Evaluación de problemas de condensación en la cúpula del Altar Mayor de la Catedral de Valencia utilizando sensores de temperatura, humedad relativa y CO2
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Título: Evaluación de problemas de condensación en la cúpula del Altar Mayor de la Catedral de Valencia utilizando sensores de temperatura, humedad relativa y CO2
Autor: Hernández de la Cruz, Ana Argelia
Resumen:
[ES] La importancia histórica de la Cúpula del Altar Mayor de la Catedral de Valencia reside en los valiosos frescos renacentistas conocidos como "Los Ángeles Músicos", descubiertos en junio de 2004. A pesar de haber sido restaurados dos años después, en la actualidad estos elementos artísticos enfrentan un deterioro gradual, planteando una seria amenaza para la preservación de este invaluable patrimonio cultural. Esta situación genera una profunda preocupación en cuanto a su protección y conservación. La hipótesis fundamental de la cual se partió se basa en que la posible existencia de problemas de humedad por condensación podrían ser la principal causa de deterioro de las pinturas. Este fenómeno físico es el cambio de estado del vapor de agua a líquido, que se produce cuando el aire húmedo se enfría. Este TFM tiene como objetivo general evaluar problemas de condensación en la Cúpula del Altar Mayor de la Catedral Metropolitana de Valencia, utilizando sensores de temperatura, humedad relativa y de CO2. Se aplicó una metodología mixta con un diseño experimental basada en la toma de decisiones, empleando la monitorización continua con sensores para registrar variables microclimáticas. El período de estudio abarcó desde enero de 2023 hasta diciembre de 2023, gestionado a través de la plataforma Patrimoni por la UPV y WITEKLAB. Los principales hallazgos revelan que las temperaturas interiores son más constantes que las exteriores y que la humedad relativa es más baja dentro de la catedral. Esto confirma que el ambiente interior proporciona condiciones más favorables para la preservación de las obras de arte. En cuanto a las condiciones climáticas, se determinó que durante los meses de verano tanto la humedad relativa como la temperatura superaron los parámetros recomendados, excediendo el 70 % y siendo superior a 20 °C, respectivamente. La investigación también identificó una alta susceptibilidad a la condensación durante los meses de enero a marzo, debido a la baja diferencia media entre la presión de vapor de saturación y la presión de vapor de agua. Sin embargo, la escasez de precipitaciones impidió detectarla. También se realizaron pruebas de absorción en muestras de piedra natural provenientes de la misma cantera utilizada para construir el ábside. La caracterización de la roca mostró una alta porosidad del 33 %, lo que implica una gran capacidad para absorber y liberar humedad. Los valores de concentración de dióxido de carbono registrados estuvieron dentro del rango aceptable, lo que indica condiciones adecuadas de calidad del aire. El valor medio anual de la concentración de CO2 para el período estudiado fue de 537,27 ppm, respaldando la conclusión de que no hubo anomalías.
[CA] La importància històrica de la Cúpula de l'Altar Major de la Catedral de València resideix en els valuosos frescos renaixentistes coneguts com "Els Àngels Músics", descoberts al juny de 2004. Tot i haver sigut restaurats dos anys després, en l'actualitat aquests elements artístics enfronten un deteriorament gradual, plantejant una seriosa amenaça per a la preservació d'aquest inavaluable patrimoni cultural. Aquesta situació genera una profunda preocupació quant a la seua protecció i conservació. La hipòtesi fonamental de la qual es va partir es basa en què la possible existència de problemes d'humitat per condensació podrien ser la principal causa de deteriorament de les pintures. Aquest fenomen físic és el canvi d'estat del vapor d'aigua a líquid, que es produeix quan l'aire humit es refreda. Aquest TFM té com a objectiu general avaluar problemes de condensació en la Cúpula de l'Altar Major de la Catedral Metropolitana de València, utilitzant sensors de temperatura, humitat relativa i de CO2. Es va aplicar una metodologia mixta amb un disseny experimental basat en la presa de decisions, emprant la monitorització contínua amb sensors per a registrar variables microclimàtiques. El període d'estudi va abastar des de gener de 2023 fins a desembre de 2023, gestionat a través de la plataforma Patrimoni per la UPV i WITEKLAB. Els principals descobriments revelen que les temperatures interiors són més constants que les exteriors i que la humitat relativa és més baixa dins de la catedral. Això confirma que l'ambient interior proporciona condicions més favorables per a la preservació de les obres d'art. Quant a les condicions climàtiques, es va determinar que durant els mesos d'estiu tant la humitat relativa com la temperatura van superar els paràmetres recomanats, excedint el 70 % i sent superior a 20 °C, respectivament. La investigació també va identificar una alta susceptibilitat a la condensació durant els mesos de gener a març, a causa de la baixa diferència mitjana entre la pressió de vapor de saturació i la pressió de vapor d'aigua. No obstant això, l'escassetat de precipitacions va impedir detectar-la. També es van realitzar proves d'absorció en mostres de pedra natural provinents de la mateixa pedrera utilitzada per a construir l'absis. La caracterització de la roca va mostrar una alta porositat del 33 %, la qual cosa implica una gran capacitat per a absorbir i alliberar humitat. Els valors de concentració de diòxid de carboni registrats van estar dins del rang acceptable, la qual cosa indica condicions adequades de qualitat de l'aire. El valor mitjà anual de la concentració de CO2 per al període estudiat va ser de 537,27 ppm, recolzant la conclusió que no hi va haver anomalies.
