Tensegridad

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Tensegridad
Stainless Steel, una escultura de Kenneth Nelson en Gran Rapids, Michigan. Fotografía: Barbara Eckstein (CC).

I am stressed and very tense… but still stable. (Inscripción de una taza para amantes de la tensegridad).

Un mecanismo evolutivo nos ha dotado de una cierta intuición para la inestabilidad estructural. Es decir, tenemos la capacidad de evaluar si es buena idea colocarnos debajo de una rama enorme astillada o cerca de la piedra gorda que amenaza con empezar a rodar de un momento a otro. Este comportamiento se ha observado incluso en tribus aisladas que viven felices desconociendo las leyes de Newton. La naturaleza es sabia, porque tener tendencia a morir aplastado no es una buena estrategia para perpetuar los genes. Por si fuera poco, hay personas que, durante una posadolescencia compleja, toman decisiones locas, como emprender carreras universitarias donde se profundiza y sistematiza la compresión de los principios estáticos. Así, acaban enfrentándose a configuraciones estructurales fruto de desvaríos psicópatas de sádicos profesores con el presunto fin de evaluar si el alumnado es capaz de identificar aquellas que tienen boletos de acabar en desastre. En resumen, el ser humano como especie y, dentro de ella, algunos especímenes, en especial, están suficientemente preparados para concluir tras un vistazo rápido si una estructura les transmite seguridad. Pero cualquiera de ellos experimenta la misma reacción cuando observa por primera vez una estructura tensegrítica: cómo coño se sostiene eso. 

Tensegrity qué es

El término en castellano tensegridad proviene de una traducción más o menos afortunada de tensegrity, el concepto creado por el ínclito Richard Buckminster Fuller como contracción de tensional integrity (integridad tensional). Hay una larga bibliografía que ahonda en la autoría de las estructuras tensegríticas más allá del concepto en sí que ideó Fuller, pero se resume en que varias personas (el propio Fuller, el escultor Kenneth D. Snelson y el arquitecto David Georges Emmerich) llegaron a mediados del siglo XX a conclusiones similares a las que treinta años antes llegó el artista Karl Johansson. El caso es que dentro del concepto de tensegridad se agrupan estas estructuras que cuestionan el sentido común porque parece imposible que no colapsen: en general, consisten en barras en una disposición más o menos caótica que, en la distancia, aparentan flotar en el aire como si fuera una foto de un huracán en plena devastación de una construcción de madera, mientras que de cerca se aprecia que están inmersas en una telaraña de cables. Desde el punto de vista físico, para ser considerada como tensegridad, la estructura ha de cumplir una serie de condiciones.

Una de las más restrictivas es que las barras (los elementos comprimidos) han de estar aislados: no deben unirse dos o más barras entre sí. Por tanto, las barras solo se pueden unir a cables (los elementos traccionados) para poder ser tensegríticas. Una cometa sencilla responde a este esquema, con barras comprimidas que forman una cruz y cuerdas que unen sus extremos, pero las barras están en contacto en un punto. En cambio, esta condición sí la cumple una escalera de cuerda, por ejemplo. Otro precepto es que los cables han de estar pretensados, tensos como las cuerdas de una guitarra, por lo que también hay que descartar la escalera de cuerdas, ya que solo están en tensión cuando alguien sube por ella; además, las estructuras tensegríticas han de componer una estructura tridimensional, por lo que definitivamente hemos de desecharla junto con la cometa.

Una definición poética de la tensegridad que dio Fuller es «islas de compresión en un mar de tracción»; otra, abundando en la misma idea, pero de forma más prosaica, es «compresión-discontinua tracción-continua». Es decir, que los elementos de una estructura de este tipo o están comprimidos o están traccionados, por lo que si experimentan flexión o torsión no tienen cabida en este selecto club. Hay numerosos vídeos en internet donde se muestran pequeñas estructuras fascinantes que parecen levitar y atienden a la descripción de «compresión flotante» que también se utiliza en ocasiones, algunas incluso construidas con bloques de Lego, donde se juega con otros conceptos físicos como el equilibrio inestable y el centro de gravedad del sistema. Pero, aunque parecen tensegríticos, no son «puros», porque no presentan todas las características que hemos ido enumerando: o bien los cables no están pretensados, o hay barras que necesitan trabajar a flexión para que el sistema esté en equilibrio o, simplemente, hay varios elementos comprimidos unidos entre sí, cuando por definición han de estar aislados. Las estructuras tensegríticas, como la mujer del César, no solo han de parecerlo, sino serlo.

Otra característica es que las tensegridades han de ser autoestables: vuelven a su posición de equilibrio cuando cesa la acción externa que les afecta. El pretensado de sus elementos traccionados no solo dota al sistema de ese grado de elasticidad que le permite recuperar su posición inicial, sino que su estabilidad es independiente de las fuerzas exteriores (obviamente, si no lo llevan al colapso). Como ejemplo que incumple ambas premisas, un arco formado por dovelas de sillería sin mortero de unión, además de ser poco elástico, depende de la gravedad para ser estable. 

