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1. TRABAJOS ANTERIORES

1.1. LA GIGANTA DE SEVILLA.

“ […] Una vez me mandó que fuese a desafiar a aquella famosa giganta de Sevilla

llamada la Giralda, que es tan valiente y fuerte como hecha de bronce, y sin mudarse

de un lugar, es la más voltaria mujer del mundo […]”

Don Quijote de la Mancha. Miguel de Cervantes.

De esta original manera imaginaba Don Quijote a esa gran estatua de bronce de

tres metros y medio de altura, metro y medio de cintura, dos metros y 24 cm. de cadera

y cada uno de sus pies, algo menos de 50 cm. Por aquella época conocida como la

Giralda (porque giraba), que posteriormente dio su nombre a la torre que la sustentaba y

que, de ese modo, más adelante pasó a llamarse popularmente como el Giraldillo.

1.1.1. El Coloso de Sevilla.

El 5 de enero de 1558 el Cabildo de la Catedral de Sevilla aprobaba el modelo

que el arquitecto Hernán Ruiz II había elaborado para renovar el campanario de la

catedral. Con este proyecto, el maestro demostró sus dotes para la composición y

resolución de problemas de estabilidad y resistencia. El nuevo cuerpo de campanas se

organizó en otros cinco superpuestos y decrecientes rematados por la monumental

escultura de bronce que le sirve de veleta.

En la traza de la escultura de remate, además de la aportación de Hernán Ruiz II,

debió intervenir el pintor Luís de Vargas, quien para diseñarla pudo basarse en un

dibujo de Giulio Romano o Perin del Vaga que, representando a Palas Atenea, grabó

Marco Antonio Raimondi [Figura 1.1]. Tomando el dibujo como punto de partida, el

escultor Juan Bautista “el Viejo”, procedería a pasarlo a tres dimensiones, realizando el

molde que serviría a Bartolomé Morel para fundir en bronce la escultura.

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Primeramente se construirá la barra sobre la que se insertará la figura para

dotarla de movimiento en 1565, le seguirá la esfera y la peana. El 27 de agosto de 1566

está fechado el contrato para la ejecución de "una figura de metal de bronce" entre

Morel y el Cabildo en precio de unos 600 ducados de oro. El carácter de esta empresa

obligó a Bartolomé Morel a firmar una interesante documentación notarial inédita,

conservada en el Archivo Histórico Provincial [Figura 1.2]. Morel se comprometía a

realizarla en un plazo de ocho meses, sin embargo no la dio por finalizada hasta julio de

1568. La fundición del Giraldillo se realizó siguiendo la técnica a la cera perdida de una

sola pieza de pie y con una sola colada, incorporando en su interior la primitiva

estructura interna.

Figura 1.1. Palas Atenea. Marco Antonio Raimondi.

Figura 1.2. Contrato de la figura de la Torre. Archivo Histórico Provincial.

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En agosto de 1568 se sube al campanario de la catedral la veleta que servirá de

remate: una figura de bronce denominada en las fuentes documentales El Coloso de la

Fe Victoriosa. Esta maravilla mecánica es fruto de las circunstancias que se dieron en el

siglo XVI, cuando Sevilla era una de las metrópolis más importantes de Europa.

También es una época de tensiones religiosas que producían un clima de inestabilidad,

coincidiendo además con el final del Concilio de Trento (1546 1564).

1.1.2. La veleta que cambió de significado.

Tradicionalmente se ha venido identificando la escultura que remata la torre de

la Giralda con la imagen de la Fe. Así lo afirman varios estudios existentes sobre el

tema, basándose en un asiento documental recogido en un libro de Adventicios de la

Catedral de Sevilla, del día 26 de julio de 1568, en el que se dice textualmente: "trajeron

la figura ...que tiene por nombre la Fe, triunfo de la Iglesia”. Por otra parte, también se

describe a la escultura como "el Coloso de la Fe Victoriosa" en una inscripción latina,

inserta en la base del muro norte de la torre. Este texto, coetáneo con el anterior, fue

elaborado por el licenciado Francisco Pacheco para conmemorar el acrecentamiento del

alminar con el cuerpo cristiano de campanas.

Sin embargo, cuando se analiza iconográficamente la escultura del Giraldillo, los

atributos que porta la imagen no se corresponden con aquéllos que serían característicos

en una representación de la Fe de ese periodo, sino a una representación de la virtud de

la Fortaleza. A raíz de esta constatación, se evidencia una falta de correspondencia entre

la simbología que parece desprenderse de los documentos escritos, y la forma que

tuvieron de expresarla los artistas responsables del proyecto escultórico. En

consecuencia, si bien es difícil olvidar lo que afirman los citados textos, tampoco es

fácil probar que la imagen sea la representación iconográfica de la virtud de la Fe. La

profesora doña María Fernanda Morón de Castro, directora del departamento de

Escultura e Historia de las Artes Plásticas de la Facultad de Bellas Artes de Sevilla,

profundiza en esta teoría a través del análisis de otras fuentes visuales, documentales y

literarias de la época (escritos, grabados, pinturas, esculturas...) hasta demostrar que lo

que nació como mera hipótesis es una realidad. El estudio lleva por título «La escultura

del Giraldillo y su interpretación iconológica», publicado recientemente en el libro

homenaje a don Pedro Rubio Merino, archivero de la Catedral de Sevilla.

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El Giraldillo, salvo la delgada cruz que forma el remate del estandarte, no posee

ninguna referencia a los elementos representativos de la virtud teologal de la Fe de ese

periodo, como son el cirio encendido, una iglesia por tiara, el libro de los Evangelios o

el cáliz, símbolos obligados y fundamentales de esa época [Figura 1.3 a]. Sin embargo,

el tema iconográfico que se descubre claramente en el Giraldillo responde a la

representación de la virtud de la Fortaleza. Así lo muestran atributos como: el casco,

una armadura liviana sobre el largo vestido, las fauces de los leones en las sandalias, el

amplio guión a modo de escudo, la esfera bajo sus pies y la propia torre que la sustenta

(la virtud de la Fortaleza se personifica, desde antiguo, en una mujer con una torre

[Figura 1.3 b]). Así también, la escultura se muestra en consonancia con la frase “Turris

Fortissima. Prov.18”, inscrita en la propia torre. El proverbio 18, 10, del Libro de la

Sabiduría del Antiguo Testamento recoge la siguiente afirmación: “El nombre de

Yahveh es torre fuerte, a ella corre el justo y no es alcanzado”.

