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Arquitectura y urbanismo

La digitalización de monumentos

Pese a ser cara, la tecnología de escaneo con láser puede erigirse como una opción valiosa para la preservación del patrimonio histórico y cultural

Nube de puntos de la fachada del Museo de Ipiranga, en São Paulo, obtenida mediante la aplicación de la técnica 3DLS

Universidad de Ferrara

En abril del año pasado, menos de una semana después de que ardiera en llamas la catedral de Notre Dame de París y perdiera parte de su techo y su torre central puntiaguda, un equipo conformado por expertos en conservación y restauración de monumentos históricos ingresó a ese edificio casi milenario para evaluar la magnitud de los daños. En tan solo un día se elaboró un mapeo minucioso de aquello que se había destruido y de lo que aún quedaba en pie en la iglesia, un ícono de la arquitectura gótica. Entre los dispositivos que utilizó el grupo, los escáneres tridimensionales (3D) láser hicieron posible recolectar en forma veloz y precisa los datos esenciales para su reconstrucción. La información recabada ese día se comparó con otros mapeos digitales anteriores de la catedral, efectuados en el transcurso de los últimos 10 años, especialmente con el trabajo minucioso del historiador del arte belga Andrew Tallon (1969-2018), docente del Vasar College, en el estado de Nueva York, Estados Unidos.

Pocos días después del desastre de Notre Dame, el interior del estado de Bahía, en Brasil, experimentó algo similar, que casi no generó estridencias, cuando se incendió la Iglesia Matriz del Sagrado Corazón de Jesús de Monte Santo, un municipio con 50 mil habitantes ubicado a 360 kilómetros (km) de distancia de Salvador, la capital del estado. La ciudad es conocida por haber acogido a las tropas federales durante la Guerra de Canudos (1896-1897), en la campaña contra Antônio Conselheiro, un líder religioso que se había afincado en la región unos años antes. Por suerte, en la iglesia erigida  en 1927 en Monte Santo, se había realizado un barrido electrónico similar al practicado en el templo francés, con anterioridad al incendio. No es algo trivial, puesto que el escaneo láser tridimensional (3DLS) es una tecnología costosa, compleja y todavía poco utilizada en el país para el estudio del patrimonio histórico y cultural.

Timóteo Ferreira y Regina Tirello Registro de la Iglesia Matriz del Sagrado Corazón de Jesús, en Monte Santo (Bahía)Timóteo Ferreira y Regina Tirello

Me puse en contacto con el Iphan [Instituto del Patrimonio Histórico y Artístico Nacional] en Bahía, e informé que en la Unicamp [Universidad de Campinas] habíamos realizado el escaneo láser de la matriz, que podría ayudar en su restauración. El organismo se mostró interesado, pero con el surgimiento de la pandemia el proceso de restauración del templo fue interrumpido”, relata el arquitecto Timóteo de Andrade Ferreira, quien realizó el trabajo como parte de su investigación de maestría en el Programa de Posgrado en Arquitectura, Tecnología y Ciudad de la Facultad de Ingeniería Civil, Arquitectura y Urbanismo de la Unicamp, bajo la dirección de tesis de la arquitecta Regina Andrade Tirello.

Ese templo no es un monumento histórico de la Guerra de Canudos, ya que fue construido décadas más tarde. Pero a De Andrade Ferreira le interesa porque él nació en una comunidad remanente de palenque de los alrededores de Monte Santo. El objeto del escaneo no fue solamente el templo, sino todo el conjunto arquitectónico, urbanístico y natural del sitio puesto bajo la custodia del Iphan en 1983 por el municipio, incluyendo los inmuebles y caminos cercanos a la matriz, que no habían sido incluidos como patrimonio en custodia en aquella época. Para ello, el investigador contó con un equipo cedido por la empresa paulista Kemp Projetos e Gerenciamento. La compañía, para la cual De Andrade Ferreira trabaja desde hace 10 años, desarrolla proyectos de ingeniería y arquitectura utilizando tecnología de punta.

“Ese dispositivo permitió escanear áreas extensas en seis días. Con los métodos tradicionales eso insumiría meses de trabajo”, estima De Andrade Ferreira. En tanto, el procesamiento de la totalidad de la información recabada llevó un mes. Para realizar el trabajo, el investigador efectuó 96 barridos con láser. Es decir, el trípode con el escáner se posicionó en casi una centena de puntos diferentes para la obtención de las imágenes a partir del haz de láser, que realiza un barrido de 360 grados en torno a su eje. (vea la infografía).

Un trabajo pionero
El propósito de De Andrade Ferreira consistía en ampliar el inventario arquitectónico y urbanístico del enclave histórico local y analizar la evolución y la eventual degradación del conjunto preservado. Como punto de partida, utilizó las prospecciones realizadas en décadas pasadas por el Inventario de Protección del Patrimonio Cultural de Bahía (Ipac-BA) y por el Iphan. También recurrió a imágenes de la década de 1940 captadas por el fotógrafo francés naturalizado brasileño Pierre Verger (1902-1996).

