ES2221525B1 - Sistema combinado para el registro y la conservacion arqueologica subacuatica in situ. - Google Patents
Sistema combinado para el registro y la conservacion arqueologica subacuatica in situ.Info
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Abstract
Sistema combinado para el registro y la conservación arqueológica subacuática in situ. Permite el registro documental en objetos arqueológicos subacuáticos y garantiza su posterior conservación en el contexto del yacimiento submarino. Consta de las siguientes fases: - Desconcreción puntual y controlada de zonas de interés documental en objetos arqueológicos subacuáticos de origen metálico. - Registro tridimensional de las zonas limpias mediante moldes flexibles de silicona. -Recubrimiento protector mediante aplicación de resinas epoxídicas formuladas para su aplicación bajo agua y de efecto anticorrosivo. - Verificación de la calidad del recubrimiento mediante medidas de pH y Eh, con el empleo de un instrumento diseñado para tal fin. Permite mantener el objeto desconcrecionado en la zona de pasividad electroquímica, garantizando su conservación en el contexto arqueológico del yacimiento submarino, sin obligar a la costosa extracción del objeto y sin poner en peligro la integridad del mismotras la toma de datos.
Description
Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ.
Tecnología e instrumentación oceanográfica.
En la actualidad, la desconcreción in situ
de los objetos arqueológicos subacuáticos se viene llevando a cabo
por herramientas manuales, quedando reservando el uso de las
herramientas mecánicas para los laboratorios de conservación.
A su vez, el estudio de marcas, sellos, perfiles,
etc., sólo se realiza de manera visual, o mediante grabación en
vídeo o fotografía, no siendo posible realizar un registro
tridimensional de la zona de interés.
Por otro lado, un grave problema inherente al
estudio de los restos arqueológicos subacuáticos es que una vez
han sido desconcrecionados deben, en la mayoría de los casos, ser
inmediatamente extraídos. Existe la posibilidad de protegerlos
mediante el empleo de ánodos de sacrificio que necesitan de un
mantenimiento periódico costoso, así como el conocimiento exacto
de las dimensiones del objeto a proteger.
Finalmente, es obligado mencionar que en el
mercado no existen recubrimientos protectores exclusivos aplicables
sobre las zonas desconcrecionadas.
En los últimos años, la prospección arqueológica
ha experimentado un enorme desarrollo dentro de la moderna
arqueología, debido tanto a su valor intrínseco como a la actual
política patrimonial. Este desarrollo se fundamenta sobre dos
concepciones de la arqueología aparentemente contrapuestas, como
son la investigación científica frente a la
gestión-prospección del Patrimonio Histórico.
Afortunadamente, el planteamiento más actual tiende a la
formulación de soluciones integradoras entre estas dos vertientes.
La presente invención pretende aportar un nuevo elemento de
utilidad en las técnicas de prospección arqueológica subacuática,
aplicadas tanto a la gestión como al conocimiento científico del
Patrimonio.
Mediante la prospección se produce el
reconocimiento del sitio arqueológico a través de la fase
documental que debe ofrecer un grado de información
"suficiente" para interpretar el yacimiento. Por lo tanto, la
calidad de los datos arqueológicos recogidos es determinante. Sin
embargo, en yacimientos submarinos provenientes de naufragios, donde
el único material de superficie se reduce a una serie de grandes
objetos de hierro fuertemente concrecionados (cañones, anclas,
etc.), esta información permanece oculta bajo gruesas capas
minerales y biológicas denominadas concreciones. Su formación
responde a un proceso originado por la colonización biológica de
organismos marinos formadores de material esquelético,
principalmente CaCO_{3}, que establece la base inicial de
engrosamiento. Esta capa de naturaleza calcárea se alimenta de
especies metálicas en difusión Fe^{2+} y Fe^{3+} procedentes del
metal subyacente produciendo modificaciones químicas en su
composición. Simultáneamente, se experimenta un progreso de la
colonización biológica -algas, moluscos y corales-, unida a la
precipitación de CaCO_{3} con inclusiones de sedimento. El
resultado es una compacta envoltura mineral adaptada a la
superficie del objeto. En la práctica, dicha envoltura funciona como
un molde rígido, en negativo, que reproduce la forma y el volumen
original.
La eliminación de esta capa o desconcreción es
una de las intervenciones que componen el repertorio de recursos
empleados en el estudio del material arqueológico subacuático. Se
trata de un procedimiento irreversible pero necesario para el
estudio de marcas y relieves sobre los objetos arqueológicos
subacuático.
