LAS ROCAS EN LA CONSTRUCCIÓN MONUMENTAL: SU

DETERIOROS Y TÉCNICAS DE INTERVENCIÓN EN PIEDRA
Deterioros
Las grandes catedrales románicas y góticas ya contaban desde su construcción con una estructura organizativa
provista de talleres para su conservación y correcto mantenimiento. Aunque catedrales nunca han dejado de construirse,
el tiempo de las monumentales catedrales de piedra terminó y llegó el tiempo de restaurarlas.
La carta del Restauro (1972) y la carta de Venecia (1964), establecieron criterios de intervención ante la situación
alarmante en la que se encontraban muchos edificios y monumentos debido a sucesivas intervenciones que sufrieron
durante años sin ningún tipo de control, norma o sistemática. Estos criterios se resumen en la permanencia del mensaje
histórico-artístico que el autor quiso transmitir, en atender a las causas de deterioro para eliminarlas o minimizarlas en la
medida
de
lo
posible
y
en
la
apropiada
intervención
directa
sobre
la
piedra.
Cuando nos referimos a la reforma o restauración de catedrales lo hacemos como término genérico que engloba iglesias,
ermitas, conjuntos catedralicios, conventos y palacios arzobispales. Las restauraciones no sólo afectan a fachadas y
portadas, sino también a balaustradas, bordillos, escaleras, bancos... "y siempre la piedra es el material protagonista" (ver
Fig. 1)
En los últimos años, el tema de la restauración y la problemática asociada con su ejecución está en boca de todos,
formándose equipos multidisciplinares cada vez con mayor conocimiento y perfeccionamiento en sus técnicas. La
intervención en monumentos no es algo exclusivo de nuestro tiempo, pero sí la restauración como "ciencia", que a pesar de
estar en pleno apogeo, está en observación y no sabemos cómo algunas de las intervenciones realizadas sobre la piedra
van a evolucionar.
FACTORES DE ALTERACION DE LAS ROCAS
A) CAUSAS EXTERNAS
Desde el momento que extraemos la roca de una cantera y la separamos del conjunto rocoso en el que se formó,
la estamos alterando. Las rocas se forman en unas condiciones de presión, temperatura y humedad muy diferentes a las
reinantes en la superficie terrestre y al entrar en contacto con la atmósfera, tienden a equilibrarse con ella, experimentando
una serie de reacciones que con1levan cambios estructurales y de composición. Además, al alcanzar las rocas la superficie
terrestre, quedan expuestas a la acción de los agentes atmosféricos, sufriendo muchos cambios físicos y químicos
englobados bajo el término de meteorización.
Agua
El agua es el principal agente de alteración, reacciona con el sustrato pétreo disolviendo sus componentes y actúa
como vehículo de transporte. La congelación del agua o condensación del vapor de agua aumenta el volumen de la
roca, las tensiones provocadas por el hielo sobre paredes internas y capilares de la roca pueden llegar a romperla y los
ciclos de hielo- deshielo originan exfoliaciones. Los efectos provocados por el hielo dependen del volumen del mismo y de
su lugar de formación.
Agentes atmosféricos
Los agentes atmosféricos actúan como catalizadores de las reacciones intensificando la acción química del agua.
A partir del siglo XIX, el desarrollo de actividades industriales y el aumento de población han producido la emisión masiva
de partículas a la atmósfera. Los principales contaminantes atmosféricos son: los óxidos de nitrógeno, carbono y azufre
procedentes de la combustión de hidrocarburos, el gas metano emitido por los fertilizantes y la quema de bosques, y los
gases de combustión liberados en la incineración de residuos sólidos (Anguita, 1993)
Mal de la piedra
Si existe un término muy extendido y que despierta gran confusión es el denominado "mal de la piedra". Hablar de
un sólo mal de la piedra no es adecuado y en numerosas ocasiones se utilizan términos confusos referentes a un aspecto
que presenta la roca, así se habla de la arenitización del granito, el cáncer de las piedras o el mármol sacaroideo, que no
es otra cosa que pérdida de material y cuyo origen puede estar en diferentes procesos. El término de "mal de la piedra"
como tal sí que se refiere a una patología determinada ocasionada por un proceso en concreto, se trata de una
degradación sufrida por las rocas calizas debido a la presencia de partículas atmosféricas contaminantes, formándose
unas costras de calcín y sulfín muy perjudiciales. Carbonell de Massy (1993) explica el proceso de formación de estas
costras.
Costras de carbonato de calcio : La capacidad de disolución del agua de lluvia aumenta con el CO2, éste acidifica
el agua y produce una rápida disolución de las rocas calizas. El ácido carbónico formado a partir del agua con el dióxido
de carbono, reacciona con el carbonato cálcico forma bicarbonato cálcico que al ser muy soluble es lavado. Pero esta
reacción es reversible, el agua en superficie se evapora y precipita carbonato cálcico, formándose una costra de
carbonato de calcio.
CO3H2 + CaCO3 <=> Ca (CO3H2) 2
La formación de esta costra es beneficiosa a corto plazo, ya que endurece la superficie de la roca y es
impermeable. Pero a la larga alcanza mayor grado de compacidad que el propio sustrato y retiene la humedad en el
interior.
