Entrega pAp Grado

Curso 2012-2013

Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid (ETSAM)

Proyectos de Arquitectura Paramétrica I Tectónica performativa termodinámica

Equipo: Héctor Maestre Deltell (Máster) Sergio Arias Merino (Grado)

Indice

HĂŠctor Maestre Deltell

Sergio Arias Merino

Patrones 3 Referencias (patrones) 4 Referencias (espacios) 10 Memoria 16 Definiciones GH 20 Anexo 26

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Sergio Arias Merino

Héctor Maestre Deltell

Patrón (Definición propia) Conjunto de pautas de acción, constitución o instrucciones, condicionado a la relación y límites de las variables que lo integran; lo que supone un sistema acotado de referencia y control sobre la incertidumbre.

Clasificación propuesta ------------------------>

Objetivo: Búsqueda de patrones de propagación térmica para el desarrollo del proyecto de espacios arquitectónicos, manipulados paramétricamente y controlados por sus condiciones de carácter e identidad.

Patrones

  1.1.1.1.Simple    Geometría constante  1.1.1.    1.1.1.2.Compleja 1.1.1.2.1.Fractal  Bidimensional  1.1.Estáticos  1.1.1.2.2.Orgánica     Estructura invariante 1.1.2.      Espacial   1.2.1.Transformación instantántea   1.2.2.1.Prospectivos ( Reológicos )   1.2.Dinámicos 1.2.2.Secuencia bidireccional 1.2.2.2.Retrospectivos      1.2.3.1.Simultáneos   1.2.3.Temporales comparativos    1.2.3.2.Anacrónicos     1.3.1.1.Ganancias ( Beneficios )    1.3.1.Balance 1.3.1.2.Neutros  1.3.1.3.Pérdidas ( Deudas )      1.3.Económicos 1.3.2.Inversión → 1.3.2.1.Riesgo    1.3.3.1.Productiva ( Exportación )  2.1.Recursivas  1.3.3.Actividad 1.3.3.2.Equilibrada ( Estancamiento )    2.2.Registros diacrónicos    1.3.3.3.Demandante ( Importación ) 2.3.Hibridaciones  1.PATRONES    OPERACIONES 2.4.Mutaciones 2.  1.4.1.1.1.1.Reactivos   1.4.1.

Adaptables 1.4.1.1.1.

Agregación    Manipulación de patrones  1.4.Evolutivos  2.5.Inversiones 1.4.1.1.Colectivos  1.4.1.1.1.2.

Sinérgicos    1.4.2.Imperativos 1.4.1.1.2.Dispersión 2.6.Descomposiciones      2.7.Optimizaciones    1.5.1.1.1.Creencias   1.5.1.1.Ideologías  1.5.1.1.2.

Dudas         1.5.1.2.1.Costumbres        1.5.1.2.2.1.Esquizofrenias         1.5.1.2.Conductas 1.5.1.2.2.Anomalías 1.5.1.2.2.2.Fobias 1.5.1.Intangibles    1.5.1.2.2.3.Paranoias 1.5.

Interpretativos         1.5.1.2.3.Pasiones → 1.5.1.2.3.1.Impulsos       1.5.1.3.1.Comunes → 1.5.1.3.1.1.Sentidos  1.5.1.3.Percepciones     1.5.1.3.2.Excepcionales → 1.5.1.3.2.1.Sinestesia   1.5.1.4.Abstractos     1.5.2.Complejidad implícita → No simplificables ( capricho / redes / energía )      1.6.1.1.Redes cristalográficas Estructura material organizada  1.6.1.   1.6.Constitutivos  1.6.1.2.Estructuras moleculares   1.6.2.Fenomenología empírica → 1.6.2.1.Relaciones físico − químicas 

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Referencias (patrones)

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Sergio Arias Merino

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Directrices comunes (reacciones y sistemas térmicos)

Dentro del amplio espectro que nos ofrece el estudio termodinámico de los espacios, prescindimos inicialmente de su invariante temporal para realizar una aproximación menos figurativa del funcionamiento térmico. Entendiendo las diferencias entre emisor-receptor de condiciones térmicas, de la dificultad de trabajar con la atmósfera que rodea los procesos (espacio ambiente) y por ende, la limitación implícita del software empleado para este tipo de desarrollos (estudio de los procesos de convección), hemos seleccionado dos líneas de investigación que nos interesan especialmente: el estudio geométrico de la detección (captación/ evasión) de calor por radiación de un elemento/sistema según sus necesidades intrínsecas y el estudio analítico de la capacidad de conducción térmica (o aislante) generador de elementos/sistemas según las prestaciones requeridas.

