Biomimetismo y Arquitectura

Publicado como Editorial originalmente en el

Prototipo funcional del NotiARQ (NotiCIEP)
y su Suplemento de divulgación PubliCIEP
Facultad de Arquitectura, UNAM.
Año 1, Número 1, Noviembre 16 de 1998.

El Biomimetismo⁽¹⁾ es un campo profundo y revolucionario de la investigación de nuevos materiales constructivos que actualmente tiene mucha importancia en la comunidad científica mundial. El biomimetismo trata de crear nuevos materiales a través de dos caminos fundamentales: El análisis de los tejidos y estructura interna de los diseños naturales biológicos, y el análisis del funcionamiento de las proteínas naturales complejas. Todos los tejidos naturales deben su forma a las proteínas conjugadas en estructuras fibrosas resistentes. Hay numerosos tejidos naturales que están siendo investigados ampliamente para crear nuevos materiales similares de tipo constructivo.

La Seda de la Araña es el ejemplo de una fibra natural que se produce con una proteína diluida en agua, que al contacto con el aire, genera una sustancia más fuerte que el acero, más elástica que el nylon y más dura que el kevlar. Hay grandes planes para la seda arácnida: El diseño de textiles resistentes, que sirvan por ejemplo para construir paracaídas ligeros; y la generación de cables estructurales ultra resistentes para la construcción de puentes más largos que el Golden Gate de San Francisco.

Si la Ingeniería Bioquímica de Materiales logra o no sus objetivos principales está fuera de discusión, porque que lo más importante que se ha logrado, es enriquecer la imaginación de los científicos que están dedicados a la invención de nuevos materiales compuestos. El biomimetismo plantea grandes posibilidades reales de nuevos materiales en el futuro de la construcción, además de establecer líneas de investigación tecnológicas prometedoras.

En el Diseño Industrial, Gráfico y Arquitectónico, a partir de esta filosofía y la necesidad de cuidado de nuestro contaminado planeta, afortunadamente están surgiendo hoy corrientes que se están haciendo llamar incipientemente Ecodiseño o Biodiseño. Sin embargo, todas ellas, lo dejen claro o no sus promotores, serán al final de cuentas propiamente subdisciplinas derivadas directa o indirectamente de los principios e ideas que este importante campo llamado biomimetismo ha establecido mundialmente a través de su indiscutible fundadora Janine M. Benyus. A él deberán su afortunado nacimiento, así como su futuro y necesario desarrollo.

CITAS

⁽¹⁾ Janine M. Benyus, Op Cit., "En una sociedad acostumbrada a dominar o "mejorar" la Naturaleza, el Biomimetismo es una respetuosa imitación y una nueva y radical aproximación: Una verdadera revolución. A diferencia de la Revolución Industrial, la Revolución Biomimética introduce una Era basada no en qué podemos extraer o explotar de la Naturaleza, sino en qué podemos aprender de ella"... "Como se puede apreciar, 'hacerlo a la manera de la Naturaleza' tiene el potencial de cambiar la forma en la que producimos comida, creamos materiales constructivos, manejamos la energía, tratamos nuestras enfermedades, guardamos información y hacemos negocios"... "En un mundo Biomimético, manufacturaríamos de la forma en que los animales y plantas lo hacen, usando el sol y los compuestos sencillos para producir fibras, cerámicas, plásticos y químicos totalmente biodegradables"... [porque] "La Naturaleza es un modelo"... "La Naturaleza es la medida o norma"... [y porque] "La Naturaleza es nuestro sabio guía o maestro", pp. 2-5. Regresar

LECTURAS RECOMENDADAS

BENYUS, Janine M., Biomimicry, Innovation Inspired by Nature, Hard Cover published by William Morrow, HarperCollins Publishers Inc., 1997.

NASH, J. Madeleine, Copying what comes naturally, Nueva York, Time Magazine, 8 de marzo de 1993, pp. 38-39.

OCAMPO RUIZ, Ernesto, El futuro de la arquitectura, trabajo para ingresar a la Maestría de Arquitectura Tecnología, Unidad de Posgrado de la Facultad de Arquitectura de la UNAM, México, mayo-julio de 1996.

D.R. © Ernesto Ocampo Ruiz, PubliCIEP, UNAM, México, 1997.

Cambiando las Variables con Materiales Emergentes en la Vivienda del Futuro

Última parte de tres.

Publicado como Artículo Principal y Portada
originalmente en la Revista Obras,
Grupo Editorial Expansión,
ISSN 0185-466X, México.
Año XXIX, Número 358,
pp. 28-39, Octubre de 2002.