Costras de sulfatos: Su proceso de formación es bastante similar, el ácido sulfuroso formado a partir de la reacción
del agua con el dióxido de azufre se oxida bajo la presencia del oxígeno atmosférico, formándose ácido sulfúrico, que
ataca especialmente a las rocas calizas. Al reaccionar este ácido sulfúrico con el carbonato cálcico bajo la presencia de
agua, se forma sulfato cálcico hidratado y tras evaporarse el agua se forma una costra de sulfato, más dañina que la de
carbonato de calcio porque el sulfúrico es más agresivo que el carbónico y porque retiene más humedad al ser su volumen
mayor. En las zonas próximas al mar el sulfato cálcico formado reacciona con el cloruro sódico del agua del mar y se forma
sulfato sódico, que es muy corrosivo.
Deterioro biológico
El deterioro biológico es la degradación física y química de la roca provocada por organismos vivos. Los líquenes,
hongos y musgos retienen humedad, favorecen la colonización y producen ácidos que modifican el color de la roca. Las
bacterias más dañinas son: las autótrofas por desarrollarse con la propia acción de la luz, las bacterias sulfurosas por
transformar compuestos con silicatos en ácidos y oxidar el azufre a sulfato y las que contienen nitratos por producir nitritos y
nitratos que al reaccionar con el carbonato cálcico de las rocas calcáreas pueden formar nitrato cálcico.
Antes de una limpieza se han de eliminar estas sustancias con algún disolvente que abra los poros de la roca y para
arrancarlas posteriormente con un bisturí una vez que estén secos o muertos. Insectos y roedores movilizan material y los
ácidos presentes en los excrementos de las aves, como el nítrico y el fosfórico, favorecen la degradación química de la
piedra.
Otros
Aquí incluimos el viento, de por sí sus efectos apenas son perjudiciales pero bajo la presencia de sales y humedad
agrava los procesos de cristalización y alveolización; y los cambios de temperatura, que regulan la humedad del sistema
poroso, solubilidad de gases y sales disueltas y la velocidad de las reacciones químicas.
B) CAUSAS INTERNAS
Aunque sus efectos no son comparables con los producidos por causas externas, debemos tener en cuenta este
tipo de causas. Esbert, en su “Manual de diagnosis y tratamiento de materiales pétreos y cerámicos”, consideran las
siguientes causas:
Antropogénicas: los golpes sufridos por la roca, peso de la construcción que soporta, su tratamiento superficial, labra
que presenta.
Petrográficas: a mayor tamaño de grano, más disgregable es la roca y viceversa.
Tectónicas: durante el ascenso de las rocas hacia la superficie terrestre o por pérdida de resistencia a la
deformación y aparecen diaclasas, vías de entrada para los agentes erosivos.
FORMAS DE DETERIORO
Engloban todas las modificaciones de color, textura, aspecto y composición mineralógica causadas por factores de
alteración. La mayoría de las patologías se produce en la superficie de la piedra y contribuye a la penetración de agentes
corrosivos.
PÁTINAS
Son películas delgadas superficiales formadas por diversas causas (Fig. 2).
-Envejecimiento:
por
el
propio
paso
del
tiempo
y
exposición
-Decoloración: varía la tonalidad natural de la piedra, es la llamada "noble pátina".
a
la
intemperie.
-Cromática: son las policromías, muy de moda en la Edad Media.
-Biogénica: la superficie de la roca está recubierta por organismos.
-Suciedad: ennegrecimiento causado por contaminación ambiental.
-Históricos: antiguamente se utilizaban pátinas tradicionales, compuestas por leche y sangre, para uniformar el color
de la piedra y para cementar la superficie rocosa.
FISURAS
Todos los materiales de construcción presentan fracturas de dimensión variable. El origen de su formación puede
deberse a esfuerzos mecánicos, a la corrosión de elementos mecánicos o que ya estuvieran presentes en la roca de
partida (pelos de cantería).
EFLORESCENCIAS
Son manchas blancas producidas por la precipitación de sales solubles al migrar y evaporarse el agua en la
superficie de rocas porosas. La procedencia de las sales es muy diversa; la fuente puede estar en el suelo, en aguas
subterráneas, excrementos de aves, antiguos tratamientos, en morteros utilizados o proceder de la roca original. Las sales
más comunes en las rocas de los monumentos son los sulfatos, cloruros, carbonatos y nitratos. Si la formación de estas sales
tiene lugar bajo la superficie de la piedra reciben el nombre de subeflorescencias, y si se forman en el interior
criptoeflorescencias. Su efecto destructor es función de:
-Tipo
de
sal
formada
y
lugar
de
cristalización
de
la
misma.
-Condiciones ambientales, la humedad y temperatura controlan los procesos de evaporación, disolución y precipitación.
COSTRAS
Son láminas de material endurecido resultado de la transformación superficial del sustrato pétreo. Estas costras se
desarrollan en capas, presentando una morfología, dureza y color determinados y su naturaleza físico-química nada tiene
que ver con la del sustrato.
PLACAS
Por variación en la humedad y temperatura o por la acción mecánica de hielo y sales, pueden producirse
fenómenos de exfoliación paralelos a la superficie de la piedra, originándose descamaciones cuando el espesor es
milimétrico, y levantamientos en las placas cuando es por centímetros (Fig. 3).
OTROS
Aquí se incluyen excrementos de animales como guano o palomina, materiales de naturaleza diversa poco
cohesionados y de fácil limpieza, acanaladuras, picaduras, excoriaciones, desconchaduras, moteados, zonas de lavado,
etc.
Fig. 1.- Pérdida del revoco y enfoscado, con aparición del muro de mampostería calcáreo. .(Foto R. Fort ).
