Composión, Historia y Técnica en la Arquitectura y el Urbanismo

La evolución histórica de los entornos de aprendizaje universitarios ha sido el escenario en el que he desempeñado mis roles como estudiante, profesora e investigadora. Durante la fase final de mi investigación, la pandemia mundial de COVID-19 reveló valiosas lecciones sobre el potencial de las nuevas tecnologías y la importancia del espacio físico para garantizar una educación de alta calidad. La investigación sobre la innovación en los espacios universitarios ha estado en constante desarrollo desde la década de 2000, con una abundante producción científica, convirtiéndose en un tema de relevancia universal y actual. En este contexto, se presenta un exhaustivo estado del arte que se compara y analiza detenidamente. Todas las reflexiones teóricas y científicas se abordan desde la perspectiva de cómo los espacios físicos afectan la sociabilidad en el proceso de aprendizaje. Se utiliza la metáfora del “Ecosistema del Aprendizaje” y se adopta una metodología holística para comprender el sistema de redes que conecta y facilita la interacción entre los diversos aspectos clave del entorno de aprendizaje. El objetivo fundamental de esta tesis es integrar y relacionar todos los análisis existentes y criterios de diseño que, hasta ahora, se encontraban dispersos, con el propósito de proporcionar un enfoque coherente para la toma de decisiones en el diseño de espacios educativos desde todas sus perspectivas. El entorno físico en el que interactúan los miembros de la comunidad educativa desempeña un papel activo y esencial en el desarrollo de las actividades universitarias.

El objeto de esta Tesis Doctoral es analizar las relaciones compositivas entre dos artes: Arquitectura y Música. La investigación llevada a cabo aborda esta cuestión siguiendo como base comparativa los elementos que definen la composición en ambas disciplinas artísticas. Mediante una metodología de estudio diseñada expresamente para el tema de fondo, se estudian las analogías y divergencias, tanto gráficas, compositivas y de percepción en los usuarios llamados a experimentar las realizaciones artísticas en ambas disciplinas.

Esta tesis doctoral está concebida como la confluencia de los estudios realizados sobre optimización, de abundantísima literatura científica que se recoge en la bibliografía, y los estudios relativos a la importancia del material refractario en la industria del cemento, mucho menos abundantes aunque de gran interés. A partir de estos antecedentes, pretende ser innovadora tanto en su planteamiento como en su desarrollo pues requiere, como se ha dicho, la confluencia de los estudios sobre optimización con los del microcosmos industrial que significa el horno de fabricación de cemento y, en especial, su reparación. De ahí que se pueda decir que existen unos antecedentes de carácter general, que serían los estudios sobre la optimización y sobre los materiales refractarios, pero ahora se trata de que confluyan. De esta confluencia no se conocen antecedentes, no hay literatura científica de un proyecto de investigación como éste y, si se está llevando a cabo, todavía no se han publicado los resultados, por lo que ha sido necesario acudir a investigaciones y experiencias llevadas a cabo por el propio doctorando en la industria a la hora de reparar los hornos de fabricación de cemento. De lo dicho se deduce que esta tesis se ha realizado investigando un ámbito industrial muy específico, como es el de la problemática de la reparación del horno en las fábricas de cemento mediante instalación de hormigón por vía húmeda y otras técnicas afines. La optimización de los procesos implicados en el objetivo de reducir el tiempo necesario para completar una instalación de material refractario, complementado con la mejora de la calidad y el incremento de la seguridad en el trabajo, tiene dos ámbitos de estudio muy concretos: 1. Aquellos factores que son externos a una fábrica de cemento (factores exógenos). 2. Aquellos factores que son propios de una fábrica de cemento (factores endógenos). Deben comentarse brevemente los antecedentes teóricos que motivaron al doctorando Bruno Martínez Reyna Optimización en la reparación y mantenimiento de hornos de fabricación de cemento a adentrarse en esta temática, y que se han desarrollado ampliamente en los capítulos 7 y 10. Desde la década de 1950, la industria automotriz Toyota Motor Company ha implementado con éxito el “pensamiento LEAN”. Este pensamiento define técnicas recientes para eliminar actividades que no generan valor en la línea de producción. Unos años después Lauri Koskela, con sus teorías del management, trataba de combinarlas con las prácticas de Toyota. El Lean Construction surge en agosto de 1992, cuando este investigador publicó en la Universidad de Stanford un artículo de referencia titulado “Application of the New Production Philosophy to Construction”1. Un año más tarde, el