Buch lesen: «Estructuras desde la materialidad»

ENTREVISTA AL INGENIERO GERARDO CASTRO ROJAS1

Dentro de las estructuras especiales se encuentra el tema de membranas. ¿Por qué se califican como especiales? Eso es como preguntarle a un papá cuál hijo es más especial. Para cada arquitecto e ingeniero todas sus estructuras son especiales. Cuando yo hablo de especial me refiero a dos cosas: Primero, que no abundan, y segundo, que si en la universidad las vemos es superficialmente, si queremos trabajar en esto tenemos que irnos a estudiarlas por otro lado porque en el pregrado no se contempla esto. Las membranas no abundan, no hay muchos proyectos de estas.

Las estructuras en membranas son clasificadas como estructuras especiales. ¿Cuáles son las características de estas estructuras y por qué se clasifican como especiales?

Desde el punto de vista de ingeniería, un ingeniero recién graduado no puede calcular esas estructuras, tiene que salir y estudiar, tiene que especializarse en matrices y sistemas no lineales. El mundo de las estructuras de concreto es un mundo lineal. ¿Qué quiere decir eso? Que una estructura al aplicar una fuerza X se mueve un centímetro, al duplicar la fuerza se va a mover dos centímetros… eso no pasa con las membranas pues es un mundo no lineal: a medida que las estructuras se deforman se rigidizan más, por eso al estar deformadas es cuando pueden resistir las cargas. A eso me refiero con estructuras especiales, necesitan algo más.

Las membranas son estructuras muy livianas que trabajan a tensión, no trabajan a flexión ni a compresión que es donde se necesita mucho material. Trabajan a tensión, donde se tiene poco material y se utiliza de forma óptima. Otra característica de las membranas es la plasticidad y estética que se logran con estas: las curvas, las superficies de doble curvatura muy difícilmente se logran con otro material.

¿Qué lo llevó a especializarse en estas estructuras?

Es una combinación de hechos o casualidades: por un lado, yo había tomado en la universidad unos cursos de análisis no lineal de estructuras; los había tomado simplemente porque en la universidad en esa época estaba el profesor Bill Spillers, una autoridad en este tipo de estructuras o de este tipo de análisis no lineal que tiene un par de libros conocidos. Desde el punto de vista de análisis de la matemática a mí me llamaba mucho la atención, así que lo tomé simplemente por “gomoso”, porque me llamaba la atención ese tipo de análisis; aún no sabía para qué lo iba a usar, pero igual me gustaba. Más adelante, cuando trabajaba en Weidlinger, llegó el proyecto de la cubierta del estadio de Atlanta, un proyecto de cables y membranas que requieren ese tipo de análisis no lineal. Ahí empecé a averiguar sobre el proyecto y a aplicar lo que había aprendido de teoría en la universidad que la había estudiado sin saber para qué. Tomé los cursos adecuados y fue una casualidad que llegara el proyecto del estadio de Atlanta y que todo eso encajara, eso fue exactamente lo que me motivó y aún me motiva a seguir estudiando el tema y a seguir aprendiendo.

¿Cuál fue su participación en el proyecto The Atlanta Dome?

Se construyó para los Olímpicos de Atlanta en el 92, yo lo diseñé. Es un domo en tensegrity, tenemos islas de compresión flotando y todo anclado a una viga de compresión. Buckminster Fuller definió esto como “islas de compresión en un mar de tensión”.

¿Cómo es la conexión de la tela a los cables?

Es una conexión mecánica, cada panel se conecta a los cables mediante pernos.

¿Qué estructuras desarrollaron en Weidlinger antes de llegar a lo de Atlanta?

Bueno, en Nueva York trabajé en diferentes tipos de estructuras ya que la compañía se especializa en realizar estructuras especiales. Mi primer trabajo fue analizando un domo geodésico en madera que había colapsado y teníamos que mirar cuál era la causa; después empecé a trabajar en un rascacielos en Dallas de 70 pisos, ese fue como de mis primeros trabajos de ingeniero recién salido del doctorado: tenía como 26 años cuando empecé a trabajar. Fueron ocho años de ingeniería teórica y sin aplicarla, pero cuando empecé a trabajar la usé en proyectos interesantes. Trabajé en el diseño plástico de las estructuras para contener los misiles nucleares, la guerra de las galaxias que tenía el presidente Regan, y cosas así, especiales: domos inflados, todo el tema de estructura en concreto y acero… hasta que llegó el estadio y este fue como “la cereza en el pastel” y lo que cambió mi vida porque encontré lo que realmente me apasiona.

