La membrana neumática. La técnica neumática en la arquitectura: Evolución y desarrollo. by Ángel Rubio Sánchez

[La membrana neumática]

[La técnica neumática en la arquitectura: Evolución y futuro]

Trabajo de Fin de Grado. Alumno: Ángel Rubio Sánchez Tutora: Reyes Rodriguez García Centro: Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Sevilla Titulación: Grado en fundamentos de arquitectura Edición: Septiembre de 2019

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

[Resumen] Desde siempre, la cultura de los materiales, define en la mayoría de sus aspectos, la manera de pensar y proyectar arquitectura. Los polímeros se presentaron en nuestro mundo como un nuevo material que nos daría paso a imaginar el mundo de forma diferente. Las altas capacidades de transformación de estos materiales, junto a las oportunidades que ofrecen al combinarlos con el aire, originan ligeras estructuras que se estabilizan por diferencias de presión. Como resultado, estas construcciones actúan como envolventes que pueden cubrir áreas de dimensiones enormes que, con la combinación de sistemas de estructuras ligeras, alcanzan unas cualidades de flexibilidad y traslucidez envidiables por otros métodos constructivos. El avance de la ciencia de los polímeros y las técnicas virtuales y de computación consiguen evolucionar la membrana neumática. Sus características mejoradas las hacen idóneas para constituir paraísos ambientales en lugares inhóspitos, influenciadas en utopías del pasado. La investigación del desarrollo de técnicas neumáticas, podría guiar a las sociedades hacía un mundo idílico dentro de estructuras inteligentes que actuarían casi como organismos vivos preparados para convivir con la naturaleza.

[Abstract] Always, the culture of materials defines, in most of its aspects, the way of thinking and designing architecture. Polymers were presented in our world as a new material that would give us a new way to imagine the world. The high transformation capacities of these materials, together with the opportunities they offer when combined with air, give rise to light structures that are stabilized by pressure differences. As a result, these constructions act as envelopes that can cover areas of enormous dimensions which, with the combination of lightweight structure systems, achieve enviable qualities of flexibility and translucency by other construction methods. The advance of polymer science and virtual and computer techniques evolve the pneumatic membrane. Its improved characteristics make them ideal for constituting environmental paradises in inhospitable places, influenced by utopies of the past. The investigation of the development of pneumatic techniques could guide societies towards an idyllic world within intelligent structures that would act almost as living organisms prepared to live with nature.

[LA TÉCNICA NEUMÁTICA EN LA ARQUITECTURA: EVOLUCIÓN Y FUTURO]

[La membrana neumática] [El papel de los materiales sintéticos en la arquitectura neumática] 0 [Introducción]

1 [Objetivos y metodología]

2 [Los orígenes de la membrana neumática]

2.1 [Los polímeros sintéticos como diseño neumático]

2.2 [Introducción a la membrana neumática]

3 [Antecedentes de la membrana neumática]

3.1 [La membrana climática]

3.2 [La membrana inteligente]

4 [Evolución de la membrana neumática: material y técnica]

5 [Casos de estudio]

5.1 [The Eden Project]

5.2 [Cycle Bowl]

6 [Conclusiones]

7 [Bibliografía]

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

0 [Introducción] La sociedad está compuesta por individuos mutables y flexibles. El ser humano cambia por naturaleza, interactúa con elementos e interviene en multitud de entornos, con la finalidad de adaptar el espacio para su beneficio. Hace mucho que el hombre tiene la capacidad de crear entornos habitables donde las sociedades puedan crecer pero, ¿de qué manera? En el transcurso de su vida, Buckminster Fuller dedicó su vida a responder a la cuestión: “¿Tiene la humanidad una posibilidad de sobrevivir final y exitosamente en el planeta Tierra y, si es así, cómo?” Motivado por este problema, Fuller destinó su tiempo al campo del diseño y de la ciencia, donde desarrollaría conceptos y experimentos en busca de una arquitectura ligera y flexible. Fuller se guiaba por el principio de ligereza espacial, su pensamiento buscaba hacer más con menos. Las aplicaciones de Fuller tenían el objetivo de combinar eficiencia arquitectónica con responsabilidad medioambiental. Sus estructuras segurán la idea de que, la auténtica supervivencia humana se conseguiría a través de lograr armonía entre el hombre y la naturaleza.(7) La entrada de los materiales sintéticos sirvieron de motivación para a aplicar su filosofía ecológica a través del diseño. Al igual que Frei Otto, su diseño eficiente estaba influenciado por las formas de los procesos biológicos en el crecimiento de organismos naturales. Sus diseños constituían estructuras modulares óptimas, que lograban rigidez y ligereza espacial.

Fig . Célula Radiolaria y la cúpula geodésica de Fuller en la Expo de Monreal en el 67. (2005) Otto Frei. Complete works

[LA TÉCNICA NEUMÁTICA EN LA ARQUITECTURA: EVOLUCIÓN Y FUTURO]

El desarrollo de las estructuras ligeras geodésicas de Fuller y los principios de Tensegrity, combinaban sus capacidades con los polímeros. Los materiales sintéticos parecían ser la piel idónea para los esqueletos compuestos por las cúpulas geodésicas de Fuller. Este método constructivo, se aproxima al el principio básico de la eficiencia y ligereza de Otto. Un organismo arquitectónico que estaba compuesto por una piel flexible y un esqueleto rígido.(3) Los polímeros consiguen combinarse con el aire, gracias a sus cualidades de flexibilidad, creando elementos hinchables que, junto a las estructuras de Fuller, podrían constituir estructuras super ligeras, enfocadas a buscar la máxima eficiencia posible en contraste con el volumen frente al peso, el uso de material frente a la superficie util conseguida y el tiempo de montaje frente a la movilidad. Estas estructuras son logran envolver dimensiones gigantescas con la capacidad de control del ambiente y de la protección de las acciones exteriores en cualquier lugar. Estos espacios constituirían un ambiente idóneo para el habitar de la sociedad en convivencia con el medioambiente. La arquitectura y el urbanismo han llegado a un punto de inflexión donde es posible la climatización de los entornos urbanos. La investigación de este trabajo irá guiada por este hilo, estudiando las posibilidades de las estructuras neumáticas en un recorrido histórico con el fin de demostrar sus capacidades en el futuro de la arquitectura. Fig . Frei Otto y su maqueta de ciudad en el ártico bajo una envolvente soportada por aire. 1971 (2005) Otto Frei. Complete works

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

1 [Objetivos y metodología] ¿Cómo puede afectar la introducción de nuevos materiales en la percepción de caminos que puede seguir la arquitectura? Las visiones sobre la arquitectura para el futuro, han sido dependientes de las cualidades y características de los materiales elegidos para constituir su organización. Estos son seleccionados según los ambientes y lugares, adaptando las construcciones en función de las circunstancias de la zona a intervenir. Pero, ¿Y si existiera un material capaz de componer arquitectura que tuviera la habilidad de adaptar los ambientes y las situaciones a su favor, para creación de espacios habitables, sin importar el lugar? El mundo de los materiales sintéticos ha abierto un camino inmenso de posibilidades en el campo de la arquitectura, que parece no tener fin. Estos tienen la capacidad de transformarse en pieles neumáticas que, sostenidas por aire, podrían abarcar áreas inmensas y envolver espacios creando sus propios sistemas y atmósferas automatizadas donde poder habitar. Estas pieles funcionan como cuerpo de un organismo artificial, por el cual, estas construcciones inteligentes pueden sentir y responder según sus necesidades casi como un ser vivo. Este documento tiene por objetivo estudiar como podría influir la creación de estructuras neumáticas inteligentes, que gracias a sus cualidades flexibles y ligeras aliadas al progreso tecnológico de computación, pudieran construir espacios “vivos” a partir de transformar las atmósferas y exigencias de los lugares, en el campo de la arquitectura, y con ella, en la evolución de nuestra historia. Se buscará indagar en el por qué y en el cómo se empezó a investigar sobre la construcción de arquitectura a partir de las propiedades hinchables que ofrecían los polímeros, las ventajas que aportaba la integración de la membrana neumática en los conceptos de estructuras ligeras y espacios flexibles, y qué influencias tuvieron en los caminos de la imaginación de arquitectos y visionarios que investigaban el futuro de las sociedades y ciudades futuras.