Dr. Koskela invitó a un grupo de especialistas en construcción al primer workshop de esta materia en Finlandia, dando origen al International Group for Lean Construction (IGLC) lo que ha permitido extender la filosofía LEAN y consolidar el European Chapter of the International Group for Lean Construction2. Estos antecedentes han llevado a proponer una investigación en la que lo primero que se pretende es, conforme exige el sistema LEAN, una acotación lo más delimitada posible para conseguir unos estudios comparativos y unos análisis agregados de un muestreo significativo de fábricas de cemento. En ellas, el doctorando va a aplicar una serie de técnicas cuya mejora propone a través del logro de una optimización adecuada. Ésta pretende abarcar todo el proceso que ha sido acotado desde la preparación (en la fábrica matriz) y salida de las herramientas necesarias para la instalación de los refractarios, hasta su instalación en las fábricas del muestreo realizado para esta investigación. En las 4.200 cementeras que hay en el mundo se utilizan procesos parecidos de fabricación: se obtiene materia prima de la cantera, introduciéndola en la línea de producción de clinker, se calienta la línea de producción, se calcina la materia prima y se obtiene el clinker que posteriormente es homogeneizado con otras materias primas para obtener el cemento que se utiliza en la obra civil. Estas fábricas han de reparar el refractario del horno, dañado durante sus periodos de producción, lo que se suele llevar a cabo una vez al año. Esta investigación se centra en los procesos industriales necesarios para instalar material refractario sea en ladrillo o en hormigón proyectado por vía húmeda, con aplicación en cualquier lugar del mundo. La clave del éxito de esta investigación consiste en que los resultados en cuanto a la optimización se puedan aplicar en cualquier fábrica de cemento. Dado que la filosofía LEAN pretende eliminar todo aquello que no da valor en el proceso productivo, se ha de procurar eliminar las “pérdidas del sistema” y para ello es preciso estandarizar la secuencia de acciones de tal modo que cualquier trabajador implicado en la obra sepa, en cada momento, en qué paso del proceso se encuentra el proyecto, dónde puede revisarlo en caso de duda y qué acciones deberá evitar para no dañarse y no entrar en ‘muda’ (término japonés para definir un desperdicio dentro de un proceso industrial). En relación con la muestra estadística de esta investigación, hay que tener en cuenta que todos los países utilizan cemento y si no tienen una fábrica en su territorio (los menos) importan cemento o clínker, por lo que aleatoriamente se ha trabajado en fábricas de 42 países, ya que se dan grandes diferencias entre unos y otros. En algunos lugares del mundo, durante las épocas de invierno, no es posible edificar debido a que, a causa de las bajas temperaturas, el hormigón tarda más en fraguar o en ocasiones no fragua. En zonas tropicales, durante la época de lluvias, la demanda de cemento también disminuye. Por diversas razones, las fábricas situadas en la misma región realizan la parada anual de reparación en la misma época del año, con lo que es de vital importancia ejecutar el trabajo de forma rápida y eficiente para poder prestar el servicio de reparación en varias fábricas de la misma región. A esta circunstancia se le ha de añadir la situación de las fábricas que tienen toda su producción vendida porque el mercado en el que están situadas tiene mucha demanda de cemento y, por lo tanto, quieren que el horno esté parado y sin producir lo menos posible. Por este motivo, la rapidez en los trabajos de instalación de refractario es vital para estas fábricas. En líneas generales, una fábrica de cemento puede producir 5.800 toneladas/día. Si de media (teniendo en cuenta el muestreo de las que se tienen datos, el 1 % del universo estadístico) las paradas anuales de reparación duran un mes, reduciéndose esa cifra unos días puede mejorarse sustancialmente su productividad. Esto puede suponer a la fábrica de cemento una ganancia aproximada de cien mil toneladas más producidas, con un beneficio importante por la venta de cemento, que habría que cuantificar por zonas económicas, al ser diferentes los costes entre unas y otras. Para comprender los métodos que permitirán reducir los tiempos de una instalación sin comprometer la calidad de los hormigones que hay disponibles actualmente, ni la seguridad e higiene en el trabajo, es preciso recordar también como antecedentes, no teóricos sino tecnológicos, de los últimos años lo que se plasma en los capítulos correspondientes (4,5 y 6). A partir de estos antecedentes históricos del sistema LEAN y de las mejoras tecnológicas recientes, se ha observado la existencia de una serie de problemas cuya posibilidad de solución se constituyó en la hipótesis de la presente investigación: 1. A la hora de reparar los hornos se comprobó la necesidad de reducir al mínimo los días en los que la línea de producción de clínker está parada por reparación de refractario. 