Plaza de toros de Illumbe Estructura espacial móvil
1999/08/01 Kortabarria Olabarria, Beñardo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
El tejado de la plaza de toros de Illumbe ha sido realizado por la empresa Lan de San Sebastián, especializada en estructuras espaciales. Cuando se habla de estructuras espaciales se habla de estructuras basadas en barras de tubo que se unen a unas esferas mediante tornillos. Antes de su traslado a la obra las estructuras están completamente terminadas, incluyendo el pintado, ya que se realizan con elementos muy simples. A la obra llegan en un paquete, barras, esferas y tornillos; en la obra sólo se hace el empalme, montaje. En cierto modo, sería como hacer el mecano, pero en muchas dimensiones más grandes. La característica más destacable de estas estructuras espaciales es que en la base se encuentran elementos muy simples —barras y bolas—, pero al unirse pueden formarse estructuras extremadamente complejas, de grandes dimensiones y formas complejas. Estas características hacen que las estructuras espaciales se utilicen generalmente en grandes edificios: polideportivos, hangares, etc.
Sistema Ortz
Las estructuras espaciales se basan en el sistema denominado Ortz, patentado por los ingenieros Juan Martínez Apeztegia, Ingeniero de Construcción de la Plaza de Toros de San Sebastián, e Ignacio Odriozola. El sistema estructural Ortz permite realizar la unión de la barra y la bola de una manera muy especial, obteniendo estructuras que, de lo contrario, difícilmente podrían estar en pie.
La bola dispone de orificios roscados, realizados según la dirección de la barra a introducir en la misma. En los extremos de las barras tubulares se encuentran soldadas las casquillas cónicas del orificio axial, es decir, las fundas que posteriormente se han diseñado específicamente para ello. Ofrecen la posibilidad de amarrar los tornillos en dos direcciones, de manera que cuando se acciona en el mismo, por un lado la bola se amarrará con el tornillo y por otro el tornillo se amarrará con la barra. Este sistema permite que durante el montaje o desmontaje de la barra tubular no sea necesario modificar la posición de la bola, aunque esté definitivamente instalada en la estructura. De esta forma, el proceso de construcción de la estructura puede llevarse a cabo de forma muy rápida y no resulta difícil cambiar la barra afectada.
Informática al servicio de estructuras espaciales
El diseño es el primer paso de los edificios con estructuras espaciales. En este primer paso, a través del sistema propio de CAD, se desarrollan diversas posibilidades geométricas de Lanik hasta definir la tipología adecuada para la estructura que se piensa realizar, asignando a cada uno de ellos el modelo matemático correspondiente. A continuación se realiza un análisis de la estructura, tras establecer las diferentes hipótesis de carga, hasta determinar la distribución de los perfiles de todas las partes de la estructura. En la fase posterior se completa el proceso informático con las características geométricas y metalúrgicas precisas de las barras y bolas que conforman la estructura espacial.
A pesar de que las estructuras que se pueden diseñar son muy diferentes, en el diseño de las piezas no se realiza ninguna modificación básica, pudiendo variar el tamaño de la bola, la barra y los tornillos en función de la carga a soportar.
Parte de las estructuras espaciales se recogen a través de productores especializados como barras, casquillos cónicos, tornillos y bolas. El resto se realiza en la empresa Lan: mecanizado de casquillos cónicos, montaje de bordes de barras, corte de barras, soldadura de barras y casquillos cónicos, pintado de barras por polimerización en horno, fosos roscados de bolas, preparación y pintado de superficies de bolas y clasificación de las piezas para su envío a obra. Como se ha comentado anteriormente, la base del sistema productivo mencionado es totalmente informática, ya que todas las órdenes son enviadas por ordenador a las máquinas que intervienen en el proceso productivo. Para todos estos trabajos Lanik cuenta con un taller de estructuras espaciales en Asteasu. El sistema de desarrollo CAM permite que los procesos de diseño y producción realicen un Asteasu. El mecanizado de las bolas, el corte de las barras y la soldadura se realizan mediante máquinas de control numérico de alta precisión que recogen las prescripciones del sistema informático antes mencionado.
Por último, la fase de montaje, que también asume Lanik, y que, al igual que en el resto de fases, se basa en órdenes extraídas del ordenador. Se observa que el proceso de fabricación está totalmente informatizado, totalmente automatizado. Teniendo en cuenta esta característica, la diversidad de estructuras espaciales puede ser enorme, ya que con elementos muy similares pueden formarse estructuras muy diferentes. Esta estructura difícilmente podría llevarse a cabo hace apenas una década, ya que no existía un puente informático que pudiera enlazar el proceso de diseño con el de fabricación. Primero se realizaba el diseño, los que debían desarrollar el proceso de fabricación debían coger los planos y dar los parámetros a la máquina. En la actualidad todo esto está automatizado y el operario sólo tiene que colocar y retirar la pieza. El resto lo realiza la propia máquina, ya que las órdenes llegan por vía informática a partir de la fase de diseño.
Plaza de Toros de San Sebastián
La plaza de toros de Illumbe de San Sebastián ha dado un paso más en el recorrido de las estructuras espaciales. En los últimos años se ha avanzado mucho en las estructuras espaciales: estructuras cada vez más complejas, cada vez más grandes, cada vez más competitivas, en un mundo que busca la originalidad… y en la Plaza de Toros de San Sebastián se han conseguido estructuras espaciales móviles, incorporando movimiento a estructuras espaciales que pueden tener características especiales.
