Estudio de medios modelos de la colección Arozena por medio de fotogrametría.

Introducción.

Durante el siglo XIX la saga Arozena diseño y construyó un gran número buques para ser dedicados al comercio con Cuba y las Antillas o al tráfico de cabotaje. La mayoría de los barcos se construyeron en Santa Cruz de La Palma y también en la costa del norte de Tenerife, en Icod o La Orotava, sobre todo en primera la mitad del siglo XIX.

La familia Arozena era muy bien conocida y adquirió rápidamente prestigio erigiéndose como los principales constructores navales de Canarias, motivo por el cual se requería su servicio, no sólo para la construcción de buques, sino además por el diseño de los mismos fuera de la isla de La Palma.

El trabajo de diseño de los buques quedó reflejado en múltiples documentos que se conservan en la actualidad, dispersos en distintas colecciones públicas y privadas, emplazadas, principalmente, en la isla de La Palma.

Del estudio e investigación de los fondos citados se deduce que prácticamente todos los buques construidos están documentados por medio de diferentes tipos de planos: de formas, planos vélicos, planos constructivos o de detalle, perspectivas, etc. ya sea en planos acabados, en bocetos, ensayos o en el "Atlas de Arquitectura Naval".

Se tiene referencia de que al menos se diseñaron seis buques que fueron construidos y matriculados en Las Palmas de Gran Canaria, la goleta "Primera de Canarias", con anterioridad a 1849; el bergantín "Las Palmas", en 1853; el pailebot "Estrella", en 1855; el balandro "Segunda Mensajera", en 1859; y la fragata "Gran Canaria" y el pailebot "General Prim" en 1860.

Vista parcial de la foto 9024 de la Fedac. Fotos antiguas de Canarias. El pailebot “Estrella” en el Puerto de la Luz.

Al examinar los documentos de las distintas colecciones existentes se ha comprobado que de dichos barcos, construidos en Las Palmas de Gran Canaria, no se conservan planos o cualquier otro tipo de representación gráfica en papel. Es muy probable que los planos originales para el diseño y construcción de los buques se enviaran a Las Palmas y que con el paso del tiempo desaparecieran o incluso se deterioraran durante la construcción si se utilizaron como herramientas de trabajo.

Los Arozena elevaron su trabajo a la calidad de arte por la precisión y calidad de sus planos y dibujos, teniendo siempre un afán por dejar constancia de su obra para las generaciones venideras. Al contrario que muchos carpinteros de ribera y constructores navales de la época que realizaban medios modelos como paso previo a la construcción del casco, práctica que se prolongó hasta bien entrado el siglo XX, los Arozena, verdaderos arquitectos o ingenieros navales, trazaban o delineaban los planos en papel y de esos trazados sacaban directamente las plantillas de las distintas piezas del buque.

No obstante, la colección Arozena que ha llegado hasta nuestros días, se completa con algunas maquetas completas y un buen número de medios modelos que como se intentará demostrar en el presente artículo no eran medios modelos de construcción sino medios modelos ornamentales o divulgativos con el fin de enseñar o mostrar la obra de la familia.

No se sabe a ciencia cierta quién o cuándo realizó los medios modelos, pero sí se sabe que reflejan los diseños Arozena y que abarcan las construcciones documentadas desde finales de la primera mitad del siglo XIX hasta el final de la centuria.

Objeto del trabajo.

El trabajo de investigación consiste en la reproducción por métodos fotogramétricos de dos medios modelos identificados de la colección Arozena, con posterior obtención del plano de formas y análisis de los resultados obtenidos.

Modelo de la barca “Gran Canaria”, perteneciente a una colección privada.

Entre los modelos existentes en colecciones privadas, encontramos el pailebot "Estrella" y de la barca "Gran Canaria", que se eligen para el estudio por dos motivos, por no existir representación gráfica alguna en las colecciones Arozena, en este sentido sería la primera vez que se tendría una plano de formas de dichos barcos y por disponerse de datos del Registro de Buques con las medidas reales de los barcos con el fin de comparar el ajuste de los medios modelos a la realidad de las embarcaciones una vez construidas.

En la parte inferior de la foto, modelo del pailebot “Estrella”, perteneciente a una colección privada.

Metodología del análisis y procesado de la información.

Para la reproducción de las formas de los medios modelos se utiliza la técnica denominada "fotogrametría de objetos cercanos", método que se puede emplear preferentemente en el caso que nos ocupa, en lugar de realizar la toma de datos por medio de sistemas tradicionales, por ejemplo, utilizando plantillas que se adapten a la forma del modelo en distintas secciones para dibujar un plano de formas a partir de las mismas.

