Publicado en: El arquitecto, de la tradición al siglo XXI. Docencia e investigación en Expresión Gráfica Arquitectónica. Actas del congreso EGA 2016. Alcalá de Henares (Madrid): Fundación de la Universidad de Alcalá. 2016. ISBN: 9788488754417, pp. 1111–1118.
Decisión, croquis, laser y dron. Sistema de documentación de torres campanario en la provincia de Burgos José Ignacio Sánchez Ribera; Juan José Fernández Martín; Jesús San José Alonso Escuela Técnica Superior de Arquitectura. Universidad de Valladolid
Abstract: The “new” technologies we regularly use for teaching are now combined with those enabling data capture of buildings, thus obtaining extremely accurate and liable models. Due to its precision, the virtual model might eventually replace the real structure as study model. Some of these technologies include three-dimensional laser scanners, digital photogrammetry programs, or even drones. Thanks to the access to these technological resources (some are free software and most of them are available in the EGA departments), and the skills acquired through graphic training for analyzing and depicting architecture, we obtain a more complete and complex set of documentation. These resources are especially useful for studying structures like bell towers, which aren’t very big, but indeed complex, due to its elements and construction systems: load-bearing walls, arches, vaults, floor slabs, frameworks, as well as ornaments. As a result of the systematization of the graphic documentation process, the working team requires just two people to carry out the task. However, the most important issue here is to understand and depict the structures and to have certain knowledge of the new data capture resources currently available. The study of bell towers, aimed at documenting these extraordinary structures, enables both the understanding of such constructions and also the design of an “exportable” working methodology intended to enrich the students’ competences. Another important aspect of our study on bell towers was the use of sketching as the graphic tool of thought. Sketching is an essential means of analyzing and thoroughly knowing the composition and architectonic elements which need to be synthesized in the final product. Keywords: Docencia, Documentación, Levantamiento.
Históricamente la captura de datos métricos de las alturas de una edificación, con el objeto de acometer su representación con precisión, ha supuesto una dificultad estimuladora del desarrollo de metodologías y medios técnicos. En este sentido la imagen de Cósimo de Bartoli’s (Figura 01) muestra uno de los recursos que recoge en su texto, donde indica cómo realizar mediciones en altura de una torre a través de métodos topográficos basados en la construcción de triángulos por medio de la medición de ángulos y distancias.
Figura 01. Cósimo Bartoli, Del modo de medir la distancia…, 1564
El trabajo de de Bartoli’s es una de las primeras referencias en la historia de los desarrollos que se han sucedido hasta llegar a las tecnologías digitales actuales, con las que dar respuesta a la captura de datos de las arquitecturas construidas; en particular en lo que se refiere a medida de alturas, con la precisión y fiabilidad que requieren las representaciones técnicas.
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Atrás han quedado el método de la plancheta, el de las intersecciones, o la fotogrametría que hacían posible los restituidores analógicos primero y analíticos después, desarrollo hecho posibles gracias a la conjunción de los avances tecnológicos en el campo de la mecánica, óptica y de la fotografía (Fernández 1997). Actualmente la resolución de la captura de datos de una arquitectura, tanto en altura en anchura, o longitud, pasa por la utilización de tecnología digital, a la que se han ido incorporando nuestros Departamentos de Expresión Gráfica. Estas nuevas tecnologías digitales, aplicadas al estudio de las arquitecturas construidas, permiten realizar unas representaciones de gran precisión y fidelidad al objeto arquitectónico, hasta el punto, que el modelo generado pasa a sustituir al modelo real como campo y base para realizar su representación y análisis. Entre las “nuevas tecnologías” aplicadas de forma genérica a la documentación del patrimonio, se encuentran el escáner láser, así como los programas de fotogrametría digital. Recursos que si bien en unos casos tienen un coste elevado (fundamentalmente los escáner), en otros casos son económicamente accesibles e incluso de software libre, con los que obtener unos modelos más que aceptables en lo que se refiere a la precisión de los datos capturados y a la resolución de la visualización (Álvaro 2014).