La participación de Juan Martínez en el proyecto de Illumbe ha dado a la plaza de toros un carácter innovador. De hecho, en este proyecto el área de investigación y desarrollo se ha unido a la mecánica, es decir, las dos áreas que Juan Martínez ha trabajado en su experiencia laboral. Esto es una mezcla relativamente rara en la industria: por un lado estructuras, elementos fijos, por otro mecanismos, elementos móviles.
La necesidad de hacer frente a la plaza de toros de Lanik, como en otros casos, comenzó mucho antes del proyecto. En 1995 los promotores y arquitectos de la plaza de toros se dirigieron a Lanik en busca de una idea del tejado que cubriría la plaza de toros y que se cerraría y abriría. El tejado debía ser necesariamente de cierre y apertura para que, además de ser utilizado en las corridas de toros, la plaza sirviera para otros espectáculos. Por supuesto, la incidencia de la rentabilidad económica, que aquí llueve mucho. La idea de partida era sólo esa, sin más limitaciones, de cerrar los tejados y de abrirlos.
La solución llegó mediante un sistema llamado "betazal½". Desde hace tiempo, este sistema giraba en la cabeza de Juan Martínez. El origen del término "párpado" está claro, ya que el sistema de cubierta en el que se ha colocado la plaza de toros de Illumbe es muy similar al movimiento de los párpados para cubrir los ojos. Si bien en este caso el sistema palpebral se ha impuesto a la plaza de toros, en general puede resultar de utilidad en cualquier estructura de base circular, aunque también puede colocarse en otro tipo de estructuras. El sistema se basa en dos ideas principales:
- La apertura debe ser centrada, ya que el espectáculo se desarrolla en el centro del edificio.
- Los elementos móviles que deban cerrar o abrir la abertura deberán ocultarse movidos sobre la parte fija de la estructura, sin sobresalir todo ello del perímetro del edificio.
Por otra parte, para que la obra saliera más barata, se preveía introducir el menor número de elementos móviles posibles. La solución llegó por la ejecución del cierre en dos tramos, colocando dos elementos o puertas en forma de media elipse. Cada uno de ellos se apoya en cuatro puntos para avanzar y retroceder sobre los raíles. Los dos carriles traseros sólo soportan la carga vertical, mientras que los delanteros, además de soportar la carga, son responsables de la tracción.
El sistema utilizado para la obtención del movimiento sería similar al tren que sube sobre el monte Larrun, sistema de cremallera de piñones, en el que se instalan ocho moto-reductores que afectan simultáneamente a ocho piñones y una instalación electrónica que recibe órdenes mediante señales de radio y envío de ordenadores. Dado que cada una de estas piezas que tiene que subir y bajar por la estructura de la plaza de toros de Illumbe tiene un peso de 60 toneladas, los mecanismos son caros, ya que se necesita una gran potencia para poder mover este tipo de masa. Sin embargo, la inclinación de la estructura también presenta una ventaja significativa, ya que la estructura fija a la que se ve sometida dicha carga es de tipo cúpula, por lo que el movimiento tiende a seguir la forma de la estructura. Gracias a ello, las propias estructuras son más ágiles y la supuesta carestía de la flexión se hace barata por la ligereza del movimiento.
¿El sistema del futuro?
La plaza de toros de Illumbe es completamente nueva. Por lo tanto, antes se podía diseñar cualquier proyecto para su implantación. Lo que se ha elegido, evidentemente, ha sido totalmente novedoso, ya que ha unido movimiento a la imponente estructura espacial. Sin embargo, surge la preocupación. ¿Se puede hacer en edificios antiguos? El ingeniero Juan Martínez considera que no habría ningún problema para que este sistema pueda implantarse también en edificios antiguos, sobre todo –en sus propias palabras– por dos motivos. "El peso de esta estructura, en función del espacio que se está cubriendo, es muy reducido, ya que las estructuras espaciales son por naturaleza ligeras. Si hemos utilizado materiales convencionales, tendría mucho más peso. Por otro lado, la distribución de cargas es bastante homogénea en todo el espacio. Es decir, el peso está bien dividido, sobre todo porque se le ha dado forma de cúpula. Teniendo en cuenta las características de nuestras estructuras, está claro que también es posible situarlas sobre edificios antiguos, que habrán de ser previamente reforzados, pero sin grandes obras".
Además de en Donostia-San Sebastián, en la plaza de toros de Leganés se ha instalado un tejado de estructuras espaciales –otra empresa, no Lanik– que puede cubrir la mitad de los espectadores cuando llueve. En caso de proliferación de la costumbre, las empresas que trabajan con estructuras espaciales pueden tener un trabajo de varios años, ya que no sólo se ven plazas de toros, sino también cada vez más en otro tipo de edificios.
Algunos datos curiosos
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Juan Martínez Apeztegia, ingeniero de obra
Aunque la parte más importante de su vida se realiza en San Sebastián, Juan Martínez Apeztegia es navarro, nacido en Elizondo. También cursó estudios de Peritaje e Ingeniería Industrial en San Sebastián. Doctorado en ingeniería mecánica por la Universidad de Navarra en 1972.
Inmediatamente después de terminar la ingeniería empezó a trabajar en empresas a la vez que comenzó a colaborar con el centro tecnológico CEIT en la investigación en máquina herramienta. Más tarde se incorporó al área de estructuras, en la empresa "Rodríguez y Bergara", trabajando también en temas de investigación y desarrollo. Al cumplir cuatro años en esta empresa, tuvo la oportunidad de conocer el campo de las estructuras, pero al mismo tiempo mantuvo su relación con el mundo de la mecánica y la máquina. Ha pasado sus últimos 20 años en el campo de las estructuras espaciales, un campo innovador en aquel tiempo en el que ella empezó.
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