Sin embargo, esta capa de concreción a su vez
reduce considerablemente la velocidad de corrosión del hierro en
agua de mar, situando al metal en la denominada zona de pasividad
del Diagrama de Pourbaix. El desprendimiento de la capa de
concreción con fines arqueológicos conllevará la reactivación del
proceso corrosivo del metal. Traducido al diagrama de Pourbaix,
esto supondrá reintroducir el metal en la zona de corrosión,
poniendo en peligro la preservación del objeto. Con el fin de
proteger al hierro de la corrosión hay que forzarlo a penetrar de
nuevo en la zona de pasividad.
Tradicionalmente se plantean dos alternativas a
esta disquisición, en las que se contraponen los criterios de
investigación-conservación del Patrimonio
Arqueológico:
1) Renunciar al conocimiento histórico del
yacimiento en beneficio de la conservación in situ de los
objetos que lo componen. Se produce una situación paradójica:
conservar y proteger un yacimiento absolutamente desconocido a
nivel histórico.
2) Extraer los objetos para su documentación.
Esta opción conlleva un alto coste de conservación y la
destrucción irreparable del contexto arqueológico difícilmente
justificable cuando el interés del objeto se limita a su exclusiva
función documental.
La presente invención supone la puesta a punto un
sistema combinado de registro arqueológico tridimensional y control
in situ de la corrosión metálica que permite obtener una
documentación suficiente de los objetos tras su desconcreción, sin
poner en peligro su conservación en el contexto del yacimiento
arqueológico.
La desconcreción se realizará con herramientas
mecánicas de tipo neumático, (adaptadas según la explicación),
empleadas tradicionalmente en los laboratorios de conservación, y
herramientas manuales. La delimitación del área de desconcreción se
realizará con el microcincel neumático equipado con grifo de
tornillo para regular la intensidad del golpe. El suministro se
ejecutará desde una botella de aire comprimido a través de una 1ª
etapa de regulador estándar modificada a 6 atmósferas y una
manguera de 2 metros de longitud. El efecto de la percusión
mecánica servirá para marcar, de forma progresiva, la hendidura que
limita la superficie a desconcrecionar. Como medida de seguridad se
empleará un protector auditivo estándar de banda ajustable debido
a la intensa propagación del sonido en el medio acuático.
En la siguiente fase se empleará cincel y puntero
provisto de protector manual, golpeado con un martillo. Esta
herramienta se colocará de forma perpendicular realizando una serie
de percusiones firmes para conseguir una fractura limpia en la
concreción. Previo a la desconcreción, se efectuará una limpieza
de la zona elegida para eliminar algas y depósitos poco adheridos
mediante abrasión con cepillo estándar de soldador con el objeto de
clarificar el área de trabajo.
En una zona aledaña al objeto se situará un cable
de control de 1 metro de longitud, consistente en un cable de
cobre de 2 milímetros de sección embutido en camisa de neopreno.
El taladro que se realizará para la conexión del cable se realizará
con un taladro neumático adaptado como el microcincel
neumático.
El pH se determinará usando un electrodo de pH de
superficie plana diseñado para trabajar en tuberías a presiones de
hasta 6 bar, conectado a un pH-metro de campo. La
conexión se efectuará entre ambos mediante el mismo cable del
electrodo introducido en un cable flexible de goma, que lo aislará
del medio. Previamente al desarrollo del trabajo en el yacimiento,
el electrodo y el pH-metro serán calibrados en la
superficie. El pH- metro incorporará, además, una sonda de
temperatura.
La medida del potencial de corrosión E_{corr}
se realizará empleando electrodos de trabajo y de referencia
específicos para la determinación de potenciales en agua de mar.
Estos consisten en una sonda de dos componentes: electrodo
referencia de Ag/AgCl y una varilla de contacto fabricada en acero
inoxidable, por ejemplo AISI 410, 430, 304L, 316L o
17-7PH, de aproximadamente 20 cm de longitud y 0,5
cm de diámetro. Ambos estarán conectados a un multímetro digital de
alta impedancia.
Tanto el multímetro como el
pH-metro se emplazarán en una carcasa estanca
fabricada en acero inoxidable, por ejemplo AISI 410, 430, 304L, 316L
o 17-7PH, con tapadera de metacrilato, de
aproximadamente 1 cm de espesor, que permite visualizar los valores
de la medida, y tapadera de cierre del mismo acero inoxidable
elegido para la carcasa, de aproximadamente 0,4 cm de espesor
(Figura 2). Tanto el pH-metro, como el multímetro
se sujetan a la carcasa mediante un sistema de velero, que evita
añadir peso innecesario (Figura 1).
