Coberturas de yacimientos a ras de suelo en el ámbito español. Clasificación tipológica y análisis de protección efectiva

Coberturas de yacimientos a ras de suelo en el ámbito español. Clasificación tipológica y análisis de protección efectiva M. Ordóñez-Martín, J.C. Gómez de Cózar, R. Mª. Benítez Bodes Resumen: Este trabajo se centra en el análisis de cubiertas ejecutadas en las últimas tres décadas en el ámbito geográfico español asociado al clima mediterráneo. En este estudio se propone una metodología de análisis basada en la identificación de factores de deterioro, inventario de modelos (atendiendo a definición constructiva, materialidad y adaptabilidad, sistema de evacuación de aguas pluviales y necesidades de mantenimiento), clasificación tipológica y análisis de su efectividad frente a la acción de agentes externos relacionados con la exposición al clima mediante herramientas de simulación de control ambiental. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que es necesario ajustar bastante el diseño de este tipo de coberturas para que puedan proporcionar una protección real a los yacimientos analizados. Del mismo modo, a partir de los resultados obtenidos, se aportan parámetros de correcto diseño que guiarán futuras propuestas orientadas a la protección efectiva de estos bienes patrimoniales. Palabras clave: Sostenibilidad, conservación preventiva, coberturas activas, excavación arqueológica, simulación numérica, control ambiental The coverage of archaeological sites at ground level in Spain, from a vision of effective protection Abstract: This work focuses on the analysis of coverages carried out in the last three decades in the Spanish geographical area associated with the Mediterranean climate. This study proposes a methodology of analysis based on the identification of deterioration factors, inventory of models (according to constructive definition, materiality and adaptability, rainwater evacuation system and maintenance needs), typological classification and analysis of their effectiveness against the action of external agents related to exposure to the climate through environmental control simulation tools. The obtained results show that it is necessary to adjust the design of this type of coverages quite a bit so that they can provide real protection to the analysed archaeological sites. In the same way, based on these obtained results, correct design parameters which will guide future proposals aimed at the effective protection of these heritage sites are provided. Keywords: Sustainability, preventive conservation, active coverages, archaeological excavation, numerical simulation, environmental control A cobertura de sítios arqueológicos ao nível do solo em Espanha, a partir de uma visão de protecção eficaz Resumo: No âmbito da trajectória, avançada em trabalhos anteriores, no campo da concepção e simulação de modelos de cobertura para sítios arqueológicos ao nível do solo, com capacidade de controlo ambiental do espaço coberto, este trabalho centra-se na análise retrospectiva de modelos de cobertura executados nas últimas três décadas na área geográfica espanhola associada ao clima mediterrânico, analisando a sua eficácia em termos da sua capacidade de proteger os elementos escavados. Este estudo propõe uma metodologia de análise baseada na identificação de factores de deterioração, inventário de modelos, classificação tipológica (segundo a sua geometria, materialidade e adaptabilidade) e a análise, através de ferramentas de simulação de controlo ambiental, da sua eficácia contra a acção de agentes externos relacionados com a exposição ao clima. Os resultados obtidos mostram que é necessário ajustar o desenho deste tipo de cobertura, a fim de proporcionar uma protecção real aos sítios analisados. Da mesma forma, os resultados obtidos fornecem parâmetros de concepção correcta que orientarão futuras propostas que visem a musealização destes bens patrimoniais. Palavras-chave: Sustentabilidade, conservação preventiva, coberturas activas, escavação arqueológica, simulação numérica, controlo ambiental Ge-conservación Conservação | ConservationConservação | Conservation M. Ordóñez-Martín, J.C. Gómez de Cózar, R. Mª. Benítez Bodes Coberturas de yacimientos a ras de suelo en el ámbito español. Clasificación