CDT El primer modelo de vivienda ecosostenible impreso en 3D íntegramente con tierra cruda local, TECLA (nombre derivado de los términos “tecnología” más “arcilla”) es un prototipo de casa que integra investigación, prácticas vernáculas de construcción, estudios climáticos y principios bioclimáticos.
Fuente: Archello
La impresión en 3D es una industria y una tecnología que acaba de introducirse en el mundo de la arquitectura. Pero lo ha hecho a un ritmo vertiginoso, con la aparición de empresas en todo el mundo que ofrecen servicios de impresión de edificios con diversos materiales, prometiendo diseños únicos y, a menudo, acceso a prácticas de construcción asequibles y bajas en carbono. Sin embargo, sigue habiendo obstáculos, como el coste de los materiales y la modificación de los códigos de construcción regionales. Así pues, el sector de la impresión 3D aún tiene que navegar un poco antes de empezar a resolver problemas como la asequibilidad a gran escala.
“Este proyecto no es una solución. Es un experimento”, dice el arquitecto Mario Cucinella, de la casa TECLA, el primer modelo de vivienda impreso en 3D íntegramente con tierra cruda local. “Pero primero hay que admitir que no existe el edificio neto cero”. Lo que quiere decir es que todo acto de construcción, grande o pequeño, repercute en el medio ambiente y requiere cierto nivel de energía no renovable: para extraer recursos, para construir y para mantener a lo largo del tiempo. Aunque los arquitectos no sean capaces de conseguir un balance neto cero, prácticas como la de Cucinella aspiran a acercarse.
Cucinella ha dedicado gran parte de su carrera a la investigación y el diseño relacionados con este tema. Fundó su estudio, Mario Cucinella Architects (MCA), en París en 1992. En la actualidad, el estudio tiene sedes en Bolonia y Milán y está formado por más de 100 profesionales especializados en un diseño que integra estrategias medioambientales innovadoras, haciendo uso de una unidad interna de investigación y desarrollo. La oficina mantiene una colaboración permanente con la Fundación Escuela de Sostenibilidad (SOS), que ofrece programas basados en la investigación y centrados en cuestiones medioambientales, también fundada por Cucinella.
Construido en un terreno de un municipio de Rávena (Italia), el prototipo de vivienda TECLA es fruto de la colaboración entre MCA, SOS y un tercero, World’s Advanced Saving Project, o WASP. WASP es una empresa pionera en tecnología de impresión 3D que construye viviendas con materiales naturales. El nombre de la empresa italiana se inspira en la avispa alfarera, una especie de insecto que construye intrincados nidos de barro.
TECLA se concibió como respuesta a las emergencias de vivienda generadas por las migraciones masivas y las catástrofes naturales. Es en parte un modelo de casa, en parte un proyecto científico. Su peculiar estructura y color podrían compararse con una colmena, o quizá con una calabaza. Sea cual sea su parecido, la forma es decididamente orgánica. Y ha conseguido lo que se proponía, es decir, utilizar materiales totalmente locales para reducir significativamente los residuos y la energía incorporada. Con ello, Cucinella se ha ganado el derecho a referirse a TECLA como un proyecto de “emisiones casi nulas”.
La flexibilidad de la impresión 3D
Entre las ventajas que ofrece la impresión 3D está su flexibilidad en la creación de formas. Los parámetros de diseño y construcción de la impresión 3D con tierra están en función de las características del material y de su velocidad de fraguado. “Con las actuales tecnologías de impresión 3D, es el material el que señala el camino a seguir. Es el material el que sugiere la morfología final del edificio”, afirma Cucinella. En el caso de TECLA, la inclinación máxima de las superficies abovedadas, por ejemplo, y el diseño de su relleno de mampostería, fueron dictados por los comportamientos técnicos de la mezcla, su resistencia, así como las modificaciones realizadas durante el tiempo de curado. La tecnología de impresión específica utilizada determinó la huella de TECLA, así como la necesidad de aberturas en el centro de las cúpulas para retirar las impresoras.