Figura 1.3.

a) Dibujo de Duero (1495) con los atributos de la Fe.

b) “Tyche”. Procedente de Itálica y muy popular a mediados del siglo XVI. Destaca su gran parecido con el Giraldillo.

a) b)

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Hay que preguntarse cuándo y por qué se decide el cambio de simbología que

evidencia la iconografía del Giraldillo. Una nueva etapa se abre bruscamente a partir de

la clausura del Concilio de Trento, a finales de 1563. Ante la nueva situación, la Iglesia

de Sevilla, al igual que las otras ciudades, se dispuso prontamente a aplicar las normas

del decreto: “en el uso sagrado de las imágenes debe eliminarse toda superstición,

extirparse todo torpe afán de lucro y evitarse toda deshonestidad de suerte que no se

pinten ni se adornen las imágenes con incitaciones seductoras…”. En el museo del

Prado se expone actualmente una obra firmada por Tiziano, que es un claro ejemplo de

este hecho [Figura 1.4].

Vasari, en un estudio del propio artista en 1566, explica que esta obra fue

encargada por Alfonso I del Este, duque de Ferrara en 1534 y que representaba “el

triunfo de la Virtud frente al Vicio”. Probablemente, al quedar inconclusa fuera acabada

después de 1571 para Felipe II, transformándose entonces en la alegoría de “La Religión

socorrida por España”. En este caso, la Virtud que aparece representada con los

atributos de la Fortaleza, bajo la imagen de una Palas Atenea, sirvió para cobijar la

representación de España.

Figura 1.4. La Religión socorrida por España. Tiziano.

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No se debe olvidar que la composición actual de la veleta estaba ya decidida en

1565, como se aprecia en el grabado de Horis Hoefnagel [Figura 1.5] y que también por

las mismas fechas se decidió su cambio de nombre debido al Concilio de Trento. Se

trataba, no obstante, de convertir la Fortaleza en Fe y, como no era cuestión de cambiar

la fisonomía de una de las esculturas más complejas e importantes de su tiempo

(comparable con el Perseo de Cellini o la Fuente de Neptuno de Juan de Bolonia), se

optó por una decoración doctrinal que lució la torre exteriormente y que ya se ha

perdido. Es entonces cuando, posiblemente, se le pintó un cáliz (atributo de la Fe) sobre

el escudo del Giraldillo que, de ser así, el tiempo ya ha borrado. De manera

extrañamente explicativa, y claramente de acuerdo a las normas del concilio de Trento,

en un asiento documental del Libro de Adventicios del año 1568, se dice: “trajeron la

figura que tienen por nombre la Fe, Triunfo de la Iglesia.”

Figura 1.5. La Giralda con el Coloso. Grabado de G. Hoefnagel (1565).

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Para terminar, explicar las posibles causas por las que el Giraldillo, aparte de su

aspecto militante, ostente además en su mano izquierda una palma, símbolo de victoria.

Desde principios de 1558, fecha de presentación de las trazas de la torre por Hernán

Ruiz, los triunfos obtenidos por la Iglesia española de la época serían: el que Inglaterra,

tras veinte años de cisma, hubiera vuelto al catolicismo, por la boda del rey Felipe II con

María Tudor en 1554; la victoria de las tropas españolas en San Quintín en 1557,

considerada por el propio rey como un triunfo de Dios; pero en concreto fue muy

importante, por su incidencia en la historia occidental, la victoria obtenida en Italia por

las tropas españolas y en especial, el arreglo de paz con el Papado en 1558. Por el resto

del siglo, un tratado ligaría al Pontificado estrechamente a España.

No obstante, después de todo lo expuesto, la imagen sigue y seguirá siendo para

los sevillanos la representación de la Fe, resultando inexplicable el olvido de su

primitiva significación.

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1.1.3. Cuatro siglos de reparaciones del Giraldillo.

Desde finales del siglo XVI se documentan numerosas reparaciones en el

Giraldillo y su estructura.

En 1770 se realizó en el Giraldillo la primera gran obra de mantenimiento desde

su instalación. La escultura había quedado dañada tras el terremoto de Lisboa de 1755,

además, el tiempo había ido mermando su condición de veleta. La intervención fue

dirigida por el arquitecto Manuel Núñez y consistió en la sustitución de la primitiva

estructura interna.

Con el comienzo del XIX la escultura comenzará a caer en un lento anonimato, a

estar más lejana que nunca. El programa iconográfico de la Giralda se ha desdibujado y

apenas quedan vestigios de sus pinturas, el Giraldillo se separa más de su primitivo

significado. Durante un siglo pasará prácticamente desapercibida hasta que empezará a

ser objeto de las primeras investigaciones de manera más científica a partir de 1980. A

partir de entonces, la palabra Giraldillo empezó a sonar tanto como la palabra Giralda.

Se había perdido el misterio, pero el hermoso rostro de bronce, fruto de una labor en

equipo, se convirtió en un símbolo con una difusión que no había tenido nunca:

recuerdos, trofeos, tiendas, librerías, asociaciones, bares, etc.

El 6 de mayo de 1976, el profesor don Teodoro Falcón publicó un artículo en

ABC de Sevilla sobre el estado de conservación de la Giralda que causó un gran

impacto. Tres años después, en pleno verano, un trozo de azucena corroída de óxido

cayó a los pies de la Giralda.