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Cambiando las variables

Detengámonos aquí para hacer una importante reflexión: hasta la fecha, en la aportación de soluciones al problema de la vivienda, históricamente hemos manejado e incluido un sinnúmero de variables financieras, sociales, ambientales y políticas, mientras hemos considerado a los materiales constructivos como una constante que no podíamos cambiar mucho, pues la arquitectura está acostumbrada a tomar en su mayoría los productos que naturalmente nos da nuestro planeta.

Es un hecho consensuado que a pesar de los esfuerzos multidisciplinarios, sigue existiendo un gran déficit en su construcción. Pensemos que pasaría si ahora consideramos los materiales como una variable más, que puede ser controlada y diseñada de acuerdo con nuestras necesidades de vivienda mundial sin menoscabo del confort y de los recursos que requieren sus usuarios. Tenemos que estar conscientes y de acuerdo en que, actualmente, no podemos reducir más el espacio de la vivienda por dignidad y no hay dinero suficiente para construirlas.(3)

¿Qué pasaría si ahora invertimos el proceso y tomamos como constante los escasos recursos económicos disponibles y el área mínima para una vivienda digna y habitable, y manejamos como variable, de manera globalizada, a los nuevos materiales emergentes y su aplicación en innovadores sistemas constructivos? Es un camino inexplorado que puede intentarse recorrer.

La tendencia obvia es que en la vivienda del futuro se tratará de incluir ineludiblemente materiales emergentes en su construcción hacia el final del Siglo XXI. Buscando resolver el problema de la vivienda serán producidos en piezas prefabricadas y distribuidas en masa en establecimientos comerciales alrededor del mundo, ya sea moduladas en pequeñas piezas multifuncionales o conformando grandes módulos complejos al estilo desarrollado por Peter Hübner y Frank Huster ⁽⁴⁾ en los años setenta para el desarrollo de viviendas, y cuyo concepto inclusive fue tomado como ejemplo para el diseño y la construcción de la actual Estación Espacial Internacional.

Otras tecnologías, que evidentemente tendrán que unirse a la arquitectura del futuro, generarán viviendas que deberán constar con ciertos elementos básicos. Uno de ellos es un espacio central de convivencia acompañado de un espacio de estación de trabajo en casa, que posea equipo multimedia con teleconferencia y realidad virtual. Tendrá por lo tanto que existir en cada morada al menos un pequeño centro computarizado de control operativo de todos los instrumentos y sensores térmicos, de seguridad e iluminación.

El uso de ventanas con multicapas laminadas es inminente: la primera capa será colocada al exterior fabricada con un irrompible sólido transparente y aislante del infrarrojo. En la segunda capa se utilizarán matrices de cristales líquidos de cuarzo activables electrónicamente, para eliminar el uso de las cortinas que conocemos hoy en día, de modo que cuando el cristal de cuarzo esté encendido, será blanco opaco traslucido, mientras que cuando se encuentre apagado, será completamente transparente. Estos ventanales tendrán también la capacidad de mostrar paisajes digitalizados al azar (como las pantallas planas y los guarda pantallas de las computadoras actuales) para que sus habitantes tengan la impresión de estar viendo otros sitios a través de su ventana.

Aun cuando sabemos que han aparecido muchos materiales novedosos en el Siglo XX, hemos incorporado a la arquitectura muy pocos de ellos siempre de forma tardía y con desconfianza. ¿Qué ha pasado entonces con el arquitecto y su oficio en el comienzo de este siglo? Pareciera que el arquitecto espera a que le digan qué material puede ser usado en la construcción porque tiene ya muchos años de haber sido probado con éxito en otras ramas de la industria; cree que no estamos interesados en buscar nuevas aplicaciones inmediatas a los nuevos materiales emergentes descubiertos; piensa que vivimos acostumbrados a cierto tipos de materiales y procedimientos, que un poco por amor a ellos y otro poco por desconocimiento de otros, hemos seguido utilizando por más de 5 000 años y, según parece, considera que deseamos seguir utilizándolos en el próximo milenio.