Fig. 2.- Tipos de pátinas sobre rocas calcáreas: biológicas (negras) e históricas (anaranjadas). Iglesia-Palacio de
Goyeneche, Nuevo Baztán, Madrid (Foto R. Fort).
Fig. 3.- Desplacado en la superficie de un granito muy arenitizado. Palacio Real, Madrid (Foto E. Pérez Monserrat )
ETAPAS DE INTERVENCIÓN
A la hora de intervenir en un edificio o monumento histórico han de contemplarse las etapas de limpieza,
protección-conservación y restauración, no siendo siempre las tres necesarias. Tan importante es cada una de las etapas
como el mantenimiento continuado, la conservación preventiva, que minimiza o evita los factores de alteración, y la
conservación activa, en la que se registran los parámetros medioambientales y contaminantes atmosféricos en el entorno
del edificio, para garantizar una evolución positiva de las intervenciones y conseguir la durabilidad aceptable de los
tratamientos aplicados.
Es aconsejable la realización de mapas de litologías, patologías e intervenciones sobre planos del edificio o
monumento en el que se va a intervenir. En un mapa de litologías se representan todas las tipologías de materiales de
construcción que han sido empleados. El mapa de patologías recoge el deterioro que presentan cada una de estas
litologías; para su realización, prestaremos especial atención a las esquinas, a las zonas donde se concentre una mayor
humedad y a los elementos salientes; es muy aconsejable superponer estos dos mapas. Por último, el mapa de
intervenciones representa de una forma muy sintética las operaciones realizadas.
El grado de detalle de cada uno de los mapas dependerá del conocimiento del especialista que los realice; deben
ir acompañados de una memoria además de la leyenda correspondiente y suelen hacerse varios mapas de cada uno de
los tipos.
Se han de llevar a cabo estudios previos sobre el soporte pétreo antes de decantarse por un método o por un
producto. Según Parrot, se debe caracterizar la roca y determinar el pH de su agente cementante, y realizar ensayos para
determinar la evolución, durabilidad y posibles efectos secundarios del producto.
1.- LIMPIEZA
Su objetivo es eliminar la suciedad superficial y los productos nocivos. Es una etapa de vital importancia ya que a
veces les la única intervención que se realiza, y el principal problema que presenta la limpieza es su irreversibilidad.
La limpieza condiciona y ha de ser compatible con las posteriores etapas de intervención. Una limpieza debe
mejorar la percepción estética, pero sobre todo debe evitar o frenar el deterioro del material pétreo.
Antes de proceder con la limpieza, se deben realizar dos operaciones si el estado de la roca así lo aconsejara. Una
sería preconsolidar la roca si está muy descohesionada, atenuadamente para no consolidar también la suciedad o
patología. La otra sería desalinizar, porque no eliminar completamente las sales actúa en detrimento del comportamiento
de posteriores tratamientos.
Tipos de suciedad
La suciedad sobre el material pétreo aparece como una capa persistente y de espesor más o menos regular en
donde se mezclan productos de distinta naturaleza sin distinguirse entre sí. Distinguiéndose los siguientes productos:
Humo y polvo: partículas formadas por cenizas, aceites sólidos no quemados y procedentes de la erosión de
materiales sólidos.
Manchas: eflorescencias, zonas de deslavado, manchas por disolución de elementos metálicos de la estructura, por
sprays y pintadas, etc.
Sustancias de origen biológico: vegetación y microfauna.
Costras y restos de antiguos tratamientos
Métodos de limpieza
Antes de la intervención, se han de considerar los aspectos que determinarán la elección del método, y éstos son:
Valor o interés histórico-artístico de la obra y su estado de conservación Factores relativos a la roca: su naturaleza
físico-química, textura, propiedades técnicas y petrofísicas y comportamiento ambiental en el entorno donde se encuentra
ubicada. Factores relativos a la sustancia a eliminar: naturaleza, tipo, extensión y grosor de la misma.
Velocidad de la acción limpiadora tal que el operario pueda controlar sus efectos El método no ha de generar
productos perjudiciales para la piedra y el operario, ni modificaciones superficiales que faciliten el deterioro de la misma.
No existe un producto limpiador universal, para cada tipo de material se deben usar productos específicos,
ocasionando la mínima disgregación del material pétreo y disolución del agente cementante (Parrot, op. cit.). A
continuación veremos los principales métodos de limpieza, nos centraremos en los mecánicos por ser los más conocidos y
utilizados.
Mecánicos
Estas técnicas separan la suciedad del material pétreo a limpiar empleando la energía mecánica que se genera al
proyectar abrasivos. Es muy importante que la separación tenga lugar justo en la interfase suciedad-superficie de la piedra.
Chorro de arena
Este método ha estado por tiempo muy desprestigiado porque antes se utilizaba de manera descontrolada y las
partículas abrasivas tenían los cantos angulosos.
La acción mecánica del método es función de:
La partícula abrasiva, la piedra pómez, óxido de aluminio, vidrio y arenas de sílice, su dureza considerando como
mínimo 5 en la escala de Mohs, su forma de esferas, huecas o macizas, y acicular. y su tamaño, a mayor finura, mejor
penetración y precisión.
b. El chorro abrasivo presión y densidad. Tiempo de aplicación. Distancia entre la boca del chorro y superficie a
limpiar.