El día 30 de octubre de 1981, gracias a unos andamios cubiertos de cañas, don

Alfonso Jiménez y don José María Cabeza pudieron fotografiar por primera vez, de

cerca, el Giradillo como reflejan en su “Turris Fortissima”: “El 30 de octubre, cuando

llegamos a su pie y pudimos girarla a nuestro antojo, gastamos cuatro carretes de

fotografía mientras, durante una jornada laboral completa, sin bajar a tierra ni para

almorzar, tratábamos de asimilar y analizar el espectáculo que teníamos ante nosotros”.

Entonces comenzó, con muy escasos medios materiales y sin posibilidad alguna de

investigar, una intervención muy conservadora, sufragada con fondos públicos casi por

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completo. No obstante, la documentación antigua, tanto gráfica como literaria, junto a la

simple observación de su apariencia y las evidencias de reparaciones anteriores sobre su

piel y estructura, permitieron identificar las partes originales y las modificaciones

introducidas en las diversas etapas. Gracias a esta particular restauración, el Giraldillo

quedó lo más limpio posible, reforzado y sin añadidos de anteriores reparaciones que

escondían detalles como los dos cinturones del pecho.

Así, en marzo de 1981 un grupo de profesores de la Facultad de Bellas Artes

(don Antonio García Romero, doña Rosario Martínez Lorente y don Isaac Navarrete)

sacaron un molde a la veleta a cien metros de altura y entre cañas [Figura 1.6]. De esta

forma nació otra figura igual pero en poliéster, que El Monte pagó y expuso [Figura

1.7].

Figura 1.6. Distintas fases del molde de silicona y madreforma de yeso durante la realización de la reproducción que dirigiera don Antonio García Romero en 1981.

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En 1996 se montó, de nuevo, un andamio en la torre para observar de cerca su

estado de conservación y proceder a intervenir en lo que fuera necesario. Entonces, con

medios económicos allegados por el Excmo. Cabildo, sí se pudo investigar a fondo. Así

se analizó detenidamente la estructura férrea que zuncha los cuerpos adovelados,

acrecentamiento del siglo XVI, la giratoria de la veleta y ésta como tal, es decir, como

estructura giratoria de bronce que pesa 1525 kg., que pivotan sobre una espiga de casi

cinco metros de atrevido cimbreo libre y cuyo punto más débil sólo tiene 7 cm. de

diámetro.

Figura 1.7. Construcción de la reproducción en resina que estuvo expuesta en la sede Central de la Fundación El Monte.

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De este modo, comienza la última y más grande restauración cometida hasta la

fecha y que, a continuación, se detalla cronológicamente:

- Diciembre de 1996: Séptima edición del Aula Hernán Ruiz. Se discutía

entonces la forma que debía ser restaurado el Giraldillo.

- Abril de 1997: El Giraldillo es bajado hasta el Patio de las Azucenas a las

8.00 del martes de Feria.

- Mayo de 1997: Reunión urgente del Cabildo. De 29 miembros, 21 votan a

favor de la sustitución por una copia. La empresa Vorsevi cifra en un 70 por

ciento la estructura dañada. El informe hace referencia al bronce “fatigado”.

- Julio de 1997: Ingenieros de la Universidad de Sevilla aconsejan al Cabildo

que no se precipite en la decisión. La academia de Bellas Artes se suma a la

tesis de hacer una réplica y protesta por el trato recibido al original,

perforado en el pecho.

- Septiembre de 1997: La Comisión de Patrimonio obliga al Cabildo a estudiar

la reposición. Doña Carmen Calvo, entonces consejera de Cultura, recuerda

que el Cabildo “está sujeto a la ley”. El órgano rector del templo pide

permiso para colocar una réplica, lo que Calvo califica de “precipitado”.

- Octubre de 1997: Bajada definitiva de la escultura de Morel y exposición

pública de la original y una replica realizada en bronce dorado [Figura 1.8]

por el escultor de Aracena, don José Antonio Márquez, gracias a la primera

copia en resina que se realizó en marzo de 1981.

- Enero de 1999: Bendición y subida de la copia de bronce.

- Julio de 2003: Concluye la restauración del original tras cinco años de

trabajo y 600.000 euros de inversión a cargo de la Junta.

- Diciembre de 2003: Exposición con el Giraldillo ya restaurado en las

Atarazanas.

- Julio de 2005: Subida definitiva del Giraldillo original en una operación

valorada en 120.000 euros que incluyó la bajada de la réplica un mes antes.

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Figura 1.8. Copia del Giraldillo en bronce dorado realizada por don José Antonio Márquez.

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1.1.4. El Giraldillo. Proceso de una restauración.

En Julio de 1997 se reunió en el Instituto Andaluz del Patrimonio Histórico

(Consejería de Cultura, Junta de Andalucía) la ponencia técnica internacional que el

Instituto había convocado, con el objetivo de fijar los criterios que debían aplicarse

durante la restauración. Esta reunión marcó las trazas del proyecto de investigación.

El Giraldillo no cumple exclusivamente funciones ornamentales y mecánicas

independientes de la construcción, sino que tanto su carácter decorativo y funcional

como simbólico fueron concebidos en íntima relación entre ellos y el cuerpo de remate

de la torre.

Si notables son los valores (artísticos) de este bien, como escultura y obra de

arte, también lo es su valor científico, al haber sido creado como un ingenio mecánico.

Ideado para señalar la dirección del viento y los cambios climáticos, el Giraldillo,

auténtica innovación tecnológica de la época, incorpora a su configuración como

escultura el movimiento como parte esencial de su autenticidad. De ahí su nombre

popular de "giraldillo" (que gira), donde se refleja el atributo más reconocido por las

diferentes generaciones de sevillanos, que lo han tenido presente a lo largo de sus vidas,

convertido en elemento y referente de la ciudad.

Desde el punto más alto ha presidido durante siglos el conjunto edilicio y el de

tradiciones, vivencias y transformaciones construidas, y en su piel de bronce y

estructura han quedado reseñados y testimoniados también los acontecimientos e

inclemencias del tiempo. El Giraldillo habita en el conjunto Catedral Giralda Alcázar

declarado, como lo es, Patrimonio de la Humanidad.

