Modelado paramétrico interpretativo en el diseño expresivo de envolventes arquitectónicas en pregrado

Título	Construcción formal del viento
Tipo de Proyecto	Proyecto de Posgrado
Palabras Clave	viento, aerodinámica, envolventes, edificación, arquitectura
Período	2020-
Asignatura	Taller de Magíster 1
Del Curso	Taller: Forma, Cultura y Tecnología 2020 S2
Carreras	Arquitectura, Diseño Industrial"Diseño Industrial" is not in the list (Arquitectura, Diseño, Magíster, Otra) of allowed values for the "Carreras Relacionadas" property., Magíster
Alumno(s)	Christopher Castro
Profesor	Juan Carlos Jeldes, Herbert Spencer

Christopher Castro. EAD 4610. Tarea 1

Expresión formal del Viento en la arquitectura en el siglo XXI

Territorio: Problemática de la expresión formal contemporánea

Desde un punto de vista histórico, la expresión formal actual ha tenido una regresión en los procesos plásticos para llegar a la forma arquitectónica, en esta época de post-modernismo las influencias se han multiplicado en búsqueda de encontrar lo nuevo, pero sin un horizonte de convergencia.

Desde las primeras vanguardias hasta el modernismo del siglo XX, la búsqueda había sido en relación con desconstruir el significado de la obra, es decir, pasar de un estado imitativo a uno interpretativo. En el caso del arte podemos ubicar dos extremos, la primera inflexión comienza con Renoir P cuando señala que al estar pintando uno de ellos se queda sin negro y comienzan a usar en su lugar el azul, pues significa un cambio en el paradigma de la representación, en otro extremo se podría ubicar a Malevich K con su blanco sobre blanco llegando al extremo de la pureza, relegando totalmente el significado de la obra a la interpretación personal, este proceso de abstracción tiene sus repercusiones en el diseño con el nacimiento de escuelas como DeStijl y la Bauhaus, y haciéndose totalmente evidente en al arquitectura de uno de los principales exponentes, Mies van der Rohe, en ocasiones se le ha llamado minimalismo, pero en cuanto a esta depuración es mas preciso llamarla como arquitectura mínima. Este tipo de obras con depuración material y significativa es tomada por algunos arquitectos actuales como Tadao Ando, que construyen desde una estructura expresiva material.

"Puesto que no comprendes el vuelo de mi pensamiento, es preciso tratar de explicártelo. Por la belleza de las figuras no entiendo lo que muchos imaginan, por ejemplo los cuerpos hermosos, bellas pinturas, sino que entiendo por aquella lo que es recto y circular, y las obras de este género, planas y solidas, trabajadas a torno, así como las hechas con regla y con escuadra: ¿concibes mi pensamiento? Porque sostengo que estas figuras no son, como las otras, bellas por comparación, sino que son siempre bellas en si por su naturaleza, y que procuran ciertos placeres que les son propios y no tienen nada de común con los placeres producidos por los estímulos carnales. Otro tanto digo de los colores bellos, que tienen una belleza del mismo género, y de los placeres que les son afectos" Platón

El análisis tiene su contraparte contemporánea, en el sentido de la diversificación de estilos en el cual algunas escuelas hicieron el proceso contrario, caso icono es la calle Strip en las Vegas que se podría entender como la muerte de lo abstracto, los edificios se vuelven temáticos, su intención es hacer visible una cualidad forzosamente cosmopolita, "lo que si hay que reconocer como virtud incalculable, es la vitalidad del ornamento , viéndolo como un fenómeno de comunicación arquitectónica"(Seijas O) . Pero también muy por el contrario, se encuentran otros que en su búsqueda han encontrado nuevos desafíos formales, acercándose a una complejidad solo entendibles a raíz de nuevas tecnologías que permiten desarrollarlas, algunas de las formas que han proliferado tienen un origen análogo-manual pero encuentran su realidad y mayor radicalidad cuando se ven mejoradas y medidas por sistemas paramétricos. El estado actual ya no es el de la única forma, sino que el de las muchas formas, la composición de elementos que construyen la complejidad.

Abstracción por adición

En el caso de esta Escuela, La forma de obrar interna que se estudia es muy influenciada por "Los campos de abstracción" de Manuel Casanueva, la obra que se ve fundada en la 'observación' va encontrando su propia abstracción a raíz de la creación de los cursos del espacio, para luego hacer el proceso contrario en un modelo que permite la exploración formal y que se encarga de hacer visible el "Elemento radical del Espacio" que fue abstraído en el paso anterior. La identidad de la obra hace aparecer un sentido escultórico y de vez en cuando un poco desprolijo en el sentido que va encontrándose con nuevas formas de hacer espacio, la forma se encuentra en todo momento un estado exploratorio, sin embargo, en ocasiones estas formas se ven limitadas a las posibilidades materiales con las que se realiza el 'ERE'. Pese a ello existen varias obras que si han logrado desprenderse de esas limitaciones, y que han encontrado su complejidad en la medida que se construyen, o que también tienen relación con la maduración del arquitecto que las proyecta.

