Buscando un nuevo lenguaje para el hormigón: construcción con impresora 3D aplicada a la vivienda social

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El proyecto “Anaquel de Manufactura Aditiva: Hacia un Nuevo Lenguaje Arquitectónico”, liderado por la arquitecta Verónica Arcos, busca llevar a este nuevo sistema constructivo y sus posibilidades a un campo no explorado a la fecha: la construcción de viviendas sociales. En Hormigón al Día, conversamos con la profesional para conocer más detalles sobre este interesante trabajo, que se encuentra en las primeras fases de investigación del hormigón impreso.

Hace algunos años, el uso de la tecnología de la impresión 3D para el sector de la construcción con hormigón sólo se daba en el ámbito académico, con instalaciones más bien demostrativas del alcance de esta aplicación, especialmente, en lo que se refiere a alcanzar formas que con métodos tradicionales son prácticamente imposibles de conseguir, al menos, no sin incurrir en el uso de encofrados especiales u otras técnicas, generalmente de alto costo.

Este tipo de investigaciones evolucionó en aplicaciones más tradicionales y en la actualidad, se han presentado una serie de proyectos en países como los Emiratos Árabes Unidos, Alemania, Holanda y Estados Unidos, en los que el uso de impresión 3D para construir con hormigón paso desde el ámbito más experimental a aplicaciones prácticas en el sector.

En Chile, la Universidad del Bío-Bío cuenta con un brazo robótico con el que se han realizado ensayos de construcción desde, al menos, el año 2018, aunque siempre de carácter experimental. Pensando en una aplicación más práctica, la arquitecta Verónica Arcos, directora del estudio Verónica Arcos Arquitectos y académica de la Universidad Técnica Federico Santa María, busca sacar de ese ámbito a esta tecnología y para ello, está elaborando un proyecto denominado “Anaquel de Manufactura Aditiva: Hacia un Nuevo Lenguaje Arquitectónico”, cuya finalidad es aplicar la construcción con hormigón impreso a la vivienda social.

El proyecto cuenta, además, con la participación de un equipo de profesionales de diversas instituciones, por ejemplo, de la Pontificia Universidad Católica de Chile, Universidad del Bío-Bío, Universidad Técnica Federico Santa María.

El proyecto -que cuenta con patrocinios públicos y privados, incluyendo financiamiento vía Fondart- fue presentado el año 2019 en una reunión que organizó el Centro Interdisciplinario para la Productividad y Construcción Sustentable, CIPYCS, entidad que está apoyando a la arquitecta en este trabajo y en la que participaron diversos actores del sector, desde grandes constructoras a proveedores.

Crédito: Gentileza Verónica Arcos

En esa ocasión, contó la arquitecta, la principal inquietud que surgió fue respecto al modelo de negocios y “cuál iba a ser la metodología de industrialización” a la que apuntaría el uso de esta tecnología en el marco de la construcción de viviendas sociales.

Planificación y paciencia: el camino del proyecto

Si bien el proyecto contaba con una planificación definida, tanto el estallido social, pero particularmente la pandemia, modificaron el esquema. “Estamos algo así como un año o una escala atrás. Podríamos haber hecho prototipos más grandes el año pasado, pero tuvimos que hacerlos a escala pequeña”, explicó Arcos.

En ese sentido, detalló que los expertos en reología que participan en el proyecto comentaron que esos modelos más pequeños “son escalables. O sea, el comportamiento que tienen es más o menos similar y por lo mismo, vamos a tener tres escalas: una pequeña, una intermedia y después, pasar a la más grande porque cuando trabajas con la escala real, necesitas mucho material, muchas horas, es mucho más esfuerzo y gasto, entonces, es necesario ir validando los modelos con las escalas anteriores”.

El pasado mes de mayo, Verónica Arcos -con el apoyo de CIPYCS- realizó una presentación con diversos actores del sector, incluyendo al Instituto del Cemento y Hormigón de Chile, en la que presentó los alcances que tendrá el proyecto y las distintas fases en las que se desarrollará, previo a alcanzar el prototipo de vivienda social.

Al final de la presentación, apareció una pregunta sobre por qué elegir el Fondart, en este caso, como financiamiento. ¿Qué te llevó a elegir ese tipo de fondo concursable y no otro, por ejemplo, que esté en CORFO u otro estamento gubernamental?
-Claro. Si bien tiene nada que ver con la cosa científica más dura, lo que yo quiero hacer con el Fondart es poder dar a conocer este sistema desde el contexto del arte. La gente se identifica o conecta mucho más con una pieza exhibida en un contexto museográfico, que con papers académicos. Se pueden lograr formas o geometrías que la gente no está acostumbrada a ver, mucho menos este sistema constructivo, y que no se quede sólo en la academia o en la industria.