A “grosso modo”, la fotogrametría es el conjunto de métodos y procesos que tienen como fin la reconstrucción, a partir de varias imágenes bidimensionales (en nuestro caso), de entidades espaciales o tridimensionales.

En la fotogrametría de objetos cercanos se puede utilizar cualquier cámara comercial, aunque es mejor una cámara reflex. Para la obtención de la escala sólo es necesario la medición entre dos puntos reconocibles en el objeto. Con preferencia se deben emplear objetivos de distancia focal fija, las cámaras pueden ser calibradas o se puede realizar una calibración "in situ", tomando medidas de control. En proyectos sencillos para la obtención de la escala sólo es necesario la medición de la distancia entre dos puntos reconocibles en el objeto.

La precisión para la fotogrametría industrial está en el entorno de 1 a 0.1 mm, en función del tamaño del objeto y otros aspectos. Las imágenes se toman a corta distancia del objeto. Los ejes de imágenes sucesivas forman un ángulo convergente, las fotos sucesivas se suelen solapar en distintas pasadas. El diseño del levantamiento debe ser tal para que cualquier punto del objeto aparezca en múltiples imágenes, utilizándose normalmente un sistema en anillo, rodeando el objeto, a diferentes alturas.

La calidad de las fotos debe ser lo mayor posible y la luz neutra, diurna, de intensidad suficiente, evitando el sol directo o las sombras para evitar correspondencias erróneas o incluso zonas sin definir, debe evitarse que las superficies a reproducir sean excesivamente brillantes, transparentes, o translucidas.

La fotogrametría de los medios modelos construidos por los Arozena se realiza en dos sesiones en Santa Cruz de La Palma. En la primera sesión, ejecutada el 26 de abril de 2018, se emplea una cámara reflex Olympus E-410 con un objetivo Olympus Digital de distancia focal variable 14-54 mm; 1:2.8-3.5, tomándose 150 fotos, de las cuales 129 fueron válidas para la reconstrucción, mientras que en la segunda sesión, realizada el 26 de abril de 2019, se empleó una cámara Nikon D3500 con un objetivo de distancia focal fija AF-S Nikkor 35 mm. 1:1.8 G, tomándose 132 fotos de las que el programa validó 129.

Procesado de las imágenes tomadas al modelo de la "Gran Canaria", en el programa 3DF Zephyr Lite.

La secuencia de fotos tomada el día 26 de abril de 2018 para el casco la fragata "Gran Canaria" resulta satisfactoria, mientras que la tomada el mismo día para el modelo de la "Estrella" no sirvió para obtener una reproducción digital en 3D completa, conteniendo múltiples errores, motivo por el cual se realiza en una segunda sesión con distinta cámara, objetivo y condiciones de luz más favorables (en ningún caso luz de sol directa pero sí una buena y neutra iluminación natural, teniendo en cuenta que algunas partes del objeto son muy oscuras y la pintura empleada para la obra muerta es brillante, hechos que dificultan la reproducción). Durante las sesiones se toman suficientes medidas de control para la obtención de la escala de la malla, una vez generada.

Procesado de las imágenes tomadas al modelo de la "Estrella", en el programa 3DF Zephyr Lite.

Las imágenes obtenidas se vuelcan en el programa de fotogrametría 3DF Zephyr Lite, con el objeto de que el software las procese y las oriente, procesos necesarios para reconstruir en tres dimensiones el modelo. A partir de la reconstrucción generada se procesa la malla en un programa de diseño asistido por ordenador en 3D, Rhinoceros, para se calcule la interesección entre esta y los planos que se utilizan para completar un plano de formas.

Arriba: la malla generada por el programa 3DF Zephyr, a baja resolución, para ser procesada en el Rhinoceros. Cortando la misma con distintos planos se obtienen las líneas de agua, longitudinales y cuadernas.

El programa de arquitectura naval Delftship se utiliza en último lugar por tener rutinas específicas que facilitan el alisado, la eliminación de errores y una reproducción o salida gráfica similar a la empleada en la ingeniería naval actual. Pequeños ajustes se aplican por último en el programa de CAD genérico Progecad.

Con el programa de arquitectura naval Delftship se confecciona el plano de formas definitivo pudiéndose obtener vistas tridimensionales del casco, arriba la barca "Gran Canaria" y abajo, el pailebot "Estrella".

