096 CRITERIOS I PH Bole ín del Ins i u o Andaluz del Pa imonio His ó ico Inº 68 Ino iemb e 2008 Ipp. 96-109
Sis ema de seguimien o y análisis del
compo amien o mecánico del Gi aldillo
Resumen
En e 1999 y 2005, el Ins i u o Andaluz del Pa imonio
His ó ico se enca gó de lle a a cabo un in enso p oyec o
de es au ación in eg al del Gi aldillo que culminó con su
eposición sob e la o e de la Gi alda. Dada la inaccesibi-
lidad as su eposición y su ca ác e mecánico como
ele a, esul a con enien e dispone pe manen emen e
de in o mación ace ca de su compo amien o. Así, en
oc ub e de 2005 se inicia el p oyec o “Seguimien o ins-
umen al y análisis del compo amien o mecánico y
ísico del Gi aldillo”, inanciado po el IAPH. Es e p oyec-
o supone la pues a en ma cha de un complejo y singu-
la sis ema de moni o ización po su especial ubicación,
sus ca ac e ís icas y su inalidad.
En es e a ículo se ealiza una desc ipción del sis ema
de ins umen ación ins alado y del p oceso de ges ión
y análisis de los da os ob enidos. Se p esen a án am-
bién algunos de los esul ados más signi ica i os
alcanzados du an e los dos p ime os años de uncio-
namien o del sis ema.
Ma io Solís Muñiz, An onio Rome o O dóñez, Ped o Gal ín Ba e a y José Domínguez Abascal
G upo de Es uc u as, Escuela Técnica Supe io de Ingenie os, Uni e sidad de Se illa
Palab as cla e
Análisis IDe ección de daños IEl Gi aldillo IEscuela Técnica de Ingenie os IIns i u o Andaluz del Pa imonio His ó ico I
Moni o ización de es uc u as IP oyec os ISenso es ISis ema de ins umen ación IUni e sidad de Se illa
R C i e ios
PH Bole ín del Ins i u o Andaluz del Pa imonio His ó ico Inº 68 Ino iemb e 2008 Ipp. 96-109 I CRITERIOS 097
WEl Gi aldillo du an e su eposición sob e la Gi alda / Fo o: José Manuel San os Mad id, IAPH
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WImagen del Gi aldillo du an e el p oceso de es au ación / Fo o: José Manuel San os Mad id, IAPH
El g ueso de la es au ación lle ada a cabo en el
IAPH lo cons i uyen la sus i ución de la
es uc u a in e na de 1770, la cons ucción de un
nue o sis ema de e ue zos in e nos y la
adecuación del ás ago de apoyo sob e la Gi alda
PH Bole ín del Ins i u o Andaluz del Pa imonio His ó ico Inº 68 Ino iemb e 2008 Ipp. 96-109 I CRITERIOS 099
INTRODUCCIÓN
El o igen de la o e de la Gi alda da a de la segunda mi ad del siglo XII,
cuando se e igió como almina de la nue a mezqui a de Se illa, cons-
uida en los e enos que ac ualmen e ocupa la Ca ed al. Del almina se
conse a hoy día el cue po p incipal, cons i uyendo el p ime cue po de
la o e de la Gi alda. Desde la conquis a de Se illa en 1248 po
Fe nando III de Cas illa, la o e su ió a ias emodelaciones en su
ema e has a alcanza su aspec o ac ual as las ob as de ac ecen a-
mien o de la o e diseñadas y di igidas po el a qui ec o He nán Ruiz en
el siglo XVI. Es a in e ención supuso la cons ucción de los cue pos
supe io es de la o e, culminándose con la colocación en 1568 del
ema e cons i uido po la escul u a- ele a conocida como el Gi aldillo y
o iginalmen e denominada “El Coloso de la Fe Vic o iosa”.
La undición del Gi aldillo se ealizó siguiendo la écnica a la ce a pe di-
da, de pie y con una sola colada, cons i uyendo una de las escul u as en
b once más signi ica i as del Renacimien o po su alo a ís ico pe o
ambién po su alo écnico dadas sus dimensiones y su ca ác e de
ingenio mecánico.
