La Sagrada Familia, pionera en la aplicación de los robots de producción en la arquitectura

Autores: Antoni Caminal i Homar - Jaume Serrallonga.

Las columnas de la nave del templo están diseñadas con la geometría compleja del doble giro helicoidal, es decir, del resultado de la intersección de dos helicoides simétricos con sentidos de giro opuestos. De esta manera, en una columna que comienza con una base de forma estrellada de ocho puntas, estas se van multiplicando a 16, 32, 64, etc., y generan una superficie compleja que cada vez tiene más aristas hasta llegar a formar prácticamente un círculo en el extremo opuesto del fuste.

En el interior del templo hay un total de 56 columnas, de las cuales 26 son de 8 puntas, 8 de 10 y 4 de 12. También hay columnas de seis puntas, elaboradas manualmente. Las cuatro columnas del transepto son de ocho puntas y están dedicadas a los obispados de las cuatro capitales catalanas. En él encontramos la dedicada a Barcelona, que está en el lado de montaña de la fachada de la Pasión, mientras que en el lado opuesto, es decir, en el lado de mar de la fachada de Nacimiento, se encuentra la dedicada a Lleida.

Cuando en el año 1954 se comenzaban los cimientos de la fachada de la Pasión, el arquitecto Francesc Quintana se encontró con diferentes problemas para la fabricación manual de la columna de Barcelona. En primer lugar, quedaba por realizar un estudio exhaustivo que permitiese comprender la geometría de la columna de doble giro. Además, era necesario optimizar los principios de estereotomía que permitiesen realizar las piezas de la columna de manera eficaz, tanto en lo referente a la división en tambores horizontales, como a la subdivisión de cada tambor en un conjunto de piezas verticales.

En el año 1987, a propuesta del Patronato de la Junta Constructora del templo, se comenzó a estudiar la forma de agilizar y abaratar los costes de fabricación de las columnas helicoidales de doble giro, tras lo que se optó por un nuevo sistema automatizado que permitiría cortar la piedra utilizando una máquina controlada por ordenador (CAM) mediante control numérico. Se tenían que hacer 38 unidades de 3 tipos de columnas diferentes que oscilaban entre los 14 y los 21 metros de altura.

 

¿QUÉ SON EL CAD-CAM Y EL CONTROL NUMÉRICO?

La sigla CAD es un acrónimo del inglés que significa «diseño asistido por ordenador», mientras que la sigla CAM significa «mecanización asistida por ordenador». Según el orden lógico, el diseño mediante ordenador debería ser el paso previo a la mecanización asistida. De acuerdo con la perspectiva actual, parece normal realizar primero un diseño 3D virtual y que, una vez que este esté listo, se derive a una máquina de corte. Sin embargo, al principio las conexiones directas entre CAD y CAM no se habían desarrollado todavía, y ambas tecnologías avanzaban a ritmos diferentes. De todos modos, actualmente las máquinas de corte analizan los parámetros que activan las herramientas, sus recorridos y sus movimientos, hasta obtener un modelo físico, real, que se corresponde con lo que se ha diseñado. Así, las instrucciones que recibe una máquina de corte para activar una fresadora, una sierra circular o un hilo de diamante son numéricas: regulan los movimientos de las herramientas de corte y los desplazamientos de las bancadas sobre las que se dispone la piedra en bruto para su acabado. El conjunto de todas estas instrucciones toma el nombre de «control numérico».

La primera máquina de control numérico (CN) fue diseñada en 1952, pero no llegó a ser operativa. El uso real del CN comenzó en el año 1971 en la industria de la automoción. Hasta finales de los años ochenta no consta el uso de métodos de CN aplicados a la arquitectura o al mundo de la construcción.

En la Oficina Técnica del templo, hasta el año 1990 la mayoría de los proyectos de las piezas que se debían producir se dibujaban sobre papel. Una parte importante de la producción se fabricaba en el propio Taller de Canteros, y otra parte de los dibujos servía para la construcción de maquetas de yeso en tres dimensiones, así como de modelos y moldes a escala natural para el Taller de Modelistas.