Y todas estas teorías que aprendió en la universidad, ¿han perdido vigencia?

No, realmente los análisis de hoy en día se hacen siguiendo las mismas teorías que fueron desarrolladas precisamente en esa época cuando estudié. Las mismas teorías que desarrolló Frei Otto para analizar el estadio de los Olímpicos del 72, son las que se utilizan hoy en día. Claro, él tuvo que hacerlo con modelos físicos o modelos de burbujas y no existía el poder computacional que hay hoy en día, pero esas teorías se crearon en esa época y se siguen usando. También aparecen cosas nuevas: por ejemplo, ahora que estamos trabajando en ETFE, cojines inflados con una presión de aire interior. Se hace el mismo tipo de análisis, no lineal, pero hay que tener otro tipo de consideraciones. Esto hace que cada proyecto sea diferente, que haya un componente nuevo que hace que uno esté aprendiendo continuamente y siga siendo emocionante descubrir y crear nuevas estructuras.

Frei Otto cuando hizo el cubrimiento de todos esos espacios deportivos, lo hizo con un material que no se si todavía esté vigente.

Realmente las estructuras de él son redes de cables que están recubiertas con un acrílico. Son estructuras más pesadas, más costosas, más complejas también, por eso tiene vigencia hoy en día: porque a pesar de todos los años que han pasado son estructuras que técnicamente son de una alta calidad y complejidad.

Últimamente en Múnich lo están promocionando para que se camine por encima de la estructura, y eso es una cosa muy extraña. ¿En estos nuevos materiales como el ETFE o las membranas en PVC se puede caminar?

En ETFE no se puede caminar encima, pero en las membranas sí. Lo que pasa es que uno camina para hacer mantenimiento, pero no como turismo; para eso se requerirían estructuras que son más pesadas y más costosas, pero también más duraderas. Por ejemplo, las membranas duran 30 años, el ETFE debería durar 50 años, son más económicas y probablemente más frágiles que el edificio del estadio olímpico de Frei Otto. Estas estructuras de membranas o ETFE no tienen tanta permanencia en el tiempo. De hecho, como comentaba en la conferencia, el estadio de Atlanta, estructuras en membranas, que fue el que me abrió los ojos a este tipo de estructuras, fue demolido en noviembre de 2017, y creo que en la conferencia no lo habían demolido, una implosión. Hay unos videos interesantes en YouTube donde ve uno, inclusive, el estadio completo con las membranas, los cables y todo. No desmontaron nada.

Dentro del proceso de diseño se utilizan herramientas para simular y optimizar las formas para estructuras más eficientes. ¿Cómo han evolucionado estas herramientas en su práctica?

Como comentaba, cuando Frei Otto hizo estos modelos de burbujas de jabón, modelos de alambre, los midió físicamente pero luego extrapolarlos a la escala real era mucho más complicado; sin embargo, tan pronto se desarrollaron las teorías, se empezaron a escribir programas de computador que al principio eran un gran secreto, compañías enteras vivian de esto. Ya hoy en día existen varios programas que son comerciales donde se diseña y tienen unas guías gráficas impresionantes; digamos que lo que antes se hacía en una semana de trabajo ahora se puede hacer en un par de horas en el computador. Todo ha evolucionado muchísimo, aunque el principio teórico no ha cambiado. El poder computacional y gráfico ha dado resultados muy importantes, eso ahora es espectacular: en segundos diseña uno cables, postes, formas de membrana…no hay mucha variedad, son como tres o cuatro programas pero son muy buenos.

¿Qué tan exactos son estos softwares?