de datos en altura, permitiendo la realización de imágenes de partes de los edificios, de imposible observación con la utilización de otras técnicas. Entre las posibilidades que ofrecen los medios técnicos señalados para la captura de datos en el trabajo de campo se encuentra su, cada vez más sencilla utilización y el hecho de no requerir más que un par de personas que posean un cierto dominio de los “nuevos recursos” de la tecnología digital puesta a nuestro servicio. Ello permite que su uso pueda trascender del férreo control del profesor, para constituir una herramienta más en la capacitación del alumno, en un mundo donde buena parte de la tecnología que nos rodea es digital. Salvando los drones, donde las normativas sobre su utilización establecen unas importantes limitaciones de uso. De manera que las nuevas herramientas digitales, además de posibilitar su utilización por alumnos de los primeros cursos, simplifican notablemente la captura de datos métricos, resultando de gran valor en el estudio de edificaciones en altura. Se hace posible así la participación de los alumnos en el estudio de construcciones como las torres campanario; estructuras que si bien no resultan de gran entidad (en comparación con lo que puede ser un edificio), sí presentan complejidad en su organización, dados los elementos y sistemas constructivos que se integran en su composición.
Figura 03. (izq.). Iglesia de San Pedro, Castrillo Solarana, Burgos. Figura 04 (dcha.). Iglesia de Santiago, Castrillo de Murcia, Burgos Figura 02. Nube de puntos, iglesia de la Natividad Villasandino, Burgos
Junto a estas nuevas “herramientas”, los drones, en combinación, con cámaras y videocámaras digitales, ofrecen unas posibilidades inestimables en la captura
El trabajo presenta un doble beneficio en el ámbito docente, por una parte el acceso del alumno a la utilización de las nuevas tecnologías, por otra el conocimiento de los aspectos compositivos y constructivos por los que se rigen unas construcciones singularmente didácticas.
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Efectivamente, a lo largo de su desarrollo vertical, las torres disponen de todo un repertorio de elementos arquitectónicos para solucionar el reto de la construcción en altura, pero también para articular los espacios asociados a estas estructuras, integradas por muros de carga, arcos, bóvedas, forjados, armaduras, así como escaleras de tramos rectos ó de caracol, a lo que se añaden los elementos decorativos y estilísticos que dibujan sus fachadas. La propuesta se ha ensayado en el estudio de torres del siglo XVI en la provincia de Burgos, de donde surge la idea de utilizar estas estructuras arquitectónicas en el ámbito académico, fuente de conocimientos arquitectónicos y tecnológicos. Concatenación de estructuras Las necesidades litúrgicas establecidas por el Concilio de Trento, a mediados del siglo XVI, llevó el baptisterio a la parte baja de las torres, estableciendo una comunicación directa y diáfana entre las naves de las iglesias y el cuerpo bajo de las torres, donde ahora se aloja la pila bautismal. Sobre estos espacios destinados al bautismo, se dispone el coro, que cobra una especial importancia, dada su situación en altura y su carácter de espacio de prolongación del templo desde donde los cantores solemnizan la nueva liturgia. Tanto en el coro, como en el sotocoro adquieren mayor solidez y ornato con la construcción de bóvedas de crucería estrelladas en sus techos, siguiendo las técnicas góticas (Palacios 2009, 57-67). Bóvedas que impiden la comunicación vertical en la torre, forzando la construcción de una escalera exterior, generalmente de caracol, que ligue todos los espacios que contiene la torre. A partir de aquí se suceden la cámara del reloj (que sirve de espacio para la caída de las pesas del reloj) y el campanario, a veces con varios niveles, que alberga las campanas y las matracas. Todas estas divisiones interiores no suelen manifestarse, sin embargo al exterior. Si bien durante el siglo XV persiste la práctica medieval de superponer cuerpos de tamaño decreciente que separados por impostas dejan ver una articulación estratificada al exterior, la tendencia durante el siglo XVI es eliminar estas divisiones horizontales y reducir el espesor de los muros por dentro, de manera que desde el exterior sólo se distinguen el fuste general del edificio y el campanario.