Esta carcasa, pensada para trabajar a
profundidades de hasta 45 m, ha sido sobredimensionada para
alcanzar una batimetría de 60 m de profundidad. El peso y las
dimensiones con las que se ha construido la carcasa, le confieren
una flotabilidad ligeramente negativa, evitando de esta forma la
necesidad de utilizar lastre auxiliar.
La carcasa cuenta con cuatro conexiones
universales específicas para instrumentos subacuáticos, donde se
conectarán mediante cables embutidos en camisa de neopreno el
electrodo Ag/AgCl, la varilla de acero inoxidable, el electrodo de
pH y la sonda de temperatura (Figura 2).
El registro arqueológico es el objetivo final del
proceso de desconcreción in-situ y se
produce cuando aparecen datos relevantes de interés arqueológico.
Los diferentes métodos de registro están adaptados a la naturaleza
del dato arqueológico que pretenda ser documentado, existiendo
tantos métodos como tipos de datos. En medio marino se suele emplear
la fotografía y el vídeo. Los moldes flexibles de silicona se han
empleado con éxito en la documentación arqueológica terrestre. Con
este método se obtiene un registro tridimensional del objeto que
permite un estudio pormenorizado en el laboratorio de
arqueología.
El desprendimiento de la capa de concreción con
fines arqueológicos conllevará la reactivación del proceso
corrosivo del metal. Con el fin de volver a situar al hierro en
zona de pasividad habrá que emplear de un recubrimiento que aísle
el material metálico del medio agresivo. Este mecanismo,
denominado de efecto barrera, se basa en la protección del
objeto mediante el aislamiento que se produce al interponer una
película sólida y continua entre el metal y el medio
corrosivo.
Básicamente se persigue impedir que los agentes
oxidantes del medio tengan acceso a la superficie metálica,
inhibiéndose por lo tanto, la reacción catódica del proceso
corrosivo. Sin embargo, la mayoría de los recubrimientos, en mayor
o menor extensión, son permeables al agua y al oxígeno, lo cuál
debilita la protección conseguida a través de esta vía.
Así, aunque el número de posibles recubrimientos
es muy amplio, deben de cumplir con una serie de características:
que aseguren la protección mediante una buena permeabilidad, que
sean de fácil aplicación y manejo, y que sean económicamente
rentables. De entre todas las opciones, los denominados epoxi dos
componentes aplicables sobre aceros en la industria
(epoxi-poliamidas, epoxi-aminas,
epoxis de alquitrán de hulla o másticos de epoxis, vinílicos,
cauchos clorados, y asfálticos) se convierten en la mejor
alternativa. Presentan un excelente efecto barrera con una
baja o nula porosidad, que impide el intercambio iónico entre el
hierro y el electrolito, tienen un buen grado de adherencia a la
superficie, y son maleables y fáciles de adaptar sobre cualquier
morfología. Presentan además una elevada resistencia a la abrasión
y a los agentes agresivos, unido a un bajo coste. Tras estudiar las
distintas posibilidades se ha elegido una resina epoxídica de dos
componentes miscible en el agua y empleada en la industria naval
para su aplicación en superficies húmedas o sumergidas.
Figura 1: Carcasa estanca fabricada en acero
inoxidable, por ejemplo AISI 410, 430, 304L, 316L o
17-7PH, con tapadera de metacrilato, tapadera de
cierre en el mismo acero inoxidable que la carcasa, para contener
los instrumentos de medida que servirán para determinar la calidad
del recubrimiento aplicado a la zona desconcrecionada.
En la figura se distinguen:
- A.- Ubicación de multímetro y pH-metro.
- B.- Agujero pasante.
- C.- Junta Tónica.
- D.- Sistema de sujeción de elementos de medida.
Figura 2: Vista lateral de la carcasa estanca
fabricada en acero inoxidable con tapadera de metacrilato,
tapadera de cierre en acero inoxidable. En la figura se
distinguen:
- E.- Carcasa de acero inoxidable, por ejemplo AISI 410, 430, 304L, 316L o 17-7PH.
- F.- Tapadera de metacrilato.
- G.- Tapadera del mismo acero inoxidable que la carcasa.
- H.- Conexiones universales para instrumentación subacuática.
- I.- Tornillo y tuerca de palometa de acero inoxidable.
Figura 3: Tapadera de metacrilato.