El Gi aldillo ep esen a la igu a de una muje que con la mano de echa
sos iene una g an bande a o lába o con su más il, y con la izquie da una
palma. Una es uc u a in e na de ba as de hie o le da consis encia y la
une al eje sob e el que gi a el conjun o. La es uc u a o ma una espe-
cie de pe cha sob e la que cuelga la igu a de b once, compues a bási-
camen e po es ba as ho izon ales o c uce as y dos i an es e ica-
les en e ellas. El ás ago de gi o de la escul u a se une ígidamen e a
la Cúpula del Penacho de la Gi alda, acabando en su ex emo supe io en
una pun a de o ma oji al que encaja en la pieza cen al de la c uce a
supe io de la es uc u a in e na del Gi aldillo, a la al u a del pecho, de
o ma que és e es el único pun o de apoyo y gi o de la escul u a.
En 1770 se ealizó en el Gi aldillo la p ime a g an ob a de man enimien-
o desde su ins alación. La escul u a había quedado dañada as el
e emo o de Lisboa de 1755, po lo que ue desmon ada y su es uc-
u a in e na o iginal ue sus i uida po o a nue a.
Pos e io men e en los años no en a se inicia un nue o p oceso de es-
au ación in eg al del Gi aldillo, as algunas in e enciones meno es
ealizadas du an e los años ochen a en las que se había ad e ido que
enía unas o ien aciones p e e en es de la que e a di ícil mo e lo debi-
do a que el sis ema de gi o es aba de ec uoso (JIMÉNEZ, 1988). En
1997 el Gi aldillo es descendido a la Azo ea de las Azucenas de la
Gi alda pa a e alua con mayo p ecisión su es ado de conse ación. En
1999 se inicia inalmen e el p oceso de es au ación de ini i o ealiza-
do po el IAPH y que inaliza á con la eposición del Gi aldillo sob e la
o e de la Gi alda en el año 2005, desmon ando pa a ello la éplica que
lo había sus i uido empo almen e, que ue ealizada ambién en b on-
ce y pa a la que se ins aló una nue a es uc u a de apoyo sob e la o e.
El g ueso de es a es au ación lo cons i uye la sus i ución de la es uc-
u a in e na de 1770 po una nue a, la cons ucción de un nue o sis e-
ma de e ue zos in e nos pa a la escul u a, y la adecuación del ás ago
de apoyo sob e la Gi alda.
Dado el alo de la pieza en cues ión, su inaccesibilidad y su ca ác-
e mecánico, esul a con enien e dispone pe manen emen e de
in o mación ace ca de su compo amien o y es ado de conse a-
ción. Po ello, du an e el p oceso de eposición del Gi aldillo sob e la
Gi alda se lle ó a cabo el diseño, ins alación y pues a en ma cha de
un sis ema de ins umen ación que si ie a pa a con ola en la
medida de lo posible el uncionamien o de la Vele a, egis a las
acciones a las que se e some ida e incluso de ec a algún posible
de e io o en su es ado de conse ación. Así, en oc ub e de 2005 se
pone en ma cha el p oyec o i ulado “Seguimien o ins umen al y
análisis del compo amien o mecánico y ísico del Gi aldillo”, inan-
ciado po el IAPH y enca gado al G upo de Es uc u as de la Escuela
Técnica Supe io de Ingenie os de la Uni e sidad de Se illa, que ya
se había esponsabilizado an e io men e de los aspec os es uc u-
ales de la es au ación del Gi aldillo.
EL SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN
La mayo ía de senso es que o man pa e del sis ema de ins umen a-
ción es án ins alados sob e el ás ago, el cual es el elemen o unda-
men al de ca a a man ene la es abilidad del conjun o. Además, debido
a la inaccesibilidad de la escul u a y a su ca ác e gi a o io, se desca ó
la ins alación de senso es sob e la escul u a y su es uc u a in e na
debido al al o cos e y a la complejidad de ope ación e ins alación.