[EL PAPEL DE LOS POlÍMEROS EN LA ARQUITECTURA NEUMÁTICA]

En el trabajo se retrocederá en el tiempo para situarnos en el contexto en el que los polímeros sintéticos empezaron a ser entes hinchables. Se empezará describiendo brevemente las facilidades que tienen los polímeros para formar membranas neumáticas, y como empezaron a originarse las primeras estructuras hinchables. Se repasarán los antecedentes de la arquitectura neumática, relacionando los experimentos y proyectos ideales de estas soluciones con conceptos y principios de maestros que perseguían establecer un mundo idílico, en el que se conseguía armonizar el comportamiento de las sociedades y el entorno natural del planeta. Entre ellas se destacan las posiciones de Frei Otto y Buckminster Fuller, apostando por la eficiencia de las estructuras ligeras y la constitución de arquitectura medioambiental, basadas en los procesos biológicos de la naturaleza. Se analizan las posibilidades de membranas climáticas e inteligentes, exploradas por prototipos e ideas de visionarios contra-culturales en las décadas de los 60 y 70, que acabarían por buscar un utópico mundo para el futuro de la arquitectura. Una vez conocidas las posibilidades de la membrana neumática, se estudiará la evolución que han tenido estas estructuras, a partir del desarrollo continuo de los polímeros, en paralelo a los avances tecnológicos y al progreso de la ciencia de la computación, en relación a sus facultades para construir arquitectura inteligente. Por último, se estudiarán dos casos que sintetizan la tecnología con el avance de las técnicas neumáticas, donde se observan influencias directas de los conceptos y proyectos utópicos estudiados del pasado que, con la evolución de la membrana neumática, parecen tener visiones reales en nuestros días.

Fig . Paisaje natural envuelto por estructuras neumáticas gigantes. Otto Frei. 1965. (1976) Materiales plásticos y arquitectura experimental. Arthur Quarmby.

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

2 [Los orígenes de la membrana neumática] 2.1 [Los polímeros sintéticos como diseño neumático]

El mundo de la arquitectura siempre ha sido dependiente del progreso tecnológico del momento, encontrando su lugar en base a las posibilidades constructivas del ser humano. La evolución de los polímeros sintéticos en la arquitectura, ha supuesto una transformación en la conducta constructiva, posiblemente más notable que los progresos con otros materiales. La relación de los avances tecnológicos y la exploración de nuevos polímeros junto el anhelo del progreso colectivo de la sociedad ha marcado nuevas direcciones de pensamiento y comportamiento en múltiples aspectos del mundo. Solo con mencionar la multitud de aplicaciones y utilidades que proporcionan los materiales sintéticos o describir las atractivas características que poseen, difícilmente se podría comprender la amplia representación de los polímeros en la cultura de los materiales a nivel global.(1) La entrada de este material en la arquitectura ha estado estrechamente ligada a expectativas y sueños de arquitectos y visionarios por las inmensas posibilidades que tienen los polímeros comparados con otros productos convencionales de construcción. Al tratarse de un material con la capacidad de maleabilidad y transformación, junto la combinación de características como ligereza, traslucidez y flexibilidad ha abierto un rango de capacidades para imaginar infinidad de formas con las que constituir arquitectura a partir de este material. Los polímeros sintéticos tienen el potencial de reproducir formas orgánicas intrínsecas en la naturaleza estableciendo espacios y ambientes con características constructivas alejadas de la arquitetura moderna tradicional. Estos materiales tienen la capacidad de unificar forma y estructura como sucede en los cuerpos naturales. Las visiones hacia un diseño arquitectónico apoyado en el carácter fundamental de las formas naturales, son posibles cuando se proyecta con los polímeros, fundamentados en nuevas maneras de construir el entorno a partir de relacionar las estructuras de la naturaleza y la arquitectura.(2) Cuando hablamos de estructuras que siguen formas naturales podemos imaginarnos objetos como por ejemplo una burbuja. Esta se configura por una fina película que se sostiene por medio de aire que se encuentra dentro de ella. Los polímeros sintéticos pueden imitar estas flexibles películas. Estos materiales componen membranas plásticas que sirven de estructura y que se estabilizan por diferencias de presión del aire. Las pieles plásticas que aplican estos fenómenos son llamadas membranas neumáticas.(3)

[EL PAPEL DE LOS POlÍMEROS EN LA ARQUITECTURA NEUMÁTICA]

El mundo de las membranas neumáticas comparte muchos aspectos con el estudio de las estructuras ligeras, creando un fuerte vínculo entre el desarrollo de los materiales sintéticos con arquitectos y visionarios que buscan nuevos caminos para el futuro de la arquitectura. Algunos de los grandes maestros como Otto Frei o Buckminster Fuller imaginaban futurísticos avances en el material de las membranas con el objetivo de originar estructuras super ligeras que revolucionarían por completo el mundo de la construcción. La búsqueda de la mejora de los polímeros y materiales sintéticos sigue el mismo hilo que el futuro del mundo de la arquitectura. Las estructuras ligeras y las membranas neumáticas se encuentran en el camino de convertirse en la realidad que se ha imaginado para ellas. La ruta hacia una arquitectura flexible y ligera, deseosa de adaptarse a las necesidades de la vida de la sociedad en un entorno construido en armonía con la naturaleza.(2) Fig . Estructuras neumáticas con burbujas. (2005) Otto Frei. Complete works.

“Biology has become indispensable for architecture, but architecture has also become indispensable for biology” Frei Otto, 1971

[LOS ORÍGENES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

2.2 [Introducción a la membrana neumática] Para describir en pocas palabras el funcionamiento de estas estructuras, podemos utilizar términos como “construcciones de aire”, “inflables” o “hinchables”. Las estructuras neumáticas se oponen a las fuerzas que actúan en construcciones convencionales, intentando superar a la gravedad, que domina el estudio de estructuras de la arquitectura tradicional. Las cargas de las membranas se ejercen en dirección opuesta a la gravedad mientras el peso de las estructuras habituales se reparte hacia el suelo. Se podría decir que la arquitectura neumática se referencia en los globos, actuando en contra de todo cuerpo sometido por la sensación natural de gravitación.(4) En 1783, tuvieron lugar los primeros experimentos que aplican las técnicas neumáticas para estructuras voladoras. Los hermanos Montgolfier tuvieron la idea de “encerrar una nube en una bolsa”. Esta ilusión derivó en creación de un globo volador que conseguía elevarse por medio de la diferencia de presiones entre su interior y el exterior. Esto fue logrado gracias un sistema de válvulas que encerraba hidrógeno en el interior de la membrana del globo. Fue en el siglo XX cuando estas estructuras evolucionaron al dirigible, aereonaves que buscaban la propulsión ligera en el aire que funcionaban a partir de gasolina y motores de combustión interna.(6) Fig . Vuelo de Jacques Charles en solitario, el 1 de diciembre de 1783. (2002) BlowUp. Inflatable art, architecture and design.

Fig . Zepelin LZ106. (2002) BlowUp. Inflatable art, architecture and design.

[INTRODUCCIÓN A LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

Las primeras ideas de utilizar estos fenómenos en el campo de la arquitectura vinieron del ingeniero inglés F. W. Lanchester en 1918. Las características de las membranas neumáticas se utilizaron para pensar un hospital de campaña que albergara dimensiones considerables. Influenciado por el comportamiento de globos y dirigibles, este prototipo perseguía indagar sobre las ventajas que tenían las estructuras soportadas por aire a la hora de necesitar cubrir grandes extensiones. El proyecto resumía los principios más importantes de las construcciones neumáticas, sirviendo de cimentación para el desarrollo de este tipo de arquitectura.(5)

Fig . Patente de F. W. Lanchester. An Unproved Construction of Tent for Field Hospitals, Depots and like purposes. (1976) Construcciones neumáticas: Manual de arquitectura hinchable

[LOS ORÍGENES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

Sin embargo, los conceptos funcionales de las construcciones soportadas por aire de Lanchester no se llegaron a desarrollar hasta pasados 30 años, donde empezaron a surgir diseños neumáticos con formas orgánicas que exploraban unificar grandes dimensiones y ligereza estructural. El progreso de las fibras sintéticas en Estados Unidos supuso una visión real para las membranas neumáticas. En 1946, el ingeniero americano Walter Bird desarrolló un prototipo de cúpula hinchable para la US Air Force (1946) que tenía la capacidad de proteger una antena radar sin perder la capacidad de recibir las señales en el interior de la estructura. Bird, hizo posible los fenómenos aplicados en las membranas neumáticas contribuyendo a la evolución de las estructuras de aire en todo el mundo.(7) En 1956 Bird fundó su propia compañía para continuar el desarrollo de las estructuras ligeras y construcciones hinchables. Birdair Structures evidenció sobre la aplicación de la membrana neumática en la arquitectura. Las oportunidades para estas construcciones entraban en los mundos de la agricultura, pabellones deportivos, comerciales y recreativos, además de aplicaciones militares y de emergencia. Fig . Walter Bird on first Radome at CAL 1948 (2008) EFTE Technology and design.

[INTRODUCCIÓN A LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

Un año después, Birdair levantó una cubierta traslúcida, construida a partir de hojas plásticas, que envolvía la piscina de su casa en Buffalo, New York (1957). Este diseño consiguió aparecer en la portada de la revista Life Magazine, aportando una perspectiva futurista a la exploración de las propiedades hinchables de los materiales sintéticos. La estructura formaba parte de la primera aplicación doméstica en el mundo de la membrana neumática.