[EN] The historical significance of the Dome of the Main Altar of the Valencia Cathedral lies in the valuable Renaissance frescoes known as "The Musical Angels," discovered in June 2004. Despite being restored two years later, these artistic elements currently face gradual deterioration, posing a serious threat to the preservation of this invaluable cultural heritage. This situation generates deep concern regarding their protection and conservation. The fundamental hypothesis was based on the possible existence of condensation humidity problems as the main cause of the paintings' deterioration. This physical phenomenon is the change of state from water vapor to liquid, which occurs when humid air cools down. This Master's Thesis aims to evaluate condensation problems in the Dome of the Main Altar of the Valencia Metropolitan Cathedral, using temperature, relative humidity, and CO2 sensors. A mixed methodology with an experimental design based on decision-making was applied, using continuous monitoring with sensors to record microclimatic variables. The study period spanned from January 2023 to December 2023, managed through the Patrimoni platform by UPV and WITEKLAB. The main findings reveal that indoor temperatures are more constant than outdoor temperatures and that relative humidity is lower inside the cathedral. This confirms that the indoor environment provides more favorable conditions for the preservation of artworks. Additionally, it is considered that the dome has a remarkable thermal inertia. Regarding climatic conditions, it was determined that during the summer months, both relative humidity and temperature exceeded the recommended parameters, surpassing 70 % and 20 °C, respectively. The research also identified a high susceptibility to condensation during the months of January to March, due to the low average difference between the saturation vapor pressure and the water vapor pressure. However, the lack of precipitation prevented its detection. Absorption tests were also carried out on natural stone samples from the same quarry used to build the apse. The rock characterization showed a high porosity of 33 %, implying a great capacity to absorb and release moisture. The recorded carbon dioxide concentration values were within the acceptable range, indicating adequate air quality conditions. The annual average CO2 concentration value for the study period was 537, 27 ppm, supporting the conclusion that there were no anomalies.
[ES] La importancia histórica de la Cúpula del Altar Mayor de la Catedral de Valencia reside en los valiosos frescos renacentistas conocidos como "Los Ángeles Músicos", descubiertos en junio de 2004. A pesar de haber sido restaurados dos años después, en la actualidad estos elementos artísticos enfrentan un deterioro gradual, planteando una seria amenaza para la preservación de este invaluable patrimonio cultural. Esta situación genera una profunda preocupación en cuanto a su protección y conservación. La hipótesis fundamental de la cual se partió se basa en que la posible existencia de problemas de humedad por condensación podrían ser la principal causa de deterioro de las pinturas. Este fenómeno físico es el cambio de estado del vapor de agua a líquido, que se produce cuando el aire húmedo se enfría. Este TFM tiene como objetivo general evaluar problemas de condensación en la Cúpula del Altar Mayor de la Catedral Metropolitana de Valencia, utilizando sensores de temperatura, humedad relativa y de CO2. Se aplicó una metodología mixta con un diseño experimental basada en la toma de decisiones, empleando la monitorización continua con sensores para registrar variables microclimáticas. El período de estudio abarcó desde enero de 2023 hasta diciembre de 2023, gestionado a través de la plataforma Patrimoni por la UPV y WITEKLAB. Los principales hallazgos revelan que las temperaturas interiores son más constantes que las exteriores y que la humedad relativa es más baja dentro de la catedral. Esto confirma que el ambiente interior proporciona condiciones más favorables para la preservación de las obras de arte. En cuanto a las condiciones climáticas, se determinó que durante los meses de verano tanto la humedad relativa como la temperatura superaron los parámetros recomendados, excediendo el 70 % y siendo superior a 20 °C, respectivamente. La investigación también identificó una alta susceptibilidad a la condensación durante los meses de enero a marzo, debido a la baja diferencia media entre la presión de vapor de saturación y la presión de vapor de agua. Sin embargo, la escasez de precipitaciones impidió detectarla. También se realizaron pruebas de absorción en muestras de piedra natural provenientes de la misma cantera utilizada para construir el ábside. La caracterización de la roca mostró una alta porosidad del 33 %, lo que implica una gran capacidad para absorber y liberar humedad. Los valores de concentración de dióxido de carbono registrados estuvieron dentro del rango aceptable, lo que indica condiciones adecuadas de calidad del aire. El valor medio anual de la concentración de CO2 para el período estudiado fue de 537,27 ppm, respaldando la conclusión de que no hubo anomalías.