2. Tanto la colocación de ladrillos refractarios en el horno como los hormigones proyectados por vía húmeda podían ver reducido el tiempo requerido para su instalación, por lo que se estudiaron en profundidad los procesos industriales necesarios para conseguir una instalación más rápida, con adecuada calidad en el resultado y seguridad en el trabajo. 3. Había que sentar las bases para la optimización de la reparación, desde su preparación hasta su ejecución, para responder a diferentes tamaños de proyectos, pautar los pasos hasta lograr una correcta aplicación del hormigón y minimizar el posible error en la obra a partir del establecimiento de protocolos. Esta investigación se ha desarrollado en 42 países, en una fábrica por país, lo que supone el 1 % del universo estadístico. A partir de las teorías de optimización del sistema LEAN, muestra con un estudio objetivo y con datos cuantificables, los procesos industriales relacionados con la instalación de material refractario propensos a ser estandarizados para que se puedan repetir con la máxima eficiencia en cualquiera de las 4.200 cementeras del mundo. En otras palabras, el análisis del proceso de reparación “in situ” permite diagnosticar los problemas y proponer recomendaciones que contribuyen a desarrollar los planes de acción para su solución. La selección de la muestra de las fábricas de cemento ha sido aleatoria, lo que permite afirmar que la información recogida “in situ” durante las instalaciones de material refractario es objetiva y medible. Se proponen 42 variables de 42 países del mundo diferentes para tener un conocimiento más amplio de los detalles meramente técnicos. El doctorando ha visitado muchas más fábricas que la muestra pero éstas se han considerado como las más representativas. El motivo de la elección de 42 cementeras es porque, antes y durante la realización de la tesis, es el número de obras en las cuales el doctorando ha podido extraer los datos necesarios para su posterior análisis, habiendo trabajado sobre el terreno. La elección de 42 variables es acorde con las características comunes de todas las instalaciones. Según el Cement Directory de 2021 hay 4.200 cementeras en el mundo, con lo cual la muestra de 42 fábricas representa el 1% del total mundial. La metodología empleada permite establecer un ranking objetivo de países pues su puntuación es verificable (se puntúan los 42 indicadores del 1 al 5 en función de si afecta en mayor o menor grado a la calidad de la ejecución de la obra en el menor tiempo posible, y con la máxima seguridad e higiene en el trabajo). Los recursos necesarios para poder hacer esta investigación han sido los adecuados porque el doctorando trabaja como ingeniero en una empresa productora de materiales refractarios. Esta empresa exige, como garantía de calidad, que en toda instalación de su material debe estar presente un ingeniero-supervisor, trabajo que realiza el doctorando. Al estar presente durante la instalación de estos materiales en todas las partes del mundo le ha permitido observar constantemente la instalación de material refractario en hornos de producción de cemento. La estancia en la Universidad Politécnica de Valencia, durante los seis primeros meses del año 2021, ha sido un complemento necesario para dotar de mayor cientificidad al trabajo realizado gracias tanto a los recursos bibliográficos como al acompañamiento de profesorado experto en optimización. En el tratamiento de la información se ha tenido en cuenta que muchos datos, por tener carácter de confidenciales, se plasman dando un número a cada país, que corresponde a cada una de las fábricas productoras sin que esta confidencialidad afecte ni al análisis ni a los resultados. En cualquier caso, no se ha comenzado directamente con una optimización abstracta, sino concreta. Y la concreción ha sido en relación con el cemento y la reparación y mantenimiento del horno en el que se produce. De ahí que la investigación comience con la introducción histórica del capítulo 1, en la que se valora la gran transformación que ha supuesto el cemento en la construcción que ha llevado a la reducción del uso del ladrillo, lo que resulta paradójico ya que para producir el cemento que reduce el uso de ladrillos en la construcción actual, el ladrillo refractario sigue siendo necesario. Seguidamente la concreción continúa al exponer los elementos básicos de una fábrica de cemento (capítulos 2 y 3). También se han incluido tres capítulos sobre el material refractario que se instala en la reparación del horno (capítulo 4,5 y 6) para, finalmente, alcanzar la parte decisiva de la tesis que trata de la optimización de los 42 factores, lo que ha permitido establecer un ranking mundial de fábricas de cemento, además de proponer las conclusiones y recomendaciones finales que pueden ser útiles a todas ellas.