Figura 4: Tapadera de cierre del mismo acero
inoxidable que la carcasa.
Figuras 5: Descripción gráfica de todo el
procedimiento descrito en la memoria.
En las figuras se distinguen:
- pH_{1}, pH_{2} : Medidas del pH
- X : Medida del espesor de la concreción
- E_{corr1}, E_{corr2}, E_{corr3}, E_{corr4}: Medidas del potencial de corrosión
- CC : Cable de control
- R : Resina epoxídica
El procedimiento descrito consta de las
siguientes fases:
- Desconcreción de la zona de interés en objetos
arqueológicos subacuáticos.
- Registro tridimensional de la zona de interés
documental.
- Aplicación de una cubierta de protección contra
la corrosión sobre la zona desconcrecionada.
- Comprobación de la eficacia de la cubierta de
protección aplicada mediante la toma de datos electroquímicos.
Sin embargo, para una mayor simplicidad de la
descripción esta sección se divide en seis fases, haciéndolas
coincidir con los contenidos de las figuras que describen el
procedimiento.
Para la desconcreción se escogerá una zona de
interés documental del objeto concrecionado. En primer lugar se
limpiará la zona de algas y concreciones poco adheridas mediante
abrasión con el cepillo de soldador para clarificar el área de
trabajo. Seguidamente, se marcará una hendidura poco profunda
(5-10 milímetros) con ayuda del microcincel
neumático para delimitar la línea de fractura. Una vez completado
el perímetro de la zona a remover, se procederá a fracturar la
capa de concreción mediante varios golpes de cincel realizados
perpendicularmente sobre la anterior hendidura. La concreción se
retirará en bloque dejando ver la superficie inalterada de la zona
grafitizada, permitiéndonos acceder a las marcas, sellos, perfil,
calibre, etc.
Se procederá a realizará el registro arqueológico
de la zona de interés documental, mediante la aplicación de un
molde flexible de silicona.
La actuación para la toma de datos se
desarrollará en dos zonas, la zona de interés documental
desconcrecionada y un punto cercano al mismo. Previamente se medirá
en el entorno del objeto el pH_{o}.
Se procederá a taladrar la capa de concreción que
rodeaba al artefacto hasta alcanzar la superficie metálica. El
diámetro del taladro no deberá superar en exceso al diámetro del
electrodo de pH.
Una vez realizado el agujero se procederá a
limpiar su interior de virutas o restos de concreción con la ayuda
de un pincel. El electrodo de pH se introducirá a través del
agujero y se mantendrá próximo a la superficie metálica hasta
obtener un valor constante de medida pH_{1}.
El potencial de corrosión E_{corr,1} se medirá
introduciendo la varilla de acero a través del agujero, de forma
que se establezca contacto eléctrico con la superficie metálica, y
situando el electrodo de Ag/AgCl en su entorno. El establecimiento
de un buen contacto se visualizará mediante la lectura en el
multímetro de un potencial estable que fluctuará de \pm 1 a \pm
2 mV. Finalmente, el espesor de la concreción se medirá
introduciendo el extremo reglado de un calibre a través del
agujero realizado en la concreción.
Una vez finalizada la toma de datos se procederá
a introducir el cable de control y se fijará al objeto mediante la
resina epoxídica de dos componentes. Esta deberá evitar el contacto
de la superficie metálica con el agua marina y asegurar la sujeción
del cable. Se procederá a medir nuevamente el potencial de
corrosión E_{corr,2}, situando el electrodo en las proximidades
del agujero sellado y poniendo en contacto la varilla de acero con
el cable de control. Posteriormente se procederá a actuar sobre la
zona desconcrecionada. La medida de pH_{2} se realizará
posicionando el electrodo de pH sobre la zona desconcrecionada hasta
obtener un valor constante que coincidirá, aproximadamente, con el
medido en la zona taladrada, pH_{1}. La medida del potencial de
corrosión se realizará de forma similar a la efectuada
anteriormente.
Una vez realizadas todas las medidas se procederá
a cubrir la zona desconcrecionada con la resina epoxídica de dos
componentes. Se medirá de nuevo el pH en el entorno del objeto,
debiendo obtenerse un valor similar al obtenido inicialmente
(pH_{0}). La medida del potencial se realizará poniendo en
contacto la varilla de acero con el cable de control, mientras que
el electrodo Ag/AgCl se sitúa próximo a la zona cubierta con
resina.
Concluida la toma de datos de potencial y pH, se
procederá a su interpretación in situ para asegurarnos de
la efectividad de la actuación acometida. Esto se realizará
situando los distintos valores de E_{corr} y pH en un diagrama de
Poubaix dibujado sobre papel acetato.
