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DE LA ARQUITECTURA PARAMETRICA A LA MORFOGENESIS SUSTENTABLE Arq. MARCELO FRAILE Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo – Universidad de Buenos Aires Proyecto UBACyT (056) 2011-2014. Teoría de la Arquitectura en la Contemporaneidad. Proyecto y creación científica en las memorias descriptivas. Área: ARQUITECTURA SUSTENTABLE [email protected]

INTRODUCCIÓN “Los objetos, las ideas ya no se centran tanto en el hombre como en la naturaleza, todo como unidad propone una visión biocéntrica, no antropocéntrica, donde el hombre no tiene importancia protagónica sino que es un organismo más del ecosistema” 1

Durante años hemos actuado de un modo irresponsable sobre el planeta. Nuestro accionar ha generado una situación de graves desequilibrios. Las riquezas naturales que parecían nunca acabarse, hoy sabemos son limitadas. Vivimos en tiempos de cambios, en donde se hace imperioso un replanteo del problema, con miras a una planificación integral de los recursos, de un modo comprometido. Investigando estrategias que apunten a su conservación, con un máximo ahorro energético y un bajo impacto sobre el medioambiente, gestionando sus reservas para las futuras generaciones. Debemos ser conscientes de la urgente necesidad de integrar estos principios medioambientales al campo del diseño arquitectónico.

Con la inauguración del Museo Guggenheim de Bilbao, proyectado por el arquitecto canadiense Frank Ghery, en 1997, una nueva etapa se abría en el modo de hacer arquitectura. Utilizando CATIA, un software creado por la empresa Dassault Systems para el diseño de aviones cazas se convertía, “en el primer arquitecto que, mediante la utilización de la tecnología digital, había hecho posible la construcción de un edificio formalmente complejo” 2. Muy 1

FIORI, Stella, Diseño Industrial Sustentable, Una percepción desde las ciencias sociales, Argentina, 2005. 2 Fredy Massad; GUERRERO YESTE, Alicia, Arquitectura en la era de la Revolucion Digital, Massad Et Guerrero Yeste editores. In experimenta. 45, Madrid, 2003.

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pronto, los principales estudios de arquitectura del mundo, incluían entre sus recursos a un sinfín de herramientas digitales de segunda generación como medios de expresión creativa y gestora de diseño. Basados en nuevos métodos de pensamiento, el efecto Guggenheim3, como lo llamo Helio Piñon, había impactado en la aparición de novedosas formas y contenidos. Una arquitectura, con protocolos codificados que se materializan a través de nuevas tecnologías, una arquitectura de cuatro dimensiones, un mundo virtual de formas reducidas a bits. “Las nuevas ciencias de la complejidad – fractales, dinámicas no-lineales, la nueva cosmología, sistema auto-organizables- han traído el cambio de perspectiva” 4. Algo inconcebible hace apenas 20 años y que ahora se encontraba al alcance de un clic de ratón. Se iniciaba con esto, una búsqueda de resultados cada vez más eficientes y funcionales a los estímulos del medio. Optimizando los recursos de un modo lógico, bajo parámetros bioclimáticos, con un mayor grado de eficiencia energética, creando una “arquitectura de rendimiento”, por encima de su apariencia.

OBJETIVOS Este artículo pone en evidencia la ruptura del viejo modelo que junto al cambio de pensamiento dominante, la incursión de la computadora y de la electrónica en la vida contemporánea, nos ha conducido hacia lo que Burdek llama el “cambio

de

paradigma”.

Generando

una

arquitectura

de

vanguardia

tecnológica, que reúne prácticas biológicas y digitales, donde se establece una relación entre medioambiente, técnica y arquitectura. Una renovación de los procesos de concepción, diseño y ejecución, ocasionando “un desplazamiento desde una arquitectura basada en preocupaciones puramente visuales hacia una arquitectura que encuentra su justificación en su performance (eficiencia)”5.