Fig . Swimshelter, in 1957. (2002) BlowUp. Inflatable art, architecture and design.

[LOS ORÍGENES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

A partir de los 50, se construyeron multitud de prototipos que probaron la tecnología de las estructuras soportadas por aire, pero no fue hasta la industrialización de los materiales sintéticos en la década de los 60, cuando empezaron a desarrollarse experimentaciones de las membranas neumáticas con notable intensidad en el campo de la arquitectura. La flexibilidad espacial que podían aportar estos cuerpos arquitectónicos desencadenó un fuerte interés por los materiales sintéticos. A partir del desarrollo de los polímeros y su uso para constituir membranas neumáticas, la construcción neumática se configuró como la principal rama dentro del estudio de las construcciones ligeras. La manufacturación de láminas plásticas resistentes y de bajo coste económico potenció la evolución de la práctica constructiva de membranas e inflables en las próximas décadas. La mejora técnica en películas plásticas producidas con materiales como PVC y poliester y en coberturas de fábricas compuestas por fibras de vídrio y PTFE, abrió un amplio abanico de posibilidades en el mundo de la membrana neumática.(8) El avance de la tecnología de los polímeros pudo hacer realidad la viabilidad de las estructuras neumáticas en el mundo expositivo. Sobre estas líneas siguieron los diseños neumáticos de Victor Lundy. El techo hinchable del restaurante Brass Rail (1963) figura entre las construcciones neumáticas más sensacionales de la década de los 60. El proyecto compuesto por cuerpos esféricos infables, utilizaba el mecanismo de las membranas neumáticas para proteger el interior del restaurante. Estos se consiguieron estabilizar por medio de cuerdas que se sujetaban a un mástil central de acero. Esta innovadora construcción ligera fue uno de los primeros éxitos que exploraban las posibilidades de las construcciones inflables en el mundo de la arquitectura.(1) La arquitectura proyectada con membranas neumáticas tiene la característica de introducir gran cantidad iluminación natural gracias a la transparencia de los polímeros. Estas estructuras combinan la ligereza y flexibilidad logrando cubrir espacios de dimensiones que serían imposibles de imaginar con otros métodos estructurales u otros materiales tradicionales. Así la membrana neumática ofrece la posibilidad de síntesis. Las composiciones neumáticas emplean el crecimiento de formas flexibles, curvas, y orgánicas, con el talento de lograr ambientes espaciales singulares inspirados en las figuras básicas que podemos encontrar en la naturaleza.(2)

[INTRODUCCIÓN A LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

Las habilidades y el potencial del aire en la construcción y las capacidades de los nuevos polímeros, incentivaron a multitud de arquitéctos, artistas e ingenieros a explorar el mundo de la neumática. La producción de nuevos sistemas basados en una energía más económica proponían nuevas maneras de constituir pieles climáticas, inteligentes y cambiantes influenciadas en formas biológicas. La membrana neumática se desarrolló con el objetivo de explorar las atractivas capacidades inflables de los polímeros en el mundo constructivo, además de buscar una reinvención de las interacciones entre la arquitectura, los usuarios y el entorno.(9) “La neumática es el proceso de formación de todos los seres vivos” Graham Stevens, 1974 Fig . Victor Lundy’s Brass Rail Restaurant, New York World’s Fair. (2008) EFTE Technology and design.

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

3 [Antecedentes de la membrana neumática] A mediados del siglo XX, la membrana neumática se identificaba como una singular piel ideal capaz de encerrar ambientes mecánicamente controlados. La construcción de sistemas neumáticos consiguió ser conocida como la estrategia más asequible para producir cuerpos arquitectónicos adaptables que no necesitasen de cantidades de recursos y tiempo excesivas. Volviendo al diseño neumático de Lundy, el Pabellón de la exposición ambulante (1960) que se construyó en colaboración con Birdair para la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos, constituyó un escenario revolucionario para el campo de la neumática. La solución de Lundy estaba compuesta por dos pieles compartimentadas e independientemente estabilizadas por diferencia de presión en la que intervenían sistemas neumáticos híbridos. La división de los espacios tenía como objetivo salvar la estabilidad del conjunto en caso de tener un accidente en algún espacio de la estructura.(4) Las membranas de la estructura, constituidas por nilon revestidas de vinilo, conseguían formar una estructura super ligera, capaz de ser transportada y levantada de nuevo. Además de estas características, el pabellón alcanzó luces de 91 metros de largo, 38 de ancho y 19 de alto sin necesitar de estructura auxiliar. Descrito como “the first great monument of environmental wind-baggery” por Reyner Banham, este proyecto demostró el potencial de las membranas neumáticas como cuerpos arquitectónicos.(7) Fig . Pabellón de la exposición Ambulante de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos. (1975) Arquitectura neumática. Nuevos caminos de la arquitectura. Roger N. Dent.

Fig . Entrada del pabellón de la exposición Ambulante de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos. (1975) Arquitectura neumática. Nuevos caminos de la arquitectura. Roger N. Dent.

La posibilidad casi ilimitada de dar forma a los materiales plásticos en diversos procedimientos de moldeo y transformación, su capacidad de flexión y la habilidad de conformar grandes volúmenes con un peso reducido, hacen realidad la construcción de obras como esta. En los siguientes años, investigaciones de bases constructivas para configurar estructuras ligeras a partir de las oportunidades de los polímeros, empezaron a invadir el mundo. La década de los 60 se presentó con notables transformaciones en el pensamiento de la sociedad, ligadas a la industrialización de nuevas combinaciones de polímeros que acabarían por cambiar los modos de vida del hombre moderno. Estas intenciones estaban relacionadas con las sociedades modernas, dependientes de las transformaciones sociales y filosofías que añoraban la vida nómada del pasado apoyadas en el progreso tecnológico. Este contexto cultural será esencial en el campo de arquitectos, donde se empaparon de ideas y conceptos que desarrollarán gracias al apoyo de los polímeros. La búsqueda de nuevas técnicas y mecánicas en el desarrollo de la neumática será primordial en el interés del consumismo arquitectónico de la década. Esta motivación estaba guiada por un deseo de crítica hacía los sistemas establecidos de la arquitectura y la sociedad, a partir de la tecnología. Sobre todo en autores que estaban en busca del desarrollo de la construcción móvil y flexible, incluyendo las ideas y conceptos de Fuller y Otto, Cedric Price y Archigram en Londres, Haus Rucker en Viena, Utopie y Jungmann en Paris, Prada Poole en España y el movimiento metabolista en Japón entre otros.(7)

[ANTECEDENTES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

3.1 [La membrana climática] Paralelamente a la evolución de las teorías y tecnologías de la neumática, el recorido de propuestas que imaginaban entornos ideales se aceleraba con el transcurso del tiempo. La aparición de los polímeros posibilitaba a diversos visionarios a fantasear sobre el control climático, a partir de estructuras futurísticas que protegieran a los seres vivos de las adversidades atmosféricas del planeta. El desarrollo de membranas neumáticas incentivó a diseñadores utópicos a experimentar con las oportunidades que estos cuerpos podrían ofrecer. Una de las primeras obras que seguía estas tendencias fue el diseño de una burbuja neumática con la que Buckminster Fuller pretendía envolver un distrito entero de New York (1962). Manhattan quedaría libre de fuerzas climatológicas exteriores, pasando a formar parte de un macroclima de una cúpula transparente gigante. Los habitáculos individuales del distrito de Nueva York se liberarían de la función de refugio del exterior, pasando a un segundo plano, donde la membrana neumática protectora se encargaría de todo el trabajo.(10) El deseo de cubrir las necesidades básicas junto a un propósito de futuro mejor , fueron el origen de grandes cúpulas imaginadas, que conseguirían envolver ambientes habitables artificiales en lugares inhóspitos. La membrana neumática, en representación de tales cúpulas, sería capaz de constituir entornos habitables. Esto permitiría al ser humano a asentarse en lugares con climas extremos.

Fig . Photomontage: An enormous transparent dome covers a whole district of New York; inside, an environment with a controlled climate. Buckminster Fuller, 1962. (2008) Transparent plástics. Design and technology.

[LA MEMBRANA CLIMÁTICA]

Algunas de las experimentaciones de las membranas neumáticas de Frei Otto se pensaron para formar paisajes urbanos orgánicos. Otto intencionadamente buscó entornos imposibles de habitar donde poder demostrar que, con el progreso de los nuevos modelos constructivos neumáticos, se podían crear ambientes paradisiacos en los que sería posible residir.(3) En 1962, Otto realizó un diseño de una gran cúpula neumática que conseguiría establecer un espacio habitable para una ciudad entera en el Ártico (1962). La propuesta no se desarrolló hasta 1971. Con la colaboración de Kenzo Tange y URTEC, la envolvente consistió en una enorme cubierta neumática combinada con estructura de cables de fibra de poliéster que cubriría un diámetro de 2000 metros con 240 metros de altura.(8) Los siguientes años fueron espectadores de creaciones de numerosos proyectos y experimentos que jugaban con crear estructuras ambientales a partir de combinar los principios neumáticos y estructuras de cables y redes. Las capacidades de ligereza y transparencia de los polímeros hacían posible la creación de cúpulas gigantes capaces de controlar el clima del espacio que encerraban en su interior.(5)

Fig . A design for a large pneumatic dome supported by a network of cables for a city in the artic. Frei Otto, Kenzo Tange, Ove Arup, 1971. (2008) Transparent plástics. Design and technology.

