El estudio Castro Mello utiliza tecnología Autodesk para diseñar un estadio del mundial

Cuando se eligió a Brasil como sede de la Copa Mundial de Fútbol de 2014 y los Juegos Olímpicos de 2016, varios de los estadios del país mostraban múltiples signos de deterioro que quedaron especialmente patentes con la trágica muerte de siete aficionados tras el derrumbe de una sección del estadio Fonte Nova de Salvador de Bahía. Vicente Castro Mello es la tercera generación de una saga que ha dirigido durante años uno de los estudios de arquitectura deportiva más importantes de Brasil, Castro Mello Arquitetos. Su empresa realizó un estudio detallado de los estados brasileños en el que se ponían de manifiesto las carencias del diseño y sus riesgos estructurales. Con estos datos en la mano, se dirigió a Ian McKee, fundador de EcoArenas, una consultora especializada en proyectos de arquitectura ecológica para construcciones deportivas. Junto a él, desarrolló el plan CopaVerde, un esfuerzo coordinado de toda la comunidad para convertir el mundial de 2014 en un gran acontecimiento para la sostenibilidad.

Castro Mello
McKee explica así el origen del proyecto: “Con la celebración del mundial de fútbol de 2014, la Copa América de 2015 y las Olimpiadas de 2016, sabíamos que en Brasil teníamos la oportunidad de transformar la arquitectura tradicional de los estadios en todo el planeta y hacerlos más ecológicos. También sabíamos que no podríamos hacerlo con credibilidad sin cumplir una normativa internacional respetada en todo el mundo, y ésa es la razón por la que queremos conseguir la certificación LEED¹ . Hasta ahora, el aumento de la capacidad de cálculo que nos han proporcionado las estaciones de trabajo NVIDIA Maximus y el software Autodesk, ambos han sido sido un factor decisivo para el éxito del proyecto”.

Las estaciones de trabajo basadas en NVIDIA® Maximus™ y el Software de diseño y creación Autodesk, desempeñaron un papel fundamental para posibilitar las iteraciones y revisiones que ayudaron a Castro Mello Arquitetos y EcoArenas a alcanzar sus objetivos de diseño del estadio de Brasilia, capital de Brasil, el primero del mundo en obtener la certificación LEED Platino.

¹Siglas de Leadership in Energy and Environmental Design, designación que certifica el diseño ecológico de las construcciones según las normas establecidas por el Green Building Council de EE.UU.

EL RETO
Cientos de estudios de arquitectura deportiva de todo el planeta competían para ganar la adjudicación de uno de los muchos estadios que se iban a construir en Brasil con motivo del mundial. Castro Mello Arquitetos consiguió el diseño del codiciado “Estádio Nacional de Brasilia”. Determinado a mostrar al mundo que los grandes estadios podían ser ejemplos rentables de arquitectura ecológica, el equipo necesitaba encontrar formas imaginativas de mejorar, entre otras cosas, la eficiencia de la construcción en áreas como el consumo de energía, el consumo de agua, la generación y gestión de residuos y el transporte.

Para mejorar al mismo tiempo el diseño del estadio, la comodidad del público y el respeto al medio ambiente, era preciso llevar a cabo numerosas pruebas de iluminación, condiciones climáticas, circulación del aire y uso de materiales desde las primeras fases del proyecto. Tales pruebas necesitaban una gran capacidad de cálculo para renderizar cientos de imágenes generadas por ordenador.

Cuando los arquitectos de Castro Mello empezaron a desarrollar sus diseños, las estaciones de trabajo que utilizaban eran unas Dell Precision T7500 con tarjetas gráficas de consumo donde se ejecutaban dos aplicaciones de Autodesk: Revit para producir el diseño y 3ds Max para generar las imágenes renderizadas. Un arquitecto empezaba creando los diseños de la estructura en 3D con Revit y otro tomaba esos diseños y producía simulaciones de iluminación real con 3ds Max en otra estación de trabajo y las renderizaba en la CPU a fin de determinar la forma de construir el estadio para aprovechar al máximo la luz natural, algo esencial para obtener la certificación LEED.

“Simplemente no había suficiente capacidad de cálculo en este sistema para crear imágenes de los diseños con un mínimo de eficiencia. Tardábamos 8 horas en generar una sola imagen y no teníamos ninguna forma práctica de ver los cambios y mantener al mismo tiempo los plazos de entrega. Si había algún error en el diseño, a menudo perdíamos toda una noche de renderizado antes de darnos cuenta del problema y volver a empezar todo el proceso al día siguiente”, cuenta Castro Mello.

LA SOLUCIÓN
Al abordar el diseño del estadio, Castro Mello y EcoArenas empezaron a realizar estudios bioclimáticos para analizar la meteorología de Brasilia y proyectar la construcción de acuerdo con los resultados.

