En este artículo se revisan los retos que conllevó el desarrollo de un sistema acústico para la fachada del estadio Santiago Bernabéu –un recinto deportivo propiedad del club de futbol Real Madrid, situado en Madrid, España–, la integración de los materiales que lo componen y su utilización para lograr disminuir la contaminación auditiva.
Andrés Villaseñor Cortina Maestro en Ingeniería con 15 años de experiencia en arquitectura textil y más de 180 proyectos realizados en 12 países. Gerente general de Dunn Lightweight.
José Marcelino González Curiel Ingeniero arquitecto con 10 años de experiencia en arquitectura textil. Gerente de proyecto en Dunn Lighweight.
Como parte de la remodelación del estadio Santiago Bernabéu, se detectó la emisión de altos índices auditivos hacia el exterior (registro máximo de 140 decibeles), que sobrepasarían con mucho el límite permitido en la zona residencial donde se encuentra ubicado (la Organización Mundial de la Salud considera que no deben superarse los 70 decibeles). Con el fin de mitigar y controlar esta problemática, se desarrolló un sistema de fachada compuesto por paneles termoacústicos, que se integraron al contexto de las láminas exteriores que recubren el recinto; con ello se logró una reducción de más del 30% en la emisión de ruido, con una frecuencia de 2 kilohertz según el reporte de los estudios realizados y mostrados en la figura 1.
Si bien la problemática auditiva no se encontraba presente en toda la periferia del estadio, había situaciones puntuales a lo largo de ella que requerían la implementación de este sistema. El proyecto consistió en el desarrollo, fabricación y colocación de 126 paneles termoacústicos en la fachada, distribuidos a lo largo de las zonas norte y sur, en las cabeceras este y oeste, unidos por las juntas de dilatación, que representan cuatro áreas especiales (véase figura 2; los colores muestran la distribución de los paneles y sus diferentes configuraciones).
Este sistema termoacústico está compuesto por dos capas externas de membrana de politetrafluoroetileno (PTFE), las cuales albergan en su interior, conformando un colchón, cuatro capas aerogel, en su compuesto como blanket, con un espesor total de 32 mm.
El PTFE es una membrana muy duradera tejida de fibra de vidrio de alta calidad recubierta de teflón resistente a la intemperie, al fuego y a los rayos ultravioleta; el revestimiento de teflón crea una superficie lisa que permite que la lluvia “lave” esa capa, con lo que se reduce la necesidad de una limpieza frecuente y se minimiza el gasto por mantenimiento de la zona. La membrana tiene un comportamiento elástico; en condiciones normales no se desplaza ni se relaja bajo tensión, y tiene una esperanza de vida superior a los 30 años, con una garantía estándar que oscila entre 15 y 25 años.
El aerogel es un material compuesto de partículas o gránulos de sílice amorfo altamente porosos, hidrófobos y de gran superficie. Con su estructura porosa reduce la transmisión de ondas de sonido en el aire a través de la reflexión o la absorción.
Para el diseño del panel acústico se encontraron varios desafíos, desde la propia fabricación del panel, su transportación y logística de embarque hasta su instalación.
Este artículo se centra en la fabricación, parte medular del sistema acústico. Sin duda, la clave para el diseño del panel acústico se centró en el entendimiento de cada uno de los componentes. Por una parte, el aerogel: la comunicación con el personal que desarrolló el material permitió conocer sus bondades y limitaciones.
Uno de los retos más importantes al momento de la fabricación se encontró en la interacción de ambos materiales, ya que tienen comportamientos diferentes y esto no es algo que se encuentre de manera habitual en el mercado, pues, si bien existen paneles similares, la distribución y conformación de este lo hizo único.
Para que el PTFE funcione de manera adecuada, este debe ser tensado; su dimensión final va de la mano de la compensación, la cual es obtenida a través de pruebas biaxiales para determinar los valores con los que se fabrica (véase figura 3). En el área de ingeniería y durante el proceso de form-finding, recabada la información, se determinan dimensiones, tipos de sellos, uniones y traslapes. Finalmente se encuentran los valores de elongación.
Por su parte, el aerogel es un material que, debido a sus propiedades, no es capaz de elongarse o soportar tensión; por ende, su comportamiento y dimensiones se ven regidas por las capas exteriores del PTFE, que al final es el envolvente del panel acústico. Así, las medidas del material interior son menores que las medidas de la capa que lo recubre.
La unión de ambos materiales se convirtió en el siguiente reto. Por un lado, para realizar cualquier unión, traslape o sello, el PTFE debe ser expuesto a temperaturas de hasta 400 °C mediante una plancha caliente y presión controlada; por otro lado, el aerogel es un material que, al ser expuesto a estas temperaturas, se ve afectado y dañado, y pierde sus propiedades. En la geometría de la fachada, la inclinación vertical es la más crítica, y se encontró que el aerogel, por su propio peso, podía deslizarse en la parte inferior del panel compuesto y perdería su funcionalidad. Para resolver la unión de estos elementos, también se tuvo que contemplar la utilización del panel en la fachada vertical.
Teniendo claras estas consideraciones, se resolvió que el aerogel debía estar sujeto de la parte alta y baja del panel termoacústico, para con ello restringir su movimiento y asegurar su distribución de manera homogénea a lo largo del panel; como en cada proceso del proyecto, se realizaron varias pruebas que permitieran lograr los resultados necesarios.
Utilizando las bondades de ambos materiales, se optó por envolver el aerogel, en todos los lados del panel, con una capa de PTFE cosida con un hilo de este mismo material, que protegiera al aerogel del calor producido por la máquina al momento de sellar la capa interna con la externa de PTFE (véase figura 4). Antes de ser selladas estas capas en la parte superior e inferior, se colocó otra tira de PTFE para restringir el movimiento del aerogel y garantizar que interactuara como un mismo elemento al momento de su tensión (véase figura 5).
Recabada esta información, se procedió al desarrollo de modelos a escala, los cuales fueron sometidos a varias pruebas simulando situaciones y valores que se tendrían al momento de su instalación.
Para garantizar que el compuesto cumpliera con los requerimientos propuestos en el proyecto, el panel acústico fue sometido a diferentes pruebas realizadas en laboratorios internacionales, con el fin de cumplir las normas europeas, entre ellas su resistencia al fuego y su capacidad de reducción de ruido por medio de un ensayo acústico. Además, se realizó una maqueta a escala, que fue presentada al comité diseñador del estadio Santiago Bernabéu. En todas las pruebas se obtuvieron resultados aprobatorios.
Si bien la necesidad era clara –un panel acústico que cumpliera con las normativas y requerimientos del proyecto–, el reto que conllevó su realización exigió un gran esfuerzo. Al final, se logró homogenizar los materiales para que la reducción acústica llegara a ser de un 30%.
El entendimiento de cada uno de los componentes y el conocimiento de sus cualidades permitieron que se integraran de manera adecuada, lo que constituyó el desafío más complejo y la parte esencial para desarrollarlo.
Conclusión
El panel acústico desarrollado para el proyecto del estadio Santiago Bernabéu fue una propuesta para mitigar la contaminación auditiva producida en este recinto y emitida hacia el exterior, pero su utilización no está limitada a esto, sino que abre la posibilidad para ser usado en cubiertas, techumbres, incluso en geometrías caprichosas, debido a sus capacidades flexibles