Esta tesis doctoral se centra en un aspecto particular del aprendizaje de la arquitectura como cognición encarnada al estudiar, desde un enfoque multidisciplinar, los procesos creativos y las acciones proyectuales que acompañan la concepción y construcción del espacio. Debido a las profundas transformaciones realizadas por la cultura de la digitalización, desde numerosos campos se detecta un creciente interés por reivindicar la manualidad y corporeidad en el proceso y transmisión del pensamiento y, en particular, en el proceso proyectual. En este contexto, la presente investigación pretende revisar y reactualizar los espacios creativos de acción y experiencia del arquitecto. Desde una abertura a una pluralidad de registros, tanto teóricos como prácticos, se buscan nuevas formas de aprender de lo marginal, de lo múltiple, de lo heterogéneo. Este conocimiento situado, abierto a lo relacional, busca activar el potencial latente que conllevan los procesos creativos proyectuales encarnados, una cultura que está actualmente aletargada. Estas inmersiones a través de lo hecho ayudan a desarrollar metodologías de acción para crear nuevos espacios de aprendizaje alternativos. En un mundo inmerso en una crisis de producción física y deterioro climático el hacer, puede abrirse a la diversidad, a lo variable, a lo sensible y al cuidado.

La arquitectura, como único arte con fundamento y razón de necesidad, debe tener presente en todo momento que está sujeta a condicionantes irrenunciables que van más allá del gusto de su tiempo o el parecer de su creador. Es imprescindible establecer unos criterios independientes de modas y estilos cambiantes, o de caprichos de arquitecto, que permitan valorar con ecuanimidad la idoneidad de la arquitectura a través del tiempo. Se hace un balance del estado de la profesión, y se señalas los desvaríos profesionales más habituales, provenientes de un ejercicio profesional carente de orientación sólida, estable y argumentable sin fisuras. Se proporcionan estos criterios a la luz de cuatro cuestiones filosóficas: epistemológica, antropológica, ética y de sentido, avaladas por el pensamiento de filósofos y arquitectos de reconocido prestigio. Se comprueba que la centralidad de la persona, el usuario, el habitante, y su satisfacción a través del tiempo, es probablemente el mejor, único e irrenunciable fiel de la balanza que permite determinar si la arquitectura analizada cumple o no su cometido original.

En los próximos años las ciudades van a sufrir los impactos del cambio climático, que variarán de acuerdo a la configuración topográfica y geométrica urbana, a la distribución y provisión de los espacios verdes, las características de las superficies exteriores y a la densidad demográfica, entre otros aspectos. Ante esta situación numerosas ciudades han comenzado a adoptar estrategias de adaptación para reducir su vulnerabilidad a los efectos adversos del clima, entre las que destacan las Soluciones Basadas en la Naturaleza (SBN). Estas soluciones favorecen el desempeño de los servicios ecosistémicos en la regulación del clima local y se clasifican según sean los elementos que emplean: las infraestructuras naturales, centradas en los componentes naturales agua, vegetación y suelo; y las infraestructuras verdes, centradas en elementos de espacialización urbana como anillos, corredores, espacios abiertos, edificación y puntos verdes. A partir de este contexto, se analiza el interés de las SBN en el campo internacional y se revisa las medidas de adaptación incluidas en estrategias urbanas desarrolladas para dar respuesta a este cometido. La verificación de las intervenciones permite poner en valor la utilidad de las SBN y extraer las principales líneas de intervención que servirán de guías para poder integrarse en los instrumentos de planificación existentes y adaptar las ciudades a las características climáticas similares al cambio climático.