Figura 05 (izq.). Iglesia de Santiago, Castrillo de Murcia, Burgos Figura 06 (dcha.). Iglesia de San Martín Obispo, Iglesias, Burgos
En paralelo, el prisma de la torre recorre la escalera de caracol que comunica todas las cámaras interiores, variando su forma desde el prisma hexagonal u octogonal hasta el cilindro. Su coronación es uno de los grandes pretextos estéticos de las torres del siglo XVI. Si la torre se sitúa a los pies del templo (que es lo más frecuente) hay veces que hace también de pórtico, transitándose por su espacio inferior, que deja entonces de ser baptisterio. Esta práctica, frecuente en torres del final de la Edad Media, se abandona a partir del concilio tridentino, cuando la construcción del baptisterio a los pies se generaliza. Los pórticos son cegados en muchas ocasiones y transformados en baptisterios a partir de ese momento. Desde una consideración formal, las torres campanarios constituyen un hito que destaca por su altura en el paisaje urbano. Además, establecen la situación del templo e incluso del propio municipio en la distancia. La visión de su coronación es un punto de referencia, un faro que marca su posición, cuya imagen identifica, y es a la vez símbolo del templo y del conjunto urbano. Desde una consideración constructiva constituyen un elemento de especial complejidad que aúna diferentes sistemas estructurales en su construcción. Los diferentes niveles del cuerpo de la torre están constituidos por un muro de carga de piedra, cuyo grosor disminuye escalonadamente en el interior a medida que subimos en altura. Se genera así una caja-tubo cerrada de sección cuadrada o rectangular, sobre la que se abren los huecos que iluminan el interior. En la parte superior se horadan los muros mediante dobles arcos de medio punto donde se sitúan las campanas.
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interior, donde las constricciones de espacio, así como la inestabilidad e irregularidad de los forjados, debido al deterioro de su estructura, hacen poco operativo, cuando no imposible la utilización de aparataje del que se sirven las nuevas tecnologías.
Figura 07. Iglesia de la Santa Cruz, Tordomar, Burgos
La parte baja presenta una mayor variedad de soluciones en la apertura de huecos. En los casos en que la torre se adosa a uno de los laterales de la iglesia, el fuste de la torre está completamente cerrado, mientras que en aquellas torres que forman un soportal a los pies del templo el muro se cala con un gran arco moldurado. Una tercera solución es aquella en que la torre se integra en el templo, constituyendo el primer tramo de su nave central; en este caso una portada adintelada, situada en el eje de simetría, establece el acceso al templo bajo la torre. Otra abertura de importantes dimensiones se produce en aquellas torres donde el primer cuerpo se constituye en el coro del templo. En estos casos, el paramento que comparten torre e iglesia se abre, formando un gran arco triunfal que comunica el espacio interior de la torre con el de la nave mayor del templo. Respecto a la forma de cubrir los diferentes cuerpos de las torres, generalmente los cuerpos bajos, como se ha dicho, se cubren con bóvedas de crucería que presentan ligaduras, terceletes y combados, al igual que sucede en los espacios destinados a coro sobre el cuerpo bajo de la torre. En el resto de los cuerpos, son estructuras de vigas y viguetas de madera las que configuran los diferentes forjados, así como la estructura de la cubierta a cuatro aguas que corona el cuerpo de campanas. Metodología de trabajo Si bien las nuevas tecnologías desarrolladas han conseguido que la captura con precisión de datos métricos en altura, es decir, en zonas inaccesibles del exterior de una torre, no suponga ninguna dificultad, no sucede lo mismo con la toma de datos en las estancias del
Figura 08. Toma de datos con escáner y croquización
Estas circunstancias determinan la utilización de un sistema de medición mixta para resolver, de forma eficaz, la captura de datos con los que permitir la elaboración de representaciones analíticas bi y tridimensionales. De manera que se recurre a las nuevas tecnologías en el exterior y a la medición directa en el interior. El escáner láser 3D posibilita la captura de la geometría exterior de las torres, proporcionando las coordenadas tridimensionales, precisas y detalladas de los paramentos exteriores, a través de las nubes de puntos (conjunto de coordenadas X,Y,Z) con las que se definen el modelo virtual sustituto de la realidad tridimensional del elemento arquitectónico. En las partes inaccesibles del edificio la utilización de unidades de vuelo no tripuladas (UAV), proporcionan la capturar de imágenes fotográficas que, procesadas con softwares específicos, hacen posible generar modelos tridimensionales de los que obtener datos de la forma y geometría de las partes no accesibles al escáner, complementarios a los facilitados por este. En el interior, la croquización, lejos de ser una mera técnica de registro de datos métricos, constituye un proceso de entendimiento del objeto arquitectónico. La observación e inspección de los aspectos generales y de detalle de la arquitectura visitada, determinan un proceso analítico de comprensión de la forma y elementos que participan en la resolución de la torre, así como del estado de conservación de las soluciones constructivas y estructurales. Ello se traduce en una síntesis gráfica de la arquitectura estudiada. En este proceso de estudio la cota, el valor métrico de las partes seleccionadas en la representación, constituye el
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dato más objetivo desde el punto de vista documental de esta fase del levantamiento arquitectónico.