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PIÑON, Helio, La Forma y la mirada, Buenos Aires, Ed. Nobuko, 2005. JENCKS, Charles, El Nuevo paradigma en arquitectura, Architectural Review, 02, 2003. (Traducción Sebastián D’ Andrea). 5 LEACH, Neil, Digital Morphogenesis, Architectural Design, Vol 79, Nº1, Enero-Febrero, 2009, p. 32 y ss. (traducción J. Valentino). 4

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A partir de estos supuestos, y con una mirada que hace foco en los procesos de diseño basados en la morfogénesis digital, este trabajo intentara exponer las ventajas de su uso, como una herramienta generativa de formas complejas e innovadoras en la arquitectura. Capaz de replicar los sistemas existentes en la naturaleza para responder mejor a las condiciones de su ambiente, contribuyendo al desarrollo de una arquitectura sustentable.

METODOLOGIA El hombre siempre ha tratado de comprender e imitar los procesos evolutivos y no lineales de la naturaleza, investigando el origen y las variaciones de las formas vivas, como una fuente de inspiración para sus obras. En los últimos años, gracias al aumento de la capacidad de procesamiento de los dispositivos informáticos, estas posibilidades que parecían tan lejanas, ahora son una realidad. A través del uso de herramientas digitales, aplicadas al estudio de las leyes de la morfogénesis en la naturaleza, los diseñadores, han iniciado el camino que los conduce a la comprensión e interpretación de los complejos procesos que involucra su aprehensión. Con el procesamiento en tiempo real, de los millones de variables complejas que

se

generan

durante

la

morfogénesis, es

posible

interpretar

el

comportamiento celular de acuerdo con un modelo evolutivo, posibilitando la construcción de casos, para su control y evaluación constante. Estos modelos digitales, formas biológico-digitales, o

lo que Lisa Iwamoto

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denomina “protocelulas” o células mínimas, con un lenguaje genético, son capaces de auto-mantenerse, de auto-reproducirse, y potencialmente, de evolucionar en forma semejante a como lo hacen los organismos vivos. Para ello se recurre al auxilio de “scripts”, softwares parametricos, nacidos de la industria de la aeronáutica y del diseño automotriz, que permite la

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IWAMOTO, Lisa, Line Array. Protocells a Dynamic Structure, AD Protocell, Architecture, Vol.81, Nº2, Marzo-Abril, 2011, p. 112-121. (Traducción J. Valentino).

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automatización de un número reducido de utilidades, en procesos repetitivos y de un modo desatendido. Herramientas tecnológicas, capaces de reproducir patrones formales en tres dimensiones, lo que para Kolarevic son “espacios geométricos no euclidiano, sistemas cinéticos y dinámicos” 7. Formas innovadoras, con características de eficiencia, y funcionalidad, contribuyendo al desarrollo de una arquitectura con una estructura generativa e interactiva, con capacidad de respuesta a los diferentes estímulos, bajo un diseño sustentable. Una programación compleja, lo suficientemente amplia como para permitir “…la decodificación, manipulación y eventual reprogramación de los códigos de información de la materia viva”8, los cuales puedan ser transformados al modificar los valores de sus variables sin la necesidad de reemplazar o redefinir su geometría, produciendo soluciones diferentes para variable dependiente. Alcanzando una interrelación productiva entre diseño paramétrico y algoritmos genéticos9. Una de estas matrices “biológicas”, fue elaborada por el estudio IwamotoScott, para su proyecto Line Array 201010, que permite evaluar el comportamiento de los materiales de acuerdo con las conformaciones superficiales que una estructura adquiere con diferentes geometrías. Y cuando ésta se aleja de las formas más adecuadas, el sistema está diseñado para reconfigurarse a fin de adaptarse a las nuevas tensiones de la superficie modificada, buscando que las fuerzas estructurales encuentren el camino de menor resistencia hacia la tierra a lo largo de cualquier superficie11.