MCA estudió la forma del edificio en relación con su clima y latitud. La envolvente abovedada se optimizó paramétricamente para equilibrar tres parámetros relacionados con el clima: la ventilación, proporcionada por las cavidades de una capa exterior de tierra impresa; el aislamiento térmico, conseguido rellenando las cavidades interiores de la tierra impresa con cáscara de arroz, un subproducto industrial; y la masa térmica, controlada por la profundidad de la nervadura exterior. Según los arquitectos, estos factores podrían adaptarse a diversos contextos ambientales para garantizar el confort interior. Así, la composición y la forma de TECLA dependerían teóricamente de la situación geográfica en la que se construyera. En el caso de un clima húmedo, por ejemplo, la masa térmica aumentaría con costillas más espaciadas y una capa de ventilación más gruesa. En un clima más frío, predominaría la capa aislante.
Una forma “honesta
El diseño adopta una forma orgánica, una composición de dos cúpulas que a través de una curva sinuosa e ininterrumpida culminan en dos lucernarios circulares. Los arquitectos derivaron la geometría y la forma de las crestas exteriores, basándose en la necesidad de lograr un equilibrio estructural tanto durante la fase de impresión como después de terminada. Cucinella se refiere a ella como “una forma honesta, una forma sincera”. Con una superficie de unos 60 metros cuadrados, la casa consta de una zona de estar con cocina y una zona de noche con dormitorio y aseo. El mobiliario también está en parte impreso en tierra local e integrado en la estructura de tierra cruda, y en parte diseñado para ser reciclado o reutilizado.
Diseño de la mezcla
MCA colaboró con Mapei, una de las mayores empresas italianas de materiales de construcción, para diseñar la mezcla de impresión de tierra. “El reto era disponer de un material que combinara prestaciones técnicas como la resistencia a la compresión y la velocidad de fraguado con un bajo contenido en aditivos para mantener la tierra lo más natural posible”, según los arquitectos.
La mezcla resultante contiene dos aditivos químicos: un pequeño porcentaje de cemento que se utiliza para mejorar las prestaciones estructurales y de durabilidad, y un aditivo desarrollado por Mapei que permite mejorar la resistencia y la estanqueidad. Los demás aditivos son naturales: paja de arroz, cascarilla y arena de sílice. El componente principal de la mezcla es, por supuesto, la tierra filtrada que viene con sus propias características únicas que determinan el sistema de filtrado, el equipo de mezcla y el diseño específico de la mezcla.
Detallando con tierra
Los cimientos de TECLA son la única parte del prototipo impresa íntegramente con hormigón. “La impresión 3D permite optimizar el hormigón manteniendo excelentes niveles de resistencia estructural”, según MCA. El resultado es un diseño de los cimientos que reduce el impacto ambiental (los cimientos suelen llevar mucho hormigón y, por tanto, son uno de los componentes más contaminantes de los edificios). Los arquitectos diseñaron una solución para anclar las primeras capas de la cúpula a los cimientos mediante tubos metálicos.
Todos los puntos en los que hay una conexión entre las paredes impresas en 3D y los componentes no terrestres, incluidas ventanas, puertas y muebles, se consideran puntos críticos. “La diferencia de comportamiento entre materiales es algo que hay que estudiar a fondo para prevenir posibles problemas. Cuando trabajamos con tierra, tenemos que tener en cuenta que estamos trabajando con un material vivo”, según MCA.
Dado el carácter experimental del prototipo, las propiedades térmicas, estructurales y de estanqueidad no se sometieron a certificación. El prototipo no incluye impermeabilización, por ejemplo, debido a las características climáticas para las que fue diseñado y construido. No obstante, se diseñaron marcos de ventanas para proteger adecuadamente de la intrusión de la lluvia y mantener un componente de intercambio de aire en la parte superior de la cúpula.
Construido a toda velocidad
WASP utilizaba dos brazos de impresión sincronizados simultáneamente, accionados mediante un software capaz de optimizar los movimientos, evitar colisiones y garantizar un funcionamiento ágil. Cada unidad de impresión tenía un área de impresión de 50 metros cuadrados.
Las impresoras realizaban la mezcla a una velocidad que permitía construir el módulo de la vivienda en cuestión de días. Cada vivienda TECLA puede entregarse en las 200 horas siguientes a la impresión. El módulo consta de 350 capas totales de extrusiones de tierra colocadas en bandas de 12 milímetros; esto equivale a unos 150 kilómetros de material impreso. La casa utiliza 60 metros cúbicos de materiales naturales para un consumo medio inferior a 6 kW.
Además de la impresión, el proyecto requirió la instalación de un puñado de otros productos. TECLA cuenta con puertas y ventanas fabricadas por Capoferri Serramenti, accesorios de madera de Imola Legno y asientos de cartón reciclado de Officine Tamborrino.
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