Estas premisas han dado pie al objetivo fundamental de la restauración llevada a

cabo en el IAPH [Figuras 1.9 y 1.10]: la realización de la acción operativa desde el

máximo respeto y la mínima intervención, para la adecuada transmisión de este legado

universal, con todos sus atributos y valores. Despejar, en definitiva, mediante

investigaciones y tratamientos, los posibles riesgos potenciales que puedan afectar a la

existencia y permanencia del Giraldillo y de las personas.

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Figura 1.9. Llegada del Giraldillo al IAPH.

Figura 1.10. El Giraldillo en el taller del IAPH.

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1.1.4/1. Estudios científicos: Los materiales originales.

Los estudios científico técnicos previos a toda restauración rigurosa sitúan el

objeto de arte en su contexto, comprendiendo el proceso de concepción y fabricación

del mismo. En el caso del Giraldillo se ha realizado una gran variedad de pruebas:

análisis químicos de la composición de los metales que forman las distintas piezas del

conjunto, medidas de los espesores mediante ultrasonidos, gammagrafías [Figura 1.11]

para detectar porosidades, grietas y otros defectos internos, metalografías de la

estructura microscópica, estudios mediante difracción de rayos X de la naturaleza de las

pátinas, etc.

El bronce del Giraldillo carece de estaño casi por completo, pero tiene un

elevado contenido de plomo. La figura, colada de una pieza en posición vertical,

acumuló mucho plomo en su mitad inferior y solidificó con porosidades y

agrietamientos, lo que justifica que Bartolomé Morel hubiese de realizar algunas

reparaciones antes de subirla a la Torre.

Las soldaduras realizadas en reparaciones anteriores mostraban baja resistencia y

elevada fragilidad, habiéndose agrietado en algunos casos. Por su parte, la palma, la

peana y la tinaja son bronces de distinta composición por haber sido fundidas por otros

fundidores o en otro momento, mientras el lábaro es de cobre relativamente puro.

La superficie estaba cubierta de pátinas naturales y artificiales, aplicadas éstas en

las últimas reparaciones de que fue objeto. Los elementos de hierro de la estructura

interna se encontraban fuertemente corroídos.

Figura 1.11. Gammagrafía de un brazo del Giraldillo.

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1.1.4/2. Restauración estructural del Giraldillo.

La restauración del Giraldillo desde un punto de vista estructural se puede

dividir en tres etapas, que se exponen a continuación.

- Análisis del comportamiento mecánico del Giraldillo en su estado de 1997:

Para afrontar la restauración estructural del Giraldillo se hacía necesario

conocer el comportamiento mecánico del conjunto de la escultura y su

estructura interna, estudiando los niveles de tensiones mecánicas y

deformaciones que se producen en ambas ante las distintas situaciones de

carga a las que se pueden ver sometidas. Ello se hizo por medio de un

modelo por ordenador (modelo de Elementos Finitos), con el cual se podía

evaluar el comportamiento de la Veleta ante la acción de su propio peso, del

viento, de los cambios de temperatura y de un posible terremoto. Para captar

la compleja geometría del Giraldillo se obtuvo una representación

tridimensional a partir de medidas tomadas con una estación total láser,

como veremos más adelante. El modelo se completó con las propiedades

mecánicas de los materiales, los espesores de la escultura [Figura 1.12] y las

distintas grietas, pérdidas de material, etc., existentes.

El análisis del modelo ha permitido comprobar que el Giraldillo puede

soportar con garantías las distintas acciones mecánicas a las que ha de

someterse en su ubicación habitual, siempre que se sustituyera la estructura

interna de hierro corroída.

Figura 1.12. Mapa de espesores del bronce.

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- Desmontaje de la estructura interna de 1770: Las características y el estado

real de conservación de la estructura interna era en parte una incógnita

debido a su inaccesibilidad. Su desmontaje resultó laborioso y permitió

conocer el magnífico trabajo de ingeniería que supuso en su día la

construcción y colocación de dicha estructura, que resultó ser "desmontable",

tal y como se propusieron sus diseñadores.

Así, se pudo conocer en profundidad las características y el estado de

conservación en que se encontraban todas y cada una de las piezas que

componen el Giraldillo [Figura 1.13], algo que hasta entonces no había sido

posible: se pudieron contemplar las piezas que componen el mecanismo de

giro, cómo eran realmente los distintos apoyos de la escultura sobre la

estructura, las uniones entre las distintas barras, la complicada geometría de

los refuerzos internos, etc.

Para el desmontaje fue necesario reabrir el hueco del costado derecho del

Giraldillo, que debió de ser practicado en 1770 cuando se sustituyó por

primera vez la estructura interna original.

Figura 1.13. Cojinete de bronce sobre el que giraba la veleta y duelas de hierro de 1770.

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- Diseño y construcción de la nueva estructura interna: El diseño de la nueva

estructura interna del Giraldillo [Figura 1.14] se afrontó por un lado a partir

de las conclusiones extraídas del análisis de comportamiento mecánico de la

Veleta por medio del Modelo de Elementos Finitos, y por otro lado a partir

del estudio de la estructura interna anterior.

El análisis del modelo sirvió para comprobar que el diseño de la estructura

de 1770 era bastante acertado, por lo que se ha respetado en gran medida. Se

ha conservado el cojinete de bronce sobre el que ha estado girando durante

más de doscientos años, ya que ha demostrado ser un magnífico sistema de

giro que no necesita ningún tipo de mantenimiento y se encuentra en óptimo

estado de conservación. Sí se han realizado algunas modificaciones en el

diseño de la estructura de cara a mejorar su funcionamiento como estructura

portante.

El efecto más dañino para la escultura ha sido debido a las dilataciones

diferenciales entre el bronce y el hierro de su estructura interna, por lo que se

han eliminado los apoyos anteriores en el pecho y espalda para evitar dicho

efecto. En los restantes apoyos se ha reducido en la medida de lo posible esta

interacción.