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KOLAREVIC, Branco, Architecture in the Digital Age: Design and Manufacturing, New York, Ed. Branco Kolarevic, 2003. 8 CASTELLS, Manuel, The Rise of the Network Society, Massachussetts, Ed. Blackwell, 1996, p.29. 9 LYON, Arturo, Entwined: Materializaciones Generativas. Exploración en Pieles Estructurales; entre el diseño paramétrico y algoritmos generativos, MARQ 4, Fabricación y tecnología digital, AA VV, Chile, Hugo Mondragón - Claudio Labarca, Pontificia Universidad Católica de Chile, 2009. 10 IWAMOTO, Lisa, Line Array, Protocells a Dynamic Structure, AD Protocell Architecture, Vol. 81, Nº2, Marzo-Abril 2011, p. 112-121. (traducción J. Valentino). 11 Este tipo de trabajos llevó al descubrimiento y patentamiento de nuevos sistemas constructivos como el de una rejilla en diagonal de acero, que fue utilizada en la construcción de “The Gherkin” (el Pepino) de Norman Foster.

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Voussoir Cloud. IwamotoScott y Buro Happold. Imágenes extraídas de: http://www.iwamotoscott.com/

Complejas herramientas de diseño paramétrico CAD-CAM que “se anticipa a una solución a construir” 12, maquinas de control numérico CNC que permiten el modelizado

de

superficies

variables,

optimizando

sus

conformaciones

estructurales, han generado una relación entre arquitectura, ingeniería y biología. Una tecnología que considera al muro como una membrana celular capaz de convertirse en un mecanismo de protección y control, que investiga desde el tamaño y posición de una abertura hasta la modificación de la sección de una columna, cambiando desde espesores de materiales hasta el ángulo de curvatura de una superficie para obtener una mayor eficiencia en el resultado final de la obra arquitectónica13. 12

PICON, Antoine, Arquitecture and the Virtual. Towards a New Materiality, Praxis 6, 2004, p. 114-121. 13 Un claro ejemplo de esta necesidad, es la aparición en la ultima década, de grupos de investigación interdisciplinarios, como el Arup-Advanced Geometry Unit (AGU), que se ocupan

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Es un nuevo modo de diseñar, que va mas allá de la utilización de tecnología digital, como una herramienta generativa de formas, “no se busca crear la naturaleza, sino con la naturaleza”14.

RESULTADOS A comienzos del siglo XXI, un nuevo reto se está desarrollando para el futuro. La utilización de la morfogénesis digital, ha revelado ser una experiencia innovadora en materia del diseño arquitectónico. “Nuevos materiales y nuevas herramientas están dado lugar a una nueva arquitectura”. Estructuras complejas, de gran riqueza espacial donde se produce una interrelación entre arquitectura y ambiente. A este tipo de obras corresponde el pabellón NonLin / Lin / Theverymany, ubicado en Orleans Francia, obra del arquitecto Marc Fornes junto con su equipo Theverymany. Prototipo de aluminio perforado, creado a partir de cálculos parametricos, es el resultado de una serie de investigaciones que viene realizando Fornes sobre formas orgánicas, laminares y resistentes, cuyo propósito es modificar el espacio lineal convencional, con una combinación de estructuras, superficies y diferentes densidades, que envuelven al individuo en situaciones que alternan los espacios abiertos con los cerrados a través de una superficie ondulante y permeable.

del nuevo espectro de problemas relacionado con lo geométrico, lo computacional y la materialización de la práctica contemporánea del diseño ingenieril. 14 ESTÉVEZ, Alberto, Arquitecturas Genéticas, en A. Estévez, D. Dollens,I. Pérez Arnal y otros, Arquitecturas Genéticas, Sites Books / ESARQ (UIC), Santa Fe (EE.UU.) / Barcelona, 2003

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Pabellón NonLin / Lin / Theverymany. Imágenes extraídas de: http://www.plataformaarquitectura.cl/2011/08/25/pabellon-nonlinlintheverymany/?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed:+Plataforma Arquitectura+%28Plataforma+Arquitectura%29

Una de las implementaciones más exitosas en materia de morfogénesis digital a gran escala15, es la del Cubo de Agua. Construido para los Juegos Olímpicos del 2008, como Centro Acuático Nacional de Beijing, por la firma de arquitectura ARUP, PTW y el Instituto de diseño Shenzhen. Su forma es el resultado de la combinación 634 membranas traslucidas, infladas con aire a baja presión, componiendo 3500 burbujas, materializadas por medio de un copolímeros de Etileno-Tetrafluoretileno, que imitan las geometrías regulares de las uniones entre las burbujas de jabón. Recubriendo una superficie total de 100.000 metros cuadrados. 15

ROUDAVSKI, Stanislav, Towards Morphogenesis in Architecture, International Journal of Architecture Computing, Vol 7, Nº3, 2009, p. 345-374. (traducción J. Valentino).