Microchorro de arena
Método muy similar al anterior pero las partículas son de menor dureza y su tamaño es inferior a 60 micras,
normalmente son vidrios y óxidos de aluminio. Resulta efectivo para retirar incrustaciones gruesas y duras, costras delgadas
y costras negras que recubren piedras con policromías. La principal ventaja que presenta es que la presión del chorro y la
cantidad de abrasivo proyectado pueden regularse, por lo que la limpieza es graduable y se puede emplear sobre todo
tipo de roca. Como inconveniente hay que destacar su lentitud, la gran cantidad de polvo que desprende, éste ha de
recogerse y los aparatos destinados para tal fin son caros, y que el coste del árido también es elevado.
Otros
Aquí se incluyen métodos más sencillos, que pueden ser:
Manuales: espátula, papel de lija, piedra pómez, bisturí, buril, cepillos de bronce y fósforo, papel de vidrio, etc.
Eléctricos: son máquinas giratorias pequeñas provistas de diferentes puntas y perfectamente controlables.
Herramientas neumáticas
La eficacia del método depende de la habilidad del operario; al ser un método lento se utiliza para piezas de
pequeñas dimensiones.
Especiales
Son técnicas que todavía están en experimentación y a pesar de haberse comprobado en numerosas ocasiones su
efectividad, no siempre es fácil acceder a las mismas. Entre las más importantes, las microondas, el ultrasonido y el Láser, es
ésta última la técnica que está en pleno auge.
Láser
El láser se caracteriza por mantener su intensidad constante, no dispersándose la radiación, coincidir sus ondas en
fase y ser una radiación monocromática. Como en cada pulso la energía que se libera es muy baja y la duración del haz
luminoso muy breve, el material no se calienta; además, la amplitud de la onda es tal que se propaga por la piedra sin
alterarla.
Ha resultado ser muy efectivo para pulverizar costras negras producidas por contaminación ambiental, liberándolas
al producir una microrresonancia mecánica en la superficie de la piedra. A pesar de ser un método que no reviste daños
para la piedra y que puede emplearse incluso sobre soportes no consolidados, ha de utilizarse con mucho cuidado y
precaución.
Químicos
Productos tensoactivos, limpiadores alcalinos, limpiadores ácidos y disolventes orgánicos.
Acuosos
Chorro de agua a baja y alta presión, agua en forma de vapor, agua nebulizada y agua aplicada con emplastos o
apósitos.
2.- PROTECCIÓN - CONSERVACIÓN: CONSOLIDANTES E HIDROFUGANTES
Tras la limpieza, la acción de los agentes de alteración continúa modificando el sistema poroso de las rocas y su
capacidad de absorción de agua. El producto empleado ha de evitar la acción degradante del agua sobre la roca,
creando una barrera impermeable al agua pero permeable al vapor de agua.
Diversos autores indican que los tratamientos han de aplicarse cuando la roca esté bien seca, deben penetrar hasta
la roca sana, recubriendo paredes de poros y fisuras, ser reversibles y adherirse al sustrato, no deben generar subproductos
nocivos como sales, modificar sustancialmente el sistema poroso del material original ni su permeabilidad al vapor de agua,
para permitir la respiración de la roca. También hay que tener en cuenta la incidencia cromática (suelen ser transparentes
para no modificar el color y brillo natural de la piedra), su caducidad, toxicidad, resistencia a ácidos, álcalis y radiación
ultravioleta, facilidad de manejo y coste económico.
Como el producto ideal no existe, la mayoría de las veces es necesario adoptar una solución de compromiso que
menos dañe la roca. El comportamiento y eficacia del tratamiento depende de la porosidad de la roca, del ensayo a
realizar y del propio producto.
Consolidación
Con esta actuación se pretende mejorar la resistencia mecánica de la roca, aumentando la cohesión de los granos
de la zona superficial y evitando su desprendimiento. El consolidante debe aplicarse en capas, con mucho cuidado de no
formar una capa más dura y resistente que el sustrato pétreo y que se desprenda.
Para conseguir una buena penetrabilidad y adherencia entre la parte deteriorada y la sana, el consolidante ha de
ser líquido, poco viscoso, tener una baja tensión superficial y solidificarse en el interior de la roca. Existen dos grupos de
productos:
Inorgánicos: resisten mejor a la intemperie. La cal artesanal y cargas inertes minerales se han empleado para
disminuir el exceso de porosidad. Ahora se utilizan los silicatos de etilo, éstos forman un gel de sílice al reaccionar con la
piedra que se deposita en las paredes de los macroporos. Se ha comprobado su efectividad en las areniscas, pero no
presentan buena adherencia en materiales calcáreos.
Orgánicos: presentan mejores características mecánicas y penetrabilidad. Se han utilizado ceras sintéticas como la
parafina, y resinas. Los productos más novedosos son polímeros termoplásticos, también con propiedades hidrofugantes.
Hidrofugación
Consiste en aumentar la resistencia a la penetración del agua y no en impermeabilizar. Los productos llamados
hidrofugantes, en estado líquido rellenan poros y secos forman una película repelente que aísla la superficie de la roca. En
la interfase entre un sólido y un líquido se crea el ángulo de contacto; si el valor del ángulo se encuentra comprendido
entre 0-90º, el líquido mojará al sólido, y entre 90-180º, el líquido se comportará como no humectante. Con los hidrofugantes
se pretende que el ángulo de contacto entre la gota de agua y la superficie tratada sea lo mayor posible.