Otra variación significativa ha sido la forma de sustentación de la palma, que

antes era sostenida por el brazo izquierdo (seriamente deteriorado a la altura

de la axila), mientras que ahora el peso de la palma es transmitido

directamente a la estructura interna, equilibrando el peso del lábaro.

Figura 1.14. Nueva estructura interna de acero inoxidable.

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Los nuevos refuerzos internos son más robustos que los anteriores y se

encuentran mejor distribuidos, reforzando aquellas zonas de la escultura que se

encuentran más deterioradas. Así se ha conseguido unir rígidamente ambos brazos, que

se encontraban muy deteriorados, a la estructura interna.

El resultado final de todo este trabajo de ingeniería mecánica, ha sido diseñar y

construir una estructura de sustentación y giro y un sistema de refuerzo interno para el

Giraldillo que permita devolverlo a su ubicación habitual con plenas garantías para su

conservación desde un punto de vista mecánico.

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1.1.4/3. Estudios y controles de conservación preventiva.

Dada la importancia de los factores ambientales en el deterioro de los materiales,

se ha estudiado el comportamiento del micro ambiente interno de la escultura en

relación con el ambiente exterior. El objetivo fundamental era definir si era necesario

favorecer la ventilación de la escultura. Para ello se han medido la temperatura y la

humedad en la cabeza, la cintura y los pies, y se han comparado con los valores

exteriores [Figura 1.15].

Los valores más estables se dan en la cintura; además cuando se cierran los

huecos (se elimina la ventilación), las diferencias entre los valores internos y externos

aumentan y se inestabiliza la humedad relativa, pudiendo darse problemas de

condensación.

Como conclusión, se desprende la necesidad de que la escultura tenga

ventilación al menos en la cabeza y en los pies, así los fenómenos de condensación

serían menos frecuentes y menos prolongados y todo el conjunto se mantendría en un

equilibrio, con lo que se evitarían problemas de corrosión interna.

Figura 1.15. Estudio microclimático del interior del Giraldillo.

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1.2. LEVANTAMIENTO ARQUITECTÓNICO Y PATRIMONIAL MEDIANTE ESCÁNER LÁSER.

La digitalización 3D es una herramienta cada vez más conocida y adecuada para

tareas de documentación en Arquitectura y Patrimonio. Plasmar la información

adquirida de forma que sea útil en estos campos supone orientar todo el proceso de

forma muy específica y aplicar herramientas informáticas de desarrollo propio.

Además de la información “habitual” que proporciona un modelo tridimensional

de un entorno patrimonial, los datos de un escáner láser pueden ser utilizados como base

en la elaboración de planos muy exactos y otra serie de vistas ortográficas. Los planos

obtenidos pueden ser usados por arquitectos, ingenieros y restauradores como base para

su trabajo (comparaciones con documentos existentes, planteamiento de intervenciones,

mediciones exactas, desplomes, etc.)

El advenimiento de las nuevas metodologías de levantamiento y en particular de

los escáner láser 3D pone a los técnicos del levantamiento frente a problemas inéditos

de orden general.

Efectivamente, mientras la selección de los puntos que hay que levantar,

necesaria para llegar a la construcción del modelo era en el pasado preliminar a la toma

de medidas, hoy queda relegada a un segundo momento: las nuevas metodologías con

rayo láser adquieren todos los datos de forma automática, datos que sólo posteriormente

vienen elaborados en modo diverso para realizar un modelo numérico o geométrico del

objeto levantado.

En otras palabras, mientras en el pasado el técnico de levantamiento desarrollaba

un papel crítico ya al inicio del proceso de levantamiento, interviniendo en la fase de

selección de los datos, hoy con las nuevas tecnologías su intervención se sitúa al final

del proceso y a menudo se resuelve con el empleo de técnicas semiautomáticas.

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1.2.1 El escáner láser.

El escáner láser para la medición en 3D es un instrumento que permite explorar

el espacio y adquirir las coordenadas de los puntos interceptados por el rayo y que,

habiendo nacido para aplicaciones industriales, desde hace unos años se utilizan en vía

experimental también en los levantamientos arquitectónicos y patrimoniales. El láser se

basa en el principio del empleo de una fuente luminosa que opera en el espectro visible

(desde el infrarrojo hasta el ultravioleta), con una potencia luminosa variable en función

de la aplicación y de la distancia operativa.

Los escáneres láser terrestres [Figura 1.16] pueden clasificarse según el principio

de medición de distancias en dos grupos: los escáneres de distancia (ranging scanners) y

los escáneres basados en triangulación (triangulation scanners). Se pueden encontrar dos

tipos de escáneres basados en rango: los que siguen el principio de tiempo de vuelo de

un pulso láser y aquellos que siguen el método de comparación de fase. Normalmente,

los escáneres láser de medio o largo alcance están basados en el principio de tiempo de

vuelo de un pulso láser. Esta técnica permite medir distancias de varios cientos de

metros. Las desviaciones típicas estándar de las medidas de distancia por un escáner

basado en tiempo de vuelo son del orden de milímetros. En este proyecto nos

centraremos en el escáner de medio o largo alcance basado en el principio de tiempo de

vuelo.

El sistema se compone de un resonador (cavidad óptica) provisto en el extremo

de dos espejos planos o ligeramente cóncavos, de los cuales unos es totalmente

reflectante mientras el otro es parcialmente transparente. El resonador se llena de una

sustancia capaz de ser activada por una bomba de energía, que produce una radiación

electromagnética monocromática, a ondas constantes y con los rayos paralelos.

Figura 1.16. Escáner Láser Cyrax 2500 de Leica basado en el principio de tiempo de vuelo.

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Nuestro instrumento está dotado de un láser en estado sólido a impulsos de corta

duración con el así llamado método del tiempo de vuelo, el cual emplea impulsos de

breve duración con un alto pico de energía, los impulsos son de alta frecuencia más de

uno al segundo.

