Este artículo es parte del Trabajo de Final de Master Universitario (TFM) en Tecnología de la Arquitectura. Línea Construcción e Innovación Tecnológica. Universitat Politècnica de Catalunya. Para acceder al trabajo completo, puede hacer click en el siguiente enlace de Upcommons:http://hdl.handle.net/2099.1/20106

Secretarías del Centro Administrativo de Salvador. Foto: Samory Santos. Flickr.

Entre los años 60 y 70 desarrolló una técnica de prefabricación de piezas tridimensionales de pequeño formato de gran eficiencia. Esta TFM tiene como objetivo el análisis tecnológico de este elemento que se repite de forma recurrente en su obra y que él identifica como ‘a caixa’.

¿Qué es esta 'caixa'? Es un componente prefabricado tridimensional que define la fachada y la arquitectura asumiendo funciones estructurales, estancas, térmicas y, de paso, de instalaciones.

Con esta finalidad se han elegido tres obras relevantes del inicio de su carrera que utilizan la 'caixa' para configurar edificios con programas diferentes: Hospital de Taguatinga (Brasilia, 1968), Secretarías del Centro Administrativo de Salvador (Salvador, 1973) y Edificio Camargo Corrêa (Brasilia, 1974).

Se analiza la ya citada 'caixa' de fachada desde una perspectiva completa relacionando diferentes aspectos tales como:

• El proceso constructivo: tanto la producción de la 'caixa' como las fases de construcción del edificio.
• El sistema estructural: cómo funciona estructuralmente la 'caixa' y su papel dentro de la estructura global.
• Los sistemas de confort térmico: los recursos utilizados para la protección de la radiación solar directa y para evitar las ganancias térmicas.
• El funcionamiento estanco: las técnicas empleadas para garantizar la estanqueidad.
• La red de instalaciones: analizaremos si la 'caixa' está pensada para contener instalaciones y si hace parte de la red.

Esquema del análisis de los edificios.

Se separa los apartados en los diferentes edificios y se presenta por orden cronológico para que se visualice la evolución de las 'caixas' a lo largo del tiempo.

El hospital de Taguatinga fue construido con un sistema prefabricado a pie de obra de componentes de hormigón armado unidos entre sí con hormigón vertido in situ. Estos componentes (las ‘caixas’) fueron fabricados y almacenados en la misma obra. Para su fabricación fue utilizado un encofrado de hormigón fijado al suelo y un contra molde metálico. Este encofrado tipo fue utilizado para todas las 'caixas' del edificio. La forma en derrame y las esquinas redondeadas permiten el desencofrado impidiendo que se rompan los cantos, lo que seguramente ocurriría si estuviesen resueltos con un ángulo recto.

Encofrado del Hospital de Taguatinga.

El hecho de que la 'caixa' sea tridimensional, y que por eso tenga estabilidad propia, reduce el coste y el tiempo de ejecución porque no hay la necesidad de puntales y la mayor parte de la obra ya tiene su resistencia final.

Los elementos que se añadieron a la 'caixa' fueron la carpintería y la lama de gran formato horizontal de fibra de vidrio coloreada en su masa. Estos se acopian en el interior del edificio y después del montaje de las 'caixas' y del hormigonado de las partes in situ se procede a su instalación.

'caixa' y sección del Hospital de Taguatinga.

El sistema constructivo adoptado en las Secretarías del Centro Administrativo de Salvador se asemeja al utilizado en el Hospital de Taguatinga. Es un sistema de componentes de hormigón armado prefabricados in situ que son unidos entre sí a través de un entramado de hormigón de segunda fase. También se fabrican y se almacenan en la obra pero hay una evolución en su forma. Las esquinas pasan a formar ángulos obtusos (135º) en vez de tener una forma redondeada y se utilizan encofrados metálicos tanto para el molde como para el contra molde. El cambio del diseño de las esquinas internas facilita el pliegue de la chapa metálica, la fabricación del encofrado y el desencofrado, impidiendo que se dañen las esquinas.

Encofrado de las Secretarías del Centro Administrativo de Salvador.

En este edificio, aparte de la lama y la carpintería, hay un nuevo elemento añadido que no está dentro de las 'caixas', sino en el espacio existente entre ellas. Es un volumen de fibra de vidrio que reviste el paso de instalaciones, tiene 1,10m de ancho y se instala al mismo tiempo que la carpintería. Una vez más, no es necesario el uso de premarco en las carpinterías porque son instaladas en elementos prefabricados de gran precisión.

'caixa' y sección de las Secretarías del Centro Administrativo de Salvador.

Al contrario que los otros edificios, los componentes del edificio Camargo Corrêa fueron prefabricados en taller, donde las condiciones de fabricación son mucho más controladas y la forma de la pieza puede ser más compleja. Estas 'caixas' fueron producidas con encofrados metálicos de tres tipos diferentes que solucionan la totalidad de la fachada del edificio: uno para la planta baja, otro para la última planta y la caja tipo para el resto de plantas.