Es el caso de algunas hospederías de la Ciudad abierta en Ritoque, que en sus múltiples aristas y personas que se involucran, se van complejizando cada vez mas con un proceso contrario a las vanguardias, es decir por adición formal. Esta adición de elementos también esta muy influenciada por el como se entiende la arquitectura, primero el interior y sus delimitaciones, para luego de forma resultante encontrarse con la figura exterior, que no necesariamente debe ser depurada.

El primer espacio del hombre es topológico, deformable, fundado en nociones de vecindad y separación, de sucesión y de alrededor, de envoltura y continuidad, independiente de todo esquema formal y de toda escala fija de medida.

La segunda fase de la representación espacial es aquélla en la que se percibe un mundo más definido, aunque desprovisto aún de toda escala permanente y abstracta de medida. A la imagen elástica, deformable y generales del comienzo, se suceden los cuerpos fijos, independientes, provistos de forma, susceptibles de clasificación y de reproducción. Esta fase corresponde a una visión, por así decir, proyectiva del espacio.

La tercera fase está reservada a la concepción de las relaciones entre elementos separados de los objetos, es decir, al descubrimiento de las relaciones puramente lógicas o relaciones asimétricas. (Girola C, 1983)

Entonces teniendo en cuenta todas estas posibles influencias formales tanto en un estilo internacional mixto con líneas evidentemente variadas, y por otro lado las propias de la escuela que ya en su desarrollo interno son complejas, es preciso buscar los puntos de encuentro entre estas formas de hacer, las por sustracción y las por adición, cual es el grado de composición en que ambas interactúan, y aquellas nuevas influencias que se podrían integrar al desarrollo formal contemporáneo y futuro. La dificultad comienza donde las construcciones espaciales independientes se encuentran. Estos lugares a menudo pueden dejarse vacíos, u ocultarse, pero cuando el artista debe decidirse se encuentra frente a unidades diversamente orientadas que chocan unas con otras, y su costura es tan torpe que revela el zurcido (Arnheim & Balseiro, 1999). Lo que a finales del siglo XIX fue no tener negro y que detonó todo un proceso de depuración de la forma, mediante la sustracción de elementos hasta llegar a una obra que es un signo por si misma, y que en la contemporaneidad se ha visto reformada, ya que la tendencia de los procesos formales se están logrando por la adición de elementos, en algunos casos mas extremos son figurativos u ornamentales, pero también, la aplicación de recursos formales repetitivos, es necesario proponer en que elementos se podrían generar variaciones formales que sean posibles ahondar para integrar ambos componentes.

El Nicho: Uso de estructuras envolventes dinamicas para la variabilidad de la expresion de la forma Arquitectónica

Estos procesos de variación en la expresión podrán ser formados por elementos de continuidad, en este caso aprovechando la radicalidad de la arquitectura mínima, como también elementos que permiten la variación, el uso de envolventes permite articular o resignificar los procesos formales establecidos.

Se integra la cohabitación y dialogo con las estructuras formales de la naturaleza, mediante el estudio de la expresión en sistemas caóticos y adaptativos que pueden dialogar con el espacio habitable depurado. Existen algunos elementos naturales que influyen en la relación de la arquitectura con la naturaleza, dentro de los que generan mayor variación se encuentra el viento, en este caso explorarlo en búsqueda de hacer visible su movimiento mediante la adaptación de envolventes.

Ocupación: Análisis del Dialogo de la envolvente con lo edificado en relación con el viento en la arquitectura

Para entender como funciona el viento desde las estructuras dinámicas, primero se debe analizar teóricamente como la arquitectura le ha dado cabida a este elemento de manera tradicional, y algunos de los principios que se tienen en cuenta para su manejo, para luego estudiar tres casos en que se aplican estas dimensiones y que resultan determinantes en la forma y expresión de la obra.

Control pasivo del viento

Se entiende como control pasivo a aquellas estrategias que se hacen cargo del viento desde su obra gruesa, en el caso de esta investigación lo llamaremos control monolítico del viento, son elementos fijos que encausan o se anteponen al flujo generando un control a grandes rasgos de las condiciones climáticas. Por lo general estas estrategias se han usado en la arquitectura estereotómica, que es entendida como una gran masa formal con sustracciones que le permiten dar cabida al habitar humano, similar a las estructuras de la cueva.