“Esa base documental resultó esencial para orientar el reconocimiento de las características de crecimiento de la ciudad y el análisis de las condiciones actuales de integridad de la arquitectura que compone el sitio histórico. Consideramos que el escaneo láser en 3D, asociado a las metodologías tradicionales, es una importante herramienta auxiliar para el estudio del patrimonio arquitectónico”, subraya Tirello.  “Creo que este es un trabajo pionero a la escala de estudio en la cual se propuso, que incluye grandes áreas urbanas, y porque el procesamiento se llevó a cabo en su totalidad en Brasil, en el marco de una investigación académica”.

En su investigación de campo, De Andrade Ferreira integró el 3DLS con la fotogrametría digital –la medición de las distancias y dimensiones reales de los objetos por medio de la fotografía–, una tecnología más accesible, comúnmente utilizada por ingenieros y arquitectos. La ventaja de la digitalización láser terrestre, sobre un trípode, en comparación con esa técnica y otra denominada DSM (Dense Stereo Matching) reside en que ella produce automáticamente lo que se denomina nube de puntos, una representación básica de un objeto tridimensional a partir de coordenadas cartesianas (x, y, z), según explica el ingeniero civil Arivaldo Leão de Amorim, investigador del Laboratorio de Estudios Avanzados en Ciudad, Arquitectura y Tecnologías Digitales (LCAD) de la facultad de Arquitectura de la Universidad Federal de Bahía (UFBA). Desde hace dos décadas, el LCAD documenta el patrimonio arquitectónico bahiano empleando tecnologías digitales.

La limitación principal para que la tecnología 3DLS se torne masiva, según Leão de Amorim, es su costo, más elevado que el de las tecnologías que se usan normalmente para la misma finalidad. “Un escáner láser de uso en arquitectura tiene un costo inicial de 40 mil dólares en el exterior. En tanto, una buena cámara fotográfica profesional puede adquirirse en el país por 10 mil reales y un dron, adonde se la puede acoplar para la toma de imágenes aéreas, también tiene un costo que oscila en ese rango”, dice Leão de Amorim. Asimismo, los dispositivos de escaneo láser en 3D todavía son pesados para montarlos en drones. Con todo, el uso del láser es una tecnología más completa ya que permite realizar mediciones nocturnas y a grandes distancias. El dispositivo puede posicionarse a una distancia de hasta 800 metros del objeto a escanear, según el investigador.

Andrew Tallon/ Vassar College Escaneo detallado de la catedral Notre Dame de París, parcialmente destruida por un incendio en 2019Andrew Tallon/ Vassar College

Leão de Amorim destaca que, luego de procesarla mediante el uso de un software específico, la nube de puntos captada por el dispositivo 3DLS puede utilizarse para la construcción de modelos geométricos o físicos de edificaciones, monumentos u objetos. Tales modelos, como alternativas a la documentación tradicional de los edificios históricos, resultan útiles para difundir el patrimonio artístico o arquitectónico y concientizar a la población y a los administradores acerca de su importancia. También sirven como fuente de información turística y para preservar la memoria de construcciones que eventualmente sean demolidas, así como para la recuperación de aquellas que hayan sido dañadas.

En Brasil, el uso más común de la tecnología 3DLS es en la industria del petróleo, en la construcción civil y en áreas afines, pero está ganado espacio su aplicación en el estudio y en la preservación del patrimonio histórico y cultural. En 2015 y 2016, se escaneó recurriendo a esta técnica parte de la fachada del edificio de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de São Paulo (FAU-USP), en el marco de un proyecto financiado por la Fundación Getty para la preservación de los edificios modernistas. El trabajo se realizó a partir de un convenio entre la universidad paulista y un centro de la Universidad de Ferrara, en Italia, denominado DIAPReM, que se especializa realizar diagnósticos para la restauración de monumentos recurriendo a métodos avanzados. “El escaneo ofrece una lectura mucho más precisa de un proyecto edificado que el mapeo efectuado con los métodos tradicionales”, resalta la arquitecta Beatriz Mugayar Kühl, de la FAU-USP.

La investigadora explica que en una medición convencional normalmente se utilizan los ángulos y los elementos intermedios de un salón y se mide la distancia entre uno y otro punto con un intervalo en un rango de metros. En el escaneo láser, esa distancia de un punto a otro se reduce al orden de milímetros, lo que hace posible captar todos los detalles de la superficie que se está midiendo, tales como las pequeñas ondulaciones en una pared. “En el dimensionamiento de una sala rectangular, una en general presupone que entre los ángulos del ambiente existe una línea recta. Pero con la tecnología de láser, esa recta adquiere un detalle mucho mayor que el del método tradicional, al dejar de ser una línea única y pasar a estar compuesta por numerosos segmentos”.