[CA] La importància històrica de la Cúpula de l'Altar Major de la Catedral de València resideix en els valuosos frescos renaixentistes coneguts com "Els Àngels Músics", descoberts al juny de 2004. Tot i haver sigut restaurats dos anys després, en l'actualitat aquests elements artístics enfronten un deteriorament gradual, plantejant una seriosa amenaça per a la preservació d'aquest inavaluable patrimoni cultural. Aquesta situació genera una profunda preocupació quant a la seua protecció i conservació. La hipòtesi fonamental de la qual es va partir es basa en què la possible existència de problemes d'humitat per condensació podrien ser la principal causa de deteriorament de les pintures. Aquest fenomen físic és el canvi d'estat del vapor d'aigua a líquid, que es produeix quan l'aire humit es refreda. Aquest TFM té com a objectiu general avaluar problemes de condensació en la Cúpula de l'Altar Major de la Catedral Metropolitana de València, utilitzant sensors de temperatura, humitat relativa i de CO2. Es va aplicar una metodologia mixta amb un disseny experimental basat en la presa de decisions, emprant la monitorització contínua amb sensors per a registrar variables microclimàtiques. El període d'estudi va abastar des de gener de 2023 fins a desembre de 2023, gestionat a través de la plataforma Patrimoni per la UPV i WITEKLAB. Els principals descobriments revelen que les temperatures interiors són més constants que les exteriors i que la humitat relativa és més baixa dins de la catedral. Això confirma que l'ambient interior proporciona condicions més favorables per a la preservació de les obres d'art. Quant a les condicions climàtiques, es va determinar que durant els mesos d'estiu tant la humitat relativa com la temperatura van superar els paràmetres recomanats, excedint el 70 % i sent superior a 20 °C, respectivament. La investigació també va identificar una alta susceptibilitat a la condensació durant els mesos de gener a març, a causa de la baixa diferència mitjana entre la pressió de vapor de saturació i la pressió de vapor d'aigua. No obstant això, l'escassetat de precipitacions va impedir detectar-la. També es van realitzar proves d'absorció en mostres de pedra natural provinents de la mateixa pedrera utilitzada per a construir l'absis. La caracterització de la roca va mostrar una alta porositat del 33 %, la qual cosa implica una gran capacitat per a absorbir i alliberar humitat. Els valors de concentració de diòxid de carboni registrats van estar dins del rang acceptable, la qual cosa indica condicions adequades de qualitat de l'aire. El valor mitjà anual de la concentració de CO2 per al període estudiat va ser de 537,27 ppm, recolzant la conclusió que no hi va haver anomalies.
[EN] The historical significance of the Dome of the Main Altar of the Valencia Cathedral lies in the valuable Renaissance frescoes known as "The Musical Angels," discovered in June 2004. Despite being restored two years later, these artistic elements currently face gradual deterioration, posing a serious threat to the preservation of this invaluable cultural heritage. This situation generates deep concern regarding their protection and conservation. The fundamental hypothesis was based on the possible existence of condensation humidity problems as the main cause of the paintings' deterioration. This physical phenomenon is the change of state from water vapor to liquid, which occurs when humid air cools down. This Master's Thesis aims to evaluate condensation problems in the Dome of the Main Altar of the Valencia Metropolitan Cathedral, using temperature, relative humidity, and CO2 sensors. A mixed methodology with an experimental design based on decision-making was applied, using continuous monitoring with sensors to record microclimatic variables. The study period spanned from January 2023 to December 2023, managed through the Patrimoni platform by UPV and WITEKLAB. The main findings reveal that indoor temperatures are more constant than outdoor temperatures and that relative humidity is lower inside the cathedral. This confirms that the indoor environment provides more favorable conditions for the preservation of artworks. Additionally, it is considered that the dome has a remarkable thermal inertia. Regarding climatic conditions, it was determined that during the summer months, both relative humidity and temperature exceeded the recommended parameters, surpassing 70 % and 20 °C, respectively. The research also identified a high susceptibility to condensation during the months of January to March, due to the low average difference between the saturation vapor pressure and the water vapor pressure. However, the lack of precipitation prevented its detection. Absorption tests were also carried out on natural stone samples from the same quarry used to build the apse. The rock characterization showed a high porosity of 33 %, implying a great capacity to absorb and release moisture. The recorded carbon dioxide concentration values were within the acceptable range, indicating adequate air quality conditions. The annual average CO2 concentration value for the study period was 537, 27 ppm, supporting the conclusion that there were no anomalies.
URI: http://hdl.handle.net/10251/206689
Fecha: 2024-07-26
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ETSIE - Trabajos académicos [2383]
Escuela Técnica Superior de Ingenieria de Edificación