La precisión de todo el proceso depende de múltiples configuraciones en los diversos procedimientos que componen el procesado de las imágenes, que pueden ser configurados en función de la capacidad de procesamiento del ordenador utilizado y del tiempo de procesado del que dispongamos. El estudio del presente artículo se ha realizado con las configuraciones estándar del programa. Las opciones de exportación de la malla para el procesado posterior en los programas 3D o de arquitectura naval, el número de triángulos y nodos, influye de igual modo en la precisión final, para nuestros modelos se ha utilizado una malla con una densidad de nodos mínima pero suficiente.

Una vez obtenido el plano de formas, comparamos las proporciones entre las dimensiones principales con aquellas empleadas en el Registro de Buques a mediados del siglo XIX. 

Para saber dónde y cómo se medían los barcos en aquella época utilizamos la información contenida en el "Manual de Arquitectura Naval" de Sebastián Arozena, al respecto. En el citado documento, visible en el Museo Naval de Santa Cruz de La Palma, se explica cómo se determina el arqueo y las medidas que sirven para su cálculo (Nota 1).

Portada del Manual de Arquitectura Naval. Colección del Museo Naval de Santa Cruz de La Palma.

Para el cálculo del puntal, que se mide entre el forro interior de la bodega al canto superior de la tabla en la cubierta, aproximamos la altura de la obra muerta o amurada, - consultando los diseños de barcos similares, puesto que los medios cascos están conformados hasta la regala o borda, no hasta la cubierta -, y de igual modo hacemos lo mismo con el fondo de la bodega y la brusca de los baos de cubierta. 

Planos de formas obtenidos de la "Gran Canaria", arriba, y de la "Estrella", abajo, a partir de los medios modelos.

Conclusiones.

Del análisis de los modelos seleccionados concluimos lo siguiente:

a) Las características de la ejecución y las técnicas de recubrimiento indican que los medios modelos estudiados se realizaron con posterioridad a la construcción de los barcos, con fines ornamentales o de divulgación. Los dos modelos estudiados se han realizado a una escala 10 pie = 3 pulgadas, o lo que es lo mismo, a una escala 1:40.

b) Modelo de la barca "Gran Canaria": Una vez obtenido el plano de formas y comparadas las proporciones entre dimensiones principales con aquellas presentes en los registros de buques podemos afirmar que el modelo es fiel al buque construido (Nota 2). La persona que realizó el modelo tenía un conocimiento preciso de las dimensiones del barco ejecutado en Las Palmas, al disponer, probablemente, del plano de formas del mismo.

c) Modelo del pailebot "Estrella". Al contrario que para la "Gran Canaria", el modelo de la "Estrella" no es suficientemente fiel a las proporciones del barco construido (Nota 3), motivo por el cual parece una recreación o idealización del barco, que por otro lado tuvo una larguísima vida marinera, navegando en faenas pesqueras hasta bien entrado el siglo XX.

Aunque las proporciones entre las dimensiones principales no coincidan, sí se valora que las formas en general pudieran responder a la tipología de la embarcación. El modelo de la “Estrella” parece haber sido realizado en una época posterior al de la fragata “Gran Canaria” y probablemente ya no existía el plano de formas del mismo.

d) La técnica de la fotogrametría se muestra válida para la reconstrucción tridimensional de medios modelos de las distintas colecciones Arozena, siendo útil no sólo para obtener planos de formas y conocer las características de los diseños, - como han realizado a partir de los medios modelos muchos historiadores de la construcción naval en el mundo, como Howard I. Chapelle -, sino que también puede permitir conocer los barcos recreados mediante la comparación con los planos existentes, en modelos no identificados.

Esquema general de las distintas fases del proyecto realizado. DRZ,

Notas:

Nota 1: En las páginas 253 y 254 del Manual de Arquitectura Naval de Sebastián Arozena se explica con claridad que el arqueo en la época de la construcción de las embarcaciones que nos ocupan se regía por la Real Orden de 18 de diciembre de 1844 (y por el parecer unánime del Comandante General del Arsenal de la Carraca) siendo el método propuesto por la Junta extinguida del Almirantazgo realizado para unificar y facilitar el cálculo de arqueo de los buques. Se tomaban cuatro medidas, la manga de construcción, C, que se debe medir en la cuaderna maestra de fuera a fuera de miembros; la manga de arqueo, M, que se medirá en la misma cuaderna de dentro a dentro del forro interior; el puntal de arqueo, P, que se tomará, en la misma cuaderna, desde el forro de la bodega al canto alto de la primera cubierta; y por último la eslora, E, a medir entre el alefriz de roda y codaste.