Para la arquitecta, la masividad que se puede lograr bajo esta vía, permite “transmitir un desarrollo, una investigación, a la vida real, a la industria, donde los clientes van a comprar y no tienen por qué tener idea de construcción ni de ingeniería y arquitectura. Yo creo que el arte sí es una manera de acercarlo (este nuevo sistema constructivo) y que la gente se acostumbre a aceptar estos nuevos lenguajes”.

Foto: Primer ensayo con hormigón del proyecto “Anaquel de Manufactura Aditiva: Hacia un Nuevo Lenguaje Arquitectónico”. Crédito: Gentileza Verónica Arcos

En ese sentido, agregó que este tipo de fondo permite tener exposiciones en puntos clave, además de publicaciones que den mayor visibilidad a este nuevo sistema constructivo y sus posibilidades. “No es llegar y mostrar de inmediato a la gente un conjunto de, no sé, 30 casas con formas raras si no se está familiarizado con eso. Culturalmente tiene que entrar y por eso pensé que era una buena idea para masificar o divulgar esto no sólo a los especialistas, sino que al público en general”.

Tecnología aplicada al hormigón

Aunque en la actualidad la arquitecta ya está ejecutando los primeros ensayos con hormigón del proyecto “Anaquel de Manufactura Aditiva: Hacia un Nuevo Lenguaje Arquitectónico”, el trabajo que durante la pandemia se circunscribió a modelos fabricados con una impresora 3D de escritorio, que podía fabricar un “cubo de 20 cm de lado”, relató Arcos.

De esta forma, la arquitecta comenzó a probar pequeños modelos en materiales como arcilla, porcelana “y una cosa muy insípida con hormigón” para ir viendo “qué tipo de geometría aguanta más o menos, es mucho de prueba y error. Por ejemplo, las curvas, mientras más curvatura tengan, más resistencia tienen. Si es que tienes un doble muro y tienes como una suerte de cordón interior, por ejemplo, con el que haces un zigzag entremedio, lo va cosiendo, también le da puntos de apoyo y fuerzas se contrarrestan y por eso no se desploma”, explicó.

De acuerdo a esas primeras impresiones, ¿Cuál crees que es la geometría que mejor funciona con la impresión en 3D?
-No es que sea la mejor, pero las formas que tienen doble curvatura, que son tipo cúpula o bóveda o paraboloides hiperbólicas. Las superficies de doble curvatura tienen mucho mayor resistencia que las planas, por lo tanto, ese es el lenguaje que va a ir apareciendo.

En ese sentido, Verónica Arcos planteó que, con las futuras exposiciones del proyecto, se podrá “dar esta discusión y acercar este nuevo sistema constructivo a la gente, para que el día de mañana, les ofrezcan unas viviendas sociales y no digan ‘qué es esta caverna, qué es este ovni, no voy a vivir ahí ni loca’, sino que la gente asimile este nuevo lenguaje y se incorpore a la memoria colectiva”.

Asimismo, durante la presentación, la arquitecta mostró algunos desarrollos realizados con la impresora de escritorio y dijo que “seguramente, vamos a rescatar algunos de esos modelos, pero vamos a seguir probando y diseñando cosas nuevas”.

Buscando la impresora más idónea para construir

En la presentación del mes mayo, la arquitecta exhibió una serie de impresoras 3D que se han utilizado con hormigón. Entre estas, destacó la impresora Delta Crane, que se utilizó en Italia para algunas pruebas.

“Ese tipo de impresora -comentó- es súper buena porque es suficiente tecnología para hacer lo que quieras y es mucho más barata que un brazo robótico, por ejemplo. Con un brazo robótico, puedes fabricar autos, hacer carpintería, soldar, hacer miles de funciones. En cambio, el otro equipo sólo extruye, punto. Es más barato”.

Uno de los aspectos que se menciona al utilizar hormigón en esta tecnología, es la composición que debe tener el material para que sea eficiente. ¿Tiene alguna investigación respecto a qué clase de hormigón utilizar para el proyecto que quiere llevar a cabo?
-Sí. De hecho, la gente es bien reservada de sus fórmulas de hormigón. Si tú buscas en los papers que se han publicado, nunca dan a conocer, de manera exacta, cómo se compone. En ese sentido, el hormigón tiene que ser lo suficientemente viscoso para poder extruirse a través de la manguera, tiene que ir endureciendo rápidamente para resistir el peso superior. Para esto, se le ponen unos aditivos acelerantes que lo van secando rápido.