[ANTECEDENTES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

En el camino del desarrollo de las estructuras ligeras de Fuller, el diseño de cúpulas geodésicas proporcionaron el esqueleto perfecto para la constitución de nuevas realidades para la arquitectura neumática. En la Expo de Montreal de 1967, el US Pavilion (1967) de Fuller fue diseñado como una estructura geodésica que controlara el entorno ambiental a partir de un sistema de elementos triangulares y hexagonales cubierta por una piel plástica. Esta envolvente funcionaba como reguladora del cambio atmosférico entre el interior y el exterior. Esta estructura fue conceibida como construcción neumática, a pesar de no utilizar elementos hinchados.(7) Del mismo modo, en 1971 fue ideado The Climatroffice (1971) por Fuller en colaboración con Foster Associates. Este proyecto fue sucesor del invernadero Climatron, cubierta geodésica basada en los principios geométricos de las estructuras de Fuller “Tensigrity”, en 1960. La obra estudiaba el uso de espacios flexibles encerrados por una membrana plástica, soportada por una estructura ligera auxiliar, que lograba mantener el ambiente interior con cualidades ideales para los usuarios.(11) Fig . The US Pavilion for the 1967 Montreal Expo. Buckminster Fuller. (2008) EFTE Technology and design.

Fig . CLIMATRON. Murphy and Mackey with St. Louis Engineers Synergetics, Inc, St. Louis, Missouri, 1960. Fuente: CLOSEDWORDS.net https://www.closedworlds.net/climatron

[LA MEMBRANA CLIMÁTICA]

En 1968, Fuller y Foster empezaron a colaborar en proyectos que experimentaban con los mismos principios y aspectos que las obras anteriormente mencionadas. Banham sintetizó el potencial de los proyectos de Foster y Fuller en una frase: “the possibility of bending the environment to one’s will through high technology”.(7) Las ligeras mega-estructuras de estos diseños tenían muchas carecterísticas en común con la arquitectura flexible y los principios de movilidad de Yona Friedman. Los conceptos de la Ciudad Climatizada (1959) de Friedman, basados en la climatización del conjunto urbano, se pueden apreciar en estos diseños. Las propuestas de Fuller y Foster eran capaces de adaptar los espacios a las necesidades básicas del ser humano, según las cualidades y particularidades del lugar, a partir de sistemas constructivos adaptables, que conformaran habitáculos ligeros y extensos, logrando la convivencia entre el comportamiento natural del entorno y la sociedad habitante.

Fig . Climatroffice, a 1971 collaboration between Buckminster Fuller and Foster Associates, proposed a large mixed-use building and landscape within a climatic envelope. (2008) EFTE Technology and design.

Fig . La aglomeración espacial, Sketch de las ideas de Yona Friedman. (1978) La arquitectura móvil. Yona Friedman

[ANTECEDENTES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

Fig . International Energy Expo’ 82, Knoxville, USA. Fuller + Foster. 1979 Fuente: Norman Foster Foundation Archive. https://archive.normanfosterfoundation.org/en/consulta/registro.do?id=3463

Fig . Mega-estructuras sobre las ciudades, proyectos ideales de Yona Friedman. (1978) La arquitectura móvil. Yona Friedman

[LA MEMBRANA CLIMÁTICA]

El desarrollo de estructuras modulares ligeras tiene una importancia significativa en el progreso tecnológico de las membranas neumáticas. Estas ayudan a conformar el sistema que estabiliza las pieles y elementos hinchables que componen las estructuras neumáticas. Así, las burbujas neumáticas de Otto y Fuller, fueron de inspiración para el desarrollo de la membrana neumática en estos conceptos, combinándolas con estrategias basadas en el crecimiento de estructuras ligeras, aportando un avance significativo en la teoría de las estructuras neumáticas. La idea de envolver espacios con el fin de crear microclimas donde poder desarollar ciudades en las propuestas de Otto y Fuller, también fueron notablemente influyentes en artistas del movimiento contra-cultural, quienes adoptaron los conceptos y teorías de las construcciones ambientales para sus diseños. Las posibilidades de envolver grandes áreas con pieles ligeras y traslucidas constituidas por materiales sintéticos, resultan especialmente relevantes en el diseño de la propuesta de Jose Miguel de Prada Poole para el concurso internacional de un hotel en Abu Dhabi (1976). La cubierta geodésica de Fuller y la micro-ciudad en el Ártico de Otto fueron grandes referentes para este proyecto. La adaptación del clima extremo del desierto se lleva a cabo mediante la generación de un micro-clima, cubierto por cúpulas hinchables, que permite el crecimiento de la vegetación y el desarrollo de la ciudad imaginada. El proyecto se compone por piezas que componen la convivencia del entorno y el hotel. Los habitáculos y las zonas comunes se encuentran en torres en altura, dejando libre la planta baja, consigue crear un espacio al falso aire libre que constituye el ecosistema. Todo este mundo es envuelto por grandes membranas neumáticas que consiguen protegerlo de adversidades climatológicas y de las extremas temperaturas de la zona.(12) Fig .Hotel en Abu Dhabi. Interior (Prada Poole, 1976) (2013) La arquitectura de Jose Miguel de Prada Poole: Teoría y Obra, Tesis: Nuria Prieto Gonzalez

[ANTECEDENTES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

Aparte de los referentes de cúpulas ambientales, Otto y Fuller, el trabajo de Prada Poole también tiene influencias de las utópicas propuestas para el diseño de macro-ciudades de Archigram y las ideas del movimiento metabolista japones, entre otros. La estructuración de las burbujas neumáticas de Yukata Murata para componer los centros de recreación, tiene muchas similitudes con la organización hinchable de los espacios del hotel. Los fundamentos para lograr un espacio habitable en cualquier lugar, combinando al ser humano, la tecnología y el espacio, que podemos encontrar en propuestas como Plug-in City (1960) de Archigram o City in the Air (1960) de Arata Isozaki, también son observables en el proyecto de Prada. La arquitectura neumática entraba en las ideas de adaptabilidad modernas. Los ambientes encerrados por este tipo de construcciones lograban ser al comportamiento humano, se habituaban al usuario y para el usuario. Fig . Hotel en Abu Dhabi. Habitaciones y planta cubierta. Jose Miguel de Prada Poole. 1976 (2013) La arquitectura de Jose Miguel de Prada Poole: Teoría y Obra, Tesis: Nuria Prieto Gonzalez

Cubiertas neumáticas para centros de recreo. Piscinas y pistas de patinaje y planta general. Yukata Murata, 1972. (1976) Construcciones neumáticas : manual de arquitectura hinchable. Thomas Herzog.

[LA MEMBRANA CLIMÁTICA]

Fig . Hotel en Abu Dhabi. Sección (Prada Poole, 1976) (2013) La arquitectura de Jose Miguel de Prada Poole: Teoría y Obra, Tesis: Nuria Prieto Gonzalez

Fig . “Plug-in City” by Peter Cook. 1964. Fuente: ARCHDAILY.com https://www.archdaily.com/399329/ad-classics-the-plug-in-city-peter-cookarchigram

Fig . City in the air project. Shinjuku, Tokyo, Japan, Elevation. 1960. Arata Isozaki. Fuente: MOMA.org https://www.moma.org/collection/works/815

[ANTECEDENTES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

3.2 [La membrana inteligente] La arquitectura neumática se concebía como un nuevo método para habitar en los tiempos venideros. La futuristas características de los polímeros, la flexibilidad de la membrana neumática y el optimismo tecnológico, se combinaban entre sí, dando utópicas respuestas que imaginaban una composición de habitáculo automatizado, basado en la neumática y la computación. La naturaleza orgánica de las estructuras neumáticas y la tecnología se condensaban en el núcleo habitable Un-house (1965), diseñado por Reyner Banham en 1965. Este proyecto fue presentado en su artículo “A home is not a house”, como contraste con la arquitectura convencional y monumental, señalaba el papel de los sistemas tecnológicos en el desarrollo de la arquitectura moderna.(13) Esta membrana neumática se basaba reproducir un organismo arquitectónico que posibilitara la vida cotidiana del usuario en su interior. La infraestructura, hallada en su espacio interno, abastecía las necesidades básicas del habitante, mientras que la cúpula hinchable permitía la entrada de luz natural, además de proteger del exterior al usuario del habitáculo.(5) Fig . The environment bubble, a transparent plastic dome illustrated by François Dallegret. (1965) “A HOME IS NOT A HOUSE”. Reyner Banham.