Los hidrofugantes más empleados son los siloxanos, las cuales, al evaporarse el disolvente polimerizan y se
transforman a polisiloxanos. Para evaluar su efecto hidrófugo se ha de conocer el valor del ángulo de contacto piedraagua.
3.- RESTAURACIÓN: REINTEGRACIÓN Y SUSTITUCIÓN
Esta intervención se hace necesaria cuando el grado de alteración de una roca es tal como para que una limpieza
o consolidación no pueda mejorar su estado. En esta tercera etapa la localización de canteras juega un papel muy
importante, llegando incluso a estar algunas protegidas, es una tarea difícil que no asegura resultados siempre positivos.
Aquí siempre aparece el mismo conflicto ya que el nuevo material ha de tener un aspecto y características similares al
original, pero a la vez ser lo suficientemente distinto como para reconocer la restauración realizada.
Antiguamente, los factores que determinaban la utilización de una u otra roca eran la cercanía y facilidad de labra
del material; puede ser que la cantera suministradora de material original esté agotada o que no la identifiquemos porque
esté cubierta, entonces debemos buscar otra cantera que proporcione material de la misma formación geológica con la
ayuda de fotos aéreas, mapas geológicos, geotécnicos y de rocas industriales. Además, la localización de nuevo material
es esencial para realizar ensayos porque en numerosas ocasiones no podemos extraer muestras de la construcción a
restaurar. Estos ensayos permiten conocer si el nuevo material acelerará el deterioro del antiguo, seleccionar la variedad
pétrea más idónea para cada ambiente y evaluar cómo evolucionarán los distintos tratamientos que sobre ella
posteriormente se apliquen.
Podemos conocer el grado de deterioro y las posibles causas de alteración atendiendo a las diferencias existentes
entre las piedras del monumento y las de la cantera de procedencia.
Los morteros utilizados en esta etapa han de tener un aspecto, resistencia mecánica y permeabilidad similares a la
piedra. Han de ser lo suficientemente plásticos como para permitir una buena maleabilidad y evitar tensiones que impidan
su adherencia. No pueden modificar la roca, introducir agentes nocivos ni ser de dureza superior a la de la piedra, y
siempre
han
de
permitir
la
respiración
de
la
misma.
Normalmente los morteros llevan áridos de la misma piedra de la edificación o pigmentos para imitar el color de la roca; los
pigmentos pueden ser naturales o artificiales, los óxidos de hierro son los mejores porque son muy resistentes a la radiación
ultravioleta.
A veces el mal radica en la estructura, las armaduras de las estructuras pueden aumentar hasta ocho veces en
volumen por corrosión y / u oxidación; para evitar la oxidación, se rellena con plomo fundido el espacio existente entre el
vástago de hierro y la piedra, o se sustituyen estos vástagos por varillas de acero o de fibra de vidrio, altamente resistentes.
Reintegración y Sustitución
La primera operación es una delicada intervención consistente en recuperar volúmenes y formas arquitectónicas
perdidas en parte o totalmente. En la segunda se cambia la piedra original por otra de aspecto y comportamiento
adecuado, pretendiendo elevar la durabilidad del conjunto conservando al máximo el material original.
Ambas operaciones pueden llevarse a cabo con piedra natural o artificial. En la sustitución por roca natural se ha
observado que la piedra suele presentar un mejor comportamiento en el lugar donde se ha formado, así las sustituciones
de caliza de Colmenar por la piedra Novelda o Bateig en numerosas construcciones de Madrid o las de dolomía de Boñar
por caliza de Hontoria en Burgos no han dado el resultado esperado, e igualmente, la arenisca de Villamayor fuera de
Salamanca se deteriora con mayor facilidad. Normalmente, la piedra natural se utiliza como sustitutiva de elementos en
balaustradas, cornisas, etc. (Fig. 5).
La sustitución por piedra artificial puede resultar ser muy interesante económicamente si el material empleado tiene
las prestaciones adecuadas. Se utilizan materiales inorgánicos, como morteros y cementos, y polímeros orgánicos, cuyo
resultado no ha sido el deseado porque con el tiempo se agrietan y acaban separándose del sustrato pétreo. Con piedra
artificial también se realizan moldes; normalmente en un molde la pieza es de mortero, y el contramolde de silicona para
permitir un ligero movimiento y evitar tensiones que rompan la pieza, una carcasa de poliestireno armado con fibra de
vidrio recubre el contramolde.
LIMPIEZA DE PIEDRAS CON LÁSER
La limpieza con láser es una prometedora técnica de conservación que ha sido empleada recientemente en
pruebas para la eliminación o alteración de capas desde la superficie de elementos de piedra, tales como estatuas,
elementos arquitectónicos y decoración de fachadas de edificios históricos. Esta técnica ofrece beneficios potenciales,
tales como operaciones de limpieza controladas y selectivas, lo que permite enfrentarse a problemas de conservación que
aun no se han resuelto o son de difícil solución con las técnicas de conservación habituales.
En el marco del Proyecto Especial "Salvaguarda de la Herencia Cultural", comenzamos en 1.997 un programa de
investigación sobre la aplicación del láser a la restauración.