Las écnicas implemen adas pa a es udia el compo amien o del
Gi aldillo se basan en el análisis de la espues a del conjun o o mado po
la escul u a y su es uc u a po an e an e ca gas de se icio, siendo el
ien o la p incipal acción que exci a dicho sis ema. El sis ema de ins u-
men ación ins alado pe mi e un egis o con inuo de da os que es ges io-
nado de o ma emo a desde la Escuela Técnica Supe io de Ingenie os de
la Uni e sidad de Se illa. Las magni udes egis adas ecogen el compo -
amien o mecánico del Gi aldillo y el ambien e en el que és e se encuen-
a. Conc e amen e se egis an las siguien es magni udes:
Es ue zos mecánicos en el eje de gi o en la sección comp endida en e
la peana y la es uc u a del pa a ayos, median e es mon ajes a puen-
e comple o con bandas ex ensomé icas.
Acele ación en es secciones del eje de gi o y en dos di ecciones. Pa a
ello se han ins alado seis acele óme os a lo la go del ás ago que pe -
mi en medi la acele ación del mo imien o del ás ago en las di eccio-
100 CRITERIOS I PH Bole ín del Ins i u o Andaluz del Pa imonio His ó ico Inº 68 Ino iemb e 2008 Ipp. 96-109
nes Su oes e-No es e (SO-NE) y Su es e-No oes e (SE-NO), que son las
di ecciones de mo imien o exci adas p edominan emen e po la acción
del ien o. Los acele óme os se encuen an ubicados en el espacio
comp endido en e los pies de la escul u a y la peana y en el amo del
ás ago in e io a la inaja.
La inclinación del Gi aldillo se egis a median e cua o clinóme os en
las di ecciones SO-NE y SE-NO. Es os senso es es án ins alados en el
espacio lib e comp endido en e los pies de la escul u a y la peana y en
el p ime amo del eje po encima de las ca elas de la unión a la c uce-
a supe io en el in e io de la cúpula del penacho, que es donde se con-
side a que se p oduce el empo amien o del eje.
Pa a la ca ac e ización de la acción del ien o se ha ins alado un ane-
móme o y una ele a en la es uc u a del pa a ayos, egis ándose así
la elocidad y di ección del ien o inciden e sob e el Gi aldillo.
WEl Gi aldillo du an e su eposición sob e la Gi alda /
Fo o: José Manuel San os Mad id, IAPH
Dado el alo de la pieza en
cues ión, su inaccesibilidad
y su ca ác e mecánico,
esul a con enien e
dispone pe manen emen e
de in o mación ace ca de su
compo amien o y es ado
de conse ación

PH Bole ín del Ins i u o Andaluz del Pa imonio His ó ico Inº 68 Ino iemb e 2008 Ipp. 96-109 I CRITERIOS 101
El ambien e ex e no e in e no en que se encuen a la escul u a se
egis a median e un pa de sondas de empe a u a y humedad ubica-
das en el ex e io y en el in e io de la inaja.
En el conjun o o mado po el Gi aldillo exis en uniones en e di e en es
me ales, que puede da luga a un p oceso de co osión po la exis en-
cia de pa es gal ánicos en e es os ma e iales. Po un lado, el b once de
la escul u a se une al ace o inoxidable de su es uc u a in e na, mien-
as que el ace o al ca bono del amo in e io del ás ago se une al
ace o inoxidable del amo supe io . Pa a con ola la posible endencia
a la co osión en es as uniones se dispone de una sonda de co osión
ins alada en el in e io de la peana, donde las condiciones ambien ales
de empe a u a y humedad son simila es a las del in e io del Gi aldillo.
Los cables de odos los senso es, excep uando los de los acele óme-
os, llegan a una caja de conexiones si uada en la cúpula del penacho,
donde se conec an a una mangue a de 44 hilos de pa es c uzados de
una longi ud de 40 m. La mangue a y los seis cables co espondien es
a los acele óme os descienden siguiendo el ás ago de los cue pos
supe io es de la Gi alda has a el cue po del pozo, llegando al cue po del
eloj a a és del pozo que comunica a ambos. Todo el conjun o de
cables se conec an al equipo de adquisición de da os ins alado en la
sala del cue po del eloj, que es el pun o más al o de la Gi alda al que se
puede accede sin di icul ad. En es e ecin o se dispone de una cone-
xión a in e ne que pe mi e la ges ión emo a del sis ema.