Yo diría que es como cualquier programa o software de diseño. Por un lado, es peligroso; o sea, depende de quien lo use o como lo use. En ese sentido yo siempre hago una analogía con las armas de fuego: para tener un arma de fuego hay que tener una licencia. Pienso y estoy convencido de que para usar el software estructural debería haber un equivalente a una licencia. El problema es que no solamente lo usan ingenieros, sino que cualquiera que pueda meter unos datos saca resultados y si no saben cuáles son las teorías que el software maneja puede ser que los resultados estén mal; pero lo que sí es confiable es que si uno sabe lo que el software hace, y sabe cómo están entrando los datos de las cargas, la geometría de la estructura, el pretensado de los cables de la membrana y analiza los resultados, las estructuras salen bien con toda seguridad. Hay otras cosas como las fuerzas de viento: hay que tener mucho cuidado porque la fuerza del viento en una estructura de estas depende no solo de la velocidad del viento sino también de la forma misma de la estructura; entonces hay que tener buen criterio para sentir, para intuir qué viento hay que aplicarle y cómo la forma de la estructura va a afectar estas mismas fuerzas. Puede ser que en una estructura rígida como un edificio no importe mucho, pero aquí en este tipo de estructuras es lo contrario a un edificio: las fuerzas sísmicas no son importantes porque la masa es muy baja pero las fuerzas de viento son las más importantes.

Hablando con el doctor Rafael Esguerra nos decía que los simuladores y los softwares que utilizamos son máquinas, pero siempre debe existir en un gran porcentaje lo que él llama la “humanización del diseño”.

Eso precisamente es lo que digo: el software lo que hace es procesar unos datos que se dan, los datos que entran en esa caja negra los procesa en una forma que ha sido predeterminada y saca un resultado, pero ese resultado final depende de los datos de entrada y los datos de entrada dependen de la persona que los está entrando. Si lo hace alguien sin experiencia puede estar cometiendo una cantidad de errores y no se daría cuenta porque igual le sale un listado de fuerzas y resultados, y los estados de cables y postes pueden estar totalmente errados. Ahí es donde entra la experiencia del diseñador: él tiene que ajustar los datos de entrada de tal forma que considere las condiciones más desfavorables o más peligrosas, que modifique la forma de la estructura o la cantidad de cables y la localización de apoyos para prevenir cosas que, debido a su experiencia, ya ha aprendido.

Y en la parte física, ¿en algún momento se hace una maqueta, se hace algo físico donde se pueda detectar exactamente la tensión, los movimientos?

Yo diría que ya no. En nuestros primeros trabajos lo hacíamos, pero la maqueta se usaba más que todo para presentarla al cliente.

Cuando el cliente es un arquitecto no hay problema, uno puede presentar planos. El problema es cuando el cliente no es arquitecto: es un administrador, un ejecutivo, un gerente de una compañía de una constructora, o un inversionista. Entonces mostrar una membrana en planos es muy difícil. Hoy en día se hacen los modelos en 3D y eso ayuda a visualizar.

Ahora para ver dónde puede haber esfuerzos o cosas que no funcionan yo diría que ya no es necesario una maqueta, ya el mismo software bien manejado le da a uno muy rápidamente diferentes formas en donde se pueden variar alturas, ver geometrías, poner un cable más, un cable menos, lo cual con una maqueta sería muy complicado.

¿Qué tipo de software se utiliza para visualizar estas estructuras?

Hay uno que conozco que es Rhinoceros. En este programa se pueden generar formas de manera muy rápida y matemáticamente exactas pero que no están en equilibrio, es decir que con estas formas no se podría construir, pero para efectos de presentar una propuesta a un cliente o de demostrarle cómo puede variar una superficie o cómo se va a ver una membrana es increíblemente rápido: o sea con tres o cuatro líneas ya se genera una superficie y además es totalmente interactivo. Si el cliente le dice a uno “qué pasa si le subimos aquí o le bajamos allá” en cinco segundos se sube o baja y ya puede uno mostrar cómo va a quedar y rápidamente tener una definición. No hay que esperar a hacer todo una análisis matemático para mostrar cómo va a quedar un proyecto, hoy en día hay muchas herramientas.

¿Y los diseñadores de software sí se interesan por esa parte o eso es aporte del ingeniero?

No hay un mercado grande, no es como vender un Autocad, por ejemplo, donde hay millones de personas que lo compran. Los que estamos dedicados a esto somos pocos, realmente contados, para el análisis de membranas. Por lo general son softwares desarrollados por ingenieros que se especializaron en esto y que ahora se dedicaron a venderlos, entonces venderán veinte, cuarenta o cincuenta copias. Al no ser un mercado grande, por un lado son paquetes costosos y, por otro lado, hay que pagar un mantenimiento anual alto. Hay otro tipo de herramientas que existen como los plug-ins que hay que agregarles al Rhinoceros, como Grasshopper, que son muy útiles para desarrollar superficies paramétricas pero no son suficientes para desarrollar el análisis de las estructuras.