En el caso de las producciones en piedra, se comenzaban siempre con un desbastado manual hasta alcanzar una distancia de pocos centímetros con respecto a la superficie final. Después, esta era tratada, también manualmente, para conseguir la textura específica final para cada cara o superficie de la piedra.

El estudio cuidadoso de la geometría del doble giro de Antoni Gaudí realizado en la Oficina que en aquella época dirigía el arquitecto Jordi Bonet permitió que esta pudiese ser trasladada a las máquinas de producción. El hecho de que las formas a reproducir tuviesen una geometría clara, con unas reglas formales muy concretas, permitió y facilitó que estas formas pudiesen ser descritas en el lenguaje de las máquinas de producción. De este modo, por medio del lenguaje del control numérico se podía redactar el recorrido parabólico de cada pasada de la sierra de disco, incluso antes de establecer una comunicación directa entre el dibujo informático y las máquinas de producción. La introducción de la geometría en los ordenadores permitió aumentar la fidelidad a las formas diseñadas por Gaudí y obtener un resultado exacto.


Poco a poco el dibujo digital se fue incorporando en la Oficina y con ello se comenzaron a ver las grandes ventajas que aportaba la nueva tecnología. Las técnicas de elaboración de la producción en piedra permitían, al incorporar las posibilidades del diseño asistido por ordenador, plantear la creación de elementos pétreos del proyecto del templo por medio de máquinas. La conexión entre el dibujo digital y las máquinas, guiadas por un ordenador, aportaba una precisión no alcanzable manualmente y también evitaba la lenta y costosa preparación manual de la piedra, el desbastado.

Asimismo, los ajustes y las correcciones sobre el papel suponían unas labores costosas y pesadas. Con esta nueva tecnología, estas tareas, tan necesarias en cualquier proceso, quedaban minimizadas y resultaban mucho más precisas.

A pesar de todo, debemos tener en cuenta la limitación de los ordenadores de aquella primera época informática, la falta de potencia para manejar muchos datos, la susceptibilidad de las máquinas a los picos de corriente, etc.

 

EL INICIO DEL CAM EN EL TEMPLO

En el año 1988 el templo adquirió por primera vez un equipo de control numérico, la máquina Van Voorden, procedente de los Países Bajos. Se trataba de una sierra de puente de cuatro ejes con ordenador incorporado. Se encargó su programación específica para poder fabricar las piezas que conforman una columna de la nave de la Basílica. En abril de 1989 ya se comenzaban a realizar los primeros ensayos, y en 1991 se acabó con éxito la producción de todas las piezas de piedra granítica de la columna de Lleida, unas piezas que revisten, con la geometría compleja de doble giro, un núcleo interior de hormigón armado. Así se convirtió la columna de Lleida en el primer elemento arquitectónico completo en el que se utilizaba la tecnología CAM aplicada al mundo de la construcción. Que el templo de la Sagrada Familia haya sido pionero en la introducción del sistema CAM a la arquitectura es un hecho histórico poco conocido, por eso el arquitecto Maruan C. Halabi defendió en su tesis doctoral que la construcción de esta columna acabó determinando un antes y un después, no solo en la obra del templo de Gaudí, sino que se debe considerar un punto de inflexión a nivel mundial. De hecho, gran parte de la información aportada en este artículo ha sido contrastada y obtenida precisamente a partir de esta tesis, cuyo título es Los inicios de la aplicación de la tecnología CAM en la arquitectura: La Sagrada Familia.


No obstante, en aquellos momentos no resultaba competitivo basar toda la producción exclusivamente en los programas CAM, ya que se perdía mucho tiempo durante la ejecución. Y es que, aunque se podía producir el elemento completo desde el desbastado más profundo hasta el acabado final, la fabricación completa de un solo elemento hipotecaba la disponibilidad de la máquina y el tiempo de producción se ralentizaba en exceso. Por este motivo se ideó un sistema mixto que permitía tratar numéricamente las superficies de acabado, y los desbastados más gruesos se derivaban a unas maquinarias complementarias sencillas. También era necesario establecer un equilibrio entre el trabajo de la máquina y el trabajo manual. En cualquier caso, aunque los procesos de optimización de la producción avanzaron mucho, por ejemplo con la eliminación de desplazamientos inútiles de las herramientas, aquella primera máquina de CN fue un instrumento ideal para construir piezas de complejidades geométricas importantes.