RESULTADO
El obje o del p oyec o de moni o ización del Gi aldillo es ca ac e iza po
un lado las acciones a las que se e some ido y po o o lado ealiza un
seguimien o de su espues a, pa a p ocesa pos e io men e es os
WSilue a del Gi aldillo con esquema de su es uc u a in e na y co as de sus
dimensiones / Fuen e: Escuela de Es udios Á abes, G anada, G upo de
Es uc u as, Uni e sidad de Se illa
WIn og a ía con esquema del Gi aldillo y su sis ema de ins umen ación sob e la Gi alda /
Fuen e: Dp o. In og a ía del Dia io de Se illa a pa i del p oyec o “Seguimien o
ins umen al y análisis del compo amien o mecánico y ísico del Gi aldillo”
5 m
5 m
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da os median e écnicas de de ección de daño que pe mi an iden i ica
un posible de e io o es uc u al en el ás ago del Gi aldillo.
Los mé odos adicionales de de ección de daño se han basado en
écnicas de inspección isual donde un écnico cuali icado de e mina-
ba la exis encia de allos. Es a écnica es á limi ada a es ados de
daño que puedan se de ec ados median e medios óp icos, po lo que
daños que no sean de ca ác e supe icial no pod ían se cuan i ica-
dos. Pa a sol en a es a di icul ad se han empleado o as écnicas
como son el uso de pa ículas magné icas, adiog a ías indus iales,
gammag a ías y ul asonidos. Todas es as écnicas equie en una
ac uación in si u pa a su ealización y que la ubicación de la zona
dañada sea conocida a p io i y accesible. Dada la inaccesibilidad del
Gi aldillo no es posible usa es as écnicas y es necesa io ecu i a
nue os mé odos de de ección de daño.
La necesidad de mé odos de de ección de daño de o ma global pa a su
aplicación en es uc u as complejas ha sido de e minan e pa a el desa-
ollo de aquéllos que es udian los cambios en las ca ac e ís icas mecá-
nicas de las es uc u as. Todos es os mé odos se basan en la idea de que
el de e io o de un sis ema mecánico p oduce una a iación en su com-
po amien o y en su uncionamien o (DOEBLING e ál., 1996). La de ec-
ción y la cuan i icación de es as a iaciones espec o a un es ado de
e e encia en ausencia de daño son la base de las écnicas que ac ual-
men e se aplican en el Gi aldillo pa a la e aluación de su co ec o uncio-
namien o como ele a y pa a el con ol de su es ado de conse ación.
El sis ema mecánico cons i uido po el Gi aldillo y su es uc u a po an e
poseen dos elemen os cla es: el mecanismo de gi o pa a asegu a un
co ec o uncionamien o como ele a y el eje de gi o pa a man ene la
es abilidad del sis ema. Un de e io o en el mecanismo de gi o p oduci ía
unas posiciones p e e en es del Gi aldillo y unos des ases impo an es
con la di ección del ien o, aumen ando el ni el de elocidad del ien o
necesa io pa a hace lo gi a . Po o o lado, un de e io o en el eje de gi o,
ya sea en las uniones en e los di e en es amos que lo o man o bien en
la unión a la c uce a supe io de la cúpula del penacho,p oduci ía una pé -
dida de igidez y disminui ía su capacidad po an e, lo que en úl imo
ex emo pond ía en pelig o la es abilidad del conjun o. Pa a de ec a la
p esencia de un es ado de daño en el eje de gi o se e alúa la espues a
dinámica del Gi aldillo debida a las di e en es acciones que ac úan sob e
és e, ealizando un análisis espec al de las señales egis adas po ace-
le óme os, clinóme os y puen es de ex ensome ía. Es e análisis espec-
al incluye la aplicación de las écnicas de peak-picking (BENDAT y PIER-
SOL, 1993) y descomposición en el dominio de la ecuencia (BRINCKER
e ál., 2001), que pe mi en ob ene dis in os pa áme os modales asocia-
dos a la espues a dinámica de la es uc u a. Las écnicas de de ección de
daño es udian la e olución a la go plazo de es os pa áme os modales
ealizándose ca ac e izaciones es adís icas que pe mi en e alua las
des iaciones en el compo amien o del Gi aldillo.