tipológica y análisis de ... pp. 90-106 91 con escasa unión al yacimiento, cubiertas que evocan en exceso el volumen original o cubiertas con impacto violento sobre el mismo. A partir de ese momento se realizan los primeros estudios que evidencian que los modelos de cubiertas que se vienen implantando deben ser analizados en cuanto a la efectividad de protección contra los agentes ambientales. Un ejemplo sería la monitorización de la cubierta ligera para el templo de Apolo en Bassae, donde se toman datos de Tª y humedad relativa (Theoulakis 1993: 808-813), o el caso de la toma de datos meteorológicos en una cubierta modular desmontable en aluminio, de geometría hexagonal y rápido montaje, en Chipre (Agnew y Maekawa 1996: 139-150). Se analizan cubiertas de materialidad diversa (vidrio, acero, madera), en ocasiones concebidas como temporales, pero cuya instalación tiene finalmente permanencia, evidenciándose desajustes de las mismas con las necesidades de protección física y de los valores del yacimiento bien por impacto paisajístico o ineficiencia en la protección frente al viento, la lluvia, choques térmicos o desecaciones excesivos (Aslan 1997: 16-20). A partir del año 2000 se aborda el problema de efectividad y adecuación de proyectos de cobertura ejecutados con mayor profundidad técnica gracias al desarrollo de sistemas de modelización, monitorización y análisis avanzados. Se analizan actuaciones que van desde cubiertas temporales hasta coberturas permanentes con o sin adaptación fisiológica a la excavación (Sposito y Ruggieri 2004). La bibliografía científica actual aboga por un necesario enfoque interdisciplinar en las actuaciones de cobertura (Germana 2013), poniendo en crisis aquellas donde prima la impronta arquitectónica sin consideración de las variables ambientales a controlar (Roby y Demas 2012). Se detecta que, en general, se ha descuidado la atención al diseño de coberturas de estructuras ligeras con escaso impacto físico y fácil mantenimiento, con un buen rendimiento en cuanto a control climático del espacio cubierto (Rodríguez Temiño 2014), dificultando así el desarrollo de la idea de trasladar al espacio exterior in situ la capacidad de control de las condiciones ambientales de una vitrina favoreciendo la musealización de los yacimientos. Algunos estudios sobre el comportamiento a largo plazo de las cubiertas ejecutadas en la última década concluyen que, en general, las estrategias seguidas no han atenuado suficientemente, e incluso en algunos casos han empeorado, los procesos físicos y químicos de alteración que sufren los objetos excavados (Cabello Briones 2017). Es el caso de la modificación de las condiciones psicrométricas que generan fluctuaciones excesivas de Tª o humedad, o inciden negativamente en la velocidad del viento del espacio cubierto con fenómenos de turbulencia, provocando cristalización de sales, deposiciones de partículas y aparición de microflora, o el caso de una insuficiente superficie de cobertura y/o el empleo de materiales inadecuados que no evitan el exceso de radiación incidente. Por Antecedentes Hoy en día existe un consenso claro dentro de la disciplina de la conservación preventiva de yacimientos arqueológicos a cota de suelo en relación a que la única estrategia viable para la preservación de dichos bienes patrimoniales pasa por la cobertura de los mismos (Sposito y Ruggieri Tricoli 2004) (Díaz 2005: 110-130) (Rodríguez Temiño 2014). A lo largo del siglo pasado se comienzan a sentar las bases de las estrategias que aspiran a acercar al yacimiento in-situ a las condiciones de conservación de una vitrina museológica, planteando la necesidad de compaginar los requisitos protectores con la musealización de las excavaciones como meta irrenunciable (Stanley Price 1984). Desde las primeras intervenciones de Franco Minissi en Piazza Armerina en Sicilia en la década de los 60 (Rodríguez Temiño 2014), dicho entendimiento ha llevado durante años a la ejecución de gran variedad de cubiertas de distinta materialidad, en general con carácter permanente, en un intento de preservar la realidad física y los valores de los yacimientos. Se pueden encontrar en la bibliografía, tanto en el ámbito teórico como en la relativa a análisis de proyectos de cobertura, reflexiones sobre la idoneidad de