“Cuando tu casa contiene semejante complejo de cañerías, conductos de humos, cables, luces, acometidas, enchufes, hornos, piletas, trituradores de residuos, parlantes de hi-fi, antenas, plenos, freezers, calentadores —cuando contiene tantos servicios que el equipo podría soportarse por sí mismo sin ayuda de la casa, ¿para qué tener una casa para sostenerlo?” Reyner Banham, 1965

[LA MEMBRANA INTELIGENTE]

Los conceptos de la tecnología portable se sintetizaban con las capacidades de ligereza y flexibilidad que aportaban los polímeros, en reformadoras estructuras neumáticas, que buscaban la industrialización del acondicionamiento espacial en forma de paquetes habitables. Estas ideas también fueron exploradas en los experimentos y proyectos del grupo británico Archigram. El grupo desarrolló teorías de arquitectura ligera y ambiental, investigadas por Fuller y Otto y, al igual que Banham, enlazadas con el uso de las membranas neumáticas en la cultura pop.(7) Influenciado en el progreso tecnológico de la NASA y sus ensayos con estructuras futurísticas hinchables, Archigram diseñó una especie de traje futurístico inflable, que conseguía transportar una infraestructura. Estos conceptos estaban ligados los “hogares” de Banham. Con la expresión: “Pre-packaged frozen lunch is more important than Palladio” en 1967, Peter Cook aludía a los requisitos básicos humanos. Esta expresión definía su entendimiento del concepto de eficiencia. Siguiendo estas ideas, los proyectos de Michael Webb son una interpretación de esta afirmación: un traje que conseguía cubrir todas las necesidades básicas del usuario y con la posiblidad de convertirse en una cámara inflable donde poder vivir.(14) Fig . Cushicle and Suitaloon. Michael Webb, 1967 Fuente: HIDDENARCHITECTURE.net http://hiddenarchitecture.net/cushicle-and-suitaloon/

“Clothing for living in —or, if it wasn’t for my Suitaloon, I would have to buy a house” Michael Webb, 1967

[ANTECEDENTES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

El Cushicle (1966) permitía llevar un ambiente sobre la espalda, y podía hincharse cuando el usuario lo necesitara. Este traje evolucionó con el Suitaloon (1967). Este nuevo espacio de traje tenía la posibilidad de conectarse con otros Suitaloon, pudiendo así crear comunidades temporales a través de enlazar los trajes de varios usuarios. Estas futurísticas burbujas se enfrentaban al concepto convencional de la casa, con el objetivo de encontrar una alternativa nómada basada en la tecnología.(6) El proyecto también representaba el concepto de una piel viva, por medio de los cuerpos hinchables. La membrana neumática podía actuar como una extensión del cuerpo humano, comportándose como una segunda piel. Como membrana ajustable y en gran medida autorreguladora, los cuerpos hinchables conseguían funcionar casi como un organismo vivo más dentro de la sociedad moderna.(15)

Fig . Evolución del Suitaloon. Michael Webb, 1967 Fuente: HIDDENARCHITECTURE.net http://hiddenarchitecture.net/cushicle-and-suitaloon/

[LA MEMBRANA INTELIGENTE]

Las estructuras inflables comparten muchos aspectos con el comportamiento humano. Es suficiente con experimentar los espacios interiores de estos cuerpos para verificar qué sienten, según las acciones exteriores a las que estén expuestas.(4) La fusión entre los avances tecnológicos y la computación, podrían hacer de los cuerpos neumáticos nuevas entidades capaces de responder ante tales estímulos exteriores. Estas ideas serían investigadas por Prada Poole en proyectos los cuales llamaría Smart Structures. Influenciado por las estructuras geodésicas de Fuller, La Estructura de Respuesta Variable (1968) se basaba en una cúpula hinchable inteligente, que tuviese la habilidad de aprender un conjunto de movimientos, a partir de pruebas, que consiguiesen aportar inteligencia a la estructura. El cuerpo arquitectónico se compondría de la membrana neumática sensible y un equipo de computación, que mediante una organización de sistemas cibernéticos, se podría programar la estructura para reaccionar ante acciones exteriores. Poole se inspiraría en publicaciones de temas tecnológicos y futurísticos como Cybernetics (1965) de Nobert Wienner, en el que se desarrolla la idea de que la computación y ordenadores, se convertirán en la prolongación del propio cuerpo de la entidad humana, interpretando a la máquina como los cuerpos orgánicos del nuevo mundo. Influencias como esta determinarán notablemente el trabajo de Prada Poole, en su búsqueda de crear nuevas estructuras, a partir de combinar máquina y arquitectura.(12) Fig . Estructura de Morfología Variable. Expoplástica (Prada Poole, 1969)

(2013) La arquitectura de Jose Miguel de Prada Poole: Teoría y Obra, Tesis: Nuria Prieto Gonzalez

[ANTECEDENTES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

El trabajo de Poole siguió para conseguir controlar la estabilidad de la membrana neumática, a través de la computación. La evolución de los conceptos de esta pieza, la podríamos describir con proyectos como, la Casa Jonás (1970), donde Poole buscará crear una autentica construcción inteligente, capaz de cambiar su posición, dependiendo de las exigencias del usuario.(16) Las organización de las estructuras en los diseños de Winfried Wurm, sirvieron de referencia para solventar la problemática que presentaba la composición de cojines hinchados de La Estructura de Respuesta Variable. La Casa Jonás se piensa para que la estructura pueda aumentar o disminuir su tamaño, en función de las demandas del habitante, a través de un sistema de plegaduras reguladoras. Este proyecto también tenía la particularidad de poder unirse con otras casas Jonás, con la habilidad de relacionarse con más usuarios y crear comunidad. Estos aspectos tienen mucho en común con las alternativas habitacionales de Archigram, Cushicle y Suitaloon.(12)

Fig . Jonás. Estudio de detalle. (Prada Poole, 1970) (2013) La arquitectura de Jose Miguel de Prada Poole: Teoría y Obra, Tesis: Nuria Prieto Gonzalez

“¿Se puede vivir dentro de un animal? La Biblia nos habla de que Jonás permaneció tres días consecutivos dentro de una gran ballena pero nada nos dice de su experiencia habitativa. (...) ¿Cómo será la vida dentro de un gran animal? ¿Cómo se entendería un espacio habitacional dialogante?” Prada Poole, 1970

[LA MEMBRANA INTELIGENTE]

Fig . Sistema de construcciรณn de cรกscaras neumรกticas. Winfried Wurm, 1968. (1976) Construcciones neumรกticas : manual de arquitectura hinchable. Thomas Herzog.

Fig . Prototipo de la Casa Jonรกs. Prada Poole, 1970. Fuente: CYBERNETICZOO.com http://cyberneticzoo.com/tag/spanish/

[ANTECEDENTES DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

La síntesis de la tecnología y la neumática, lograba alcanzar un pensamiento de futuro, donde la arquitectura actuara en función de las posibilidades que presenta al usuario, además de posibilitar la constitución de un ambiente construido lleno de oportunidades que incentivara el progreso y el desarrollo de la acción de habitar. En ciertas situaciones, las membranas inteligentes, tendrían la capacidad de respuesta. Esto posibilitaba las modificaciones de la estructura, y con ella, el ambiente y espacio interior de los cuerpos, adaptándose a las necesidades del momento del usuario. (17)

Así, en el mismo año, el diseño bajo la dirección de Ivan Petrovic, también exploraba las posibilidades de la membrana neumática, junto a un equipo mecánico programado por ordenador, capaz de cambiar su forma completa según las exigencias del habitante. El mecanísmo de Vacuumatics (1970), juega con la cantidad de aire que contiene en sus membranas, junto a un material granular, que dependiendo la cantidad de presión que se aplique, se consigue una rigidez u otra, en función de la forma que requiera el usuario. El sistema de brazos hidráulicos modificarían estos aspectos, con el objetivo de conseguir la forma deseada, según las órdenes dadas por los usuarios del cuerpo. La cantidad de “vacío” que posea la membrana neumática, determinara su rigidez, forma y función.(8) Fig . Vacuumatics. Prototipos. Directed by Ivan Petrovic. 1970 (1976) Construcciones neumáticas : manual de arquitectura hinchable. Thomas Herzog.

[LA MEMBRANA INTELIGENTE]

Fig . Vacuumatics. Ivan Petrovic con John Gilbert, Marcus Patton, Chris Mullen, y Stanley Black. 1970 (1976) Construcciones neumáticas : manual de arquitectura hinchable. Thomas Herzog.