relacionados con la forma y geometría del elemento arquitectónico. Será la explotación del modelo 3D la que proporcionará los datos necesarios para la elaboración de las representaciones convencionales de planta, alzado y sección. Para ello se desencadena un nuevo proceso digital2, que pasa por obtener cortes del modelo 3D con los que obtener “rodajas” en sentido vertical y horizontal, que proporcionan, respectivamente, proyecciones ortogonales de las fachadas en nube de puntos y perfiles horizontales de los diferentes niveles de la torre considerada. La documentación obtenida, una vez exportada a CAD, hace posible generar mediante calco, la geometría y forma de los alzados.
Figura 09. Croquis de detalles de la coronación de la torre de Villasandino, Burgos
Procesado de los datos de campo Tras la captura de datos, el procesado de las tomas realizadas desencadena el análisis y reelaboración de la documentación obtenida, que sigue un proceso donde la aplicación consecutiva de una sucesión de programas informáticos permite avanzar en la generación de las redacciones gráficas que representan y describen las torres.
Por su parte, la elaboración de las plantas requiere un doble proceso; por un lado, el proceso de definición de los contornos exteriores a partir de los perfiles generados con UVACAD y, por el otro, la construcción de la descripción interior a partir de los datos tomados en la croquización y acotación de los interiores. En esta fase son de especial valor las tomas fotográficas realizadas en el trabajo de campo, no solo por permitir la evocación de lo observado y la aclaración de aspectos puntuales sino, y fundamentalmente, por constituir la base de los datos que en estas redacciones gráficas recogen la forma de los despieces de la piedra de los muros, así como sus texturas e incluso el color de los materiales utilizados en la construcción de las torres.
Figura 10. Alzado de la fachada Oeste de la iglesia de La Natividad de Nuestra Señora en Revilla del Campo, Burgos
En primer lugar se organizan ó agrupan las diferentes nubes de puntos para formar un modelo único 3D que contiene todos los datos geométricos y las características formales de la torre1. Esto hace posible la consulta de medidas, alteraciones formales, desplomes, deformaciones, así como de todos aquellos aspectos [ 1115 ]
Figura 11. Imagen rectificada del cuerpo superior de la torre de la colegiata de Santa Ana, Peñaranda de Duero, Burgos
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Dos son los procedimientos utilizados para incorporar el despiece de los sillares y mampuestos de piedra con que se resuelven los paramentos de las torres3. Uno consiste en la rectificación de imágenes fotográficas, que proporciona tanto la forma de aparejar las fábricas como la textura y el color de las mismas, con una limitación lógica, los elementos y las partes cuyas superficies no pueden ser asimiladas a un plano. El otro procedimiento consiste en la “rectificación homográfica” del dibujo de los despieces y otros aspectos formales. La homografía establece un proceso de análisis de los despieces y patologías de los muros de las torres, que se realiza a través de la interpretación de los datos contenidos en las imágenes fotográficas. Esto permite ordenar por medio de capas la información de los aspectos formales considerados. Modelos y síntesis gráfica El proceso analítico desarrollado requiere la elaboración de modelos tridimensionales a partir de los datos y descripciones concretadas en las proyecciones ortogonales de planta, alzado y sección. Estos modelos digitales se construyen en CAD, donde se estructura de forma ordenada la descripción formal de cada uno de los elementos y partes que participan en la configuración arquitectónica de la torre.