Directriz especializada 1 (RADIACIÓN)

Se trata de encontrar patrones que generen una deformación o una adaptación que consiga la relación adecuada entre nivel de radiación disponible y aporte necesitado por el sistema. No se limita sólo al desarrollo para conseguir la mayor captación, sino también (en otros casos) para conseguir absorber la menor cantidad posible.

Directriz especializada 2 (CONDUCCIÓN)

Los patrones tratarán de dirigir la investigación hacia un sistema configurador de espacios atentamente asistidos por estructuras/envolventes circulatorias de flujos térmicos y la capacidad de alteración de los mismos en base a las propiedades conductoras o deformadoras de los elementos que lo integran.

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Sergio Arias Merino

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Patrones (RADIACIÓN) 1. Pursuing radiation: Para conseguir una MAYOR CAPTACIÓN existe una relación entre altura-cantidad de luz-RAMIFICACIÓN del sistema. Según la Z que ocupan los elementos, tienen un desarrollo distinto, especializándose en las zonas bajas en conseguir mayor altura, y a medida que se asciende en conseguir captar la radiación disponible a esa Z. 2. Pursuing radiation: Estrategia parecida a la anterior, pero en la que hay una especialización de los elementos. Una sola Z (superficie) en la que se produce la captación. En este caso, es un patrón de DISTRIBUCIÓN, y no de ramificación.

3. Avoid radiation: Empleando también la forma de RAMIFICACIÓN para conseguir el MENOR número de elementos expuestos a radiación directa.

4. Avoid radiation: Un “SUBSISTEMA” se genera casi independiente para reducir la captación de radiación en toda la SUPERFICIE del sistema.

5. Avoid radiation: Parecido al anterior en cuanto a funcionamiento, pero en este caso, es cada punto el que desarrolla en su entorno el “SUBSISTEMA” de PROTECCIÓN.

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Sergio Arias Merino

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Patrones (CONDUCCIÓN) 1. Resistividad conductiva: Las figuras de Lichtenberg manifiestan la resistencia de un material dieléctrico a ser atravesado por una descarga instantánea de gran voltaje a altas temperaturas, radiografiando la disipación de energía y calor en volumen de recorrido.

2. Conductividad de flujos: Los sistemas circulatorios, ayudan a transmitir y conducir energía calorífica (junto a otras funciones) mediante tramas capilares que uniformizan la temperatura corpórea de los individuos. En elementos laminares supone una ramificación capilar de conductores, mientras que en volumen supone una estructura arborescente similar al patrón anterior.

3. Redes conductoras trabeculares: Un entramado trabecular, además de aligerar el peso estructural de los elementos, es también una red de conductos de alta resistencia conductiva, ya que favorece la disipación de calor en su interior, en contraposición a las celdas cerradas; una serie de galerías porosas interconectadas.

4. Conductividad termográfica: Se trata de poder visualizar la interacción directa entre las fuentes o flujos de calor y su propagación a través de un material. Permite averiguar el lugar geométrico de las áreas solicitadas por transformaciones de dilatación/contracción o simplemente aquellas afectadas por las variaciones térmicas.

5. Conductores laminares: La distorsión superficial de los materiales o la adecuación de láminas impresas de elementos conductores, favorecen la generación de circuitos integrados. Pequeñas redes capilares capaces de suministrar, electricidad, calor, datos,…

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Referencias (espacios)

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Espacios característicos

Dentro de la línea de producción de espacio arquitectónico seguida en este proceso, es necesario establecer referencias espaciales conocidas, con un carácter propio, que permitan formular un sistema/proyecto con identidad. Un compendio de herramientas con un tacto especial sobre el espacio que buscamos y que controlan esa atmósfera arquitectónica propagable en nuestros patrones.