“Mientras realizaba el estudio del clima, me di cuenta de que algunos meteorólogos y científicos que también ejecutaban procesos de alta carga computacional utilizaban las GPU Tesla de NVIDIA. Ya teníamos las estaciones de trabajo equipados con tarjetas Quadro, así que añadimos tarjetas Tesla para configurarlas con la tecnología Maximus y ver cómo podían mejorar nuestros tiempos de renderizado”, explica Castro Mello y continúa: “Los resultados fueron espectaculares. Trabajando en 3ds Max y aprovechando la aceleración del renderizador iray en la GPU, pudimos generar imágenes de prueba para la revisión de los diseños en 30 segundos, un proceso que antes nos llevaba 8 horas en la CPU”.

Esto abría unas oportunidades increíbles para los arquitectos de Castro Mello, tres de los cuales empezaron a trabajar inmediatamente en estaciones de trabajo Maximus. “Necesitábamos realizar abundantes pruebas con diferentes posiciones del sol y condiciones de iluminación. Luego analizábamos esa información, que luego se traducía en diferentes combinaciones de diseños para valorar la mejor forma de maximizar los recursos naturales. Este proceso ayudó a reducir considerablemente el consumo energético del estadio”, continúa Castro Mello.

La adopción de las estaciones de trabajo Maximus también permitió a Castro Mello Arquitetos ejecutar Revit y 3ds Max con iray de forma simultánea en una misma estación de trabajo, lo que incrementó considerablemente la velocidad y eficiencia del flujo de trabajo. Gracias a la posibilidad de ejecutar los dos programas en un sistema, los diseñadores podían simular pruebas de iluminación real en 3ds Max o analizar el impacto energético en Ecotect y, al mismo tiempo, efectuar los cambios necesarios en el diseño con Revit. Esto simplificó el proceso y proporcionó la velocidad necesaria para terminar el proyecto a tiempo y con las mejores especificaciones medioambientales posibles.

Además de utilizarse en exhaustivos estudios de iluminación, el análisis y las imágenes renderizadas se utilizaban para buscar formas de captar y reutilizar el agua de lluvia, mejorar la circulación del aire y la ventilación, y reducir la generación de residuos, así como para determinar el color, la disposición y los materiales de las gradas del estadio.

EL RESULTADO
Una de las primeras consecuencias del plan CopaVerde fue que ayudó a convencer a la FIFA de la conveniencia de exigir que todos los diseños presentados estuviesen acompañados de algún tipo de certificación de construcción ecológica. Hasta la fecha, diez de los doce nuevos estadios están tratando de obtener la certificación LEED, que en el caso del Estádio Nacional de Brasilia (cuya finalización está prevista para febrero de 2013) será la máxima acreditación: LEED Platino.

Con la ayuda de la tecnología NVIDIA Maximus, los arquitectos de Castro Mello realizaron algunos cambios no programados en los planos originales del estadio. “Después de realizar estudios de iluminación solar y reflexión para averiguar cómo incidiría el sol en la temperatura de la edificación, descubrimos que, simplemente eliminando los paramentos de cristal de los palcos VIP y creando patios en su lugar, podíamos limitar considerablemente el efecto del calor del sol y reducir la necesidades de usar el aire acondicionado en el interior”, explica Castro Mello.

La investigación y el uso de una estación de trabajo Maximus también permitió al equipo desarrollar un sistema para recoger el agua de lluvia en toda la construcción, tratar el agua captada y redirigirla para su utilización en los servicios sanitarios, el riego del terreno de juego y la limpieza general del estadio. El resultado es una importante reducción del consumo de agua potable. Otros elementos concebidos para la conservación del entorno incluyen el sistema de energía solar fotovoltaica más grande jamás instalado en un estadio (2,544 MW).

Gracias a la eficiencia de la construcción, EcoArenas, LLC estima que el estadio de Brasilia conseguirá un ahorro energético de hasta un 120% anual y se convertirá en el primer estadio del mundo de energía neta cero. Además, reducirá el consumo de agua en más de un 80%.

Castro Mello concluye diciendo: “El aumento de la velocidad y la posibilidad de ver y revisar los diseños en tiempo real en una misma estación de trabajo fueron esenciales para el proyecto. Ahí es donde conseguimos aprovechar realmente la potencia de cálculo, en la capacidad de resolver los problemas de diseño desde una mismo sitio. Somos un equipo relativamente pequeño, sólo seis arquitectos, pero equipados con la mejor tecnología somos capaces de competir a escala global. Las reglas del juego se han igualado y ahora equipos pequeños pero muy cualificados pueden competir con estudios de arquitectura mucho más grandes. La capacidad de realizar iteraciones de diseño de forma tan rápida con las estaciones Maximus fue esencial para crear el que esperamos será el estadio más ecológico del mundo".
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