Foto: Primer ensayo con hormigón del proyecto “Anaquel de Manufactura Aditiva: Hacia un Nuevo Lenguaje Arquitectónico”. Crédito: Gentileza Verónica Arcos

“Hay desarrolladores -explicó- que añaden el aditivo justo en la manguera de salida, en la boquilla, para que se seque en ese momento y no antes, cuando está en la bomba. Ahora, también hay harta investigación de cómo hacer a este hormigón más resistente a la tracción, como utilizar el mínimo de enfierradura o añadirle fibra. Ese es otro desafío”.

Para efectos de este proyecto, Arcos puntualizó que las estructuras creadas con este hormigón serán “medidas local y globalmente” y comentó que para estos efectos se utilizará “tecnología de punta. Se realizarán pruebas empíricas todo el tiempo, simulaciones con el software, el que se puede volver más inteligente con machine learning”.

La visión última de la vivienda social del futuro

Por las características propias del proyecto, cada diseño irá evolucionando hasta llegar a la propuesta final de vivienda social construida con este nuevo sistema constructivo. En ese aspecto, la arquitecta destacó que, si bien en un comienzo, las primeras exposiciones pueden ser de geometrías más arriesgadas, que buscan establecer los límites de la materia, estos modelos irán decantando en formas más tranquilas.

“Por ejemplo -explicó- en una exposición, puedes hacer una casa muy poco común dentro de un museo, pero quizás después, cuando vayas a construir el conjunto de viviendas sociales, aterrizas un poco eso y fabricas algo menos exagerado. No digo que sea como una casa de las que se construyen hoy, pero sí una pieza arquitectónica en la que sientas armonía”.

Asimismo, la profesional recalcó que “es muy importante hacer procesos de participación ciudadana mientras estás diseñando, porque si es que tienes un grupo de gente a las que le vas a entregar sus viviendas y empiezas a mostrarles alternativas, quizás de todas formas se entusiasmen con un diseño más radical. En ese sentido, creo que es muy bueno hacer participar a los clientes, desde una etapa temprana”.

Por ejemplo, ¿los primeros modelos a presentar serán como de un estilo más tradicional?
-Claro, como la casa de Eindhoven, que la única curva que tiene es que, en vez de tener una planta en noventa grados, tiene una curva ahí. El resto es bastante convencional y si te fijas, el techo no pertenece al sistema de impresión 3D. Entonces, el desafío, cuando haces una cúpula, es cómo imprimir un techo porque si te fijas en los casos mundiales, todos hacen muros verticales, pero le incorporan un techo de otro sistema, lo cual puede ser, pero a mí me interesaría hacer todo el trabajo con la impresión 3D, para mí es un desafío más interesante.

Si bien el proyecto “Anaquel de Manufactura Aditiva: Hacia un Nuevo Lenguaje Arquitectónico” cuenta con el patrocinio de entidades públicas, el apoyo del mundo privado para la ejecución del mismo también es relevante. En ese sentido, Nicolás Donaire, coordinador de comunicaciones y capacitación de CIPYCS, explicó que uno de los hechos que captó la atención de empresas ligadas al mundo de la construcción, fue el tipo de financiamiento obtenido para llevar a cabo este trabajo.

Foto: Primer ensayo con hormigón del proyecto “Anaquel de Manufactura Aditiva: Hacia un Nuevo Lenguaje Arquitectónico”. Crédito: Gentileza Verónica Arcos

“Les llamó mucho la atención la forma en que Verónica postuló al proyecto y ganara el Fondart. Partiendo de esa base, creo que generó un mayor interés porque no vieron esa posibilidad tan cercana, nunca antes la habían hecho. Entonces, partiendo de ahí, se generó un interés y hemos tenido ya varias reuniones y hay muchas empresas que, si bien existe cierta resistencia a la innovación por un tema de lo que está pasando a nivel mundial, el estancamiento de capital, ahora están evaluando participar en el proyecto”, dijo Donaire.

¿Tienes una visión final del proyecto, en el sentido de decir “así será la vivienda del futuro” y que, además, aproveche al máximo el uso de este nuevo sistema constructivo?
Verónica Arcos: Sí, yo creo que, en una etapa próxima, vamos a tener que trabajar con los parámetros de, más o menos, los tamaños de los terrenos de vivienda social: cuánto espacio tienes para meter la máquina, las alturas, cuánto puedes inclinar. Además, desde la pandemia en adelante, sea vivienda social o no, esta tiene que ser una vivienda flexible, lo más transformable en el tiempo, ampliable también, o sea, algo que cambie y que sea multifuncional porque hemos aprendido que de un minuto a otro, la vida puede transformarse en algo que no tenías idea y empiezas a funcionar de otra manera. Es un gran desafío lo que viene por delante, entonces, no te podría responder ahora así, exactamente, cómo tiene que ser, pero sí que debe tener esas cualidades, por lo menos.

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