las mismas desde diferentes enfoques, aportando todas ellas diversos valores desde una visión pluridisciplinar. En la década de los 80 del s. XX, se exponen importantes reflexiones sobre las necesidades a cubrir por parte de las cubiertas que empezaban a implantarse. En el Third International Symposium on Mudbrick, celebrado en Ankara en 1980, se habla de un factor que hoy se entendería como de sostenibilidad, fijando como parámetro clave en las intervenciones de protección arqueológica, lo idóneo de ser ejecutadas con materiales disponibles en el entorno. Igualmente se determinan ya como parámetros necesarios algunos como la protección contra la erosión y la lluvia, aislamiento térmico suficiente o permeabilidad al vapor de agua para evitar fenómenos de condensación, factores que tienen que ver con el control de la higrometría de la excavación. Se establecen también planteamientos innovadores como la posibilidad de diseñar coberturas con estructuras infladas que permiten, por su lógica de estabilidad neumática, la posibilidad de garantizar la renovación de aire en el interior del espacio cubierto e incluso el control térmico del mismo (Barker 1986: 45-49). Se realizan intentos de clasificación de las coberturas que se están aplicando, distinguiendo entre cubiertas ajustadas a la geometría del yacimiento y cubiertas sin relación formal (Schmidt 1988), en una reflexión sobre la incidencia de las coberturas en el entendimiento del objeto excavado. En los años 90, surgen nuevas reflexiones, análisis y clasificaciones en base al impacto físico y formal (Giachentti 1994), distinguiendo entre cubiertas Ge-conservación nº 22/ 2022. ISSN: 1989-8568 92 ello se establece como una acción absolutamente necesaria la monitorización de la totalidad de variables psicrométricas que tienen incidencia sobre los fenómenos de alteración, con el fin de chequear la idoneidad de las intervenciones (Baglioni y Cacace 2018: 198-205; Cabello Briones 2020 a: 38-51), realizándose incluso estudios a partir de ensayos geomorfológicos de probetas físicas colocadas in situ bajo la cobertura (Cabello Briones 2017: 34-41). Por otra parte, el desarrollo de herramientas de simulación va a permitir el desarrollo de metodologías de evaluación del comportamiento de las futuras coberturas empleando sistemas de modelado a partir de algoritmos matemáticos, los cuales serán capaces de optimizar propiedades mecánicas y de flexibilidad ante el objeto a proteger, facilitando la adaptabilidad a la evolución del yacimiento con una optimización material de las mismas (Sbrogio y Basso 2021:1547-1558). Igualmente, se están desarrollando investigaciones donde se incorpora, adicionalmente a la optimización estructural del modelo de cobertura, el análisis del control de la totalidad de variables psicrométricas del espacio cubierto, empleando envolventes de doble capa, y su simulación mediante herramientas de análisis de dinámica de fluidos computacional CFD (Ordóñez y Gómez de Cózar 2020: 202-214) con el fin de garantizar el control efectivo de las variables de alteración. Los estudios actuales están siendo capaces de aportar una gran cantidad de variables que intervendrán en el futuro diseño de coberturas (Panoskaltis y Vanta-Vasilki 2019) tales como: mínimo apoyo, rápido montaje, reversibilidad, control HVAC mediante energías renovables, automatización, etc. A partir de los antecedentes descritos, en el presente artículo se analizan las coberturas de yacimientos ejecutadas en las últimas décadas en el ámbito geográfico español asociado al clima mediterráneo, a partir de los objetivos y metodología que se presentan a continuación. Objetivos Los objetivos de esta investigación son los siguientes: Desarrollo de una clasificación de coberturas de yacimientos arqueológicos a ras de suelo, en el ámbito geográfico español asociado al clima mediterráneo en las tres últimas décadas, atendiendo a su configuración constructiva, materialidad, capacidad de adaptación al contexto, posibilidades de evacuación de aguas y tareas necesarias de mantenimiento. Análisis de los tipos de coberturas detectadas mediante software de control ambiental, para determinar su capacidad de protección frente a agentes externos que dañan al yacimiento. Metodología A partir de los antecedentes descritos y de