El sistema tiene la capacidad de medir la distancia entre el láser y el objeto que

hay que levantar. En el momento de la activación, el láser genera un rayo que se mueve

a intervalos regulares a lo largo de las 576 líneas horizontales creando una malla de

puntos sobre el objeto que hay que levantar, generando la llamada "nube de puntos"

(points cloud). La medida del tiempo que emplea el rayo en llegar al instrumento,

golpear la superficie del monumento y volver atrás, permite al escáner medir la

distancia del punto y sus coordenadas. La medida de la intensidad del rayo de vuelta

brinda elementos útiles para el reconocimiento de los diferentes materiales presentes en

la obra que hay que levantar.

Cada uno de los puntos levantados se define a través de sus tres coordenadas

cartesianas. El conjunto de los datos registrados constituye el modelo de la obra

levantada y que se define como modelo numérico. Como quiera que a menudo son

necesarias más tomas de datos para completar el objeto que hay que levantar, se pueden

poner sobre el mismo una serie de elementos geométricos conocidos (esferas de

poliestireno u otro material) para efectuar el enlace de los diferentes barridos del

escáner. Esta operación puede ser omitida si se dispone de software especial que efectúe

esta operación de modo automático.

La nube de puntos puede ser transformada, en modo semiautomático o

automático, en una superficie poliédrica “mesh”, que puede ser de mallas más anchas en

las zonas menos significativas del objeto, volviendo aún más fácil la elaboración de los

datos. Del modelo numérico es posible pasar a un modelo geométrico, interpolando las

superficies y realizando de este modo un modelo simplificado que, sin embargo, a alta

definición es capaz de restituir el objeto real. Este último apartado es el objetivo de este

proyecto fin de carrera.

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1.2.2. Planificación y captura de datos.

El estudio a priori del objeto es un factor fundamental para el buen desarrollo del

levantamiento. Un correcto análisis previo en el campo de trabajo puede evitar

confusiones posteriores en la unión de los distintos barridos, comúnmente denominado

proceso de registro, minimizar redundancias, optimizar el tiempo de escaneo y estimar

precisiones (resolución) por cada área.

De forma esquemática podemos plantear las siguientes subetapas:

- Trabajo previo: planteamiento de objetivos, documentación y planificación.

- Selección de vistas: Cubrimiento de la mayor superficie posible para evitar

“zonas oscuras” con el menor número de vistas y el suficiente solapamiento

entre las mismas. Se realiza un planteamiento inicial que normalmente habrá

que adaptar sobre la marcha.

- Trabajo de Campo: Realización de las tomas (su resolución es función del

mínimo detalle a observar). la resolución espacial de los puntos medidos es

función del nivel de detalle requerido (en horizontal y vertical), que

normalmente será variable según el grado de complejidad de la zona de

interés. Hay que llegar a una solución de compromiso en cuanto al número

de puntos medidos puesto que un valor demasiado elevado supone aumentar

el tiempo de captura y la dificultad en el manejo de los datos.

- 26 -

1.2.3. Creación del modelo geométrico.

Una vez obtenidos los datos, se procede a su alineación, es decir situar todas las

nubes de puntos en un sistema de referencia común.

La generación del modelo final requiere además de un tratamiento de la

información manejada, en resumen los pasos a seguir son:

- Importación y tratamiento previo de las vistas: Es necesario eliminar o

separar todos aquellos puntos que no sean de interés para el modelo en

cuestión. Los datos medidos mediante tiempo de vuelo son “ruidosos”, es

decir, las medidas obtenidas tienen un cierto nivel de inexactitud provocado

por diversos factores (medición del tiempo, tamaño del spot láser,

estacionamiento). Es conveniente entonces realizar un filtrado de los mismos

para conseguir suavizarlos1 (bien sobre las nubes de puntos, bien sobre el

modelo). El suavizado de los puntos es un paso delicado puesto que se corre

el riesgo de perder definición en los detalles o aristas vivas del modelo.

- Enlace entre las nubes de puntos: Por cada escaneo, el “láser scanner”

obtiene una nube de puntos en el sistema de referencia del sensor. Para

reconstruir el objeto, esta información 3D obtenida para cada escaneo debe

ser registrada/alineada en un único sistema de coordenadas. El sistema será

relativo hasta que se realice la georreferenciación pertinente. El registro de

los múltiples scans puede realizarse por solapamiento (habiendo escaneado

previamente un mínimo del 10% de zona en común) o por asignación de

coordenadas (habiendo asignado coordenadas por otros métodos a puntos

fácilmente identificables). En la bibliografía, existen diferentes métodos para

registrar, en una única nube de puntos global, las nubes de puntos

independientes. Estos métodos son:

1 Eliminar puntos que distorsionen el modelo.

- 27 -

o ICP y sus variantes requiere coordenadas próximas de los puntos

coincidentes pero no proporciona ninguna herramienta para el

análisis estadístico de los resultados. Puede converger a una solución

errónea debido a su esquema del punto más cercano (o plano

tangente).

o “Generalised Procrustes Analysis 1” requiere puntos coincidentes

idénticos para el alineamiento. Es un modelo de estimación lineal que

realiza un buen archivo de datos cuando se usan blancos reflectantes

durante el proceso de escaneo. Carece de un criterio fiable para

detectar errores garrafales pero puede manejar archivos globales y

simultáneos y no sólo archivos por pares.

o Método de mínimos cuadrados para alinear superficies 3D 2 es una

generalización del método de mínimos cuadrados para alinear

imágenes 2D; puede manejar cualquier superficie 3D y tiene buenas

herramientas para chequear la precisión y fiabilidad. Como modelo

de estimación no lineal, requiere buenas aproximaciones de las

incógnitas.