Este programa se lleva a cabo de acuerdo con estas cuatro líneas de investigación:
1. Estudios básicos de los procesos físicos y químicos relativos a la limpieza de la piedra con láser.
2. Pruebas de laboratorio de varios tipos de piedra para determinar los parámetros de láser óptimos.
3. Diseño y desarrollo de sistemas de láser dedicados a la restauración de piedra.
4. Pruebas de campo e intervenciones operativas en estatuas y monumentos. Principios de la interacción láserpiedra
El primer paso para entender las bases de la limpieza de las piedras con láser consiste en la caracterización óptica
de la superficie de la piedra, incluyendo alteración de capas y patinas. En otras palabras, la respuesta de la piedra a la
irradiación de láser de baja potencia tiene que ser determinada en términos de absorción y reflexión de energía láser, para
poder cuantificar la fracción que efectivamente se transfiere al material y se utiliza en el proceso de limpieza. Como todos
estos datos generalmente no están disponibles en la documentación del material, hay que obtenerlos directamente de las
muestras de piedra.
Como ejemplo, la figura 1 muestra la compleja microestratografía de una fina
sección de mármol alterado y la tabla 1 muestra los valores medidos de la absorción óptica
en el substrato de piedra y de la alteración de capas en la frecuencia de láseres Nd:YAG,
habitualmente empleados para la limpieza de piedra.
Estas distintas absorciones ópticas mostradas por la alteración de las capas y
substratos se pueden utilizar para obtener una selectividad significante de las operaciones de limpieza con láser. De hecho,
se puede encontrar un valor óptimo de energía de láser que es efectivo para retirar las cortezas negras.
La respuesta de la piedra a disparos de láser de alta energía a niveles adecuados para la limpieza de la piedra se
estudió mediante diagnósticos de imagen que permitían observar y analizar el muy rápido proceso que se produce durante
la interacción láser-piedra. En concreto, el análisis suministró información cuantitativa sobre la evolución de los parámetros
físicos durante este corto tránsito, tales como presión y temperatura. Con esta herramienta de diagnóstico comparamos el
mecanismo de limpieza de la piedra con diferentes sistemas de láser. En concreto, comprobamos la dependencia de la
duración del impulso del láser con respecto a la morfología de la superficie resultante tras el tratamiento de láser. En cuanto
al control de posibles efectos secundarios, descubrimos que disparos cortos de láser, medidos en nanosegundos, pueden
causar daños mecánicos a la superficie del material irradiado, tales como roturas locales, microfragmentación y aumento
de porosidad del substrato, mientras que el riesgo modificaciones inducidas por calor es mayor cuando el impulso del láser
es más largo (milisegundos) y los efectos típicos de la radiación continua se pueden reconocer. El problema del aumento
de la absorción local debido a la presencia de impurezas que puede provocar cambios de color en las supercies tratadas
también se está estudiando.
Pruebas de laboratorio
Se reunió una larga colección de muestras de piedra obtenidas de monumentos italianos, principalmente de Siena y
Florencia, que presentaban condiciones de degradación. Las piedras sometidas al láser fueron: mármol blanco, caliza rosso
ammonitico, caliza cavernoso, arenisca Plioceno, arenisca pietra forte, travertino y caliza Aurisina..
Se emplearon tres tipos de láser Nd: YAG, según se ve en la tabla 2. Uno de ellos (SFR) es el prototipo del sistema que
hemos desarrollado. Los métodos analíticos para evaluar los efectos de la limpieza con láser fueron los de caracterización
mineralógica y petrográfica, efectuadas antes y después del tratamiento: 1) observación de la superficie de la piedra a
través de estereomicroscopio y SEM; 2) difractometría por rayos X; 3) observación de secciones ultrafinas a través de
microscopio polarizado.
La foto nº 2 muestra las fases de la limpieza con láser y los análisis sobre una muestra de mármol con corteza negra
recogida en el Baptisterio de Siena. Generalmente, las muestras se preparan seleccionando diferentes áreas donde se han
probado distintas condiciones de irradiación, como se ve en la foto 2 a. La foto 2 b es una imagen estereomicroscópica de
la transición entre la superficie limpia y la superficie sin limpiar. En el área tratada, la limpieza con láser descubre una patina
bien conservada de oxalato de calcio, donde aún son reconocibles restos de los surcos provocados en el trabajo original.
Este dato se confirmó mediante el estudio de secciones ultrafinas, que mostraban una película de oxalato de calcio
preservada.
En resumen, las pruebas de laboratorio pusieron de relieve importantes aspectos intrínsecos de esta técnica:
1. la limpieza con láser es muy precisa y progresiva porque elimina capas de pocos micrones por cada impulso del
láser. Esto significa que las operaciones de limpieza siguen la microestratografía de la alteración de las capas y se puede
interrumpir a niveles estratográficos predeterminados. Como consecuencia, se pueden preservar las patinas originales
aunque tengan un mínimo espesor (micrones).
2. se pueden tratar con éxito superficies muy débiles y altamente alteradas. Esto permite llevar a cabo la limpieza
antes de la consolidación.
3. se pueden limpiar superficies químicamente complejas, tales como las que han sido sometidas a tratamientos
previos con fluosilicatos, donde generalmente la limpieza por medios químicos resulta imposible.
DISEÑO DE UN SISTEMA PARA APLICACIONES EN CAMPO
Basado en los resultados de laboratorio, desarrollamos (en cooperación con Electronic Engineering de Calenzano,
Florencia, EL.EN. SpA) un innovador sistema de láser, con el objetivo de mejorar sus cualidades intrínsecas y su manejo, para
optimizar los procedimientos de limpieza con láser y facilitar su aplicación en el campo de la restauración. Este láser es el
Nd:YAG con transmisión por fibra óptica y su nombre es "Smart Clean". Fue diseñado para emitir disparos de láser de 20 ms,
lo que permite reducir el riesgo de provocar a la piedra daños fotomecánicos o daños producidos por el calor, que es lo
que suele ocurrir con impulso más cortos o más largos, respectivamente. Además, esta duración del impulso permite la
transmisión de alta energía láser a través de fibras ópticas largas (50 m), lo que facilita su aplicación en fachadas, dejando
la cabina del láser en el suelo.
