Análisis no destructivo de la permitividad y la humedad en la conservación del patrimonio de madera utilizando...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería eléctrica
• Conservación del patrimonio cultural

Sus antecedentes:

• El monitoreo no invasivo es crucial para evaluar el estado de los materiales del patrimonio cultural.
• La permitividad dieléctrica es sensible a la composición del material y al contenido de humedad.
• Los métodos existentes para la evaluación de materiales pueden ser invasivos o costosos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un sistema de detección inalámbrico y no invasivo para el control de la permitividad dieléctrica.
• Evaluar la aplicabilidad del sistema para detectar el contenido de humedad en los materiales del patrimonio cultural, específicamente en la madera.
• Proporcionar una herramienta para la conservación preventiva mediante la detección temprana de la degradación inducida por el agua.

Principales métodos:

• Utilizó una etiqueta de resonador de anillo dividido pasivo acoplada a una antena Vivaldi antipódica que operaba en el campo cercano reactivo.
• Se realizaron simulaciones numéricas y mediciones experimentales para correlacionar los desplazamientos de frecuencia de resonancia con la permitividad dieléctrica.
• Calibró el sistema utilizando materiales de referencia y lo validó en varias especies de madera con diferentes niveles de humedad.
• Confirmamos los hallazgos con un sensor coaxial portátil de bajo costo y un analizador de red vectorial miniaturizado.

Principales resultados:

• Demostró una correlación entre la frecuencia de resonancia del coeficiente de reflexión de la antena y la permitividad dieléctrica.
• Se ha establecido una curva de calibración utilizando materiales de referencia (PVC, PTFE, PMMA, PC).
• Se reveló una relación sigmoidal entre el contenido de humedad y la permisividad en muestras de madera (abeto, álamo, haya, roble).
• Validar el rendimiento del sistema con una configuración de medición portátil y localizada.

Conclusiones:

• La plataforma de detección desarrollada es portátil, sin contacto y escalable para el monitoreo del mundo real del patrimonio cultural.
• El sistema permite una evaluación mínimamente invasiva de la integridad del material y la detección temprana de daños inducidos por la humedad en la madera.
• Esta tecnología apoya las estrategias de conservación preventiva mediante la identificación de umbrales críticos de humedad que pueden conducir a la degradación.