Frank Lloyd Wright dijo acertadamente que “en algunas mentes, hay duda o temor o esperanza, de que la arquitectura esté trasladando su circunferencia. Así como la pala de cemento y algunos ladrillos ceden el paso al metal laminado, y a la trituradora; así como el obrero le da paso a la máquina automática, así el arquitecto parece estar dándole paso al ingeniero, al vendedor o al propagandista… [Por el contrario] …la circunferencia de la arquitectura está cambiando con asombrosa rapidez, pero su centro permanece inamovible”.⁽⁵⁾

Creo sinceramente que el arquitecto actual está confundido y ha perdido su objetivo: dar habitación con calidad y dignidad al hombre. Estoy convencido que es por temor a lo desconocido, que el arquitecto elude su compromiso cada día más con la técnica, refugiándose más y más bajo el cobijo de la posición falsa del papel de “artista”. Creo que debemos recuperar rápidamente el camino perdido, informándonos profundamente de estos descubrimientos, y adentrándonos objetivamente en la investigación y la selección de nuevos materiales. Suponiendo que así sucediera, sé que, en la medida en que el arquitecto se comprometa con esta labor, nuestra profesión será por trabajo y derecho propio, al final del presente siglo, la protagonista de asombrosos cambios en la arquitectura del futuro, y no caerá como tantos antiguos oficios obsoletos en el triste olvido de la historia.

CITAS

⁽³⁾ AGUILAR JUÁREZ, David, Op. cit., pp. 72-76. "decidimos organizar este sector en cuatro vertientes de trabajo: financiamiento, fortalecimiento del sector productivo,"..."crecimento a partir de la calidad, lo cual involucra desde materiales, procesos constructivos, tecnología, crédito, homologar y homogeneizar trámites y, por último, generar mayores reservas territoriales aptas para el desarrollo urbano ordenado"...[Sobre las viviendas de 36 m2]..."El concepto del espacio es algo que tiene que ver con la habilitabilidad"..."En una realidad la construcción de espacios, que no yo, sino la propia gente llama casa, y que no tienen 36 m2 sino cuando mucho ocho o doce. Hoy por hoy, no debemos comparar lo que podemos hacer con lo ideal, sino pensar en lo que tenemos que hacer contra lo que la población puede pagar". Regresar

⁽⁴⁾ OTTO, Frei, Op. cit., pp. 192-195. Tanto Hübner como Huster, desarrollaron módulos prismáticos semi cubulares, llamados Células tridimensionales, que tanto en su exterior como en su interior, están completamente acabados y amueblados, incluida la colocación de puertas y ventanas, así como sus instalaciones y baños. Mediante un estudio detallado establecieron una variación de al menos 12 tipos de módulos necesarios para hacer viviendas. Su construcción dependía de la combinación y colocación de cada elemento por una grúa en el sitio acompañado de un sellado y atornillado en cada unión con los otros elementos. Con estos módulos, el usuario podía completar el crecimiento "indefinido" de su casa, según sus necesidades y recursos, solamante añadiendo más módulos. Las células fueron construidas con paneles de multicapa de acero inoxidable y aislante térmico, unidos en las esquinas con perfiles de aluminio, recubiertos integralmente en sus caras interior y exterior con capas de resina epoxi como acabado. Regresar

⁽⁵⁾ WRIGHT, Frank Lloyd, Op. cit., pp. 170-171. Regresar

LECTURAS RECOMENDADAS

AGUILAR JUÁREZ, David, Entrevista realizada a Alberto Mulás Alonso, La meta, Alcanzable, para Revista Obras, Grupo Editorial Expansión, Año XXIX, número 358, en octubre de 2002, pp. 72-76.

OCAMPO RUIZ, Ernesto, Reestructuración Urbana y Arquitectónica de la Colonia Penitenciaría, México D.F., Tesis de Licenciatura, Universidad Nacional Autónoma de México, México, 1986.

OTTO, Frei, et al., Arquitectura adaptable, Seminario organizado por el Instituto de Estructuras Ligeras (IL), Editorial Gustavo Gili, Colección Tecnología y Arquitectura, Barcelona, España, 1979, pp. 192-195.

VILLEGAS, Arturo, Un puente al futuro: Nuevos materiales a la obra, Reseña realizada del California Department of Transportation Journal de octubre-diciembre de 2000, Revista Obras, Grupo Editorial Expansión, Año XXIX, número 358, en octubre de 2002, p. 32.

WRIGHT, Frank Lloyd, El Futuro de la Arquitectura, "Al Joven que se dedica a la Arquitectura", Conferencia ofrecida en Chicago en 1931, Editorial Poseidón, 1978, pp. 170-171.

D.R. © Ernesto Ocampo Ruiz, Revista Obras, Grupo Editorial Expansión, México, 2002.

Materiales Emergentes en el Futuro de la Vivienda

Segunda parte de tres.

Publicado como Artículo Principal y Portada
originalmente en la Revista Obras,
Grupo Editorial Expansión,
ISSN 0185-466X, México.
Año XXIX, Número 358,
pp. 28-39, Octubre de 2002.