Y a nivel universitario, ¿existe alguna tendencia para generar esa inquietud?

Que yo sepa hay tres especializaciones: una en Alemania en la Universidad de Anhalt, otra en Barcelona en la Universidad Politécnica de Cataluña con el profesor Ignasi Llorens y otra en la Universidad de Viena en Austria.

¿Y este conocimiento ya está más abierto al mundo, o son muy cerrados y no comparten?

Era muy cerrado. Hasta hace unos cinco, seis, siete años los que hacíamos esto guardábamos el secreto herméticamente, precisamente porque vivíamos de esto; hoy en día se ha abierto al mundo, hay cantidades de publicaciones, artículos, software y cursos, entonces ya está muy abierto.

¿Que este conocimiento esté más abierto al mundo ha generado que se construyan más estructuras de este tipo?

No sé, no son un gran volumen tampoco. En estas especializaciones que mencionaba cada año habrá en un curso veinte personas, entonces no creo que alcancen a generar un incremento de estas estructuras; pero yo diría que lo que hay más es arquitectos mejor informados de cómo funcionan estas estructuras, lo que es importantísimo para el futuro porque si un arquitecto no entiende cómo funcionan estas estructuras no las pone en sus planos.

Claro, no las conoce, no las domina.

Y simplemente no las coloca, porque como siempre están en un corre-corre no se ponen a inventarse algo que no conocen; entonces sí es importante formar a los arquitectos en esto, porque es una opción, es una estructura permanente válida y muy hermosa. Yo creo que los cursos han ayudado a que se divulgue más el tema de estructuras especiales.

Y aquí está la importancia de estos paquetes graficadores como el Grasshopper que mencionábamos antes.

Lo que pasa muchas veces es que el arquitecto llamaba y decía “quiero colocar una membrana aquí”, pero casi que le tocaba vivir con lo que le propusieran, o sea aceptar a final de cuentas porque no tenía el conocimiento, entonces yo creo que un arquitecto siempre debería proponer una forma que él haya creado.

Y con estos programas uno puede buscar formas de una manera rápida.

Y también sentir la estructura: o sea si le sube aquí cómo afecta la forma, o si le baja por qué las formas de las membranas no se afectan localmente. Se afecta casi toda la membrana cuando uno sube o baja un punto.

Actúa como sistema

Sí es un sistema, por eso muchas veces cuando hemos terminado estructuras y nos dicen “¿y la puedo alargar?”, es complicado, ya es así, me tocaría cortarla toda. Entonces sí es importante el entendimiento de cómo funcionan.

¿En el proceso de diseño cómo es la interacción con los arquitectos?

Soy ingeniero, mi punto de vista es desde la ingeniería, pero estoy convencido de que los ingenieros tenemos que sensibilizarnos hacia la arquitectura, así como los arquitectos también tienen que sensibilizarse con la importancia de la ingeniería en las estructuras: van de la mano y tienen que trabajarse en conjunto. Desde la arquitectura se puede aportar mucho para el diseño de las membranas, la arquitectura le puede dar un valor agregado a estos proyectos; sin embargo, es indispensable que los arquitectos conozcan las capacidades de los materiales y las lógicas de los sistemas estructurales para que su aporte sea coherente. En los proyectos en que el arquitecto se ha involucrado y ha aprendido cómo funciona el material, ha contribuido y ha hecho que el proyecto mejore.

En el diseño del proceso constructivo, ¿cómo es la interacción con el constructor?

Lo más importante, diría yo, es que estas estructuras son de mucha precisión. Si uno mueve un punto diez centímetros fuera de su punto teórico puede rasgar o causar una arruga en la membrana, o sea que si trato de acercar o alejar una membrana de su punto la rasgo, y si la cierro pues va a aparecer una arruga; entonces eso determina que el constructor, que es el que tiene que hacer el edificio, tiene que dejar ya sea el concreto, el acero, la cimentación o las vigas donde la vayamos a anclar con una geometría que esté dentro de la tolerancia que se pide para una obra de alta precisión. No puede tener errores grandes porque cuando lo vayamos a anclar, la membrana no cuadra y pues lo que dije: se va a rasgar o se va a arrugar. Ahí es donde hay algunas veces una fricción con los constructores, que muchas veces son muy folclóricos con las tolerancias y cuando empezamos a exigir y a exigir hay problemas. Ese es el primer punto, la tolerancia y la precisión de la geometría; el otro punto difícil con el constructor es que generalmente las membranas se instalan al final, porque si la obra está sucia se van a dañar y afectan el material. Por tanto, generalmente estamos instalando en la última semana y eso pone presión porque después de haber esperado meses nos toca entrar en el último momento, y donde halla cualquier retraso el problema es nuestro: el problema es del que instala la membrana.