Como señala Rafael Serra en Arquitectura y Climas (Serra R,1999), el viento afecta de distintas maneras en cuanto al control pasivo que se tiene de este, según sea la zona geográfica, el microclima que rodea lo edificado y su incidencia en los cerramientos, a su vez también como penetra en su interior renovando el aire y afectando también el bienestar térmico.

El origen del viento se centra en la radiación solar que según el espacio geográfico y las circunstancias topográficas varia, haciéndolo difícil de preveer, sabemos que hay factores propios según la ubicación que se podrían entender como una constante, sin embargo según el entorno que rodea el edificio estos factores se ven modificados.

La consideración del viento como un factor de mejora en la habitabilidad, se entiende desde el control climático, ya sea para protegernos del frío, impedir corrientes indeseadas o favorecer las brisas. Este control esta sujeto a las barreras que se anteponen en la circulación del viento, ya sean las propias del entorno como también las edificadas. La correcta regulación permite dominar las presiones de los flujos de aire para construir el confort del edificio.

En cuanto al interior, el flujo de aire se comprende en el espacio entre dos aberturas por el cual circula, según las proposiciones es posible encausarlo para mejorar las condiciones según la zona climática, es decir que las estrategias de diseño varían y se ven adecuadas caso a caso, es aquí donde la forma de lo edificado, digamos de manera monolítica es determinante, ya que se hace cargo de esta dimensión constante del viento. De manera complementaria existen dispositivos de regulación, en el cual se centra esta investigación, son elementos móviles y ajustables ya sea de manera autónoma como también de manera manual. El correcto dialogo de ambas dimensiones, monolítica y dinámica, permite tanto el flujo del aire pero también el tratamiento de este en condiciones que afectan la temperatura y la humedad.

Transición al control dinámico

La envolvente arquitectónica

La envolvente arquitectónica es aquella que construye una espacialidad en lo edificado no coincidente con los elementos estructurales, como señala Le Corbusier en "Los cinco puntos de una nueva arquitectura" (Le corbusier, 1926), La estructura se depara de la envolvente dando libertad a la fachada. Pareciera que las envolventes han estado en una búsqueda sin un rumbo claro, avanzando sobre esta premisa, construyendo espesores que van desde fachadas ventiladas, que son elementos que configuran una segunda piel adosada al muro, como también muros cortina a lo cual de forma externa se le agrega una sub estructura con paneles, y ahí recae la problemática de las envolventes, en como dialogan con la estructura o la obra gruesa, su forma de aparecer es por la adicion de elementos, por lo tanto en su descuido se le puede interpretar como ornamento. Es posible dividirlo en dos grupos, los estáticos que dan cuenta de una proposición formal que busca dominar principalmente la luz, son tamizadores de luz o 'brise solei', es posible ajustarlos pero normalmente no tienen variación. Por otro lado se encuentran los dinámicos, que se calibran de manera análoga o mecanizada, y que permiten obtener un mayor rango en cuanto a su estado de abertura. De esta forma, pueden ser provechosas para dar margen a este sentido adaptativo, quizás orgánico en cuanto a su variación, y que da cuenta de un proceso interpretativo de las estructuras naturales que se encuentran en el territorio.

Objetivos

1. Cual y como es el dialogo entre lo edificado y el objeto-envolvente en cuanto a como se hace visible la dimensión del viento en la arquitectura como un factor de expresión del edificio y co-existencia territorial.
2. Identificar los factores determinantes en el control dinámico del viento y su influencia, analizar la adaptación y las estructuras formales de expresividad del medio natural en las que se hace visible el elemento.
3. Experimentar en modelos las variaciones del flujo eólico producto del uso de envolventes en la arquitectura mínima.
4. Prototipar una envolventente eólica que dialoga con la obra gruesa de un caso de estudio construyendo su forma.
   

Hipotesis de Trabajo

La experimentación de estructuras envolventes dinámicas en base a modelos y prototipos, permite dominar la expresión del edificio en cuanto al flujo eólico que lo determina.

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Casos Referenciales

Proyectos con envolventes del tipo fuselaje

Anteproyecto para la Escuela Naval

"Se observó la dirección de los vientos y la topografía del lugar, para establecer los hechos que definen la circulación del viento en la superficie, como una forma del lugar y dimensión abordable desde las superficies, en consideración de la propuesta de espacio público, se tiene como objetivo lograr grandes espacios abiertos a la sombra de viento."

Hospedería del Errante

"Una investigación plantea los límites de la obra como un fuselaje que interactúa con el medio ambiente modulando las energías naturales. Así en un sector según su orientación la envolvente conduce los vientos dominantes, en sector Norte es un tamiz que filtra los rayos del Sol produciendo una luz templada en el interior."