los objetivos que se han definido, se propone la siguiente metodología original: - Clasificación de agentes externos que deterioran los yacimientos. - Realización de inventario de soluciones de yacimientos existentes en el ámbito geográfico español asociado al clima mediterráneo atendiendo a los siguientes parámetros: tipo de yacimiento, configuración constructiva, materialidad, capacidad de adaptación al contexto, posibilidades de evacuación de aguas y tareas necesarias de mantenimiento. - Clasificación tipológica del inventario anterior en función de los parámetros definidos que influyen necesariamente en el control de los agentes de deterioro del yacimiento. - Análisis de la efectividad de cada tipo detectado mediante el uso de software de control ambiental que simule los siguientes efectos: capacidad de la cubierta para producir sombra, radiación solar que recibe el yacimiento y acción del viento sobre la cubierta y el yacimiento. - Discusión de resultados. Clasificación de agentes externos de deterioro A la hora de determinar los agentes de alteración de los yacimientos a ras de suelo a analizar, se parte de la premisa de aspirar a la consecución de futuras coberturas que garanticen condiciones de control climático lo más próximas posibles a una vitrina de museo (Price 1984), siendo capaces de integrar en la excavación objetos extraídos de la misma, de materialidad diversa. Por ello se incorpora a este estudio la Tabla 1 que expone dichos factores de alteración, así como sus efectos más allá de las propias fábricas excavadas, extendiéndolo a materiales como la cerámica, los metales o el vidrio (Martiarena 1992: 177-224) (Díaz 2005: 110-130). Inventario de soluciones de cobertura de yacimientos existentes Siguiendo con la metodología mencionada, se ha realizado un inventario de actuaciones representativas de cobertura de yacimientos en el ámbito español, en un ámbito temporal retrospectivo de 35 años [Tabla 2] con el fin de poder elaborar una clasificación tipológica en base a parámetros como: su carácter abierto o cerrado, su capacidad de control ambiental, su versatilidad, su materialidad constructiva, su compatibilidad con trabajos de excavación y musealización, el sistema de recogida de aguas pluviales o sus necesidades de mantenimiento. Tras la Tabla 2, se muestran en la Figura 1 [Figura 1] los croquis de una selección de las cubiertas inventariadas que sirven de base para su análisis. M. Ordóñez-Martín, J.C. Gómez de Cózar, R. Mª. Benítez Bodes Coberturas de yacimientos a ras de suelo en el ámbito español. Clasificación tipológica y análisis de ... pp. 90-106 93 Tabla 1.- Resumen de principales factores de alteración y sus efectos sobre objetos excavados. Ge-conservación nº 22/ 2022. ISSN: 1989-8568 94 Tabla 2.- (parte 1): Tabla resumen de características del inventario de coberturas analizado. M. Ordóñez-Martín, J.C. Gómez de Cózar, R. Mª. Benítez Bodes Coberturas de yacimientos a ras de suelo en el ámbito español. Clasificación tipológica y análisis de ... pp. 90-106 95 Tabla 2.- (parte 2): Tabla resumen de características del inventario de coberturas analizado. Ge-conservación nº 22/ 2022. ISSN: 1989-8568 96 Tabla 2.- (parte 3): Tabla resumen de características del inventario de coberturas analizado. Figura 1.- Croquis de las cubiertas inventariadas. M. Ordóñez-Martín, J.C. Gómez de Cózar, R. Mª. Benítez Bodes Coberturas de yacimientos a ras de suelo en el ámbito español. Clasificación tipológica y análisis de ... pp. 90-106 97 analizados, en base a los parámetros definidos en la Tabla 2 del apartado anterior, que influyen necesariamente en el control de los agentes de deterioro de los objetos excavados. a) Tipo A. Coberturas abiertas. En esta tipología, el principal objetivo es proteger el yacimiento de los fenómenos de soleamiento y precipitaciones, con mayor o menor efectividad, ajustándose en general su perímetro al estricto de la excavación. Se observan cubiertas de diversa materialidad, predominando las estructuras ligeras con soportes de acero o aluminio, con incidencia limitada en sus apoyos sobre las estructuras emergentes. Cuentan con material de cobertura diverso, desde ligeros como láminas textiles o placas de policarbonato hasta pesadas losas de hormigón in-situ, pasando por tableros de madera y