- Generación de la superficie o malla y su tratamiento: Aquí comienza el

proyecto que se presenta. La obtención del modelo tridimensional es una de

las partes que más tiempo de cálculo y de operación consumen

(aproximadamente tres veces más que el tiempo de digitalización), siempre

en función de la calidad de los datos medidos. Una vez obtenida una

superficie inicial mediante la triangulación de las nubes de puntos enlazadas

es necesario realizar una serie de operaciones encaminadas a solventar los

errores que suelen aparecer en la triangulación (llenado de agujeros,

corrección de errores topológicos, suavizado de datos y generación de

superficies ocultas que no haya sido posible escanear). A pesar de realizar

gran cantidad de tomas, es muy complicado y a veces imposible (sitios

inaccesibles) evitar que aparezcan agujeros en la malla. Es inevitable

supervisar esta operación guiando al programa de la forma correcta.

1 Besl P.J., McKay N.D. A method for registration of 3D shapes. IEEE Transactions on Pattern Analysis

and Machine Intelligence, 14(2), 239-256, 1992. 2 Scherer, M. About the synthesis of different methods in surveying. International Workshop on Recreating the Past – Visualization and Animation of Cultural Heritage, Ayutthaya, Tailândia, 2001.

- 28 -

1.2.4. La Minerva de Arezzo.

La Minerva de Arezzo [Figura 1.17] es una estatua de bronce datada del siglo III

A.C. que fue descubierta en Arezzo en 1541. Un ejemplo interesante del uso del método

de levantamiento mediante láser escáner lo podemos encontrar en la restauración, de

esta obra de arte, realizada por el Centro de Restauración de la “Soprintedenza

Archeologica” de la región de la Toscana en Italia, en el año 2006.

La estatua mide unos 150 cm. de alto y pesa cerca de 150 Kg. El cuerpo es

aproximadamente un cilindro de unos 50 cm. de diámetro, con un brazo derecho que se

extiende al exterior cerca de 40 cm. La parte baja de la estatua fue enteramente

restaurada con madera y yeso, mientras el brazo derecho, desde el hombro, fue

integrado en 1785 y está hecho de bronce.

1

1 © Pezzati et al., en: “Handbook on the Use of Lasers in Conservation and Conservation Science”. 2008.

Figura 1.17. La Minerva de Arezzo en el Museo Arqueológico en Florencia.

- 29 -

Para la realización del modelo digital de la estatua [Figura 1.18], fueron

adquiridas 119 vistas independientes, cada una de ellas de una parte de la superficie de

la estatua y con una densidad (resolución) de 16 puntos por mm2. Todas las partes

fueron unidas y tratadas para obtener el modelo 3D.

1

El modelo 3D de la Minerva permanece como la única documentación de la

forma de la estatua antes del último proceso de restauración (2006) en el que

nuevamente se introdujeron cambios irreversibles. Por ejemplo, durante la reparación de

la estatua tanto la parte inferior de madera como el brazo derecho se desmontaron y las

superficies corroídas fueron suavizadas durante su limpieza. El modelo 3D [Figura

1.19] se usará para reproducir y situar exactamente las partes perdidas, o para tener una

referencia de otras posibles alteraciones de su forma.

1 © Pezzati et al., en: “Handbook on the Use of Lasers in Conservation and Conservation Science”. 2008.

Figura 1.18. Imagen del modelo digital de la estatua.

Figura 1.19. Detalle de la cabeza de Minerva (a). Fotografía e imagen digital del modelo (b) y su mallado (c).

1

- 30 -

La restauración que se hizo en 1785 parece ser incorrecta. Las circunstancias de

la recuperación no son conocidas, así como las condiciones originales de conservación

que, probablemente, sufrieron una restauración previa en el siglo XV. La postura del

brazo derecho, que pone a la Minerva en una postura oratoria, probablemente imita la

del “Arringatore” [Figura 1.20], otra estatua mayor de bronce del museo de Toscana,

junto a la “Chimera” y el “Idolino”. Una previa reparación en yeso, cuya evidencia

viene dada por un impreso datado de principios del siglo XVIII, describe el brazo

derecho de la Minerva, diosa de la guerra y la sabiduría, caído a lo largo del tronco y el

antebrazo en alto para mantener una lanza [Figura 1.20]: Este es un recurrente atributo

de los dioses guerreros, armados con casco corintio. El modelo digital permite la

realización de una aplicación de software capaz de visualizar las dos hipotéticas

posiciones del brazo derecho de la estatua [Figura 1.21].

1

1 © Pezzati et al., en: “Handbook on the Use of Lasers in Conservation and Conservation Science”. 2008.

Figura 1.20. Estatua del “Arringatore” y representación tradicional de Minerva con lanza.

Figura 1.21. Simulación de dos posibles posiciones del brazo de Minerva.

- 31 -

1.2.5. Consideraciones finales.

El láser escáner terrestre es de gran interés para ingenieros, arquitectos y

arqueólogos. La documentación del patrimonio cultural utilizando láser escáner está aún

en una primera fase, esta tecnología pretende ser una alternativa eficiente a las técnicas

tradicionales de captura métrica, o al menos, ser un complemento a las mismas. La

complejidad de las formas, que generalmente existen, y la gran valía cultural de los

monumentos arquitectónicos, hacen de él un objeto a ser representado con gran detalle

geométrico y radiométrico. Es por ello que el láser escáner es una técnica óptima para

estas aplicaciones, ya que su naturaleza geométrica es de gran precisión.

Entre las aplicaciones de esta técnica podemos destacar la de proteger el

patrimonio de la degradación, el fuego y otros desastres que puedan ocasionar su

extinción. Así mismo, a nadie escapa el alcance de las posibilidades que abre el empleo

de máquinas por control numérico, también en lo que se refiere a la reproducción de

detalles arquitectónicos, esculturas u otros objetos de valor. Efectivamente, este método

de levantamiento permite construir un modelo geométrico que puede ser introducido en

una fresa con cinco ejes capaz de reproducir elaborados que son la copia exacta de

aquellos levantados. Es posible, también, realizar restauraciones virtuales sobre el

modelo para evaluar posibles alternativas como en el ejemplo de la Minerva de Arezzo.