En las utópicas propuestas de los autores anteriormente mencionados, las membranas neumáticas constituían casas que imitaban los procesos de crecimiento biológicos, volviéndose organismos vivos que cuidaban de sus usuarios. La piel sintética le permitía proteger a los integrantes, mientras que la tecnología, le aportaba la inteligencia necesaria para poder responder a los estímulos externos, y la imprescindible infraestructura le garantizaba cubrir las necesidades básicas de los habitantes. Las oportunidades que ofrecen los progresos tecnológicos parecen tener una conexión especial con las posibilidades flexibles de los polímeros para construir arquitectura. El diseño de una arquitectura neumática, ligera y flexible, capaz de integrar las necesidades del presente con la habilidad de adaptarse a las circustancias del futuro, podría determinar la vida de las sociedades venideras, y la de la arquitectura en sí.

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

4 [Evolución de la membrana neumática: material y técnica] Los materiales sintéticos se han reinventado en las experimentaciones proyectuales de la vanguardia arquitectónica contemporánea en relación entre espíritu y materia, forma y material. El desarrollo de los polímeros ha determinado las aspiraciones de los visionarios, y con ellas, el camino de la arquitectura. La evolución de fantasía enfocada en métodos constructivos futurísticos, con el objetivo de buscar alternativas eficientes para habitar el planeta, seguía el curso de la evolución de los materiales sintéticos en el contexto mencionado en los apartados anteriores. Hoy en día, se realizan diversos ensayos y trabajos con el ánimo de que la tecnología y las consecuencias de su progreso sean admisibles y menos dañinas para el medio ambiente. En todas las ciencias, y en este caso en la arquitectura, la búsqueda de los mínimos recursos para seguir con el crecimiento de la sociedad, en relación con la forma, estructura y función de los cuerpos arquitectónicos, desempeña un papel importante.(2) El interés de la ciencia, influye en el desarrollo de los materiales sintéticos, y con ello, en la mejora de las características de las membranas neumáticas. La producción de nuevos polímeros mejorados con mayor rendimiento constructivo, junto al crecimiento del interés por las oportunidades de reciclaje y al aumento de durabilidad gracias a combinaciones con otros componentes, hacen que la piel de estas estructuras esté en constante cambio y experimentación. También las especificaciones tridimensionales digitales y los nuevos sistemas de computación numérico, han mejorado significativamente el análisis y cálculos de formas, combinación de estructuras, y construcción de nuevos patrones de elementos hinchables.(1) En la década de los 70 se empezará a industrializar uno de los polímeros sintéticos que supondrá una notable evolución en aspectos de diseño y características constructivas de la membrana neumática. Después de la crisis del petróleo en 1973, el EFTE (Etileno-TetraFluoroEtileno) apareció como una medida para poder utilizar las energías renovables, como la energía solar, frente a los combustibles, ya que este material presentaba unas cualidades de traslucidez y resistencia térmica muy atractivas. El EFTE conseguía una permeabilidad lumínica excelente frente a la del vidrio, como también un menor peso propio para utilizar en la construcción. Este innovador polímero fluorocarbonado, tiene características de ligereza, durabilidad y flexibilidad, superiores a la de otros polímeros, que aliadas con el aire, podría suponer la reducción de coste y mantenimiento de construcciones de gran envergadura.(18)

[LA TÉCNICA NEUMÁTICA EN LA ARQUITECTURA: EVOLUCIÓN Y FUTURO]

Sin embargo, la aplicación del EFTE en el campo de la arquitectura no apareció hasta 1982, cuando se le solicitó a Vector Foiltec el proyecto de corregir una envolvente de un invernadero del Burguers’ Zoo en Arnhem, Holanda. Foiltec decidió sustituir la membrana colapsada de FEP (Etileno-propileno fluorado), con cojines hinchados de EFTE sobre la misma subestructura original del proyecto. Las nuevas envolventes del complejo ofrecían un mejor ambiente térmico, sumergido en luz natural, gracias a las características de la membrana neumática compuesta por el nuevo polímero. El EFTE se podía organizar de manera que, pudiese crear un sistema de cojines hinchables que estuviesen apoyados en una subestructura ligera para constituir envolventes rígidas de dimensiones muy extensas. Este nuevo material supuso la evolución del proyecto de la ciudad en el Ártico de Otto. En 1980, Arni Fullerton y Buro Happold colaboraron con Otto para 58 Degrees North, un proyecto de ciudad cubierta demandada por el gobierno Canadiense, para obtener petróleo en Alberta. Esta vez, se optó por utilizar EFTE para componer la cúpula climática que protegería a los trabajadores en la zona.(7)

Fig . EFTE’s architectural debut was a replacement for FEP cushions that failed due to creep and tear propagation. 1982. (2008) EFTE Technology and design.

Fig . One cladding option for the air-supported, cable-restrained membrane of 58 Degrees North, was two layer cushions of EFTE. 1980. (2008) EFTE Technology and design.

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

De este modo, las estructuras compuestas por EFTE, tenían grandes posibilidades de modelado, gracias a la combinación de la flexibilidad que aportaba el polímero con las geometrías conseguidas por el modulado de las estructuras ligeras portantes. Las técnicas de computación y análisis de esfuerzos, así como la aparición de softwares que tuviesen la habilidad de modelado 3D, también impulsaron el desarrollo de nuevas geometrías para la membrana neumática. Dado que, tanto la nueva generación de plásticos como las técnicas de producción digital progresaron en paralelo, se podían conseguir complejas geometrías que siguiesen modelos de crecimiento orgánico. Cercana a la actualidad, la obra DE_PLO (2007) de dEEP Architects consiste en un sistema de células espaciales tridimensionales organizadas por cojines hinchables de EFTE, que pueden ser extendidas, de manera que logran envolver áreas médicas para dar respuesta a situaciones de emergencia. Este sistema de membranas neumáticas inteligentes tienen la habilidad de adaptar su forma y ambiente, según las necesidades espaciales que demanden los problemas sanitarios de los usuarios. En cierta medida, podríamos decir que, el proyecto de dEEP Architects constituye una evolución de los organismos neumáticos inteligentes de la obra Jonas de Prada Poole. El diseño digital de los polímeros habilitaba a construir estructuras, influenciadas en las propuestas de Otto, basadas en procesos de formación biológicos encontrados en el comportamiento de la naturaleza. La construcción de estructuras ligeras, inteligentes y flexibles, compuesta a partir de membranas neumáticas orgánicas, empezaban a tener una perspectiva real con el progreso de la tecnología y la ciencia.

Fig . DE_PLO. (2007) The EIHS is a deployable 3D structure generated from a flat surface, able to arrive directly from the factory to the site, perfectly packaged and ready for easy and quick assembly. Fuente: ARCHDAILY.com https://www.archdaily.com/120301/de_plo-deep-architects/

[EVOLUCIÓN DE LA MEMBRANA NEUMÁTICA: MATERIAL Y TÉCNICA]

Fig . DE_PLO. by Li Daode from dEEP Architects, cooperated with architects Ana Cocho Bermejo and Andrea Balducci Caste. 2007. Fuente: ARCHDAILY.com https://www.archdaily.com/120301/de_plo-deep-architects/

Fig . Jonás. Comunidad de organismos hinchables. (Prada Poole, 1970) (2013) La arquitectura de Jose Miguel de Prada Poole: Teoría y Obra, Tesis: Nuria Prieto Gonzalez

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

5 [Casos de estudio] 5.1 [The Eden Project]

A partir del año 2000, se empezaron a desarrollar las primeras aplicaciones para el EFTE en edificaciones de grandes dimensiones, con el objetivo de explorar las ventajas de las atractivas cualidades que este polímero podría ofrecer para la construcción de una arquitectura sostenible, ligera y flexible. En 2001, el diseño de unas cúpulas geodésicas ambientales por parte de Nicholas Grimshaw, revoluciona el campo de las estructuras neumáticas, considerándose una de las membranas climáticas más importantes en todo el mundo.