El sis ema de
ins umen ación ins alado
pe mi e un egis o con inuo
de da os ges ionado de
o ma emo a desde la
Escuela Técnica Supe io de
Ingenie os de la Uni e sidad
de Se illa
PH Bole ín del Ins i u o Andaluz del Pa imonio His ó ico Inº 68 Ino iemb e 2008 Ipp. 96-109 I CRITERIOS 103
A con inuación se p esen a án las conclusiones más impo an es ob e-
nidas a pa i de los egis os de las dis in as magni udes medidas y,
inalmen e, los esul ados más impo an es ob enidos a pa i de las
écnicas de de ección de daño. Los esul ados que se p esen an com-
p enden los dos p ime os años de uncionamien o del sis ema.
Tempe a u a, humedad y co osión
Se han egis ado ní idamen e los ciclos dia ios de empe a u a y hume-
dad en el in e io y ex e io de la escul u a, siendo más acusadas las
a iaciones en el ex e io . En el caso de la empe a u a, la di e encia
ípica en e el in e io y el ex e io es de 5 ºC. En el caso de la sonda de
co osión, se ha obse ado cie a co elación en e la humedad in e io
y los po enciales gal ánicos egis ados, lo cual indica que el ambien e
húmedo acele a el p oceso de co osión.
Di ección y elocidad del ien o
El egis o de la di ección y elocidad del ien o es necesa io pa a ca ac-
e iza la acción p incipal a la que se e some ido el Gi aldillo y que p o-
oca sus mo imien os como ele a y las oscilaciones y es ue zos mecá-
nicos más ele an es sob e su es uc u a sopo e.
La dis ibución es adís ica de es as a iables ha pe mi ido comp oba
que los ien os p edominan es en Se illa co esponden ap oximada-
men e con las di ecciones No es e (45º) y Su oes e (225º), mien as
que la elocidad del ien o ípica es del o den de 2 m/s.
Es udio de la o ien ación del Gi aldillo
El Gi aldillo no se encuen a siemp e co ec amen e alineado con la
di ección del ien o, debido a su ele ada masa y al ozamien o que es
necesa io ence en su sis ema de gi o. Cuando no es á o ien ado con
la di ección de ien o, los es ue zos p oducidos en el ás ago del
Gi aldillo debidos a la acción del ien o son mayo es ya que exis e una
mayo supe icie de la escul u a que se opone a és e. Po o a pa e,
una ei e ada desalineación de la Vele a con la di ección del ien o se ía
indica i a de un desgas e en el mecanismo de gi o. Po odas es as
azones, esul a de g an in e és el es udio de la o ien ación del Gi aldillo.