Cabe señalar que a principios de los años noventa la Oficina Técnica todavía no estaba estructurada en departamentos especializados (Proyecto, Producción y Obra), de manera que las propias personas que conformaban el equipo se responsabilizaban de todo el proceso de producción: adquisición de la piedra, desbastado, preparación, ejecución con control numérico y el control de calidad del producto acabado antes de ponerlo en la obra.

Cuando se consiguió un ritmo intensivo y continuado en los noventa con el control numérico, la producción completa de una columna de ocho puntas requería un tiempo de tres meses. Actualmente, gracias a las mejoras tecnológicas el tiempo de producción de la propia columna se reduciría a tan solo tres semanas.

 

TRANSCENDENCIA FUTURA DEL HITO ALCANZADO

A lo largo de la historia de la construcción del templo ha habido diversas etapas culminantes que han permitido dar un impulso a las obras. En este caso, la tecnología no solo ha ayudado a acelerar la producción, sino que, al irse implantado en las diferentes áreas, comenzando por los departamentos de Proyecto y de Obra, así como el Taller de Modelistas, nos ha facilitado el estudio más detallado del proyecto de Gaudí y la comprensión de sus formas geométricas.

En este sentido, la innovación que supuso en su momento el inicio de la robotización en la construcción ha sido y sigue siendo noticia por el novedoso método de la Oficina Técnica y de los departamentos de Producción y de Obra. Las herramientas tecnológicas están haciendo posible que el templo de Gaudí avance con rapidez, de manera precisa y más económica. El recorrido iniciado en 1987 nos llevó a dar un salto tecnológico desde el dibujo manual al dibujo digital y a la producción asistida por ordenador. Ahora se trabaja con prototipos para asegurar la solución más idónea y se utilizan la impresión 3D, las gafas de realidad virtual, la fotogrametría, el escáner y la topografía láser, etc. La combinación de las herramientas informáticas y tecnológicas nos permite tener una visión global de todo el proceso constructivo, desde el diseño hasta la puesta en obra, de manera que se pueden seguir los procesos industriales durante todo el recorrido.

El proyecto de las torres centrales, así como todo lo que ha implicado trabajar con piedra tesada, supone una muestra de cómo buscamos siempre la optimización por medio de la aplicación de la tecnología más puntera al alcance en cada momento. Para cara reto se buscan las mejores soluciones. De esta manera, en el templo se continúa innovando desde el diseño hasta la construcción, compatibilizando la última tecnología con el toque final de las texturas y los acabados artesanos.

Antoni Caminal i Homar
Diplomado en Arquitectura Técnica por la Universitat Politècnica de Catalunya. Empezó a trabajar en la Sagrada Familia en el año 1989 y formó parte del área del Proyecto de la Oficina Técnica hasta el 2014. Actualmente, ejerce sus funciones en el área de Producción con Piedra del departamento de Edificación y Tecnología.
En la Basílica, está a cargo de la gestión de la producción con piedra y el control de calidad de la ejecución de diversos elementos arquitectónicos del templo.


Jaume Serrallonga
Doctor en Arquitectura por la Universidad Politécnica de Cataluña con la tesis doctoral Geometría y mecánica en los modelos de Gaudí. Es miembro del Departamento de Proyecto de la Sagrada Familia y ha sido profesor en diferentes universidades.
En la Basílica, entre otras cosas, ha sido el encargado de los proyectos de las bóvedas del ábside y de la sacristía de Pasión. Después de trabajar en el gran hiperboloide de la torre de la Virgen María y en el núcleo de la torre de Jesucristo, actualmente lo hace en el proyecto de la fachada de la Gloria.

 

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