The Eden Project (2001) tiene el objetivo de lograr la convivencia entre el comportamiento humano y el crecimiento de la naturaleza. Este diseño está vinculado con el concepto ideal de paraíso a través el control tecnológico del entorno ambiental. El proyecto consiste en un conjunto de 8 cubiertas neumáticas que actúan como cáscaras climáticas, que envuelven la zona natural, generando el control de diferentes atmósferas.(7) Este gran invernadero de casi 30.000 m2 encerrado por bóvedas geodésicas, se encuentra ubicado encima de un pozo de arcilla, cerca de St Austell en Cornwall, Ingleterra. El diseño original, que se empezó en 1996, proponía vidrio como material para cubrir los espacios, cuando la firma de Grimshaw y Partners optó por EFTE. El resultado fue una alternativa sostenible, formada por membranas neumáticas de EFTE. Esto logró una estructura mucho más ligera, flexible y duradera, que funciona como envolvente espacial y climática, para generar los diversos entornos naturales deseados en la zona.(18) Fig . The Eden Project. Nicholas Grimshaw. 2001. Fuente: GRIMSHAW.global https://grimshaw.global/projects/the-eden-project-master-plan/

[LA TÉCNICA NEUMÁTICA EN LA ARQUITECTURA: EVOLUCIÓN Y FUTURO]

Fig . The Eden Project. Cúpulas neumáticas invernadero en St Blazey, Cornwall, UK. Nicholas Grimshaw. Fuente: GRIMSHAW.global https://grimshaw.global/projects/the-eden-project-master-plan/

[CASOS DE ESTUDIO]

El conjunto se divide en dos partes: En la parte central se enuentra la entrada del Edén, compuesta por las puertas de acceso, comercios, baños, áreas comerciales y educativas, mientras que, en las grandes cúpulas se hallan los entornos naturales vegetales. Influenciadas en las estructuras de Otto, las bóvedas funcionan como grandes burbujas intersectadas, que generan espacios envueltos donde se desarrolla el crecimiento de vegetaciones, tanto de ambientes húmedos, simulando selvas tropicales, como de entornos encontrados en áreas secas y templadas.(18) La piel del proyecto logra cubrir más de 20.000 m2 de suelo. La estructura portante, compuesta de módulos de acero galvanizado, consigue lograr una altura casi de 50 metros sin puntos de apoyo internos. El espacio interno es ligero y libre, donde se desarrolla la relación de los usuarios con el proceso de crecimiento vegetal en los distintos ambientes.(19)

Fig . The Eden Project. Sección longitudinal y planta cubierta. Nicholas Grimshaw. 2001 (2008) EFTE Technology and design.

[THE EDEN PROJECT]

Esta estructura estaba referenciada en las técnicas de composición de las cúpulas geodésicas de Fuller. El avance en los procesos tecnológicos de computación consiguieron dar un nuevo paso para The Eden Project, con los nuevos métodos de programación, se digitalizaron los cálculos de las estructuras geodésicas de Fuller, reinterpretando el modelo en espacios virtuales 3D. Con estos métodos se reducen el tiempo y el material empleados en la construcción de la estructura portante de las membranas neumáticas.(1) Fig . Buckminster geodesic dome 3D Model and Fuller drawings. Fuente: BUCKMINSTERFULLERINSTITUTE https://www.bfi.org/

Fig . The Eden Project. Cúpulas en construcción. Nicholas Grimshaw. 2001 (2004) Membrane Structures.

[CASOS DE ESTUDIO]

La estructura de las bóvedas están constituidas por mallas principales esféricas conectadas por módulos tetrahedrales colocados entre ellas. Las mallas centrales se componen de módulos de formas hexagonales, pentagonales y triangulares. Esta estructura también esta referenciada en los procesos de crecimiento biológico, basados en el principio de estructuras ligeras de Otto. El ritmo de hexágonos simula las formas de los panales de abejas, este compone un módulo de estructura ligero para soportar los cojines hinchados de EFTE.(5) Fig . The Eden Project. Morfología de los módulos de la estructura. Nicholas Grimshaw. 2001 (2004) Membrane Structures.

Fig . Células hexagonales. Otto Frei. (2005) Otto Frei. Complete works.

[THE EDEN PROJECT]

El sistema de cojines hinchados de EFTE, acoplados en los módulos hexagonales de la estructura, consigue crear los exóticos climas ambientales organizados en el interior del conjunto. Esta estructuración por cojines inflables de grandes dimensiones ya se podía apreciar en las estructuras neumáticas de la OSAKA expo de los años 70. La gran cubierta del Festival Plaza (1970), diseñada por Kenzo Tange, estaba formada por una gran estructura portante y por una organización de cojines de poliéster hinchados que protegían el pabellón. Fig . The Eden Project. Interior de las cúpulas. Nicholas Grimshaw. 2001 (2004) Membrane Structures.

Fig . Festival Plaza. OSAKA expo 70s. 1970. Kenzo Tange. (1976) Construcciones neumáticas : manual de arquitectura hinchable. Thomas Herzog.

[CASOS DE ESTUDIO]

Los módulos hexagonales de las estructuras geodésicas, tienen un diámetro que oscila de 5 a 11 metros. Los cojines neumáticos de su interior se componen por una triple capa de EFTE que protege el interior. Las grandes cúpulas adecuaban las atmósferas de los espacios cubiertos por ellas. En la parte más alta de las bóvedas, también existen aperturas que se pueden abrir o cerrar, en función de las necesidades de los ambientes a acondicionar en el interior de ellas.(19) Las propiedades que ofrecía el EFTE tuvieron mucha importancia a la hora de afrontar las demandas de los ambientes interiores de las envolventes. La capacidad de transmisión de luz que tenía frente a otros materiales, hacía del EFTE una alternativa sostenible al uso de equipos de calefacción y acondicionamiento que tendrían que haberse utilizado constantemente sin este material. Aparte de esto, la ligereza de este polímero, optimizó el cálculo de la estructura portante, ya que esta tenía que soportar menos peso que si no se hubiese optado por cojines hinchables de EFTE. El triple laminado de EFTE en estos cojines, también reducía el gasto energético y económico de los sistemas de calefacción, ya que el aislamiento térmico conseguido por este sistema, disminuía la necesidad de uso de estos artefactos. Los sistemas de ventilación y las técnicas de reutilización de agua de conjunto fueron diseñadas buscando la mejora de rendimiento de las cúpulas. Además de todo esto, el EFTE es reciclable, capacitando a las membranas de volver a ser energía.(18) The Eden Project constituye una realidad para las utópicas propuestas de membranas climáticas proyectadas en los años 60 y 70. Los principios medioambientales de Otto y las ligeras estructuras de Fuller se mezclan con la evolución de los materiales sintéticos y las nuevas capacidades de modelado virtual en este proyecto. Las cúpulas geodésicas consiguen ser auténticas membranas climáticas que envuelven diferentes ambientes según las necesidades de la naturaleza. The Eden Project logra ser una especie de exposición, que muestra como la tecnología y la biodiversidad se interrelacionan entre sí para crear comunidad.

Fig . The Eden Project. Sección transversal. Nicholas Grimshaw. 2001. Fuente: GRIMSHAW.global https://grimshaw.global/projects/the-eden-project-master-plan/

[THE EDEN PROJECT]

Fig . The Eden Project. Nicholas Grimshaw. 2001. Fuente: GRIMSHAW.global https://grimshaw.global/projects/the-eden-project-master-plan/

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

5.2 [Cyclebowl] Con el avance tecnológico, las membranas neumáticas pasaron a ser entes programables, capaces de desarrollar respuestas, según las necesidades del ambiente espacial envuelto en el interior de sus cuerpos. El diseño virtual y sistematizado de los polímeros, daban inteligencia al nuevo desarrollo de membranas neumáticas. El diseño de Atelier Bruckner para el proyecto de reciclaje alemán de Duales System en la Expo del 2000 de Hannover, se presentó como la primer envolvente adaptable, hecha a partir de sistemas de cojines de EFTE. El pabellón temporal Cyclebowl (2000), fue uno de los primeros organismos neumáticos inteligentes que lograba modificar las características ambientales de su interior, a través de combinar la tecnología y la neumática. Las pieles neumáticas de la envolvente exterior, tenían la capacidad de ajustar su presión para modificar su forma y opacidad, en función de las situaciones que se dieran en el espacio interior del pabellón. Las estrategias de diseño del conjunto, le daban “vida” al proyecto. Este organismo inteligente era capaz de adaptarse al entorno y responder a los estímulos externos e internos, estableciendo un diálogo continuo entre los usuarios y el cuerpo de la estructura neumática.(5)

Fig . Cyclebowl. Atelier Bruckner. 2000. (2008) EFTE Technology and design.

[CASOS DE ESTUDIO]

Fig . Cyclebowl. Atelier Bruckner. 2000. (2008) EFTE Technology and design.

[CASOS DE ESTUDIO]

El pabellón estaba constituido por sistemas de membranas hinchables de EFTE, tanto en su fachada como en la cubierta. La forma de taza que componían estos sistemas neumáticos, encerraba una gran rampa que daba el acceso a todos los espacios del pabellón. Estos espacios funcionaban como una didáctica exposición de temas de reciclaje, junto al ascendente recorrido de la pendiente con estructura de espiral.

Fig . Cyclebowl. Sección y planta general. Atelier Bruckner. 2000. (2008) Transparent plástics. Design and technology.