¿Y cómo se calcula el rendimiento por metro cuadrado?

Uno ya sabe, dependiendo del tipo de estructura y del tipo de instalación con los diferentes tipos de membrana, cuánto se va a gastar. Nunca es preciso, pero es un acercamiento. Lo que sí es importante es presupuestar un tiempo de respuesta en caso de una emergencia; la membrana es muy vulnerable cuando está sin tensionar, durante la instalación es muy vulnerable porque es una sábana grande donde el viento la puede mover, agitar y rasgar en cualquier momento. Nos ha pasado y eso implica el correr al taller a repararla o cambiarle un pedazo y si los tiempos están muy justos para la instalación entonces se puede tener un problema. Puede llegar el día de la inauguración y no hay cubierta.

¿Qué tan confiables son los montadores o los constructores de la membrana? ¿Usted como diseñador tiene que estar 100 % al lado de ellos, pendiente del desarrollo?

Inicialmente estaba muy pendiente, ahora tenemos supervisores que son ellos los que están pendientes, pero generalmente cuando uno diseña la membrana debería considerar el diseño del proceso de instalación y de tensionamiento de la membrana. Si se diseña sin tener eso en cuenta después cuando se vaya a instalar puede haber cualquier cantidad de líos, pues las fuerzas que hay involucradas pueden ser tan grandes que tendría que tenerse unos gatos enormes, por eso en el diseño hay que tener en cuenta cómo se va a instalar. Generalmente cuando vamos a instalar una membrana hacemos una reunión y discutimos qué se tomó en cuenta, qué se consideró que iba a tensionar la membrana. Se necesita gente que tenga dos características: que sean buenos para trabajar en altura, pero al mismo tiempo que tengan una sensibilidad hacia la membrana porque la gente que instala estructuras metálicas generalmente no tienen sensibilidad: tiene movimientos bruscos o quiere coger todo a martillazos, y una membrana hay que tratarla con mucha delicadeza.

¿Se podría por ejemplo escribir algún protocolo para eso, o ya existen protocolos de proceso?

Para cada proyecto hacemos como un programa de instalación o de montaje, pero en parte los supervisores de instalación son los que, después de ver cómo se diseñó, plantean la instalación, los equipos, la persona y los pasos a seguir.

¿Hay empresas dedicadas solamente al montaje?

Bueno, acá en Colombia que yo sepa no, pero en Europa sí hay equipos. Por ejemplo, los grandes estadios de los mundiales que uno ve son instalados por gente que tiene empresas de montaje de membranas y de estructuras de cables solamente dedicadas a eso.

¿Hacia dónde va el desarrollo de las estructuras con membranas en Colombia?

Yo pensaría que el mercado en Colombia todavía está muy nuevo, muy reciente. De los millones de metros cuadrados que se hacen de cubiertas en Colombia, las membranas suman un porcentaje bajísimo, por esto yo pensaría que hay mucho por hacer y lo importante es que se hagan bien. Hay mucha gente que hace carpas, que está entrando a este mercado y ofrece hacer membranas, y yo pienso que muchos de ellos le han hecho un gran daño a la industria porque piensan que hacer membranas o tenso-estructuras es lo mismo que hacer carpas y son dos cosas diferentes. Por eso hay membranas que no quedan como deberían haber quedado y dan una mala imagen: primero, por no haber usado materiales adecuados; segundo, porque no se ha hecho la ingeniería adecuada; tercero, porque no se ha tenido la fineza para usar los detalles adecuados y eso se nota, termina viéndose como un trapo sucio. Hay un gran campo para desarrollar pero si lo hacemos con calidad, porque si no se hace con calidad lo que hacemos es acabar con el mercado.

Cuéntenos un poco sobre Castro Rojas, Ingenieros y Arquitectos Ltda. ¿Cuál fue el primer trabajo de la empresa?

Nosotros llevamos ya más de 25 años trabajando en esto.