Figura 12. Alzado de la torre de San Cristóbal, Cebrecos y perspectiva de la torre de Santa Marina,Villandiego, Burgos
El resultado gráfico final es una representación sintética de carácter analítico, donde se explican tanto los aspectos formales como constructivos y de la organización de la torre, obtenidos como consecuencia de traducir a dibujo el conocimiento derivado del proceso analítico desarrollado, proceso que guía sus pasos a la comprensión de tres aspectos relacionados con la compleja organización de las torres: – Las leyes compositivas que establecen la articulación de los elementos y estructuras que las integran.
Un recurso gráfico esencial en estos modelos es el de la sección, artificio gráfico que permite visualizar la articulación de los espacios interiores de la torre, así como la disposición de sus elementos y sistemas constructivos. Además, este recurso hace posible manifestar la relación de todos los espacios con los niveles y huecos que organizan la composición exterior.
– El conocimiento de los sistemas y elementos que se agrupan en la definición constructiva de cada edificación.
La complejidad de estos organismos arquitectónicos requiere la generación de secciones múltiples de estudiada disposición, cuyos cortes eliminan parte de los muros y estructuras interiores para hacer posible la comprensión de la organización del conjunto y la disposición de las partes: el trazado de las escaleras y su comunicación con las diferentes plantas de la torre, la composición estructural de sus forjados y del abovedamiento que cubre los espacios de la torre, la forma que define los elementos decorativos que las adscriben a un estilo arquitectónico, etc.
A su vez, el proceso analítico seguido, debe permitir el conocimiento de las modificaciones y alteraciones sufridas en el transcurso de su existencia, a través los restos y evidencias que muestra el propio edificio. Esto hace posible la redacción de representaciones tridimensionales que expongan la descripción de estados precedentes, permitiendo así la comprensión de la evolución del edificio a través de la comparación con la descripción de su estado actual.
– La organización de los paramentos, a través del análisis de los despieces, la composición de las fábricas, así como la disposición y forma de sus huecos.
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A manera de conclusión La combinación de los sistemas actuales de captura de datos 3D y de técnicas convencionales de medición directa, evidencian ser un recurso eficaz en la documentación y estudio de construcciones de dominante vertical, en base a los siguientes factores: – Los recursos empleados garantizan la precisión en las capturas métricas en las tres dimensiones del espacio. – Los tiempos de trabajo de campo son reducidos. – La captura de datos se hace posible con la intervención de poco personal.
– El trabajo hace posible el conocimiento pormenorizo del conjunto y de las partes que integran el bien arquitectónico. Si bien para hacer posible el conocimiento pormenorizado y la consecución de luna buena documentación se hace imprescindible la visita detenida del objeto arquitectónico, pues es la realización de esta la que hace posible la interpretación de los datos obtenidos y, lejos de introducir una componente subjetiva en el proceso analítico, permite establecer los criterios para articular el conocimiento adquirido y orientar las redacciones gráficas que sintetizan el resultado del análisis realizado.
Figura 13. Planimetrías de la torre de la iglesia de San Lorenzo, Fuenteodra, Burgos.
En este sentido, este tipo de trabajos se entienden como una actividad en la que deben de participar los estudiantes desde los primeros años de su formación y no quedar relegadas a cursos de postgrado o máster, donde el dominio ya adquirido de la herramienta y del proceso analítico pueda constituir un punto de partida adecuado para permitir trabajos de una mayor dimensión. La dificultad por tanto no está ya en la captura de datos mediante la utilización de las nuevas tecnologías4, sino en saber qué hacer con ella, en proporcionar la
formación para capacitar al alumno en las labores de analizar y comprender la complejidad arquitectónica y, solo después, representar. En el caso de estas arquitecturas de dominante vertical, en aras de lograr unos documentos de calidad que completos y precisos. En definitiva a generar unos levantamientos arquitectónicos en los que, como señala López Vilchez para las representaciones gráfico-técnicas anteriores al Renacimiento, no se persigue trasladar verídicamente las apariencias del objeto, sino profundizar en el conocimiento mismo de éste… (López 2011, 155).