De acuerdo con Mugayar Kühl, cuando se analizan críticamente las informaciones en conjunto con otros datos, pueden ser útiles para la preservación del patrimonio, porque permiten hacer diagnósticos de problemas invisibles a simple vista, como es la verificación de zonas con humedad y la presencia de microorganismos. “Sin embargo, esto no es lo mismo que una radiografía de la estructura. Se trata de un dato de la superficie que, cuando es distinto al de un punto vecino sano, indica que ahí está sucediendo algo”.

Laboratorio de Diseño y Selección de Materiales (LDSM-UFRGS) Proceso de digitalización láser tridimensional del Monumento ao laçador, emblema oficial de la ciudad de Porto AlegreLaboratorio de Diseño y Selección de Materiales (LDSM-UFRGS)

El centro italiano DIAPReM también ejecutó el escaneo láser en tres dimensiones de todo el predio del Museo Paulista de la USP, al cual se lo conoce como Museo de Ipiranga, que se alza en la zona sur de São Paulo. El trabajo de campo, es decir, el escaneo 3DLS, se realizó en agosto de 2017 y la entrega final a la USP de la nube de puntos procesada tuvo lugar en el año siguiente. Más allá de la obtención de una geometría precisa de la construcción y la morfología de la degradación de las superficies, el proyecto sirvió para la capacitación de alumnos, informa Mugayar Kühl. “La herramienta fue muy importante, pero no lo resuelve todo por sí misma. Si el escaneo es defectuoso, eso conduce a errores graves de interpretación”.

Los conceptos y las diversas posibilidades de aplicación de la tecnología 3DLS en los museos se describieron en un artículo redactado por dos investigadores de la USP que salió publicado en la revista Anais do Museu Paulista. “Esta tecnología puede ser de gran utilidad, por ejemplo, cuando se desea documentar o reproducir una pieza que no puede tocarse”, dice el ingeniero civil Jorge Pimentel Cintra, docente del Museo Paulista y coautor del artículo. Otros usos posibles consisten en la producción de réplicas de objetos valiosos, frágiles o pesados, con el propósito de prestárselos a otros museos y para la elaboración de modelos, maquetas y exposiciones virtuales. Incluso puede hacerlas accesibles para los visitantes con deficiencias visuales, que así tienen la posibilidad de palpar las réplicas de las obras de arte.

La digitalización tridimensional es una de las líneas de investigación del Laboratorio de Diseño y Selección de Materiales (LDSM) de la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS). Después de tres años de apoyo de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de Rio Grande do Sul (Fapergs), el grupo continúa con un proyecto para digitalizar elementos del patrimonio cultural, tales como monumentos públicos, piezas y colecciones de museos. “Trabajamos con el escaneo con láser, pero también lo hacemos con otros procesos”, dice el ingeniero mecánico Fábio Pinto da Silva, del Departamento de Diseño y Expresión Gráfica de la UFRGS y líder del grupo LDSM. Como el equipo trabaja en el área desde 2002, Pinto da Silva sigue de cerca los avances tecnológicos de los dispositivos.

En 2011, se necesitaron 12 horas para escanear una única estatua, el Monumento ao laçador, emblema oficial de la ciudad de Porto Alegre, de 4,4 m de altura que descansa sobre un pedestal de 2,2 m. Las autoridades municipales respaldaron el trabajo, para el cual fue necesario utilizar un camión con brazo elevador telescópico de 25 m para posicionar el escáner 3D a aproximadamente 1 m de la estatua, en diferentes ángulos. “Hoy en día, los equipos son mucho más modernos y precisos”, comenta Pinto da Silva. El símbolo de la ciudad es uno de los elementos destacados de la página web del LDSM. Gracias a la tecnología 3DLS, se ha preservado una pieza importante de la memoria gaúcha.

Proyecto
Técnicas de documentación, inspección y diagnóstico del patrimonio edificado: El caso del Museo Paulista (nº 19/10406-0); Modalidad Beca en el país – Regular – Doctorado; Investigadora responsable Beatriz Mugayar Kühl (USP); Beneficiaria Renata Cima Campiotto; Inversión R$ 127.653,24

Artículos científicos
FERREIRA, T. A. et al. Práticas de documentação e registro em 3D laser scanning em Monte Santo-BA, a cidade que abriga o “Altar do Sertão”. Anais do 3º Simpósio Científico do Icomos Brasil. Belo Horizonte. 5 jun. 2019.
CINTRA, J. P. et al. Aplicações das tecnologias laser scan e aerofotogrametria por drone para museus. Anais do Museu Paulista. v. 27. 2019.
KÜHL, B. M. et al. Nuvem de pontos do Museu Paulista da USP: Workshop entre o Diaprem (Universidade de Ferrara) e a FAU-USP. Rev. CPC. n. 27, p. 310-23. ene-jul 2019.
FLORES, A. B. H. et al. Digitalização tridimensional na preservação de monumentos públicos. Tecnologia do ambiente construído e interdisciplinaridade. p. 123-41. 2012.

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