The manufacture of musical instruments is a sector in which the material plays a leading role. The continuous development of luthiers and manufacturers, due to the need to offer different acoustic characteristics, has resulted in a very extensive offer of materials. In the case of chordophones, aerophones and idiophones, the materials traditionally used are still in place, such as certain species of wood, normally of high density, metals, especially copper alloys, and in recent years some composite materials. But in the case of membranophones, where until the beginning of the 20th century the material used was only wood, the current range of materials has become incredibly extensive. A single manufacturer can offer a large catalogue of wood species, almost the entire range of metals, such as titanium alloys, steel, bronze or aluminium, and polymers and composite materials such as carbon fibre, glass fibre or polycarbonates. While in other families of instruments there is a classification criterion for the materials and only some of them are suitable for manufacture, the large offer in the case of membranes denotes a trial-and-error method, and therefore a lack of knowledge of the influence of the mechanical properties of the shell on the final acoustics. Due to simplifications made in previous investigations, no direct relationship has been established between the shell material and the final spectrum and therefore the influence of the shell, compared to the membrane, has been considered minimal. In this controversial framework, it is essential that both manufacturers and users have tools to establish material and geometry selection criteria according to the desired vibration behaviour. Therefore, the objective of this thesis is based on establishing a direct relationship between the design variables and the vibratory behavior of the membranes. The research is focused on aspects such as the understanding of the functioning of a membrane, the influence of geometry, mechanical properties and the production process of the shell, and on the vibratory behaviour of the upper membrane. Design methodologies are established to provide control over the effects of shell material and geometry, and their link to membrane vibrations. Sound qualities (pitch, intensity, timbre and duration) are closely related to physical aspects such as sound pressure levels, frequency spectrum or decay, so it is possible to characterize the final sound of a membrane by intervening on the aspects responsible for its vibration. In order to analyse this effect, a combination of numerical simulations by finite elements and their experimental validation is carried out, based on the modal, mobility (admittance) and transient study of the membrane, from which the dynamic behaviour is evaluated and then the different interactions between structures that play a decisive role in the vibration of the whole instrument are analysed. Both the material and the geometry of the shell are capable of modifying the resonances and therefore the resulting spectrum. The characteristic of the material with the greatest potential for this particular use is based on its wave speed. The study in this field allows us to establish criteria for the selection of materials and to analyse their suitability, improving aspects such as the dynamic characterisation of different types of materials including those with visco-elastic behaviour. As regards geometry, any modification of the dimensional characteristics of the shell has the capacity to widely modify its resonance, which allows the identification of design points where the possible combinations of geometric variables represent advantages of different kinds in the field of manufacturing, without sacrificing its vibratory behaviour. From the point of view of the manufacture of this type of instruments, both the knowledge of the influence of the material and of the geometry represents a great advance that offers great vibratory configurability of the shell. Although the transmission of the membrane vibrations to the shell and their magnitude is known, the results of this research show effects unknown until now. It is necessary to consider the exact geometries of both the shell and the membrane, without resorting to simplifications. This allows the evaluation of the actual stresses to which the shell is subjected, and also allows the definition of the actual boundary conditions of the shell, which in turn allows the detection of several effects that previous investigations did not address. After the initial impact of the upper membrane, the shell vibrates by generating its own resonance frequencies. These have sufficient capacity to excite the upper membrane so that the shell has a direct participation in the total spectrum, which reveals the importance of the shell in the sound nuances of the final spectrum of the membrane. The detection of this effect confirms the direct participation of the resonances of the shell in the membrane, and therefore of its mechanical and geometric characteristics. This thesis proposes a new descriptive model of the functioning of membranophones based on a new modal coupling rule, as well as a new methodology for shell design and evaluation based on its material and geometry. A new tool that allows the analysis and prediction of the influence of a shell on the final vibratory behaviour of a membrane based on the material and geometry used in its manufacture.