El peso o al de la escul u a y su eje es de 1 705 kg, de los cuales unos
190 kg co esponden al lába o y a los es anda es supe io es, unos 96
kg a la palma y 215 kg al b azo izquie do elleno de plomo. Es os ele-
men os se pueden conside a como un sis ema de ca gas excén icas
que sopo an la escul u a y su es uc u a de ba as in e nas. La escul u-
a sopo a más peso del lado izquie do que del lado de echo, pe o en
es e lado la ca ga es á menos sepa ada del eje, po lo que an sólo exis-
e un pequeño desequilib io del lado del lába o. El cen o de masas de la
escul u a no es á con enido po an o en el eje del ás ago del Gi aldillo,
exis iendo una excen icidad de unos 120 mm. Es e desequilib io p odu-
XPegado de bandas ex ensomé icas sob e el eje /
Fuen e: G upo de Es uc u as, Uni e sidad de Se illa
XAcele óme o y clinóme o en la es uc u a del pa a ayos /
Fuen e: G upo de Es uc u as, Uni e sidad de Se illa
104 CRITERIOS I PH Bole ín del Ins i u o Andaluz del Pa imonio His ó ico Inº 68 Ino iemb e 2008 Ipp. 96-109
ce un es ue zo de lexión cons an e en el eje de gi o que es egis ado
median e los dos puen es de ex ensome ía. A es e es ue zo de alo
cons an e se suma el p o ocado po la acción del ien o sob e la escul-
u a. La componen e p oducida po el ien o p o oca pequeñas oscila-
ciones en o no a un ni el cuasi es aciona io elacionado con la excen-
icidad del cen o de masas del Gi aldillo y la o ien ación que enga en
cada momen o, de o ma que la de ección de las a iaciones de es os
ni eles pe mi en conoce en odo momen o la o ien ación del Gi aldillo.
Pa a pode e alua el uncionamien o del Gi aldillo como ele a es impo -
an e es udia su posición, compa ándola con la di ección del ien o y
es ableciendo una co elación en e la elocidad de és e y el des ase que
exis e en e ambos. Pa a ello son de g an in e és los da os egis ados
desde oc ub e de 2005, que han pe mi ido dispone de esul ados es a-
dís icos de la posición del Gi aldillo, de la di ección del ien o y del des a-
se que exis e en e ambos, pe mi iendo e alua la p obabilidad de que el
Gi aldillo es é co ec amen e o ien ado an e una de e minada elocidad
del ien o. El análisis de odos es os esul ados ha pe mi ido ealiza un
seguimien o del uncionamien o del nue o mecanismo de gi o desde la
eposición del Gi aldillo, no ad i iéndose ningún de e io o de és e. La
posición del Gi aldillo y la di ección del ien o p esen an dis ibuciones
es adís icas muy simila es, esul ado que se puede co obo a con la dis-
ibución del des ase es adís ico en e ambos, pudiéndose a i ma que el
45% del iempo el Gi aldillo se encuen a co ec amen e o ien ado con el
ien o. La dis ibución de p obabilidad de una co ec a o ien ación pa a
dis in os alo es de la elocidad del ien o indica que pa a asegu a que
el Gi aldillo se o ien a según la di ección del ien o es necesa ia una elo-
cidad de 40 km/h (11m/s), si bien con ien os de 20 km/h exis e una p o-
babilidad del 50% de que su o ien ación sea la co ec a.
Es ue zos e inclinación del eje de gi o
Una de las solici aciones más impo an es a las que se e some ida la
es uc u a po an e del Gi aldillo es la acción del ien o. Su alea o iedad
y su a iabilidad hacen que sea de especial impo ancia el es udio de la
espues a del eje de gi o. Du an e el p oyec o de eposición del Gi aldillo
se u o la opo unidad de obse a in si u su compo amien o an e la
acción del ien o, comp obándose que la oscilación p edominan e se da
en sen ido on al a la igu a, independien emen e de la acción del ien-
o. Es as obse aciones se ie on co obo adas pos e io men e cuando
se analiza on los egis os dinámicos del mo imien o del Gi aldillo que
egis an los acele óme os y los clinóme os.
A pa i del análisis espec al de las señales de los acele óme os y los cli-
nóme os se ha comp obado que el Gi aldillo y la Gi alda ib an como una
iga en ménsula cuya p ime a ecuencia na u al es de 1.025 Hz y 0.68 Hz,
espec i amen e. Dada la p edominancia de es e mo imien o como es-
pues a a la acción del ien o es impo an e ob ene una ca ac e ización
dinámica de los es ue zos que se p oducen en el eje de gi o y de la inclina-
WAnemóme o y ele a sob e la es uc u a del pa a ayos /
Fuen e: G upo de Es uc u as, Uni e sidad de Se illa
WCableado e ins alación de sonda de empe a u a y humedad en el
in e io de la Tinaja / Fuen e: G upo de Es uc u as,
Uni e sidad de Se illa