Las ventajas que se consiguen con la aplicación
consecutiva de estos procedimientos son:
1) Mejora en las técnicas de desconcreción in
situ de los objetos arqueológicos con la adaptación y empleo
de herramientas mecánicas de tipo neumático. De esta manera se ha
logrado una técnica eficaz para romper la compacta concreción
mineral en un área determinada, sin alterar el frágil estrato
subyacente (zona grafitizada) al que está unido, y que guarda la
información documental.
2) El estudio de marcas, sellos, perfiles, etc.,
mediante un registro tridimensional a modo de molde flexible de
silicona, permitirá una medida fiable de sus dimensiones tras el
positivado en la superficie.
3) Los objetos que han sido desconcrecionados
quedarán de nuevo protegidos de los procesos de corrosión. Para
ello se emplea una resina epoxídica de dos componentes como
recubrimiento protector aplicable sobre las zonas desconcrecionadas.
Se evitará el empleo de ánodos de sacrificio, de mantenimiento
costoso y periódico.
La invención puede resultar de interés tanto a
casas comerciales especializadas en la fabricación de tecnología e
instrumentación oceanográfica, así como a organismos públicos y
privados relacionados con el ámbito oceanográfico y
arqueológico.
Casi todo el material objeto de la invención se
puede encontrar en el mercado con otras aplicaciones y ser
posteriormente adaptado según la explicación. La carcasa que
alojará a pH-metro y al multímetro se puede
realizar bajo plano.
Claims (11)
1. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ,
caracterizado porque consta de las siguientes fases:
- Desconcreción de la zona de interés en objetos
arqueológicos subacuáticos.
- Registro tridimensional de la zona de interés
documental.
- Aplicación de una cubierta de protección contra
la corrosión sobre la zona desconcrecionada.
- Comprobación de la eficacia de la cubierta de
protección aplicada mediante la toma de datos electroquímicos.
2. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ, según
reivindicación 1, caracterizado porque la desconcreción de la
zona a documentar se realiza mediante la adaptación y el empleo de
herramientas mecánicas de tipo neumático, que evitan la alteración
de la zona grafitizada.
3. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ, según
reivindicación 1, caracterizado porque el registro
tridimensional se la zona de interés documental se realiza
mediante la aplicación de un molde flexible de silicona.
4. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ, según
reivindicación 1, caracterizado porque la toma de datos de
pH, potencial de corrosión y profundidad de concreción se realiza
tanto en la zona desconcrecionada, como en una zona aledaña, en la
que se practica un agujero, mediante el uso de un taladro
neumático.
5. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ, según
reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque la medida del
pH, potencial de corrosión y profundidad de concreción se realiza
mediante los electrodos correspondientes, conectados a una carcasa
fabricada para contener los instrumentos de medida.
6. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ, según
reivindicación 1, caracterizado porque la protección contra
la corrosión aplicada sobre la zona desconcrecionada consiste en
la aplicación de resina epoxídica de dos componentes.
7. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ, según
reivindicación 1, caracterizado porque la comprobación de la
eficacia de la cubierta de protección aplicada se realiza
comprobando la medida del pH, potencial de corrosión y profundidad
de concreción mediante los electrodos correspondientes, conectados
a una carcasa fabricada para contener los instrumentos de
medida.
8. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ,
caracterizado porque hace uso de una carcasa construida para
contener los instrumentos de medida que servirán para determinar
la calidad del recubrimiento aplicado a la zona
desconcrecionada.
9. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ, según
reivindicación 8, caracterizado porque la carcasa construida
para contener los instrumentos de medida debe estar fabricada en
acero inoxidable y poseer una tapadera de metacrilato, de
aproximadamente 1 cm de espesor, que permita visualizar los valores
de la medida, así como una tapadera de cierre, igualmente de acero
inoxidable, de aproximadamente 0,4 cm de espesor.
10. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ, según
reivindicación 8, caracterizado porque los instrumentos de
medida alojados en el interior de la carcasa están sujetados a la
misma mediante un sistema de velcro.
11. Sistema combinado para el registro y la
conservación arqueológica subacuática in situ, según
reivindicación 8, caracterizado porque la carcasa construida
para contener los instrumentos de medida contiene cuatro
conexiones universales específicas para instrumentación
subacuática, donde se conectarán el electrodo Ag/AgCl, la varilla
de acero inoxidable, el electrodo de pH y la sonda de
temperatura.
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