Encofrado del Camargo Correa.

La complejidad de la pieza se percibe en los siguientes elementos: en las caras externas que asumen la misma inclinación que las caras internas, de esta forma las paredes no aumentan su espesor y por eso se genera un espacio vacío triangular entre cajas que después será rellenado con hormigón (como consecuencia hay un aumento del hormigón in situ, en la abertura, la ventana de la ‘caixa’ no va de suelo a techo, se diseña un antepecho en el cual se reserva un espacio para las instalaciones; en la parte inferior y superior de la caja, se hace una ranura que proporcionará la ventilación de las instalaciones.

Caixa y sección del edificio Camargo Correa.

Todas se unen a través del hormigonado in situ, tanto en horizontal como en vertical a través de los espacios existentes entre cajas. Por el espesor de las paredes, los elementos de este edificio no tienen su resistencia final hasta que no haya el relleno de hormigón.

Se añaden dos piezas a la caja de este edificio: el panel de revestimiento interior y la lama. Este panel de fibra de vidrio contiene la carpintería y cubre tanto las instalaciones como la parte interior de las cajas.

La 'caixa' del hospital de Taguatinga es portante y entra en carga desde el primer momento cuando se apoya la losa alveolar. La fachada funciona como una pared de carga de marcos portantes unidos entre sí con elementos de hormigonado in situ. Los zunchos in situ permiten que las cajas no se alineen en las diferentes plantas haciendo que haya movimiento en la fachada.

Elementos hormigonados in situ del Hospital de Taguatinga.

El espesor de las paredes crece cuando avanzamos hacia el interior debido a la inclinación de la cara interna para soportar las cargas. La forma redondeada de las esquinas aumenta la concentración de material en este punto formando nudos rígidos que transmiten tanto esfuerzos como momentos.

La estructura de las Secretarías de Salvador se hace mucho más compleja, la simplicidad del funcionamiento de la caixas permite un desarrollo mayor en las otras partes estructurales del edificio. Su funcionamiento es el mismo, en los extremos de las vigas en voladizo se colocan las cajas de fachada que son portantes y sirven como líneas de apoyo formando una pared de carga donde se apoyan las losas alveolares. Para que la pared tenga un comportamiento monolítico se recurren a zunchos de hormigón in situ que funcionan como elementos de unión tanto de las cajas entre sí como de las 'caixas' con las losas alveolares.

Elementos hormigonados in situ de las Secretarías del Centro Administrativo de Salvador.

La forma en derrame de la 'caixa' permite tanto el desencofrado como el aumento de la capacidad portante. Los nudos rígidos hacen que la 'caixa' sea estable por sí misma y su diseño con ángulos obtusos refuerza los puntos que serían más críticos, actuando como ménsulas.

Triédrico de la 'caixa' de las Secretarías del Centro Administrativa de Salvador.

El caso del edificio Camargo Corrêa es diferente, las 'caixas' en sí son autoportantes pero sólo adquieren su capacidad portante después del hormigonado in situ, funcionan como marcos que son rellenados de hormigón y también forman paredes de carga.

Elementos hormigonados in situ del edificio Camargo Correa.

Las paredes laterales de las 'caixas' no aumentan su espesor y como consecuencia de este diseño es necesario un aporte de resistencia externo a la caja conseguido a través de este relleno que también hace que todos los nudos sean rígidos.

Triédrico de la 'caixa' del edificio Camargo Correa.

Tanto el Hospital de Taguatinga como el edificio Camargo Correa se encuentran en Brasilia, que es una ciudad con clima tropical de sabana en que la mayor preocupación para el confort térmico es la protección solar.

El clima donde se localizan las Secretarías del Centro Administrativo de Salvador, es tropical, cálido, con un elevado nivel de humedad durante todo el año. Para garantizar el confort térmico hay que proteger el interior de la radiación solar directa y permitir la ventilación cruzada.

Triédrico con la incidencia solar del sur en la 'caixa' del Hospital de Taguatinga.

En los tres casos de estudio, la profundidad de la 'caixa' asume un papel principal en el confort térmico permitiendo que:

• La 'caixa' funcione como un sistema de protección solar – brise soleil.

• Sea posible la colocación de la carpintería en el interior, protegiéndola del contacto directo con el sol.

• Se pueda instalar una lama en el interior de la 'caixa' que se consigue orientar y adaptar a la variación de inclinación del sol, lo que garantiza una protección completa.

• Con la protección solar de la 'caixa' y de la lama se permite la ventilación interna con la apertura de las ventanas.

Triédricos con la incidencia solar del norte (arriba) y del sur en las 'caixas' del edificio de las Secretarías del Centro Administrativo de Salvador.

