APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE SENSORES AMBIENTALESAPLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE SENSORES AMBIENTALESA LA BIBLIOTECA TOMÁS NAVARRO TOMÁS (CCHS)A LA BIBLIOTECA TOMÁS NAVARRO TOMÁS (CCHS)

Y EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONSERVACIÓNY EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DE CONSERVACIÓNDE SUS FONDOS DOCUMENTALESDE SUS FONDOS DOCUMENTALES

J. Peña-Poza, T. Palomar, J.F. Conde, F. Agua, M. García-Heras y M.A. Villegas.J. Peña-Poza, T. Palomar, J.F. Conde, F. Agua, M. García-Heras y M.A. Villegas.

X Reunión Red Temática de Patrimonio Histórico y Cultural.X Reunión Red Temática de Patrimonio Histórico y Cultural.

Esquema generalEsquema general Introducción

Descripción de los sensores Sensores de Acidez

Sensores de Humedad Relativa

Sensores de Temperatura

Sensores de Luz

Instalación en la Biblioteca

Resultados

Conclusiones

IntroducciónIntroducción

El estudio se lleva a cabo en los fondos documentales de la biblioteca Tomás Navarro Tomás

Resultado de la fusión de ocho bibliotecas del CSIC

Especialidades de Humanidades y Ciencias Sociales

Debe su nombre al ilustre lingüista que participó en la elaboración del ALPI

Abrió sus puertas al servicio de la investigación en enero de 2008

La componen en torno a un millón de unidades documentales

Introducción Introducción

Propiedades generales de los sensores

Tiempo de respuesta pequeño Son reversibles Son reutilizables Larga vida media Múltiples aplicaciones Elevada resistencia química Bajo coste de producción Sin cables ni baterías Pequeño tamaño (portátil y discreto)

IntroducciónIntroducciónRespuesta de los sensores

Cambio de color debido a una variación en la absorción óptica en el intervalo visible

Estimación cualitativa (comparación con escala de color) Evaluación semicuantitativa (análisis del espectro)

Sensores de AcidezSensores de Acidez

Síntesis

Recubrimientos preparados por el método sol-gel sobre portas de vidrio común

Densificación mediante tratamiento térmico

Diferente fase sensora en función de su aplicación

Sensores de AcidezSensores de Acidez

Absorción óptica (color) Naranja-Amarillo-Violeta

Dos bandas de absorción a 430 y 570 nm Responsables de la coloración final del sensor Precisión ± 0,02 unidades de pH

pH ácido pH básico

Sensores de AcidezSensores de Acidez

Funcionamiento Consiste en una reacción de neutralización

H+ + Sen- HSen

No discrimina entre diferentes especies ácidas

(mide acidez global)

)(aq

Sensores de Humedad RelativaSensores de Humedad Relativa

Síntesis Recubrimientos preparados por el método

Sol-Gel sobre portas de vidrio común Densificación mediante tratamiento

térmico

Propiedades Tiempo de respuesta 1 min aprox. Sensibles a la humedad y a la acidez

Sensor de Humedad RelativaSensor de Humedad Relativa

Absorción óptica (color) Verde-Azul intenso

Alta HR

Intervalo de sensibilidad 20-80 % HR Precisión ± 5%

Baja HR

Sensores de Humedad RelativaSensores de Humedad Relativa

Deben actuar conjuntamente con los sensores de acidez

Funcionamiento

Consiste en una reacción de neutralización• H+ + Sen- HSen )(aq

Sensores de TemperaturaSensores de Temperatura

Síntesis

Geles obtenidos por el métodoSol-Gel, en cubetas de plástico

Selladas herméticamente No es necesaria la densificación

térmica Se pueden sintetizar ocho sensores

distintos, en función del intervalo de temperatura a evaluar

T 5

Sensores de TemperaturaSensores de Temperatura

Selección del sensor T5 Intervalo de respuesta 5-30ºC Precisión ± 0,01ºC Tiempo respuesta 15 min aprox.

Absorción óptica (color) Dos bandas de absorción a

512 y 669 nm

Alta T (30ºC)Baja T (5ºC)

Sensores de LuzSensores de Luz

Absorción óptica (color) Amarillo-Naranja-Rosa

Características Tiempo de respuesta 1-2 minutos Una banda de absorción a 535 nm Intervalo de respuesta 100-3000 lux

Mucha luz Poca luz

Sensores de LuzSensores de LuzNo se instalaron debido a:

Excepto la hemeroteca (Salas “C”), el resto de las salas son de acceso restringido

Su ubicación es el Sótano -2 y habitualmente permanecen sin iluminación

Se evaluó la iluminación ambiental con un luxómetro convencional

Valores de luz obtenidos con luxómetro

Evaluación de luz ambiental en los fondos documentales de la biblioteca Tomás Navarro Tomás

Zonas de medidaValores

extremos promedio

Salas

A B-1 B-2 B-3 B-4 C-1 C-2 C-3 C-4 D E F G

Luz en sala (lux)Máximo 316 262 429 215 239 260 266 234 315 227 245 313 210

Mínimo 16 27 47 17 27 22 27 9 21 6 13 45 16

Luz entre compactos (lux)

Máximo 430 303 155 28 358 309 187 137 254 252 57 284 278

Mínimo 32 23 30 5 29 5 4 16 7 8 4 16 4

Valor máximo registrado

Valores registrados en hemeroteca Valor mínimo

registrado

Sensores instaladosSensores instalados

Parámetros ambientales a evaluar Acidez Humedad Relativa Temperatura

Tabla resumen características

Parámetro Color (valor mínimo) Color (valor máximo)