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Materiales emergentes

En otras disciplinas, a través de los conocimientos científicos y tecnológicos actuales se han desarrollado nuevos materiales constructivos (con propiedades especiales y asombrosas) para dar solución a sus necesidades específicas, y que son llamados materiales emergentes: nanoestructurados, cerámicas especiales, polímeros modernos, aleaciones especiales, compositos, aleaciones con memoria de forma, y biomiméticos. Todos ellos son realizados a partir de innovadores procesos industrializados de carácter físico y químico a partir de las cuatro familias de materiales comunes conocidas: las cerámicas, los polímeros comunes, los metales y los plasmas. Los primeros tres grupos de materiales sólidos son considerados como los materiales constructivos básicos tradicionales de la arquitectura actual.

Entre los muchos materiales emergentes se encuentran los materiales compositos cuya característica principal es la de combinar los esfuerzos de dos o más materiales básicos en una mezcla única creando un nuevo y diferente material (un ejemplo lo tenemos en el concreto simple, material compuesto muy común en la industria de la construcción, cuya matriz o aglutinante es el cemento, y el agregado o aglutinado son la grava y la arena).

Dentro de este grupo hay ya candidatos a sustituir al concreto armado por sus cualidades, su facilidad constructiva, su costo en procesos en masa altamente industrializados, y su superior resistencia a esfuerzos combinados: los compositos de matriz polimérica combinados con fibras de boro, carbono, kevlar o de vidrio. De hecho, el futuro Puente de Gibraltar tendrá en lugar de una losa de concreto colgada, una placa de fibra de vidrio continua, entretejida y colada en una matriz polimérica de 40 cm. de espesor, con ocho carriles de ancho, y una longitud aproximada de 20 millas. (2)

Dentro de los materiales emergentes destaca otras de las familias más prometedoras de materiales que pueden ser incluidas en la industria de la construcción a mediano plazo: los materiales nanoestructurados. En especial, las cerámicas nanoestructuradas son una buena opción para construir elementos estructurales cortos que prometen ser cientos de veces más resistentes que cualquier aleación utilizada hasta el momento en estructuras tridimensionales ligeras.

Por otro lado, existen también ya grandes candidatos nanoestructurados para sustituir al vidrio en el medio de la construcción. Ejemplos tales como el ALON, material ultrarresistente a impactos y aislante natural a radiaciones infrarrojas (oxinitruro de aluminio nanoestructurado vulgarmente conocido como “aluminio transparente”), y como el recientemente descubierto “acrílico antibalas” mexicano (composito polimérico nanoestructurado, con matriz de acrílico y nanoesferas de hule natural como agregado, desarrollado por el Departamento de Física Aplicada y Tecnología Avanzada de la UNAM, en colaboración con la empresa Resistol) sustituirán al frágil, inseguro y peligroso vidrio en las ventanas de nuestras viviendas del futuro.

La característica fundamental de estos nuevos materiales es que permiten ser predeterminados y diseñados durante la gestación del proyecto a desarrollar. Para cada proyecto puede existir un material único y especial para resolver el problema, porque está comprobado que de la forma en que los materiales tengan su estructura molecular dependerán sus propiedades específicas. Si el arquitecto usa como herramienta los conocimientos de la moderna ciencia y tecnología de materiales, combinados con métodos objetivos para su selección y evaluación, podrá obtener un material de construcción adecuado para cada problema constructivo.

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CITAS

⁽²⁾ VILLEGAS, Arturo, Op. cit., "en el Condado de Riverside, California"..."El Departamento de Tránsito de California, en Estados Unidos (DTC), puso a prueba por primera vez a gran escala, nuevos materiales en un puente situado en la carretera 86"..."El puente comprende dos claros de 9.75 m, con 12.8 m de anchura que descansan sobre estribos de concreto. La estructura fue diseñada mediante la inclusión de tubos de fibra de carbono de 355 mm de diámetro como principales elementos estructurales y una cubierta de fibra de vidrio sobre la cual se puso una superficie de rodamiento de 20 mm de concreto polimérico. Cada uno de los seis tubos requeridos por claro fue rellenado de concreto para incrementar su masa y mejorar la transferencia de las cargas a su interior, y fueron sujetados con anclas de acero. A su vez, los tubos fueron sujetados a los soportes con acero de refuerzo"..."donde se aplicó cuatro veces su carga de diseño y aun con ello no se logró hacer fallar. El puente pesó la cuarta parte que uno realizado con elementos convencionales, aunque su costo fue varias veces superior, por tratarse de componentes únicos. Si ésta llega a convertirse en una tecnología de uso común los costos podrían disminuir de manera importante, aunque todavía quedan asuntos pendientes por resolver". Regresar

D.R. © Ernesto Ocampo Ruiz, Revista Obras, Grupo Editorial Expansión, México, 2002.