Este sistema láser se ha utilizado en operaciones de limpieza y pruebas en monumentos italianos tales como el
Palacio Rucellai y la Catedral de Florencia, la capilla de la Plaza del Campo en Siena, el mausoleo de Teodorico en
Ravenna y la Iglesia de San Giovanni en Zoccoli en Viterbo. En la mayoría de los casos se requirió la intervención del láser
para completar la limpieza después de la aplicación de productos químicos (tales como carbonato de amonio), que
eliminan la corteza negra pero no pueden tratar la capa oscura superficial de la patina interna de oxalato de calcio que
encapsule partículas carbónicas. En un caso se empleó con éxito el sistema láser en la limpieza de un grafito provocado
por pintura sintética roja.
Con el desarrollo de estas investigaciones, llegaremos a un análisis en profundidad de la limpieza
con láser mediante estudios comparativos dirigidos a validar esta técnica para integrarla en métodos
convencionales de limpieza o para sustituirlos, con una atención especial al estado de conservación de
las superficies de piedra después de largos periodos de tiempo. Los estudios de laboratorio se extenderán
a una mayor cantidad de tipos de piedra. Se espera que las mejoras tecnológicas aplicadas al desarrollo
de sistemas láser los hagan más accesibles para la aplicación en superficies mayores y a precios más
bajos. Finalmente, un punto crucial para la segura y correcta utilización del láser en la limpieza de la
piedra será la formación de restauradores expertos mediante cursos multidisciplinarios relacionados con
todos los aspectos de este nuevo procedimiento.
PRODUCTOS PARA EL TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL
En el número anterior de esta revista una encuesta sobre la utilización de piedra natural en el hogar puso de
manifiesto, entre otras, dos cosas muy importantes: por un lado, la preocupación generalizada sobre el mantenimiento y
conservación de este material entre marmolistas y particulares, y por otro, el desconocimiento, cuando no desconfianza
injustificada, hacia los productos específicos que existen en el mercado para estos fines.
Por eso, en este número hemos abordado un informe que dé a conocer cuáles son los productos, cómo se llaman,
qué aplicación tienen y quién los fabrica.
En primer lugar, tenemos que referirnos a dos grandes categorías de productos: los que se utilizan en los procesos de
elaboración de la piedra, y los que se aplican para conservación y mantenimiento una vez instalada la piedra. Dentro de
esta categoría habría que distinguir además el uso de productos por profesionales de limpieza y mantenimiento en grandes
superficies, y el uso doméstico en el ámbito del hogar.
Los requerimientos de cada uno son diferentes y por tanto la formulación, sistema de aplicación y tamaño varían.
A pesar de su sólida apariencia, lo cierto es que la piedra es un material delicado que precisa cuidados específicos
para mantener toda su belleza. Como la piel, la piedra necesita una limpieza exigente que cuide sus poros, con suavidad
pero con eficacia.
La limpieza puede ser diaria o periódica, la suciedad normal o excepcional, incrustada, pueden darse manchas
difíciles; la suciedad puede ser intencionada. Para estos cometidos existen detergentes, decapantes y quitamanchas, así
como productos preventivos de tales problemas.
La piedra, como un cutis sensible, requiere también hidratación y nutrición, para soportar incidencias atmosféricas,
agresiones mecánicas, para prevenir manchas y en definitiva, para paliar el envejecimiento que produce el desgaste. En
este sentido, las cremas, ceras, abrillantadores líquidos o en aerosol, constituyen verdaderos tratamientos de belleza,
impermeabilizando los poros, intensificando el color y proporcionando un brillo espectacular y duradero.
Cuando los tratamientos preventivos no se han realizado correctamente, o los materiales han sufrido un desgaste
extraordinario también existen tratamientos de choque. Es posible no sólo rejuvenecer la piedra natural, sino realizar
verdaderas rehabilitaciones cuando está muy dañada.
Limpiar, prevenir, embellecer y conservar, cuatro tareas a las que podríamos añadir la de conseguir "efectos
especiales": obtener la apariencia de un suelo siempre mojado, o envejecer un material nuevo para que parezca antiguo
en pocos minutos (nunca lo haríamos con nuestro cutis), son posibilidades de algunos de los productos de tratamiento de la
piedra que daremos a conocer en este informe.
La limpieza constituye, como en la piel, el primer paso en la conservación de la belleza natural de la piedra. Y en
limpieza tenemos que distinguir entre la de materiales expuestos al exterior y los interiores, porque como veremos, sus
problemas son distintos.
La limpieza diaria (suciedad normal) de la piedra en interiores se realiza con jabones naturales diluidos en agua.
Estos productos se presentan en forma de líquidos más o menos densos. Se trata de productos suaves, ni ácidos ni alcalinos,
cuyo uso continuado contribuye a mantener el brillo inicial.
Cuando la suciedad es extrema o aparecen las manchas hay que recurrir a otras fórmulas. La limpieza llamada de
fin obra, la eliminación de capas antiguas de cera, la suciedad incrustada en definitiva, requiere de otros productos,
detergentes, decapantes o quitaceras que aporten mayor eficacia a estas tareas.