chapas perfiladas de acero con o sin aislamiento térmico. Como parte de la metodología de análisis, se han realizado esquemas básicos en sección del comportamiento de las coberturas inventariadas [Figura 2]. En ellos se observa que, a pesar de la diversidad de diseños de cubiertas, a efectos del análisis de su eficacia de protección del yacimiento frente a los agentes atmosféricos y su variabilidad, los modelos se reducen a tres grandes grupos: coberturas abiertas (protección horizontal solar y de lluvia, con ventilación), coberturas semi-abiertas (protección horizontal y vertical parcial, solar y de lluvia, con ventilación) y coberturas cerradas (protección completa frente a sol y lluvia, con control de iluminación). Clasificación tipológica. Como tercer paso de la metodología, se establece una clasificación tipológica de los modelos de cubierta Figura 2.- Mosaico de esquemas de análisis de las cubiertas inventariadas. Ge-conservación nº 22/ 2022. ISSN: 1989-8568 98 Son cubiertas que, a priori, presentan un limitado efecto ante los agentes de alteración definidos en la Tabla 1, al tratarse de estructuras abiertas. Su efectividad ante la acción de la radiación solar, especialmente en las localizaciones al sur de la península, la erosión y cambios de humedad por acción de la lluvia o la erosión por acción del viento, estará directamente relacionada con la configuración y la altura de las mismas, la ubicación de huecos o lucernarios y su capacidad de adaptación/ ampliación en función de la evolución de las excavaciones. Igualmente, influirá el control de las escorrentías de aguas pluviales, encontrando, en numerosos casos, soluciones de vertido libre de las cubiertas al perímetro de la excavación, con mayor o menor vuelo de la cubierta. En otros casos, sin embargo, se prevé su recogida mediante canalones, y su canalización a zanjas drenantes, zonas alejadas de la excavación, o red de alcantarillado. En lo relativo a operaciones periódicas de mantenimiento, no resultarán de gran entidad y suelen referirse a los elementos estructurales (tratamiento anti-corrosión de estructuras de acero soldadas, revisión de uniones en estructuras atornilladas o tensado en caso de estructuras de membrana). También es común la limpieza de elementos de evacuación de aguas cuando se cuenta con ellos. Excepcionalmente, se puede presentar la necesidad de sustitución de elementos degradados como los paños de material translúcido. Hay casos de cubiertas de gran altura, con valores entre 5,0 y 10,0 m, como en la Tumba de las Guirnaldas, las Termas de Augusta Bilbilis, la Villa Romana de L’Albir o la Villa Romana de Fuente Álamo, donde además su perímetro se ajusta a los límites de la excavación, no pareciendo sistemas efectivos ante la radiación solar en períodos de trayectorias solares de menor altura, ni ante la acción de vientos dominantes y su combinación con precipitaciones. En otros casos se trata de coberturas de altura más ajustada en cuanto a su perímetro inferior, con valores en torno a 3,0 m., como las Cisternas Romanas de Molacillos, la Casa del Anfiteatro, la Villa Romana de Torre Llauder, el Yacimiento del Cerro de la Merced o el Dolmen de Alberite. En ellos se prevé mayor efectividad ante los agentes de viento y lluvia, dependiendo del grado de protección ante el fenómeno de radiación solar, la orientación, la geometría y la mayor o menor opacidad del material de cubierta. Por otra parte, se detectan coberturas cuyo lenguaje de diseño combinado con situaciones de gran altura o no, con existencia de huecos a modo de lucernarios en cubierta, como el Yacimiento de Cancho Roano o el Yacimiento Medieval de Siyâsa, e incluso con elección de materiales translúcidos en las mismas como en el Parque Arqueológico de Cartagena, disminuye o empeora su capacidad efectiva de protección ante los efectos de la radiación puntual o generalizada sobre el yacimiento, así como el bienestar de los usuarios. b) Tipo B. Coberturas de tipo semi-abierto. En este grupo se incluyen ejemplos de cubierta donde se combinan la cobertura superior con un mayor o menor grado de protección lateral. En algunos casos, dicha protección lateral consiste en un paramento ciego a media altura, como en la Villa Romana de Materno. En otros está formado por un diseño de lamas