Desde ArchiCADero, un rincón de Diseñadero…

El pasado 24 y 25 de Mayo tuvo lugar en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación Universitat Politècnica de València el primer Congreso Nacional BIM – EUBIM 2013. En ella, Juan Enrique Nieto Julián expuso un interesante trabajo titulado: La necesidad de un modelo de información aplicado al patrimonio arquitectónico (para ver en profundidad dicho trabajo, os dejo el enlace de descarga desde su página web).

Como bien dice, el levantamiento y la reconstrucción del Patrimonio Arquitectónico utilizando el sistema BIM nos permitirá obtener un modelo virtual que constituirá el núcleo esencial sobre el que se volcará todo tipo de datos provenientes de la investigación. Este proceso proporcionará un conocimiento científico de sus sistemas constructivos, características físicas de sus elementos, la evolución histórica y las patologías detectadas. Pero hay que emplear desde el inicio los mejores métodos para un levantamiento gráfico sostenible desde la vertiente técnica y científica, que nos facilitará un análisis más efectivo y nos conducirá a una trasferencia irrefutable del patrimonio.

En la vertiginosa carrera de la información, la constante evolución del hardware y software ha permitido incrementar considerablemente el almacenamiento de datos y una ampliación en las capacidades de gestión de la información. Se han desarrollado sistemas gráficos y de información en el campo geográfico con los llamados SIG, como en el área de construcción e ingeniería con los modelos de información para la edificación o sistemas BIM (Building Information Modeling). Ahora se debería integrar en un único modelo la información geográfica, geométrica y alfanumérica generada en el estudio y análisis del patrimonio arquitectónico. La Carta del Restauro llega a establecer que el proyecto se basará en un completo levantamiento planimétrico y fotográfico, interpretado también bajo el aspecto metrológico, de los trazados reguladores y de los sistemas proporcionales y comprenderá un cuidadoso estudio para verificar las condiciones de estabilidad.

Para llegar a un modelado preciso y real de estos elementos utilizando las herramientas de diseño que dispone cualquier software de CAD o BIM, habría que emprender una laboriosa tarea antes de incorporarlos en el modelo virtual de información, conscientes de que nunca conseguiremos una reproducción exacta y más cuando lo que intentamos es no falsear o obviar información que nos puede ser útil en otras etapas. Las distintas alternativas de software actuales bajo el entorno BIM, suelen incorporar herramientas de diseño para el modelado de elementos propios de sistemas constructivos – forjados, pilares, vigas, cubiertas y una infinidad de objetos paramétricos que, por el contrario, en el caso del levantamiento de un edificio patrimonial, tendríamos que remontarnos a técnicas constructivas no habituales en la actualidad o que incorporan ornamentos propios de estilos arquitectónicos muy anteriores a los actuales. ArchiCAD es un Software de modelado enfocado a la construcción que lleva presente desde hace más de una década en el mercado de nuestro país. Su Modelo Virtual ha funcionado desde siempre como un modelo de información antes de que se estableciera la epítome de las palabras inglesas Building Information Modeling. Este mismo software ha dispuesto también desde versiones anteriores del plug-in Objective, que incorpora un modelado flexible de elementos arquitectónicos. Pero con la versión 16, ArchiCAD ha introducido capacidades de modelado directo con su nueva herramienta Morph o Forma, recomendable para la creación de componentes personalizados con una flexibilidad extraordinaria.

Para los elementos decorativos característicos de un estilo arquitectónico y por lo general exclusivo del edificio analizado, no era procedente utilizar las herramientas de construcción básicas, y aunque apostáramos por elegir las más flexibles –como es el caso de Forma-, no resolvería el verdadero problema de la toma precisa de datos dimensionales de los elementos que incorporan motivos aleatorios y su traslado al modelo. Este es el caso de los elementos que incorporan los capiteles de las columnas que cierran las cuatro logias del Cenador de la Alcoba, que fueron talladas con motivos corintios distintos (Fig. 1).

Las piezas elegidas fueron: los capiteles de procedencia italiana de las dieciséis columnas y las tallas que incorporaban las hojas de las carpinterías de madera del Cenador.

Tanto la fotogrametría como recientemente las técnicas de escaneado en 3D, son ventajosas para la captura con precisión de la información geométrica. Pero lo que obtenemos inicialmente es una fotografía tridimensional que la constituye una nube de puntos o pixeles con valores X, Y, Z.

En una primera fase, a modo de iniciación y a la vez experimentación con las nuevas herramientas de escaneado, empleamos el escáner óptico 3D portátil de Artec -modelo MHT-, sin descartar posteriormente la técnica fotogramétrica. Se procedió de manera general a realizar el escaneado de los capiteles en un barrido que cubrió los 360o debido a que las dimensiones de las piezas lo permitían. Finalizada cada sesión se procedió a la reconstrucción del modelo 3D usando las funciones de la aplicación del escáner 3D Artec y distribuidas en las siguientes etapas: revisión y edición de los escaneos, alineamiento de los mismos, optimización global de los escaneos, fusión de datos en un único modelo 3D y edición final del modelo 3D (Fig. 2).

Debido a las peculiaridades de la geometría de los elementos escaneados – volutas y elementos florales en capiteles corintios, y los adornos rizados o entrelazados en las tallas de las hojas de ventanas y puerta-, que imposibilitan la detección por el escáner de sus profundidades, se hizo necesario una operación de reparación de todas las zonas sin mallar. Este procedimiento se llevó a cabo por un control directo sobre los agujeros incorporados en la lista del Software para después ser rellenados modificando las características especiales de cada uno (Fig. 3).