Si son autoestables y no dependen de acciones externas, entonces tampoco influye el tipo de conexión o anclaje con el terreno: se podría posar una estructura tensegrítica sobre una pista de hielo o en arenas movedizas y en ninguno de los casos se vería afectada su integridad estructural. No hace falta poner ejemplos de lo que sucedería en ese caso en otras tipologías convencionales.

Tensegridad
El puente Kurilpa en Brisbane, Australia. Fotografía: Andrew S. (CC).

Y, sin embargo, ¡no se mueve!

Contemplando la prolífica obra escultórica de Snelson, la potencia expresiva de la tensegridad es indudable. Pero también hay aplicaciones más allá de las esculturas. Construir algo que da la sensación de que se va a caer no es una buena práctica profesional para ingenieros y arquitectos. Es cierto que, en determinadas intervenciones arquitectónicas, se busca la intranquilidad en el espectador o simplemente que la composición de elementos estructurales transmita «dinamismo», que aquello se mueve, aunque no lo haga. Así, el uso de tensegridades en la construcción tiene un fin bastante claro: la espectacularidad, el edificio singular, las fotografías en Instagram… Los cánceres de nuestro tiempo, en definitiva.

Fuller estudió y patentó algunas configuraciones tensegríticas para cúpulas, ya que la ligereza característica de este tipo de estructuras propicia su utilización con este fin. En numerosas publicaciones se recogía la gigantesca cubierta del Georgia Dome de Atlanta, proyectada por el arquitecto David Geiger, como el triunfo de las tensegridades en el campo de la construcción. Durante algunos años fue récord del mundo de luz (185 metros en su menor dimensión). Por desgracia, un análisis detallado de esta estructura la descarta como tensegrítica, al menos, «pura»: sin el anillo de compresión que rodea su perímetro, la estructura colapsaría, por lo que no se puede hablar de «islas de compresión en un mar de tracción». En cierto modo, se comporta como una rueda de radios: necesita la llanta para mantener su integridad estructural. No obstante, las cúpulas y cubiertas son un ámbito con gran proyección: baste recordar que los elementos traccionados no tienen por qué ser únicamente cables: también es posible utilizar membranas.

En cuanto a las torres o los pilares, también es una tipología donde las tensegridades ofrecen soluciones interesantes. La «compresión aislada» es una ventaja frente a uno de los principales problemas de los elementos verticales sometidos a este esfuerzo: el pandeo, el combamiento que sufre un bastón delgado cuando lo presionamos demasiado. Al reducir las longitudes de los elementos comprimidos (los traccionados solo sufren una reducción de la tensión de su pretensado) se minimiza el riesgo de sufrir este fenómeno. La ingeniería alemana Schlaich Bergermann und Partner diseñó la Torre de Rostock para la feria del mismo nombre, un hito de 83 metros de altura, un récord de este tipo, pero no deja de ser un caso especial de escultura. En cambio, por ejemplo, White Rhino consiste en una cubierta tipo membrana sustentada por unas pilas tensegríticas, marcando la senda de lo que puede ser uno de sus usos más fructíferos: cubiertas efímeras y desmontables.

La aplicación en puentes es más complicada, puesto que, a diferencia de las cubiertas o las torres, se necesita una superficie continua lo suficientemente estable y rígida por la que circular con comodidad, lo que en primera instancia podría ser opuesto al concepto de tensegridad. No obstante, se han diseñado algunas «tensegridades falsas», como el puente Kurilpa, en Brisbane (Australia) que, aunque a primer golpe de vista tiene una apariencia tensegrítica, en la estructura calculada por Ove Arup el tablero absorbe tanto la compresión localizada como los esfuerzos de flexión, además de que es un elemento longitudinal y no aislado. Pero el efecto visual, unido a la iluminación durante la noche, resulta muy efectista.

Más allá de la edificación convencional, se encuentra un campo de aplicación donde ciertas características de las tensegridades hacen que estén en ventaja respecto a otras configuraciones estructurales más convencionales. En general, las tensegríticas requieren menos peso propio que otras tipologías para soportar solicitaciones similares. Además, su transporte por piezas es sencillo. ¿Dónde es importante la ligereza y que ocupe poco espacio desmontado, además de que no dependa de la gravedad para su equilibrio? En efecto, las estructuras tensegríticas se encuentran en muchos prototipos de ingeniería aeroespacial para unas primeras etapas de colonización, desde antenas y pilares para sostener cubiertas a cubiertas propiamente dichas, elementos desplegables como el sostenimiento de velas para el aprovechamiento del viento solar o mástiles para radiobalizas. No extrañaría que las tensegridades, que tienen el aspecto de un diábolo para seres de seis dimensiones, acaben triunfando en el espacio.

Para saber mucho más y bastante mejor:

Tensegridad: estructuras tensegríticas en ciencia y arte, de Valentín Gómez Jáuregui.

Tensegrity: Structural Systems for the Future, de René Motro.

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