Sin embargo, todavía hay aspectos que deben investigarse como la adaptación

automática de la resolución del escaneado a la morfología del objeto. Si el software que

administra el láser fuera capaz de evaluar la variación de la profundidad, se podría

seleccionar y adquirir sólo los puntos cuya profundidad es mayor o menor de un valor

preestablecido, no considerando aquellos cuya profundidad no varía de manera sensible

respecto a su alrededor. En este caso, se podría reducir considerablemente el número de

los puntos de las zonas lisas, mientras que serían levantados todos aquellos puntos que

presentan una discontinuidad relevante.

- 32 -

1.3. EL LEVANTAMIENTO DEL GIRALDILLO MEDIANTE ESTACIÓN TOTAL LÁSER.

Uno de los retos planteados en la última gran restauración realizada al Giraldillo,

era su restauración estructural. Para ello era necesario conocer el comportamiento

mecánico del conjunto de la escultura y su estructura interna, estudiando los niveles de

tensiones mecánicas y deformaciones que se producen en ambas ante las distintas

situaciones de carga a las que se puede ver sometidas, como son la acción de su propio

peso, el viento, los cambios de temperatura o posibles terremotos. Para este estudio, se

requería un modelo de elementos finitos por ordenador que, además, serviría

posteriormente para el diseño de una nueva estructura interna debido a que la anterior se

encontraba en muy mal estado de conservación.

En el mes de julio del año 2000, aprovechando que la escultura de Bartolomé

Morel se encontraba en las instalaciones del IAPH, un grupo de trabajo de la

Universidad de Sevilla [Figura 1.22] coordinado por D. Carlos Cobos y compuesto los

profesores titulares de la escuela universitaria, D. Antonio M. Pérez Romero y D.

Rafael Esteve González, se propuso medir la superficie del Giraldillo con el objeto de,

posteriormente, poder desarrollar un modelo tridimensional que sirviera para hacer un

estudio de elementos finitos.

Figura 1.22. Equipo de trabajo de la Universidad de Sevilla en el taller del IAPH.

- 33 -

De la estructura interna, aunque deteriorada, era posible crear un modelo por

elementos finitos mediante los medios convencionales de medición. Sin embargo, la

superficie de la escultura era tan compleja, que necesitaba un método no convencional

de medición para poder obtener su modelo por ordenador.

Debido a que la tecnología del escáner láser de tiempo de vuelo no estaba

desarrollada por entonces, se optó por realizar la medición con una estación total láser

TCR 1103 de Leica Geosystems [Figura 1.23], facilitada por D. Armando Morales

(delegado provincial de Leica Geosystems).

Esta estación total, a diferencia de otras, tiene la particularidad de poder medir

superficies. Esto se debe a que están equipadas con un distanciómetro láser, coaxial con

el anteojo, capaz de medir distancias sin necesidad de reflectores [Figura 1.24]

(característica fundamental para realizar la medición de la superficie de la escultura). El

instrumento envía un rayo láser visible concentrado en un haz muy fino que señala sin

error el punto, y aplicando el método de medición de fase determina la distancia con

gran precisión.

Figura 1.23. Estación total Leica TCR 1103.

Figura 1.24. Ejemplo de medición de distancia sin reflector.

- 34 -

Además, gracias a disponer de un dispositivo motorizado, se pudieron realizar

barridos de la superficie. El usuario define la zona a escanear y el tamaño de la

cuadrícula [Figura 1.25]. El programa efectúa la medición automáticamente,

presentando en cada momento el tiempo transcurrido.

Las características de la estación total TCR 1103 se detallan a continuación:

- Alcance / Distancia mínima: 80 m. / 1.5 m.

- Precisión (ISO 17123-4) / Tiempo de medición: 3 mm. + 2 ppm. / típ. 3–6

seg., máx. 12 seg.

- Tamaño de la mancha láser a 50 / 100 / 200 m.: 10x20 / 15x30 / 30x60 mm.

- Método: Principio de medición de fase (láser rojo visible coaxial).

- Velocidad máxima de giro (estación motorizada): 50º / seg.

Figura 1.25. Barrido de superficie mediante estación motorizada.

Figura 1.26. Descripción de instrumento Leica TCR 1103.

- 35 -

Primeramente, se dispuso a pegar una serie de dianas por la superficie del

Giraldillo [Figura 1.27]. Estas dianas sirven para controlar las zonas cubiertas en la

medición, así como cualquier posible movimiento de la estatua a lo largo de la toma de

datos.

Seguidamente se dispuso a buscar las ubicaciones más idóneas para la estación

total láser de manera que quedara cubierta la mayor parte de la superficie posible, y así,

minimizar el número de zonas oscuras. De este modo, se realizaron tres estaciones

situando el láser, en cada una de ellas, sobre un trípode fijado al suelo [Figura 1.28].

Figura 1.27. El Giraldillo con dianas ópticas para la ocasión.

Figura 1.28. Estación total TCR 1103 sobre trípode fijado al suelo.

- 36 -

La resolución de los puntos medidos (distancia entre los puntos) se decidió en

base a dos premisas:

- Tiempo: Solamente se disponía de dos o tres días para la medición y la

estación total de la que se disponía es “lenta” tomando puntos (sobre todo,

comparada con el escáner láser basado en el método de tiempo de vuelo).

- Objeto de la medición: No debía olvidarse que el objeto de la medición era

obtener un modelo de elementos finitos por ordenador. Dicho modelo

solamente requiere una superficie aproximada.

Con esto, tras la calibración pertinente del instrumento, se tomaron unos 17700

puntos [Figura 1.29], con mayor concentración en las zonas más complejas (fauces de

león de las botas y cara), y menor concentración en las zonas más irrelevantes (barriga).

Figura 1.29. Obtención de puntos de la superficie del Giraldillo desde distintas ubicaciones.

- 37 -

Tras la toma de todos los puntos, se procedió al enlace de todas las nubes [Figura

1.30], obtenidas de cada ubicación del láser. Este proceso, aunque se disponía de dianas

referenciales, fue complicado debido a que el software de aquellos momentos no era

específico para este tipo de trabajos.

Figura 1.30. Nube de puntos total del Giraldillo después del enlace de cada parte.