Aunque los resultados obtenidos por el escáner portátil 3D de Artec fueron muy satisfactorios llegando a cotas de perfección inesperadas, quisimos paralelamente experimentar con las técnicas de levantamiento fotogramétrico y contrastar los resultados. Son muchas las aplicaciones disponibles en el mercado, y asequibles por unos precios no muy elevados, que nos pueden proporcionar modelos tridimensionales texturizados sorprendentes. En nuestro proceso utilizamos los software Agisoft Photoscan7 y Autodesk 123D Catch, aplicándolos al capitel no16 para su modelado por fotogramétrica (Fig. 4).

La siguiente etapa después de obtener el modelado de la pieza, es su inserción en el modelo de información. En el caso de utilizar la aplicación ArchiCAD Graphisoft, se dispone de la opción de inserción de archivos especiales: en el formato nativo de 3DStudio o en el IFC 2×3, que convertirá dichos elementos modelados en objetos paramétricos GDL. Finalmente la pieza arquitectónica simplificada fue importada desde ArchiCAD, obteniendo un objeto paramétrico de 2600 kb que se archivó en la biblioteca para que fuese insertado las veces que quisiéramos en el modelo de información (Fig. 5).

Con las aplicaciones BIM tenemos la posibilidad de dibujar el elemento, guardarlo como ítem de biblioteca y definirlo como un componente personalizado para después utilizarlo en las carpinterías paramétricas que se coloquen en el modelo. El objeto GDL resultante se guarda como un componente de la carpintería para ser posteriormente utilizado en las variables de configuración de la Puerta/Ventana a insertar en el proyecto. De este modo cuando accedamos a una de las familias de carpinterías para elegir un objeto GDL podremos optar por incorporarle alguno de los componentes personalizados recién creados: Faja de Ventana, Hoja de Puerta, Marco Muro Cortina, Panel Muro Cortina, Panel Persiana, Puerta Armario, Tirador, etc.

En cuanto al escaneado de las carpinterías, finalmente nos decantamos por los motivos rodeados de los marcos y colocados en el exterior de las hojas, procediendo a un barrido con el escáner portátil 3D de Artec de los tres cuarterones por hoja de ventana (Fig.6).

Para evitar que los objetos fuesen difíciles de manipular en el modelo BIM bajo un ordenador con un hardware de prestaciones que se suponen aceptables, se procedió a no incorporar las tres mallas que contenían los cuarterones tallados en un objeto GDL único, gestionándolos en una capa independiente para una visualización controlada. Los tres cuarterones por cada hoja de la ventana se sustituyeron por la fotografía manipulada– ortofoto- para después asociarla a un nuevo material en el exterior de la ventana, lo que enriquecería la visualización y exploración virtual de la maqueta completa con las texturas reales de los elementos integrantes de las carpinterías del Cenador (Fig.7).

Posteriormente se insertó un objeto ventana en el muro de la maqueta BIM al que se le designó las geometrías del hueco y los parámetros definidores del marco, faja y abertura entre otros. Para la faja u hoja se le asignó un Panel a medida, que no era otro que el objeto GDL creado anteriormente como Faja de Ventana: Hoja Izda Ventana CCV.gsm, Hoja Dcha Ventana CCV.gsm.

Finalmente la ventana quedaba insertada en la maqueta BIM como un objeto paramétrico GDL flexible y como base documental de toda la información real tomada de la fase de análisis y auscultación del edificio patrimonial (Fig. 8).

En conclusión:

El uso de objetos GDL en los nuevos software de diseño ha supuesto un antes y un después en la obtención y gestión de la documentación gráfica, siendo muchas las ventajas de trabajar en el patrimonio con objetos paramétricos. La información incluida en sus parámetros definidores no sólo estará disponible en el modelo de información para que el profesional interviniente haga uso de ella, sino también para otros investigadores que necesiten tener acceso a ella durante el ciclo de vida del edificio9.

El levantamiento y la reconstrucción del patrimonio arquitectónico utilizando el sistema BIM nos permitirá obtener un modelo virtual que constituirá el núcleo esencial sobre el que se volcará todo tipo de datos provenientes de la investigación, proporcionando un conocimiento científico de sus sistemas constructivos, las características físicas de sus elementos, la evolución histórica y las patologías detectadas, a la vez que dispondremos de una representación gráfica de la forma real del patrimonio arquitectónico.

El modelo “virtual” obtenido podría calificarse como científico y quedaría lejos de los habituales modelos promocionales del patrimonio arquitectónico de nuestra ciudad, que tienen como principal finalidad la difusión del patrimonio entre la ciudadanía. Y como es compromiso de todos los agentes intervinientes que se actué con miras al buen quehacer, hay que emplear desde el inicio los mejores métodos para un levantamiento gráfico sostenible desde la vertiente técnica y científica, que nos facilitará un análisis más efectivo, pero además nos conducirá a una trasferencia irrefutable del patrimonio real basado en el anterior modelo.

Espero que os sea tan interesante para vosotros como para mí este trabajo de Juan Enrique Nieto. Os recuerdo que en el primer párrafo podéis descargaros el trabajo al completo.

Soy Javier Farratell, un saludo desde ArchiCADero