[CYCLEBOWL]

La membrana neumática se componía de una modulación de cojines inflables de EFTE en la fachada, y un cojín de 36 metros de diámetro que constituía la cubierta. Este único cojín neumático estaba estabilizado por una organización de red de cables, que se encontraban tanto en el exterior como el interior de la estructura. Estos sistemas neumáticos constituían la piel del organismo, por la cual el pabellón era capaz de sentir y responder ante las situaciones, adaptando su cuerpo para acondicionar su interior.(7) La transparencia de la fachada podía modificarse según la iluminación que se necesitase en el espacio interior del conjunto. Las membranas neumáticas estaban formadas por tres capas de EFTE, en las cuales dos estaban sombreadas por la figura de una hoja, y en la capa restante, su inversa. Variando la presión, este organismo era capaz de modificar la cantidad de luz natural que incidía en sus espacios, a partir de controlar la posición de la capa central de los cojines de EFTE. Fig . Cyclebowl. Esbozos de cojines neumáticos de EFTE. Comportamiento. Atelier Bruckner. 2000. (2008) Transparent plástics. Design and technology.

[CASOS DE ESTUDIO]

El sistema de control lumínico de la cubierta funciona de manera parecida a la fachada del pabellón. Para controlar la luz cenital se utilizaron textiles rellenos de aire integrados en el gran cojín neumático que constituye la membrana superior. Cuando estos elementos se inflan, las rejillas llenas de aire se extienden y evitan que la luz natural entre por el techo. Este sistema logra adecuar la iluminación de los espacios interiores según la hora del día y la demanda de luz, según la fase expositiva del momento.(5) Fig . Cyclebowl. Cubierta. Inflado de cierre e inflado de abertura. Atelier Bruckner. 2000. (2008) Transparent plástics. Design and technology.

[CYCLEBOWL]

Las técnicas de membranas neumáticas móviles inteligentes del pabellón vienen referenciadas con estrategias de diferencia de presión de las estructuras neumáticas de la década de los 70. En 1972, Thomas Herzog desarrolló un sistema de cubierta adaptable, constituido por membranas hinchables, que variaban su posición dependiendo de la presión de aire inyectada. De la misma manera, algunos proyectos neumáticos de la Expo de OSAKA experimentaban con estos procedimientos. Las setas hinchables (1970) de Tanero Oki y asociados, consistían en un sistema de cables que estaban conectados a un equipo que regulaba la presión de aire de la membrana. Las setas neumáticas se podían cerrar o abrir según la cantidad de aire que se introducía a la estructura. Fig . Sistema de membranas movibles. Thomas Herzog. 1972. (1976) Construcciones neumáticas : manual de arquitectura hinchable. Thomas Herzog.

Fig . Cubiertas móviles. Tanero Oki y Asociados. 1970. (1976) Construcciones neumáticas : manual de arquitectura hinchable. Thomas Herzog.

[CASOS DE ESTUDIO]

El pabellón funciona como un gran organismo programado que encierra un ecosistema flexible, adaptándose a las circunstancias de los usuarios y a las fuerzas externas del entorno. La envolvente neumática controlaba la entrada de luz y la permeabilidad del aire, capaz de regular el balance energético, almacenando o extrayendo radiaciones solares por medio del sistema inteligente de cojines hinchados de EFTE. Las estrategias móviles de Herzog son observables en todo el conjunto del pabellón, que junto a la tecnología y avances de computación, forman un espacio interior vivo, adaptable a las necesidades funcionales, lumínicas y ambientales del momento. La movilidad de los cojines de EFTE, junto a la ligereza y traslucidez del polímero, dotaban de carácter dinámico a la estructura. Se lograba un sistema pasivo ambiental capaz de responder a adversidades del futuro. En este proyecto se observan las aspiraciones de las estructuras inteligentes de Prada Poole. En Cyclebowl se logran mezclar las estrategias de programas sistematizados avanzados, con las ventajas de organización hinchable de los polímeros. Esta estructura neumática consiguió aprender a sentir y a responder a los estímulos, tanto interiores como exteriores del lugar, a través de su envolvente flexible. Se reúnen todos los requisitos para envolver un espacio vivo, flexible y ligero, donde tecnología y biología se sintetizan en un solo cuerpo arquitectónico.

Fig . Cyclebowl. Cubierta. Inflado de cierre e inflado de abertura. Atelier Bruckner. 2000. (2008) Transparent plástics. Design and technology.

[CYCLEBOWL]

Fig . Cyclebowl. Interior. Exposiciรณn del tornado artificial. Atelier Bruckner. 2000. (2008) Transparent plรกstics. Design and technology.

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

6 [Conclusiones] Después de haber indagado en las capacidades de los polímeros y sus aplicaciones dentro del mundo de la neumática y la cibernética, parece que el futuro de nuestras ciudades va guiado por ellos. Las obras estudiadas en el contexto de la post-guerra son catalogables como dirigidas hacia el futuro, ya que, tienen características que podían considerarse inaccesibles en tal momento. Aunque, lo más interesante es fijarse en las tendencias generales que ya rondaban por las mentes de los visionarios de la época. Los polímeros se veían como el material del futuro. Permitían imaginar mundos controlados por burbujas neumáticas gigantes que nos ofrecerían habitar cualquier lugar del mundo. La apuesta por el progreso tecnológico acoplado a la ligereza y flexibilidad de las estructuras neumáticas son observables en las experimentaciones y conceptos del contexto contra-cultural de la segunda mitad del siglo XX. El entusiasmo sobre la evolución de estas técnicas despertó en autores que buscaban una alternativa arquitectónica para el futuro. Las membranas neumáticas se concebían como la piel perfecta para una infraestructura programada, que constituiría la mente de un organismo neumático. Estas cualidades enmarcan a los polímeros como soportes de la creación de innovadoras construcciones hinchables que se oponen a la arquitectura pesada, cara y estática. La membrana neumática tiene la virtud de poder combinar las cualidades de la ingeniería, la arquitectura y el arte, en la búsqueda de sistemas inteligentes que aporten espacios flexibles, en los cuales el protagonista es el aire.(16) La entrada de la membrana neumática en la actualidad, ha ido aumentando cada vez más sus aplicaciones, a partir de la evolución tecnológica, tanto material como cibernética, interesándose menos por aspectos formales y optando por encontrar un equilibrio entre la energía y la sociedad, como elementos primordiales de la arquitectura. El desarrollo de polímeros como el EFTE y programas de computación capaces de sistematizar estructuras y modelar virtualmente formas orgánicas, hace realidad las propuestas de Otto y Fuller. Esta combinación estratégica consigue poner en práctica los principios de sostenibilidad y modelos de estos autores. Los casos de estudios son una evidencia de que las estructuras neumáticas pueden llegar a ser organismos inteligentes capaces de crear espacios con atmósferas artificiales.

[CONCLUSIONES]

En primer lugar, The Eden Project muestra las posibilidades de controlar los ambientes de los espacios envueltos por membranas neumáticas. Este proyecto consigue simular los ambientes tropicales, secos y húmedos, en un mismo lugar. Por medio de cúpulas geodésicas neumáticas, se estabiliza el clima de los espacios compartimentados, creando diversas atmósferas en un solo conjunto. Las cualidades del polímero dejan controlar la cantidad de radiación y luz incidente en los interiores. Luego, los sistemas tecnológicos de la estructura se encargan de regular las características ambientales de los espacios. Se puede observar como estas envolventes atmosféricas ofrecen un entorno ideal para el crecimiento de la vegetación, a través de una estratégía inteligente de uso que opta por la ligereza y traslucidez de las membranas neumáticas. El siguiente caso constituye una aproximación a lo que en un futuro podría ser una construcción inteligente capaz de adaptarse a adversidades mayores. Cyclebowl ha demostrado ser un conjunto de sistemas programados dentro de una piel neumática. Este proyecto mezcla la integración de infraestructuras inteligentes con las técnicas de la neumática, buscados en los proyectos de Banham y Archigram. Gracias a la ligereza y flexibilidad del EFTE en su envolvente, esta estructura podía cobrar vida y transformar sus aperturas en función de sus necesidades sin utilizar grandes cantidades de energía. Los procedimientos de comunicación de control y respuesta de Prada Poole, también pueden ver la realidad en Cyclebowl. A pesar de haber más ejemplos que utilicen la neumática avanzada, en estos proyectos se perciben claramente las características de los avances neumáticos. Estas estrategías sirven de pioneras para investigaciones futuras. La constitución de entes que mezclen estos conceptos de estas obras, lograrían estructuras que envolverían áreas gigantescas, en las que crear ambientes totalmente adecuados al habitar del ser humano. Los espacios podrían ser adaptados según las circustancias, tanto por los estímulos externos del entorno, como por los interiores de sus usuarios, sin perder la relación de ambos. Estos organismos artificiales, buscarían su razón de ser en alcanzar la convivencia de la naturaleza y la vida del hombre en armonía. La investigación de la membrana neumática en el mundo de la arquitectura puede determinar la vida del planeta y su evolución, si se encuentran los sistemas adecuados. No se trata de poner remedios ni soluciones, sino de marcar direcciones de futuro. Las técnicas y métodos podrán avanzar en un camino u otro, lo importante es presentar los valores de sus recorridos para ayudarnos a encontrar ambientes mejores en los que progresar.

[LA MEMBRANA NEUMÁTICA]

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