horizontales capaces de controlar la incidencia solar directa, pero permitiendo iluminación natural y visibilidad del yacimiento, así como dotándolo de ventilación natural selectiva a través de él, como en el Dolmen de Dombate que, además, cuenta con muros pantalla en cimentación, paralelos al perímetro, que evitan la humedad provocada por capilaridad desde el terreno o por absorción de las escorrentías provocadas por la lluvia. En el Yacimiento de Orce, el efecto de las lamas se combina con aberturas en cubierta que aumentan el control de los flujos de aire interior y de iluminación natural. En estos casos, como se ha visto, la protección solar se presume de mayor efectividad, pudiendo ser controlada tanto en paramentos horizontales como verticales abiertos parcialmente. Existe en general un control de escorrentías mediante canalones y bajantes hacia el exterior del yacimiento o red de alcantarillado. En esta tipología, además de las labores de mantenimiento relativas a conservación estructural mencionadas en la tipología A, aparecen otras específicas de la envolvente vertical tales como protección contra corrosión de celosías metálicas, repintado de paramentos de fábrica o limpieza de vidrios. c) Tipo C. Cobertura de tipo cerrado. Por último, se detectan ejemplos con cerramiento completo del recinto a proteger. En estos casos el control de iluminación y ventilación, así como de condiciones higrométricas será determinante en las condiciones de estabilidad física de los elementos emergentes. Para el caso de los ejemplos analizados únicamente se aprecia un control, en mayor o menor medida, de las condiciones de iluminación, bien desde fachada con estudio de apertura de huecos en orientaciones de menor incidencia solar, como en la Villa Romana de La Olmeda o en la Villa Fortunatus, o bien desde cubierta, con proporción de huecos y control de transparencia de los lucernarios, como en la Villa Romana de La Tejada, no encontrándose la implementación de sistemas activos o pasivos de control de Tª, humedad relativa o niveles de CO2 del ambiente interior. Sí es algo común la canalización de aguas de lluvia hacia el exterior de la edificación o red de alcantarillado, no suponiendo afección al yacimiento. En cuanto a las labores de mantenimiento, serán similares a las descritas en la tipología B, existiendo algunas adicionales como la sustitución de paños translúcidos de fachada, cuando estos constituyen en parte o la totalidad dicha envolvente . M. Ordóñez-Martín, J.C. 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Doctorando con tesis en redacción: Análisis y Desarrollo de Coberturas Temporales Eficientes en Yacimientos Arqueológicos. Tiene varias publicaciones, se puede consultar su producción científica en: https://investigacion.us.es/sisius/sis_showpub. php?idpers=7429 Manuel Ordóñez Martín [email protected] Universidad de Sevilla. E.T.S https://orcid.org/0000-0002-3068-0882 Autor/es Dr. Arquitecto. Profesor Titular de Universidad adscrito al Departamento de Construcciones Arquitectónicas 1 en la E.T.S. Arquitectura de la Universidad de Sevilla. Director del Máster Universitario en Innovación en Arquitectura: Tecnología y Diseño (desde el curso 2009/10 hasta la actualidad). Pertenece al Grupo de Investigación TEP 130: Arquitectura, Patrimonio y Sostenibilidad: Acústica, Iluminación, Óptica y Energía. Autor de numerosas publicaciones, patentes y de una amplia trayectoria en transferencia basada en la producción de soluciones ligeras, de rápido montaje y sostenibles para la arquitectura. Se puede consultar su producción científica completa en: https://investigacion.us.es/sisius/sis_showpub. php?idpers=5478 Juan Carlos Gómez de Cózar [email protected] Universidad de Sevilla. E.T.S https://orcid.org/0000-0001-5480-5929 Doctorado en Arquitectura (Universidad de Sevilla). Máster en Arquitectura y Patrimonio (Universidad de Sevilla / IAPH). Técnico Termógrafo Nivel 1 (Infrared Training Center ITC). Tiene varias publicaciones, se puede consultar su producción científica en: www.linkedin.com/in/rosamariabenitezbodes Rosa Mª Benítez Bodes onuris.arquitec[email protected]om Universidad de Sevilla. E.T.S https://orcid.org/0000-0001-5586-5122 Artículo enviado 23/02/2022 Artículo aceptado el 07/11/2022 https://doi.org/10.37558/gec.v22i1.1097