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Trabajos, por tanto, enfocados no tanto a la obtención de “dibujos bonitos”, como a la realización de representaciones eficaces para la comprensión y explicación de los organismos arquitectónicos representados, sus estructuras y sistemas constructivos.
LÓPEZ VILCHEZ, Inmaculada. 2011. “Representación técnica”, en Cabezas Gelabert, Lino. Dibujo y construcción de la realidad, Madrid. Editorial Cátedra.
Notas
Autores
1 Los softwares utilizados para la creación de modelos poligonales precisos a partir de las nubes de puntos de alta densidad capturadas con el escáner pueden ser genéricos o específicos para los escáner con los que se ha trabajado.
Jorge García-Fernández. Arquitecto por las Universidades Politécnicas de La Habana y Madrid (UPM, ETSAM); Máster en Geotecnologías por las Universidades de Salamanca y Valladolid; y Doctor Internacional en Ciencias Sociales por las Universidades de Valladolid (UVA) y Michigan Technological University (MTU), USA. Actualmente académico postdoctoral en la Escuela de Arquitectura de la Universidad Tecnológica de Tampere, Finlandia. Su campo de investigación preferente es la integración de datos geoespaciales en estrategias educativas y comunicativas en los campos de Patrimonio Cultural, Arquitectura y Urbanismo. Es autor de artículos en relevantes journals internacionales como: 3D Research (DRES), Revista de la Asociación Española de Teledetección (RAET), Journal of Heritage in the Digital Era (JHDE), entre otros. jorge.
[email protected]
2 En esta fase del procesado se trabaja con UVACAD, programa de software desarrollado por el grupo LFA-DAVAP de la Universidad de Valladolid, para facilitar la explotación de modelos en nube de puntos. 3 Junto a la imagen digital de los paramentos que proporciona ASRix; HOMOGRAF ha sido la herramienta de dibujo utilizada para la representación del despiece de los paramentos, dada la facilidad del programa para realizar transformaciones homográficas de trazados a línea. 4 Pues toda una generación de compañeros y, de manera generalizada, nuestros alumnos, son nativos digitales, a los que les han salido los dientes con las TIC entre las manos. Incluso, parafraseando al profesor Lino Cabezas, los que somos de la generación de la pretecla hemos sabido subirnos en marcha al carro de lo digital.
Referencias bibliográficas ÁLVARO TORDESILLAS, Antonio. 2014. Levantamiento digital low-cost. Valladolid. Editorial Universidad de Valladolid. BARTOLI, Cosimo. 1564. Del modo di misurare le distantie, le superficie, i corpi, le piante, le provincie, le prospettive, & tutte le altre cose terrene, che possono occorrere a gli huomini, Secondo le uere regole d’Euclide, & de gli altri piu lodati scrittori. Venecia. Editado or Francesco Franceschi Sanese. FERNÁNDEZ MARTÍN. Juan José, SAN JOSÉ ALONSO, Jesús Ignacio. 1997. Fotogrametría aplicada a la arquitectura. Valladolid.
PALACIOS GONZALO, José Carlos. 2009. La cantería medieval. La construcción de la bóveda gótica española. Madrid. Editorial Munillaleria.
Juan José Fernández Martín. Arquitecto por la Universidad de Valladolid (1985) y Doctor Arquitecto por la propia universidad (1983). Actualmente Profesor Titular de la Universidad de Valladolid (Área de conocimiento: Expresión Gráfica) y director del Laboratorio de Fotogrametría Arquitectónica. Su campo de investigación preferente es la fotogrametría arquitectónica, la rehabilitación patrimonio histórico y la representación arquitectónica. Es autor de importantes artículos y presentaciones en revistas y conferencias internacionales.
[email protected] Jesús San José Alonso. Arquitecto por la Universidad de Valladolid (1984) y Doctor Arquitecto por la propia universidad (1991). Actualmente Profesor Titular de la Universidad de Valladolid (Área de conocimiento: Expresión Gráfica) y director del Laboratorio de Fotogrametría Arquitectónica. Su campo de investigación preferente es la fotogrametría digital, restauración patrimonio histórico artístico y la representación arquitectónica. Es autor de importantes artículos y presentaciones en revistas y conferencias internacionales.
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