Entre estos espacios característicos de referencia, hacemos una distinción:

- Espacios arquitectónicos: que hablan de cualidades espaciales y tectónicas.

- Espacios sensibles: que manifiestan propiedades y estímulos que perseguimos.

Se busca una experiencia vinculada directamente a las condiciones térmicas del espacio arquitectónico que permitan regular y modificar las condiciones de partida, procedentes del patrón, hacia una atmósfera térmicamente confortable.

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Sergio Arias Merino

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Espacios arquitectónicos 1. Frei Otto, Estadio Olímpico de Munich

Aunque la malla de vidrio y acero que configura los espacios es estática, da una idea aproximada del tipo de espacio que se busca. Un espacio en tensión, reactivo ante estímulos térmicos, que adapta su configuración a las condiciones paramétricas impuestas.

2. Gisela Stromeyer y Daniel McCullock, Underwater Garden

La búsqueda de atmósferas de flujos sugiere también el desarrollo de espacios en condiciones de entornos muy distantes a las habituales. En este caso, dentro de un medio como el agua, aparece este jardín movido por las corrientes y flujos del entorno inmediato.

3. Gisela Stromeyer, Elie Tahari Showroom

No obstante, también en el interior de otros espacios podemos encontrar referencias que lo transforman, que iluminan de forma difusa el espacio, que concentra la luz en áreas que podrían ser más cálidas y las ensombrece si se busca cierta refrigeración. Un entorno flexible y adaptable basado en la arquitectura textil.

4. Fruto Vivas, La flor, Venezuela

Esta infraestructura sólo la cogemos como referencia en su relación a la función que desempeña. Es un dispositivo a modo de umbráculo que favorece cierta protección por radiación directa de cualquier elemento que se encuentre en la trayectoria de sombra. El espacio que se genera también es adaptativo, ya que es un mecanismo móvil que puede cerrarse o abrirse en función de la energía demandada.

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Sergio Arias Merino

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Espacios sensibles 1. Philip Beesley, Hylozoic Ground 2010

En la idea de bosque térmico, seleccionamos esta instalación que habla de población ramificada con depósitos de acumulación. Unos pequeños artefactos que pueden disponer de fluidos termocontrolados y modificar por conducción y radiación las condiciones térmicas del espacio en el que se insertan.

2. Philippe Rahm, Digestible Gulf Stream 2008

En está sección de la instalación se muestra mediante un análisis termodinámico, la generacón de un vórtice de convección en un espacio concreto debido a la diferencia de temperaturas entre dos elementos.

Lo interesante no son los elementos, ni la habitación en la que están, sino la interacción por la exclusiva presencia a distintas temperaturas de esos mismos elementos.

3. Philippe Rahm, Domestic Astronomy 2009

Aunque el modelo es muy similar al ejemplo anterior, en este caso se trata de una distribución de elementos en el espacio arquitectónico, identificando únicamente la posición por cuestiones de temperatura.

4. Janet Echelman, Every Beating Second 2011

Otra de las referencias es esta instalación en la que la generación de superficies sugiere espacios chimenea, bolsas toroidales de convección, de maneraliviana y ligera casi deformándose con los flujos termodinámicos.

5. Anne Lindberg, Zip Drawing 2012

Finalmente aparecen estos estados intermedios nebulosos que producen calma e incertidumbre. Un paisaje de conductores que bien pueden modificar el medio tanto por su presencia como por su ausencia.

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Memoria

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Sergio Arias Merino

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A partir de las sucesivas aproximaciones al proyecto desde puntos de vista estrictamente paramétricos (y más vinculados a un entorno científico que disciplinar), comienza una búsqueda del espacio que la agregación, transformación e interacción de los patrones iniciales podría generar.