Históricamente las sucesivas Leyes del Suelo de la Comunidad de Madrid no han contemplado el Decrecimiento Urbanístico como una necesidad territorial, y por consiguiente han obviado la existencia de una realidad decrecentista que por el contrario si se produce físicamente en nuestros municipios, con diferentes intensidades y casuísticas variadas. La presente tesis aborda la situación del urbanismo actual, junto con la necesidad medioambiental de cumplir con los Objetivos de Desarrollo Sostenible y de la Agenda Urbana Española. El resultado de este análisis pretende establecer el decrecimiento urbanístico como una herramienta más de planeamiento a tener en cuenta en una futura ley de suelo para la comunidad de Madrid. El presente trabajo demuestra mediante el análisis profundo de los 178 municipios que conforman la Comunidad de Madrid (a excepción del municipio de Madrid) cual es el nivel de cumplimiento y desarrollo de su planeamiento urbanístico municipal. Planteados estos desarrollos urbanísticos inicialmente y en origen como posibles y viables en su ordenamiento, el presente trabajo analiza cómo se han ido cumpliendo o incumpliendo cada uno de ellos, o como se han ido adaptando o modificando estos planes frente a la realidad de lo ocurrido en un contexto de crisis y desaceleración tanto urbanística como económica. El análisis propuesto establece un criterio técnico que ayude a la toma de decisiones a nivel territorial por parte de los poderes públicos a la hora de tomar la desclasificación como una vía para el decrecimiento urbano, así como considerar los criterios que puedan servir para dotar de alternativas al crecimiento urbanístico desmesurado. Esta transformación urbanística propuesta se basa en los objetivos marcados en la Agenda Urbana Española y en los Objetivos de Desarrollo Sostenible, con el fin de conseguir un urbanismo más sostenible.

El concepto de «paisaje» ha estado siempre relacionado con aspectos culturales que rodean al ser humano. En el paradigma en el que nos encontramos en la actualidad, con una sensibilidad renovada hacia el paisaje, especialmente a partir del Convenio Europeo del Paisaje (2000), queda patente la necesidad de un nuevo urbanismo, que tenga en cuenta aspectos medioambientales, el contexto y el sentido del lugar. Aunque existe cierto acuerdo en la importancia de la percepción del paisaje como elemento clave en este nuevo urbanismo, faltan instrumentos que lo reflejen en un estudio sistemático, aunando resultados para convertirse en recursos activos en la gestión urbana y del territorio. Es especialmente interesante estudiar el paisaje periurbano (ámbito que a menudo se descuida en los estudios del paisaje) y en concreto, el contorno de la ciudad, paisaje de transición entre ésta y el campo. Los a veces irreales bordes administrativos contrastan con la propia percepción del contorno de la ciudad, mucho más continua, lo que pone de manifiesto la necesidad de un estudio holístico y paisajístico en estos entornos. En este contexto, el papel de la red de «infraestructura verde urbana» (IVU) es fundamental. La IVU es decir, la red interconectada de espacios verdes de una ciudad, actúa como espacio capaz de paliar los efectos de la urbanización no controlada o desmedida, especialmente de las últimas décadas, en muchas ciudades. Así, la IVU favorece un desarrollo sostenible y mejora la calidad de vida de sus habitantes, aportando, por tanto, una mayor cohesión territorial. La ciudad de Madrid actúa como marco de estudio, al estar su contorno en gran parte definido por grandes estructuras verdes, tanto históricas como actuales. Se realiza un acercamiento a la percepción de los grandes parques metropolitanos de Madrid, los casos de estudio, a partir de una «mirada técnica», por un lado, de una «mirada cotidiana» por otro. Para el estudio de la «mirada técnica» se realiza un análisis histórico, cartográfico, fotográfico, cuencas visuales mediante un modelo territorial 3D y dibujos analíticos. La exploración de la «mirada cotidiana», es decir, de la experiencia del lugar, se aborda principalmente con técnicas cualitativas, en particular entrevistas semiestructuradas y dibujos realizados por los propios entrevistados, codificados e interpretados posteriormente con la ayuda del software NVIVO. Por tanto, se explora el papel de los elementos que forman la infraestructura verde del contorno de la ciudad, como parte generadora del carácter de la misma, a través de las herramientas diseñadas ex profeso, que podrían transferirse a estudios de gestión, de planificación urbana y del territorio de otras ciudades. Así, se llega a reflexiones que orbitan en torno a la experiencia cotidiana, el sentido de pertenencia, la identidad y el carácter, los factores que determinan el funcionamiento de la IVU e indicaciones sobre cómo conseguir una verdadera red de infraestructura verde.