Materiales del Siglo XXI: Una visión del Futuro de la Vivienda

Primera parte de tres.

Publicado como Artículo Principal y Portada
originalmente en la Revista Obras,
Grupo Editorial Expansión,
ISSN 0185-466X, México.
Año XXIX, Número 358,
pp. 28-39, Octubre de 2002.

Una visión prospectiva sobre la vivienda al final del Siglo XXI, definida por una evidente e ineludible tendencia actual: la creciente simbiosis con modernas tecnologías, entre ellas, la inminente inclusión de novedosos materiales con propiedades únicas.

El mundo vive una revolución tecnológica e informática mucho más profunda y extensa que lo que fue la Revolución Industrial del Siglo XVIII. Vivimos en una época maravillosa con nuevos inventos y descubrimientos diariamente al alcance de la mano. Cada época de cambio suscita momentos críticos en la historia de la humanidad. En este momento, los constructores somos protagonistas de un parteaguas histórico como lo fuimos hace más de un siglo.

Entonces, como ahora, los constructores debemos comprometernos con nuestro futuro, y el de los espacios arquitectónico y urbano. Más aún cuando la humanidad transita por graves problemas de sobrepoblación y destrucción de recursos no renovables que restringen el umbral de soluciones dirigidas a resolver sus problemas y sus necesidades elementales. El derecho a la habitación que todos poseemos, después de más de medio siglo de continuos intentos, errores y vaivenes (muchos de ellos nunca menospreciados y siempre valiosos), han creado retrasos y evidentes déficit en el área de vivienda.⁽¹⁾

Desde mi punto de vista, el problema de la habitación podrá ser verdaderamente atendido con ingeniosas soluciones tecnológicas basadas en los descubrimientos e inventos que están siendo desarrollados en este mismo momento. Los materiales constructivos modernos que están fabricándose en todas las disciplinas humanas plantean una opción futura viable y real para mejorar el espacio arquitectónico y cubrir esas carencias. Estamos en el momento adecuado de integrar a nuestras herramientas de diseño, a la formación de nuestros profesionales, y al quehacer profesional cotidiano, el conocimiento y dominio de las nuevas tecnologías. El no hacerlo propiciará seguramente el desplazamiento del constructor de su papel tradicional como encargado del diseño y ejecución del espacio arquitectónico y urbano al final del Siglo XXI.

La historia de la civilización está llena de ejemplos que han desarrollado la ciencia y el arte de la arquitectura, buscando nuevos materiales, procedimientos constructivos y estructuras, para crear diferentes tipos de espacio acordes a sus necesidades espirituales, políticas, económicas y sociales. En toda época, la aportación, la originalidad y la innovación requirieron de diversos desarrollos de tecnologías constructivas dando como resultado estructuras y espacios característicos. Con cada descubrimiento un nuevo reto, con cada solución un nuevo conocimiento tecnológico o científico.

Sin embargo, en la arquitectura actual se construye con materiales que han sido ya desechados por la mayoría de las otras disciplinas humanas. Es posible ver, en pleno Siglo XXI, cómo en la arquitectura seguimos usando actualmente la madera (en menoscabo del planeta y su medio ambiente), la piedra, el adobe, el ladrillo de barro cocido, el hierro forjado, el vidrio y las argamasas de morteros, yesos y concretos, el acero y algunos plásticos básicos.

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CITAS

⁽¹⁾ cfr. OCAMPO RUIZ, Ernesto, Op. cit. Para 1986, el Déficit de Vivienda de México era ya de 6 millones de unidades que creció al 4% anual hasta el final del Siglo XX, la Ciudad de México entonces tenía un déficit superior a 1.35 millones de viviendas. De esa cifra, el 60% (810,000) eran acciones de habitación necesarias para abatir el crecimiento demográfico natural de la urbe, mientras que el 40% restante (540,000) contemplaba la vivienda en condiciones precarias o de construcción efímera que se necesitaba renovar o sustituir. Casi veinte años después, a pesar de todos los esfuerzos y buenas intenciones (buenas pero insuficientes por la magnitud del problema), el panorama no ha cambiado mucho: Es una de las razones del crecimiento desbordado de la Ciudad de México hacia las entidades vecinas, la conurbación existente y precaria, acompañada del evidente daño ambiental. Regresar

D.R. © Ernesto Ocampo Ruiz, Revista Obras, Grupo Editorial Expansión, México, 2002.