Surge así un proyecto muy liviano, etéreo, que es capaz de generar arquitectura más por la transformación del entorno en términos termodinámicos, que por su presencia física; aunque la significación de todos los elementos en interacción constante que conforman el proyecto contribuyan a producir la identidad del mismo.

De forma concreta podemos distinguir en el desarrollo diferentes elementos. La cubierta, muy ligera, responde a las condiciones térmicas de los puntos inferiores deformándose para calentar o enfriar su entorno más proximo. Para conseguirlo, surgen en ella zonas muy calientes (focos), cuya energía proviene del grupo de células superiores, orientadas perpendicularmente a los rayos del sol para captar siempre la mayor energía posible. Estas células a su vez responden también a las condiciones de los puntos

inferiores, separándose o concentrándose en dichos puntos para arrojar sobre ellos sombra o permitir que sean calentados por la radiación solar. Este conjunto de elementos es modificado continuamente gracias a los mástiles que lo soportan. Por otro lado, el suelo se desarrolla como parte fundamental del proyecto, de tal forma que pueda también modificar las condiciones higrotérmicas. Se trata de un sistema neumático, que es capaz de concentrar agua para producir enfriamiento adiabático en los puntos disipantes.

En definitiva, hablamos de un espacio modificable, ligero, adaptable,... que conduce flujos termodinámicos a través de las membranas y entre los espacios intermedios, mutando en cada momento para adecuarse a la demanda y prestaciones requeridas.

La ventaja de nuestro proyecto es que genera un espacio con carácter que atiende de forma reactiva y dinámica (casi performativa) a las condiciones que le establece el patrón. Las membranas envolventes configuran el lugar geométrico de los puntos de confort térmico, manipulando la velocidad de los flujos y sus temperaturas, para alcanzar esa atmósfera más estable.

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Definiciones GH

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En estas cuatro definiciones, se hace una aproximación paramétrica a las células y tipos de espacio que entran en funcionamiento según las condiciones que marca el patrón.

La primera de las definiciones estructura un árbol de relaciones que se intensifica a medida que crece en altura, esto favorece la colocación de captadores de energía para transmitirlo a los puntos que demanden ser calentados y que por determinadas condiciones del patrón, no reciban el soleamiento suficiente.

En la segunda definición, se estructura una malla que hace las funciones de la cubierta. Reaccionando a 3 focos con distintas intensidades, se originan alteraciones espaciales que atrapan el calor (toroides cóncavos) o lo disipan (chimeneas). Más que una célula aislada, es un sistema, el espacio de relaciones e interacciones ante distintos agentes que demandan o generan determinadas condiciones de energía y calor.

Como ya se introducía algo en la primera definición, en la tercera, precisamos de elementos que arrojen sombra sobre determinadas zonas que demandan reducir la temperatura. Se colocan una serie de paneles cuya normal a la superficie sigue el trazo de la oprientación solar, obstaculizando el paso de luz y radiación donde sea necesario.

En la última definición, lo que tenemos son captadores de energía que conectan con otros paneles a los que dicho suministro permitiría calentar o refrigerar, haciendo que la propia materia que delimita estos espacios interactúe con las demandas de energía y calor de forma performativa.

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Sergio Arias Merino

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En esta definición, lo que se genera es una topografía en la que acotamos un dominio y sobre la que interactúa un foco de radiación lineal. En función de la conductividad térmica del medio, la temperatura ambiente y la intensidad de radiación del foco, se dispone una nube de medidores de temperatura que evalúan cada punto de la superficie y lo manifiestan, a modo de termómetro, mediante una altura, un color y un valor de temperatura asociado único y característico de cada punto.

Finalmente se genera una malla con el desplazamiento de todos esos puntos que la condicionan.

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Anexo

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Videos Convección con tintas a distinta temperatura en medio acuoso http://www.youtube.com/watch?v=7xWWowXtuvA Simulación de convección http://www.youtube.com/watch?v=nluyQThAcmM

Maquetas de proceso

Simulación de convección mediante las fórmulas de Rayleigh-Bénard

Isosuperficies de convección mediante las fórmulas de Rayleigh-Bénard

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