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El ETFE, es un material plástico de alta resistencia, derivado del teflón. Sus propiedades físico/químicas evitan su deterioro por los rayos ultravioletas del sol. Físicamente es más transparente que el vidrio; permitiendo una excelente luminosidad interior que le posibilita un importante ahorro de energía. En invierno su estructura atrapa el 20 % de la emisión solar a fin de poder utilizarla para calentamiento del ambiente. Y, en verano una serie de lunares dispuestos sobre la superficie del material, con una densidad variable que depende de su ubicación, evitan el paso de la radiación solar, regulado la temperatura interior con una ayuda mínima de aire acondicionado.

Centro Acuático Nacional de Beijing. Imágenes extraídas de: http://www.dezeen.es/el-cubo-deagua/

Desde este punto de vista, no cabe duda de las grandes ventajas que presenta la teoría de la morfogénesis digital16 generando organizaciones flexibles, dinámicas e integradas, con interacción con otros componentes como una “herramienta generativa” capaz de producir estructuras complejas, no uniformes, que contribuyan al desarrollo de una arquitectura sustentable con un alto grado de adaptación al medio. 16

ROUDAVSKI, Stanislav, Towards Morphogenesis in Architecture, International Journal of Architecture Computing, Vol 7, Nº3, 2009, p. 345-374. (traducción J. Valentino).

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CONCLUSIONES “Vivimos en un mundo que, en virtud de las transformaciones tecnológicas de las últimas décadas se ha vuelto digital”. Nicholas Negroponte

Estamos viviendo profundos procesos de cambios. Los modelos de ayer ya no son adecuados, para recibir las formas complejas de los nuevos planteos arquitectónicos. Diseños abstractos y experimentales, en un mundo donde la idea de “autor”, poco a poco comienza a esfumarse, para ser reemplazas con la idea de “colectivos arquitectónicos”. Donde una nueva generación de diseñadores, de “Meta Diseñadores” 17 con un enfoque interdisciplinario; arquitectos, ingenieros estructuralistas, biólogos, científicos, se encuentran trabajando en conjunto, en una búsqueda constante, de mayores eficiencias, optimizando resultado y a costos razonables. Esta es la arquitectura de los nuevos tiempos, una propuesta de vanguardia donde se establecen las relaciones entre arquitectura, biología y tecnología digital; una arquitectura en donde “crecen” las superficies mediante la aplicación de teorías morfogenéticas, mediante leyes que se atraen o repelen, como resultado de agentes ambientales. Una arquitectura inspirada en formas naturales, con base en la matemática y en la química, generando patrones deseados, de acuerdo con los parámetros ajustados por el diseñador. Desde este punto de vista, sería absurdo pretender que “el diseño salvará al mundo”; por el contrario, lo que se pretende es producir un adecuado diseño de los elementos que componen nuestro entorno, a fin de mejorar nuestra calidad de vida, sin que esto genere un impacto nocivo en el medio ambiente. Es imperativo un cambio de mentalidad, donde el diseño en la arquitectura no se conforme con la búsqueda de un ahorro energético, el reciclaje de residuos, o la reducción de la contaminación; nuestros proyectos deben ser más 17

PINOCHET, Diego, Forma Digital / Forma construida. Diseño y construcción de sistemas emergentes a partir de algoritmos generativos, en MARQ4. Fabricación y tecnología digital, AA VV, Chile, Hugo Mondragón - Claudio Labarca, Pontificia Universidad Católica de Chile, 2009.

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ambiciosos, integrándose con el ambiente, respondiendo a intereses sociales, y a valores económicos aceptables, como mecanismos que permitan mejorar nuestra calidad de vida.

Dan Slavinsky. Drawings from the End of Time Bartlett. 2010. Imágenes extraídas de: http://findingslav.blogspot.com/