Las manchas merecen capítulo aparte. Los departamentos de I+D de estos fabricantes someten a la piedra natural
a todo tipo de sustancias para experimentar nuevas fórmulas eficaces contra las diversas manchas.
Los quitamanchas se presentan en forma de líquidos, en pasta y en aerosol. Tienen un tiempo de aplicación y
cuando se retira el producto desaparecen las manchas, si se trata de pastas, o bien desaparecen por entrar en contacto
con el líquido disuelto en el agua de limpieza.
Las manchas de óxido, de aceite, de grasas, de vino o de café pueden ser eliminadas de la piedra natural sin
tratamientos agresivos que puedan perjudicar la superficie de estos materiales.
En cuanto a exteriores, la piedra de edificios, fachadas o pavimentos está expuesta a condiciones climáticas
adversas. Frío intenso, heladas, humedad y contaminación provocan manchas, eflorescencias, musgo, moho, líquenes y
suciedad extrema. La pizarra en exteriores, bien en pavimentos o en tejados, sufre un fenómeno de oxidación de la pirita.
Limpiar y transformar este óxido en protección es tarea de los limpiadores/pasivizadores.
Los problemas descritos disponen de una solución en el mercado, habida cuenta que muchos productos son
polivalentes, es decir, sirven para eliminar manchas y moho, por ejemplo, y más importante, sirven a su vez como
tratamiento preventivo de tales problemas. En exteriores no podemos olvidar las manchas intencionadas: pintadas o
graffittis, frecuentes en fachadas y que disponen de productos específicos.
Para pintadas existen dos tratamientos, el preventivo, que proporciona a la superficie de la piedra una película que
facilita la limpieza de eventuales pinturas, y el específico contra pintadas, que unido a métodos mecánicos o chorro de
vapor asegura una limpieza definitiva.
Ya hemos apuntado la importancia de una limpieza adecuada para conservar o para recuperar una piedra
atacada por manchas. Sin embargo tenemos que resaltar que muchos de los problemas de limpieza estarían casi resueltos
sí la piedra se pretratara con los productos protectores existentes.
La piedra es porosa por naturaleza y tiende a absorber los líquidos con los que entra en contacto. Impermeabilizar
las superficies de piedra contra las manchas de agua o grasa es tarea de los hidro y oleo repelentes, eficaces tanto en
interior como en exterior.
Todas las empresas del informe presentan soluciones diversas a estos problemas. Diferentes texturas y presentaciones
para un mismo problema: crear una película protectora y duradera sobre la superficie de la piedra natural que repela los
productos que accidentalmente entren en contacto con ella.
Abrillantadores, pulidores, ceras, o barnices, líquidos, en pasta, o en aerosol, brillantes o semi mates, se trata de
productos estudiados para realzar la belleza de la piedra. Por un lado actúan cerrando los poros, que se hacen
impermeables a las manchas, por otro, reavivan el color y dotan de brillo. Su utilización periódica asegura un buen
mantenimiento de la piedra natural. Salvo los denominados "autobrillantes", estos productos precisan un pulido, ya sea
manual o mecánico, posterior a su aplicación.
Existe una gama amplísima de abrillantadores en diferentes presentaciones según su aplicación, en interior o
exterior, en pavimentos, paramentos, grandes y pequeñas superficies y que podemos encontrar en la totalidad de los
fabricantes.
Dentro de este apartado, pero con características distintas, encontramos los "pulecantos" o "canteadores". Se trata
de abrillantadores de zonas no pulidas, bien sea por dificultades de la pulidora, por las peculiaridades del trabajo
(recovecos) o simplemente, por economía de tiempo. Estos productos funcionan como verdaderos pulidores químicos,
haciendo innecesario el pulido mecánico. Los resultados de su utilización son espectaculares.
Muchos fabricantes presentan diversas modalidades de estos pulimentos. Las denominadas pastas abrasivas
combinan una mezcla de ceras abrillantadoras con la acción de un fino abrasivo para conseguir también "resultados
brillantes" en esquinas y bordes.
Tenemos que referirnos también a los productos cristalizantes. Basan su eficacia en una reacción termoquímica: un
ácido débil disuelve el carbonato cálcico (componente de mármol) en la superficie y mezclado con un agente vitrificador,
da como resultado una superficie excepcionalmente brillante y muy dura, parecida al cristal. En pavimentos, la superficie se
vuelve antideslizante y más resistente a las pisadas. Funciona también como rejuvenecedor de suelos muy deteriorados.
Si los productos de tratamiento, limpieza y conservación de la piedra constituyen en sí mismos un mundo aparte, no
lo son menos los necesarios para su instalación y reparación Hace algunos años se experimentaron las pastas especiales de
dos componentes: un adhesivo y un catalizador. Simplificar este producto y dotarle de mayor comodidad de aplicación y
facilidad de conservación han sido la prioridad de las empresas a la hora de formular las pastas especiales.
BIBLIOGRAFÍA
CONSERVING BUILDINGS. WEAVER, Martín E. Ed. John Wiley & Sons, Inc. E.U.A. 1938.
DETERIOROS Y TÉCNICAS DE INTERVENCIÓN EN PIEDRA
Arq. Jocelyn Paula Morales Ibarra.
Monumentos.
Tratamiento y Recuperación de Materiales.
UNAM
Maestría
2º Semestre
en
Restauración
de