio de suelos, que hasta ahora se está realizando a base de realizar perforaciones puntuales en un terreno y extrapolando los resultado al resto de la superficie del mismo, encontrando en muchas ocasiones suelos en perfecto estado en los puntos inspeccionados pero con deficiencias puntuales en otras zonas de la superficie que no pueden ser descubiertas más que en el momento de realizar la excavación, en caso de que sea un defecto superficial o al detectar grietas y asentamientos no esperados en el caso de que se trate de deficiencias más profundas.  Sin embargo, gracias a la técnica del georradas será posible obtener datos de toda la superficie del subsuelo sobre el que se va a ejecutar una edificación.  Desgraciadamente no es todavía una técnica regulada para este tipo de inspecciones y aún no se considera válida como estudio geotécnico de un terreno.

Otra de las ventajas del sistema es que es transportable en la mayoria de los casos, por lo que se puede utilizar in situ sin un gran despliegue de medios, como se puede ver en el video si pinchas aquí.  Se trata de un video en el que uno de los principales fabricantes de equipos de georadar, GSSI, nos muestra la aplicación de uno de sus equipos para inspección de estructuras de hormigón.

Algunas de las multiples aplicaciones en las que se puede utilizar el georadas son:

• Determinación de espesores en firmes, soleras, forjados…
• Estados de subsuelo debajo de losas de hormigón ya ejecutadas.
• Determinar la posición de armaduras en elementos estructurales de hormigón.
• Estado interno de hormigónes en vigas, pilares, losas…
• Detección de problemas en cimentaciones.
• Estudios de terrenos.
• Localización de restos arqueológicos.
• Localización de cavidades.

La lista podría ser interminable, aunque considero que con las comentadas el lector se puede hacer una idea del enorme campo de aplicación de ésta técnica.

Termografía de infrarojos

Es otra de las técnicas que me parecen más intereantes para el estudio de edificaciones, aunque en este caso su aplicación se encuentre limitada por la escasa profundidad a la que podemos acceder.

Erroneamente se considera en muchas ocasiones al equipo de termigravimetría de infrarrojos o cámara de infrarojos como un termómetro con el cual es posible medir directamente la temperatura de grandes superficies, aunque lo que el equipo registra en realidad no es la temperatura, sino la radiación de ondas electromagnéticas que son emitidas por los materiales.

Es uno de los métodos que más desarrollo se prevé en los próximos tiempos debido en gran parte a las nuevas legislaciones de eficiencia energética que están entrando en vigor, las cuales obligarán cada vez más a vigilar y controlar los aislamientos en viviendas de nueva construcción y el estado de las fachadas para las rehabilitaciones.

Efectivamente, éste es una de las técnicas idoneas para realizar mediciones de pérdidas y ganancias térmicas de los edificios, permitiéndonos detectar facilmente zonas con defectos de aislamientos, puentes térmicos, etcétera.  Además, permite una fácil e inmediata interpretación de resultados, simplemente viendo las imágenes a traves de la pantalla de visualización del equipo.

Imagen termográfica obtenida en www.ebuilding.es

Imagen termográfica obtenida en www.inspeccionestermograficas.es

Como se ha dicho anteriormente, lo que se obtiene con el equipo de termografía de infrarojos no es la temperatura del material, sino la energía que emite.  Se puede deducir la temperatura de una superficie a partir de la emisividad del material que la compone.  Evientemente en una fachada la cantidad de materiales que la componen es muy elevado, por lo que las temperaturas obtenidas son en realidad temperaturas relativas, aunque la imagen obtenida nos permite detectar anomalías en el comportamiento térmico de la superficie estudiada.

Las aplicaciones de ésta técnica son también innumerables, entre las que destacaría las siguientes:

• Detección de conducciones empotradas, como por ejemplo en suelos radiantes.
• Fallos de aislamiento en fachadas.
• Detección de humedades, ya que l aemisividad de los materiales varía con el grado de humedad.
• Detección de grietas y fisuras superficiales en materiales.
• Detección de montantes metálicos en sistemas de tabiquería seca (pladur)
• Detección de excesos de temperatura en instalaciones electricas
• Detección de estructura interna de madera.
• Localización de fugas de agua.
• Estudio de envolvente térmica de edificios existentes.

Otras muchas aplicaciones me dejo sin enumerar en la lista, pero creo que las comentadas ilustran perfectamente las enormes posibilidades de la técnica.

Una de las ventajas de la utilización de la termografís de infrarojos es la facilidad de interpretación de los datos obtenidos, ya que al ser éstos muy gráficos se pueden averiguar facilmente puntos anómalos en las imágenes obtenidas sin una cualificación especifica, aunque como siempre, para una inspección realmente seria y una perfecta interpretación de resultados son necesarias intensas jornadas formativas para conocer los fundamentos físicos de la técnica.

Otra de las ventajas es la relativa economía de los equipos, ya que desde unos 1000 € es posible adquirir una cámara de termografía.  En mi opinión, debería ser uno de los equipos imprescindibles para cualquier técnico que vaya a trabajar en temas como la rehabilitación energética de edificios, la inspección de eficiencia energética o el control de calidad de aislamientos de la edificación.

Uno de los inconvenientes es la escasa profundidas que podemos alcanzar mediante ésta técnica, ya que escasamente podremos obtener datos a una profundidad mayor de un par de centímetros.

En el siguiente video realizado por la firma FLIR, una de las empresas más importantes en la fabricación de cámaras termográficas, se puede ver perfectamente explicada la aplicación de la técnica.

 Para finalizar, comentar la gran cantidad de técnicas de ensayo no destructivas que me he dejado por describir, aunque considero que las mencionadas en el artículo son las más representativas y las que tienen una aplicación más directa en el ámbito de la edificación y la rehabilitación.

Seguramente en futuros artículos describiré otras como la técncia del penetrómetro para inspección de elementos estructurales de madera, métodos ECO, de emisión acústica u otros de aplicación más específica para la rehabilitación patrimonial como la microscopía electrónica de barrido, la difracción de rayos X, etcétera.

Seguramente, muchos de vosotros teneis mayor conocimiento sobre el tema tratado, por lo que os animo a que os pongais en contacto conmigo para que pueda ampliar la información y mejorar el artículo, seguro que los compañeros que no los conocen lo agradecerán.

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