Dins del projecte de la Mina de l’Arquebisbe, els alumnes de 4t d’ESO del Cor de Maria han treballat en la modelització tridimensional del respirall número 1, amb l’objectiu de reproduir-ne les característiques i construir-ne una maqueta a escala 1:20.
Aquest treball combina la recerca sobre el patrimoni hidràulic del territori, la presa de mesures sobre el terreny, els càlculs matemàtics, el disseny digital en 3D, la impressió 3D i el tall làser.
1. Coneixem el respirall: mesures i característiques
El respirall que hem pres com a model consta d’un cos cilíndric de 3,41 metres d’alçada i d’un barret superior de 45 centímetres que li dona una característica forma d’ampolla.
Els respiralls, parlant amb gent de la contrada, també són coneguts amb diferents noms: bufadors, pous respiradors, piles, pilons o xiuladors, entre d’altres.
Si mesurem els diferents respiralls de la Mina de l’Arquebisbe, observem que no tots tenen les mateixes dimensions. Les alçades dels cossos cilíndrics poden anar dels 3,4 metres fins a més de 4 metres, mentre que els diàmetres també presenten variacions importants.
Una de les dificultats que ens vam trobar durant la presa de mesures va ser determinar el diàmetre del cilindre. No el podíem mesurar directament, ja que no és possible travessar-lo per dins. Per resoldre-ho, els alumnes van mesurar-ne el perímetre exterior, que va resultar ser de 339 cm.
A partir d’aquesta dada, a l’aula vam calcular el diàmetre aplicant la fórmula de la circumferència:
Diàmetre = Perímetre / π
Així, vam obtenir un diàmetre aproximat de 108 cm.
Durant la posada en comú a classe van sorgir diferents propostes per calcular o comprovar aquesta mesura:
- Google Maps: utilitzar les eines de mesura de Google Maps per estimar les dimensions de l’estructura.
- El mètode de l’ombra: reproduir un petit experiment amb un pot cilíndric de pilotes de tennis col·locat damunt d’una taula exposada al sol. Mesurant la distància entre els extrems de l’ombra, vam poder estimar-ne el diàmetre.
2. Del respirall real al dibuix a escala
Un cop recollides les dades, els alumnes van fer a la llibreta de classe un dibuix a mà alçada del respirall, procurant conservar-ne les proporcions.
Per ajudar-nos a reproduir-ne els detalls, també vam prendre com a referència dos elements visibles a l’estructura: el cartell d’«Aigües de Tarragona», de 26 cm d’alçada per 17 cm d’amplada, i el número identificatiu, de 15 cm d’alçada per 20 cm d’amplada. També vam situar aquests elements a l’alçada corresponent.
Cal tenir present que la Mina de l’Arquebisbe hauria de comptar amb 58 respiralls. Actualment, però, el número 9 ha desaparegut, ja que es va ensorrar i no es va reconstruir. Desconeixem en quina data es va produir aquest esfondrament.
També hem pogut constatar que tots els respiralls presenten petites diferències d’alçada i de diàmetre. Per tant, tot i que comparteixen una mateixa funció, no són estructures exactament iguals.
3. Del dibuix al modelatge en 3D
El primer plantejament de disseny consistia a dibuixar un cilindre massís amb les dimensions obtingudes i fer-hi un forat interior perquè hi pogués passar l’aigua.
Ben aviat, però, vam veure que aquesta solució no era la més adequada per a la impressió 3D: el cilindre massís necessitaria una gran quantitat de material de farciment a l’interior, quan el que realment ens interessa és reproduir-ne la forma exterior.
Per això, vam proposar una nova solució: dissenyar un doble cilindre buit, amb un gruix de paret d’1 mm, i unir els dos cilindres mitjançant dos tirants interiors. D’aquesta manera aconseguim una estructura més lleugera, resistent i que permet estalviar material durant la impressió.
La part superior, el barret, té una forma semblant a un tronc de con. Per dissenyar-la, vam partir de les mesures recollides i vam simplificar-ne la forma corba mitjançant línies rectes.