En las Secretarías de Salvador y en el edificio Camargo Corrêa las diferentes orientaciones de las fachadas del edificio hace necesaria la aplicación de lamas tanto verticales como horizontales para conseguir la protección total de la abertura a la radiación directa de mayor intensidad y conservar las visuales.

Triédricos con la incidencia solar del norte (arriba) y del sur en las caixas del edificio Camargo Correa.

En relación al funcionamiento estanco de la 'caixa', tanto en el Hospital de Taguatinga como en las Secretarías de Salvador el diseño del recorrido del agua no se hace de la mejor forma porque se la conduce directamente a las juntas entre elementos.

Recorrido del agua en el Hospital de Taguatinga.

Para reducir este efecto, en la cara interna superior se utiliza un perfil de plástico adherido a la superficie que funciona de goterón. Por otro lado, las juntas entre 'caixas' se solucionan con hormigón in situ que impide la entrada del agua pero no su recorrido y consecuentemente su acumulo en las superficies horizontales.

Recorrido del agua en las Secretarías del Centro Administrativo de Salvador.

El gran problema se presenta a la hora del mantenimiento del edificio, el agua arrastra toda la suciedad de la fachada depositándola en los puntos más conflictivos.

Suciedad de la fachada del Hospital de Taguatinga. Foto: Joana França. Archdaily.

En contrapartida, el funcionamiento estanco de la 'caixa' del edificio Camargo Corrêa mejoró considerablemente con su nuevo diseño. La fachada se definió en su totalidad por estos elementos prefabricados y se eliminaron las superficies horizontales reduciendo el acumulo del agua.

Analizando detenidamente el recorrido del agua por la 'caixa' podemos ver que en la parte superior se vuelve a utilizar un goterón que impide que llegue a la carpintería. Este perfil plástico se adhiere a la superficie y tiene una forma cilíndrica que impide que por tensión superficial el agua consiga vencer la gravedad. En la parte inferior, por la propia inclinación de la superficie se expulsa el agua hasta la abertura de captación de aire de las instalaciones. Este es el punto crítico de este edificio, no hay goterón en esta parte lo que hace que el agua llegue hasta la rejilla de ventilación y pueda colarse en el interior. Se supone que aquí el arquitecto habrá utilizado una rejilla inclinada, que expulsará por gravedad el agua impidiendo su entrada.

Recorrido del agua en el Edificio Camargo Correa.

Hay una clara evolución en los tres edificios estudiados hacia una mayor integración de las instalaciones en la fachada y más específicamente en la 'caixa'. Mientras en el Hospital de Taguatinga el paso de las instalaciones se concentran en el pórtico central donde se agrupan todos los usos que necesitan conexión directa, en las Secretarias del Centro Administrativo de Salvador todas las instalaciones están completamente integradas en la fachada y tienen un fácil acceso desde el interior. El recorrido de las instalaciones se hace por el espacio de 1,10m existente entre 'caixas'.

Recorrido de las instalaciones en las Secretarías del Centro Administrativo de Salvador. Foto: Kaki Alfonso.

En el edificio Camargo Corrêa por primera vez se integra en el diseño de la 'caixa' tanto el recorrido como elementos de las instalaciones. El recorrido vertical se hace por la fachada en el espacio que se reserva entre 'caixas' después del hormigonado in situ. Ahí se encuentran tanto los bajantes pluviales como los bajantes del aire acondicionado y los montantes de agua fría que abastecen las unidades de fan-coil que se hallan en el antepecho. La parte inferior de la 'caixa' forma junto con la siguiente un hueco que está tapado con una rejilla y permite la captación de aire exterior necesaria para el correcto funcionamiento del aire acondicionado.

Sección del edificio Camargo Correa.

Actualmente los prefabricados tridimensionales de hormigón más conocidos son módulos industrializados de gran formato que definen todos los elementos de una parte del edificio, que luego se ensamblan a través de un sistema de uniones pero que tienen unas limitaciones formales estrictas debido a las disponibilidades del transporte y a la forma de fabricación. No obstante no se plantean en la actualidad soluciones de pequeño formato como las ‘caixas’ de Lelé.

Estas piezas tienen grandes ventajas además de las inherentes a un elemento tridimensional:

. Debido a sus dimensiones limitadas, resulta fácil su transporte.

. La 'caixa' pasa de ser un elemento estructural en sí mismo a ser un encofrado perdido que delimita y ordena todos los elementos de la fachada, funciona como un replanteo con la precisión de la fabricación en taller.

. La propia forma de la 'caixa' desarrolla un papel en el confort térmico.

. Con un diseño cuidado se puede llegar a un recorrido correcto del agua en la fachada.

. Tanto los aparatos como el recorrido de las instalaciones se integran a ellas.

. Es el principal revestimiento exterior del edificio.

Ante todos estos argumentos se pretende dar énfasis a la existencia de un campo todavía por explorar que puede ser de gran utilidad para el futuro de este tipo de componentes prefabricados.