Casa Luis Peña - Miguel Eyquem

"El viento acelerado arriba de la colina atraviesa sobre la membrana de cielo enfriándola al acelerarse (leyes de Bernoulli). Ésta, por tanto no requiere aislación térmica (economía). La adecuación a este fenómeno orienta la estructura del edificio. Se puede describir que la membrana de cielo citada, única para el edificio, está suspendida de cinco vigas paralelas al viento sur, delgadas (9 cm) y altas (grandes luces). De este modo generan canales de viento entre el cielo y la cubierta metálica."

Proyectos con envolventes dinamicas

The Swiss Science Center - Ned Kahn

"Una fachada para el edificio que se compone de miles de paneles de aluminio que se mueven en las corrientes de aire y revelan los complejos patrones de turbulencia en el viento."

Otros de Ned Kahn

• Microturbines
• Slice of Wind, University of Colorado Boulder
• Wind Silos

Estanque Essbio - Matias Klotz

"El desafío era que no podíamos variar ni la geometría ni la estructura de los elementos, por lo que nuestra intervención solo podía ser en la superficie. La idea fue producir una piel cuya superficie se alterara con el viento de modo que se asemejara al aspecto de la superficie del agua cuando es alterada por el viento."

Wave Wall - Charles Sowers

"Una pared de 122 péndulos activados por el viento están acoplados magnéticamente con sus vecinos, de modo que toda la pared se mueve como una superficie que se ondula lentamente, similar a un gran trozo de tela que se ondula con el viento. Con vientos superiores a 15 nudos, el movimiento ondulatorio coherente de la pared se vuelve más caótico a medida que los péndulos rompen su acoplamiento magnético mutuo. Los péndulos también se pueden activar manualmente." (Traduccion del Autor)

Otro de Charles Sowers

• Windswept - Charles Sowers

Shiver house - Neon

"El proyecto es una estructura cinética -similar a un animal- que se mueve y se adapta en respuesta a las fuerzas naturales circundantes. The Shiver House es una exploración de la idea de que la arquitectura se puede utilizar como un medio para crear un vínculo emocional más estrecho entre sus habitantes y el mundo natural en el que se encuentra. Además, el proyecto explora la idea de que se puede hacer que la arquitectura parezca -viva- con la intención de que esto engendre una relación emocional más profunda y duradera entre las personas y las estructuras que habitamos."

Cloud of the wind - dio Inno

"Cloud of Wind recrea la experiencia de la tela que sombrea un campo sensitivo que cambia continuamente, en lugar de un objeto estático. Una construcción de bambú con tejidos ligeros en la parte superior que se mueven suavemente con el viento. Abordamos el diseño del jardín desde la cuestión de liberar el espacio y configurar una respuesta dinámica que deje pasar el aire, como una forma fluida en la que el hombre no tiene posible intervención. El espacio de los postes es dramáticamente vertical y estático, pero las telas encima evocan un paisaje cambiante y dinámico que actúa como contrapunto. Por tanto, el techo del jardín se concibe como una nube impredecible que se balancea con el viento. El suave sonido de las telas se origina espontáneamente a partir de la integración con la naturaleza, y la locura resultante se convierte en una piel primitiva pero delicada que envuelve el lugar. Como escribe Toyo Ito, la instalación se convierte en un “sistema que no tiene expresión morfológica en sí mismo y, al ser extremadamente simple, puede emitir diferentes significados”. (Traduccion del autor)

Espace YiEUM 108 - Urban Ark

"el diseño de la capa externa evolucionó hacia una capa (pila) que actúa como catalizador, haciendo que el espacio interior del edificio y el exterior de la calle interactúen de manera empática... finalmente se nos ocurrió la idea de una piel exterior hecha de cuerdas de paracaídas para minimizar la carga de viento. Fue una aventura aplicar una cuerda de 8 mm de diámetro al exterior del edificio. Mediante el uso de simulaciones por computadora, primero diseñamos cómo se conectarían las cuerdas en el parapeto superior al dosel. Queríamos que pareciera que se movían de forma independiente cuando se veían desde las calles, y también queríamos asegurarnos de que las cuerdas no se movieran con el viento manipulando su fuerza de tracción." (Traduccion del autor)

Travesias

Vodudahe 2015 - Cubicula cardinal

https://wiki.ead.pucv.cl/Cubícula_Cardinal

San Felix 2017

"De modelos de cartón a prototipos de metal, de uno a varios. La producción simplificó la elección, las variantes las darán los trazos coloridos ,la diversidad, su vinculación a un eje, del eje a la justeza de la estructura, es asi como la obra adquiere la medida exacta esta estructura de madera erguida y ordenada alzará el juego de estas figuras . Esta figura abstracta con la voluntad de atrapar la brisa y vientos del valle tiene tamaño pero no lugar"