Cal recordar que la reproducció digital d’un element real sempre comporta una certa aproximació. En una construcció antiga, el forat pot estar lleugerament desplaçat o l’estructura pot no ser perfectament simètrica. Són petites irregularitats que passen desapercebudes a simple vista, però que cal tenir en compte quan intentem reproduir l’element amb precisió.
Per generar el barret en tres dimensions, primer vam dibuixar-ne el perfil lateral i després vam fer girar aquest perfil 360° al voltant d’un eix. Així vam obtenir la forma tridimensional de la peça.
4. Impressió 3D i tall làser
Un cop acabat el disseny digital, vam preparar les peces per optimitzar-ne la fabricació.
Per una banda, vam imprimir el cos cilíndric i, per l’altra, el barret superior. Separar les dues peces ens va permetre facilitar-ne la impressió i optimitzar-ne el procés.
Paral·lelament, amb SketchUp vam preparar els dissenys de les bases que havien de ser tallades amb làser en DM de 3 mm:
- Una base quadrada de 10 × 10 cm amb un forat interior adaptat al respirall.
- Una segona peça quadrada de 10 × 10 cm que representa la superfície de gespa, també amb el forat corresponent.
- Amb el programa LightBurn, utilitzat per controlar la talladora làser, vam preparar i replicar les figures per poder tallar diversos elements en una mateixa sessió de treball.
5. Muntatge final de la maqueta
Quan ja vam tenir totes les peces preparades, vam començar el muntatge. Els materials utilitzats van ser:
- El cos cilíndric imprès en 3D.
- El barret superior imprès en 3D.
- La base de fusta DM de 3 mm.
- Goma EVA de 3 mm.
- Les etiquetes plastificades amb el cartell d’Aigües de Tarragona i el número identificatiu.
El procés de muntatge va seguir diferents passos:
- Vam encolar la goma EVA i la vam enganxar a la base de fusta DM per representar la superfície de terreny i gespa.
- Vam unir el cilindre amb el barret superior.
- Vam enganxar el cos del respirall a la base, encaixant-lo en el forat preparat.
- Vam retallar els elements identificatius plastificats.
- Vam enganxar el cartell d’«Aigües de Tarragona» respectant-ne les dimensions a escala.
- Finalment, vam col·locar el número identificatiu del respirall: el número 1.
6. Un patrimoni de més de 200 anys que continua viu
La Mina de l’Arquebisbe és una infraestructura històrica que continua tenint una funció important en l’abastament d’aigua de la ciutat de Tarragona. Des del 2 de desembre de 1798, aquesta infraestructura ha mantingut la seva activitat durant més de dos segles.
El manteniment dels diferents elements de la mina, inclosos els respiralls, és a càrrec d’EMATSA (Empresa Mixta d’Aigües de Tarragona), que gestiona aquesta infraestructura.
La seva conservació és fonamental per garantir que la mina pugui continuar transportant aigua de manera ininterrompuda. Per això, conèixer, documentar i estudiar aquests elements també és una manera de contribuir a preservar el nostre patrimoni.
Amb aquesta activitat, els alumnes de 4t d’ESO han pogut transformar un element del patrimoni hidràulic del nostre entorn en un model digital i una maqueta física. Un treball que ens ha permès combinar matemàtiques, tecnologia, disseny i coneixement del territori, i descobrir que darrere d’una estructura que sovint veiem quan passegem pel camp hi ha molta història, enginy i coneixement.
Un projecte que continua creixent
El disseny del respirall número 1 forma part del projecte de descoberta, documentació i modelització de la Mina de l’Arquebisbe que desenvolupen els alumnes de 4t d’ESO del Cor de Maria de Valls.
Podeu seguir el desenvolupament del projecte, descobrir altres elements de la infraestructura i consultar les diferents activitats que es duen a terme al llarg del curs a la pàgina oficial del projecte de la Mina de l’Arquebisbe.