La ecuación a aplicar para el cálculo era, en general, la siguiente: 1/4*((E+3*C)/70.19)* M*P.

Página del Manual de Arquitectura Naval donde se aclara el arqueo y sus medidas. Colección del Museo Naval de Santa Cruz de La Palma.

Nota 2: Se procede a comparar las proporciones entre las dimensiones principales del modelo de la “Gran Canaria”, con aquellas dimensiones que aparecen en la hoja de asiento del Registro de Buques, que podemos ver a continuación.

Hoja de Asiento de la "Gran Canaria". Archivos de la Capitanía Marítima en Las Palmas.

La fragata “Gran Canaria”, tenía 139 pies de Burgos de eslora, 38.78 metros; 33 pies de manga de construcción, 9.21 metros y 4.88 metros (17 ½ pies) de puntal.

Teniendo en cuenta la forma de medición presente en la "Nota 1" y la escala de realización del modelo, 1:40, llegamos a obtener las medidas que a continuación se muestran, (aplicando un factor corrector general de escalado de 1.04 hasta ajustar la eslora):

Dimensiones principales a partir del modelo.

Como podemos comprobar el puntal reproducido a escala en el modelo es similar al original, sólo 4 cm. de diferencia a escala real, y la manga ligeramente menor en el modelo que la esperada, con una desviación de un 4.3%, aproximadamente 40 cm (5 mm. en el medio modelo).

Nota 3: Al igual que para barca “Gran Canaria”, se comparan las proporciones entre las medidas obtenidas a escala en el medio modelo del pailebot "Estrella", con aquellas presentes en la Hoja de Asiento del Registro de Buques de Las Palmas. 

Hoja de Asiento de la "Estrella". Archivos de la Capitanía Marítima en Las Palmas.

El pailebot “Estrella”, medía originalmente 82.6 pies de Burgos de eslora, 23.04 metros; 20.55 pies de manga de construcción, 5.73 metros y 2.29 metros (8.2 pies) de puntal.

Teniendo en cuenta la forma de medición presente en la nota 1 y la escala de realización del modelo, 1:40, llegamos a obtener las medidas que se muestran en la gráfica a continuación, (aplicando un factor corrector general de escalado de 1.036 hasta ajustar la eslora).

Dimensiones principales a partir del modelo.

Los datos confirman que el modelo del “Estrella” era una recreación de la embarcación real, puesto que las proporciones entre sus dimensiones principales no se correspondían con la realidad del buque. Otros indicios apuntan a la apreciación, el excesivo ancho de quilla, arrufo y el desplazamiento de la manga máxima a popa, respecto a lo que era usual en los barcos construidos en 1855.

Diferencia en el puntal: 2.29 – 1.90 = 0.39 metros, 17%.

Diferencia en la manga: 5.73 – 5.25 = 0.48 metros, 8.4%.

De la observación de los diseños de la época que sí se encuentran documentados, es decir de aquellos de los cuales se conservan planos, se comprueba que el modelo tiene una gran similitud con el pailebot “Correo de La Palma”, construido el mismo año que el “Estrella”. 

Las dimensiones principales del “Correo de La Palma”, eran 77.5 pies de eslora, 20 pies de manga y 8 de puntal, como se puede comprobar muy similares al barco construido en Las Palmas. Se estima que el modelo de la "Estrella" se confeccionó mucho después de la construcción del barco y que quizás el plano del "Correo de La Palma" pudo servir como referencia.

Daniel Rodríguez Zaragoza.

12 de diciembre de 2019.

Agradecimientos:

Fernando Arozena.

Museo Naval de Santa Cruz de La Palma. Carmen Concepción Fernández.

Gaia Consultores Insulares. Luis Cortázar.

Bibliografía:

Fedac. Fotos antíguas de Canarias.

Archivos de la Capitanía Marítima en Las Palmas.

Fondos del Museo Naval de Santa Cruz de La Palma. Manual de Arquitectura Naval de Sebastián Arozena.

Artículo digital: Fotogrametría de Objeto Cercano. Conceptos básicos. 2017. Balaguer Puig, Matilde. Universitat Politécnica de Valencia. https://riunet.upv.es/ 

Artículo digital: Fotogrametría de Objeto Cercano. Planificación y desarrollo del proyecto. 2018. Balaguer Puig, Matilde. Universitat Politécnica de Valencia. https://riunet.upv.es/