Acidez Naranja Violeta

Humedad Relativa Verde Azul

Temperatura Rosa Azul

Instalación en la BibliotecaInstalación en la BibliotecaAcondicionamiento previo de los sensores para optimizar la respuesta óptica

Acidez: en medio básico Humedad: en medio ácido Temperatura: a bajas temperaturas

Instalación en la BibliotecaInstalación en la BibliotecaPlano de los depósitos de la Biblioteca TNT en el sótano -2

“A”

“D” “E”

“F”

“G”

“C-1”

“C-3” “C-4”“B-4”“B-3”

“B-2”“B-1” “C-2”

NN

5 m

Instalación en la BibliotecaInstalación en la Biblioteca

Recopilación de datosRecopilación de datosEquipo móvil

Ordenador portátil

Fuente de luz

Porta-muestras

Espectrofotómetro

3 4 5 6 7 8 90,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

A (

u.a

.)

pH

Curvas de calibradoCurvas de calibradoSensores de acidez

Ajuste a la ecuación de una recta: y = 0,063x – 0,286 (R = 0,9993)

6,0 6,5 7,0 7,5 8,00,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0,22

A (

u.a

.)

pH

20 30 40 50 60 70 80

0,34

0,35

0,36

0,37

0,38

0,39

0,40

A (

u.a.

)

HR (%)

Curvas de calibradoCurvas de calibrado

Ajuste a una ecuación de segundo grado: y = 1,4·10-5 x2 + 5,6·10-4 x + 0,348 (R = 0,996)

Sensores de Humedad Relativa

Curvas de calibradoCurvas de calibrado

Ajuste a una ecuación de segundo grado: y = 1,2·10-3 x2 + 3,3·10-2 x + 0,435

(R = 0,9993)

5 10 15 20 25 30

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

A (

u.a

.)

T (ºC)

Sensores de Temperatura

A B-1 B-2 B-3 B-4 C-1 C-2 C-3 C-4 D E F G --6,0

6,2

6,4

6,6

6,8

7,0

7,2

7,4

7,6

7,8

8,0

Aci

dez

ambi

enta

l (pH

)

Salas

Valores en sala Valores entre compactos

Resultados de Acidez AmbientalResultados de Acidez Ambiental

pH muy ácido

pH ácido

pH básico

pH neutro

Resultados de Humedad RelativaResultados de Humedad Relativa

A B-1 B-2 B-3 B-4 C-1 C-2 C-3 C-4 D E F G --10

20

30

40

50

60

70

HR

(%

)

Salas

Humedad relativa en las salas Humedad relativa entre compactos

HR muy baja

HR amb. > HR comp.

Resultados de TemperaturaResultados de Temperatura

A B-1 B-2 B-3 B-4 C-1 C-2 C-3 C-4 D E F G --23

24

25

26

27

28

29

30

T (

ºC)

Salas

Valores en sala Valores entre compactos

Temperaturas altas

Temperaturas bajas

Temperaturas medias

Resultados de TemperaturaResultados de TemperaturaComparación interior-exterior

Datos temperatura retardados en el tiempo y amortiguados(sobre todo entre compactos)

01/09/2009 11/09/2009 17/09/2009 21/09/2009

10

15

20

25

30

Tª

(ºC

)

Días de medición

AEMET Termopar Sensores

ConclusionesConclusiones

Acidez ambiental

Valores extremos registrados:• Máximo pH = 7,7• Mínimo pH = 6,2

Factores que pueden afectar:• Localización de la sala (interna o fachada)• Posiblemente el contenido de los compactos• Afluencia y trasiego de personas

No existe tendencia clara dentro de una misma sala, pero en general pH en sala > pH entre compactos

ConclusionesConclusiones

Humedad relativa

Valores extremos registrados:• Máxima HR 70%• Mínima HR 30%

Las salas F y G son las de menor HR debido a su orientación (fachada sur)

En general, en el interior de las salas se registró una HR mayor que entre compactos

El comportamiento de los sensores de HR se ve muy afectado por las variaciones de acidez, llegando a bloquear la respuesta de éstos

ConclusionesConclusiones

Temperatura

Valores extremos registrados:• Máxima T = 28,4 ºC• Mínima T = 23,9 ºC

El comportamiento de los sensores de temperatura es comparable al de un termopar convencional

Los sensores demostraron ser más sensibles para pequeñas variaciones de temperatura

Los sensores detectan los cambios ambientales externos de forma retardada y amortiguada

La temperatura en el interior de los compactos es,en general, mayor que en el ambiente de la sala

AgradecimientosAgradecimientos

A la Biblioteca Tomás Navarro Tomás, a su directora Pilar Martínez Olmo y al personal de biblioteca María Jesús Morillo Calero, Alejandro Jiménez Martín y Francisco González Sarmiento.

Los autores agradecen a Jesús Plaza Pérez, responsable de la Unidad de Mantenimiento e Instrumentación del CCHS, las facilidades prestadas y la información sobre el inmueble.

La financiación parcial del Programa Consolider Ingenio ref. 2010 TCP-CSD 2007-00058 y del proyecto CICYT-MAT ref. 2006-04486.

T. Palomar agradece una beca predoctoral FPU al Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN).

A la RTPHC por su apoyo profesional.