Reconstrucción virtual y patrimonio industrial : aplicación al caso del molino de mar de Vilanova i la Geltrú : análisis energético Undimotriz mediante prototipo real con simulación mecánica

Abstract

The general context of this thesis is the current framework regarding the Industrial Heritage and the sort of possible actions following the guidelines recommended by the London Charter to act and also to manage all the documentation and information used in the research and development of this kind of works. Having as an important component or key tool throughout the development process the use of different techniques and existing methodologies, the two main aims of this thesis are the formal and functional definition of a flour sea mill, formerly placed in "El Far" beach, in Vilanova i la Geltrú, as well as the design of its related mechanical prototype, all under the use of the possibilities provided by computer networks.In this way, all the documentation and existing information has been compiled, including the only available plan based on a sketch drawn by the inventor and builder of this flour mill. This plan and the documentation and information got from the newspaper "Diario de Barcelona" of that time (1808) have been the two most important data sources to analyse, evaluate and select, initially allowing to define concepts based on sketches of formal and functional aspects of the mill and, later on, to carry out its virtual reconstruction. On the other hand, the archaeological remains found in "El Far" beach, belonging to one of the three modules of this former facility, the so-called central module, have been the great reference, not only for the constructive and architectural definition of the mill, but also for its thorough analysis in order to define and justify the other two modules, which, in the past, completed the whole flour mill: the so-called lighthouse module with its vertical wheels, which powered up the grindstones placed on the first floor, that is to say, the grind area level, and the sea module, which included the pendulums' mechanism moved by the beating of waves and its resulting water pumping towards the central module.Based on these mentioned remains, a three-dimensional parametric digitalisation work has been carried out using the technique of photogrammetry and a digital scanner, what has made possible to document them graphically. From then on, it has been possible to initially define the conceptual design of the all three modules that configured the sea mill, and, later on, to define parametrically the virtual reconstruction of all the modules and components of this kind of mill, using specific 3D-modelling software and taking into account different work and definition hypothesis, together with the applied methodology.Eventually, this thesis also considers, as an unavoidable goal, the checking of the feasibility and the proper operation of the entire mill, and specially the efficiency of the used source of energy: the sea waves. In this sense, it has been necessary to carry out an experimental study focused on the design and construction of a testing mechanical prototype based on the use of an extensiometric gauge to measure the forces of the waves. This is the so-called PM-SEOM (Mechanical Prototype of Energy Simulation for Sea Waves), which placed inside the sea, has allowed to obtain the amount of energy and power produced by the waves in the Mediterranean coast of Vilanova, and, particularly, in "El Far" beach, also called "de Sant Cristòfol", in which the former whole sea mill was located and where today only a part of its central module still remains. In fact, wave energy was the only source of energy used in this facility to raise water, by means of a pumping system, to a height of about eight meters. The pumps were driven by an articulated system based on a wooden structure and some shovels, or pendulums, which were moved only by the battering of the waves. All in all a mechanical system that, then and for sure today, could be considered as a highly efficient and fantastic environmentally-friendly engineering example.

El contexto general de esta tesis está referenciada en el marco actual del Patrimonio Industrial y el tipo de acciones posibles siguiendo las pautas recomendadas por la Carta de Londres para actuar y gestionar toda la documentación e información, utilizadas en la investigación y desarrollo de este trabajo. Teniendo como componente importante o herramienta clave en todo el proceso de desarrollo, el uso de diferentes técnicas y metodologías existentes. Siendo los dos objetivos principales de esta tesis, la definición formal y funcional de un molino harinero de mar, como también el diseño de un prototipo mecánico, todo ello bajo el uso de las posibilidades que ofrecen las redes informáticas.De esta manera se ha procedido a recopilar toda la documentación e información existente, incluso el único plano que se dispone basado en un croquis realizado por el inventor y constructor del molino harinero de mar. Este plano ha sido, junto con la documentación e información del diario de Barcelona de la época (1808), las dos fuentes de datos más importantes para el análisis, evaluación y selección permitiendo inicialmente definir conceptos, basados en bocetos o croquis, del aspecto formal y funcional del molino para posteriormente realizar la reconstrucción virtual de dicho molino.Por otro lado los restos arqueológicos existentes en la playa del faro, únicamente los pertenecientes al llamado módulo central, que han sido el gran referente, no solo en el aspecto arquitectónico constructivo del molino, sino que también ha permitido realizar un análisis exhaustivo de estos restos con la finalidad de definir y justificar los otros dos módulos que integraban en su día la totalidad del molino, el llamado modulo del faro, donde se hallaban las ruedas hidráulicas verticales que accionaban las muelas ubicadas en la primera planta donde se hallaba el obrador; y el módulo de mar formado por el accionamiento de las péndulas al embate de las olas y el correspondiente bombeo de agua hacia el embalse en el módulo central.A partir de estos restos, se ha realizado la digitalización paramétrica tridimensional mediante la técnica de la fotogrametría y el escáner digital. Permitiendo documentar gráficamente toda la geometría tridimensional de los restos existentes, a partir de aquí se ha podido definir inicialmente el diseño conceptual de la totalidad de los tres módulos que integran el molino de mar, y posteriormente definir de forma paramétrica mediante programas específicos de modelado 3D la reconstrucción virtual de todos los módulos y componentes de un molino de estas características, bajo diferentes hipótesis de trabajo y definición, conjuntamente con la metodología aplicada. Finalmente también se contempla como objetivo principal, definir la viabilidad y el funcionamiento del conjunto del molino, y sobre todo la eficiencia en la fuente de energía utilizada. Para ello se ha hecho necesario realizar un estudio experimental basado en el diseño y construcción de un prototipo mecánico de ensayos mediante el uso de la galga extensiométrica, para medir la fuerza de las olas, el llamado PM-SEOM (Prototipo Mecánico de Simulación Energética para Olas de Mar) emplazado en el mar en playa del Faro o de Sant Cristòfol, obteniendo de esta manera la energía y potencia del oleaje en la costa mediterránea de Vilanova i la Geltrú, en la actualidad solo quedan los restos pertenecientes al módulo central de dicho molino. La energía de las olas, era la única fuente de energía utilizada para poder elevar el agua a una altura de aproximadamente ocho metros, mediante un sistema de bombeo, las bombas eran accionadas a través de un sistema mecánico articulado basado en una estructura de madera y unas palas o péndulas que eran movidas únicamente por el embate de las olas. En definitiva, un diseño que en su día fue innovador y que actualmente podría ser considerado como un ejemplo de ingeniería altamente eficiente, respetuoso con el medio ambiente.