Valldaura Living Prototype es el primer prototipo de edificio realizado a través de la impresión 3D con tierra en España, gracias a un proyecto de investigación desarrollado por el equipo de estudiantes, profesores y expertos del programa de posgrado en Arquitectura e Impresión 3D con tierra (3D Printing Architecture) del Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña (IAAC), en Barcelona.
He podido ser parte de este equipo como experta en construcción con tierra en las últimas tres ediciones, y el Valldaura Living Prototype es el punto de llegada de un largo e interesante proceso de investigación enfocado a construir con materiales naturales disponibles a km0.
El proyecto fue desarrollado en colaboración con la empresa italiana WASP, y en el marco de Living Prototype, un proyecto internacional financiado por el programa Zunkunft Bau del Instituto Federal alemán de Investigación sobre Edificación, Asuntos Urbanos y Desarrollo Territorial (BBSR).
El proceso de impresión
El prototipo se imprimió a través de una impresora con un brazo robótico tipo grúa, con un radio de 3 metros. La boquilla de la impresora tiene un diámetro de 2,5 cm, que limita la dimensión de los áridos que pueden ser utilizados. Esto obliga a tamizar la tierra de excavación para poderla utilizar para la impresión; en este caso se utilizó un tamiz mecánico a cilindro. Las capas de tierra imprimida, una vez secas, miden aproximadamente 2 cm de altura.
La importante cantidad de agua necesaria para que la mezcla pueda pasar a través de la bomba hasta la impresora obliga a imprimir por etapas, para evitar deformaciones y colapsos: no se imprimieron más de diez capas por día.
La fabricación aditiva y la impresión 3D condicionaron la morfología del prototipo, compatible con el radio de impresión de la impresora y con la logística del planning de impresión. Un equipo de 18 estudiantes, que realizó el prototipo en poco menos de 2 meses; los datos necesarios para desarrollar el planning se obtuvieron a lo largo de un taller de pruebas de impresión al principio del curso.
Un aporte importante de mano de obra es necesario para imprimir en 3D con tierra, una técnica que permite desarrollar detalles complejos y precisos.
Materiales a km0
Ubicado dentro del parque natural de Collserola en Barcelona, el prototipo está construido con materiales 100% sostenibles, obtenidos dentro de un radio de 500 m del sitio. Los muros fueron impresos en 3D con la tierra de excavación de los cimientos, sin estabilizantes químicos de ningún tipo. Esto garantiza la completa reciclabilidad del material, y su bajísima huella carbono.
A la tierra de excavación se añadió fibra vegetal de sisal, para reducir los problemas debidos a la retracción.
Para la base de los muros de tierra, que no están estabilizados y tienen que ser protegidos del agua del suelo, se decidió imprimir con tierra un encofrado perdido y de vertir en su interior la tierra de excavación estabilizada con geopolímeros.
Aditivos naturales como la clara de huevo y el aceite de linaza se utilizaron para mejorar la resistencia al agua de las capas exteriores de los muros.
El diseño
El prototipo tiene una superficie de apenas 9m2, pero sus detalles y su performance fueron estudiados en profundidad, a través de una fase intensiva de diseño de dos semanas donde los estudiantes sintetizaron las lecciones aprendidas de la fase de investigación para desarrollar los detalles de diseño.
Las paredes impresas en 3D presentan muchas cavidades, que se diseñaron para generar una ventilación pasiva o una cámara de aire cerrada aislante, en función de la necesidad.
El diseño de las aberturas utiliza la geometría paramétrica para generar un gradiente de tamaño.
El rendimiento estructural se monitoreó a través de simulaciones y pruebas de carga, y de una extensa investigación de campo; observando el secado, la retracción y la resistencia a la tracción de la tierra.
El diseño propuesto del esquema tiene en cuenta las consideraciones estructurales: las paredes están diseñadas para amarrarse a través de uniones en T y L, en lugar de líneas rectas.
El monitoreo y las próximas etapas
Como contribución continua a la investigación de la arquitectura de tierra de impresión 3D, el equipo del IAAC continúa recopilando y analizando datos desde el interior de la cavidad de las paredes utilizando sensores de temperatura y humedad.
Para la edición 2022, con el equipo del programa de posgrado del IAAC en Arquitectura impresa en 3D con tierra, 3D Printing Architecture, seguiremos avanzando en la investigación experimental y a escala real, para aportar soluciones al impacto medioambiental de los materiales de construcción y de su transporte.
Créditos del proyecto:
IAAC (Instituto de Arquitectura Avanzada de Catalunya)
En colaboración con : WASP
Con el apoyo de: Programa Zunkunft Bau del Instituto Federal Aleman de Investigación sobre Edificación, Asuntos Urbanos y Desarrollo Territorial (BBSR).
Cuerpo docente de IAAC: Edouard Cabay, Alexandre Dubor, Lili Tayefi, Eduardo Chamorro, Vincent Huyghe, Ashkan Foroughi, Francesco Polvi, David Skaroupka, Bruno Ganem Coutinho, Marielena Papandreou, Guillem Baraut, Gloria Font, Lukas Fertig, Nikol Kirova, Josep Alcover
Experta en construcción con tierra: Elisabetta Carnevale (Arquitectura de Terra)
Estudiantes de IAAC: Adel Alatasi, Aslinur Taskin, Charles Musyoki, Deena El-Mahdy, Eugene Marais, Hendrik Masjosthusmann, Juliana Rodriguez Torres, Leonardo Bin, Mariam Arwa Al-Hachami, Marwa Abdelrahim, Mehdi Harrak, Michelle Bezik, Michelle Antonietta Isoldi Campinho, Mouad Laalou, Nareh Khaloian Sarnaghi, Nawaal Saksouk, Orestis Pavlidis, Seni BoniDara