El Atomium: Icono de la Ingeniería de materiales y su conservación en el tiempo

Introducción

El Atomium, ubicado en Bruselas, Bélgica, es un hito arquitectónico que simboliza la innovación en la ingeniería de materiales, fue diseñado por el ingeniero André Waterkeyn y el arquitecto Jean Polak y construida para la Exposición Universal en Bruselas en 1958. Esta estructura icónica de 102 metros de altura representa un cristal de hierro ampliado 165 mil millones de veces y está conformada por nueve esferas de acero de 18 metros de diámetro, interconectadas por tubos que reflejan las fuerzas que operan dentro de un átomo.

A pesar de la avanzada tecnología en materiales resistentes utilizada en el diseño, y construcción de esta icónica estructura, símbolo de la innovación en ingeniería de materiales, no está exenta de enfrentar problemas de deterioro y daños por corrosión, causados por las inclemencias del tiempo y el medio ambiente. Por ello, es esencial llevar a cabo inspecciones y mantenimientos periódicos que garanticen su integridad estructural, preservando así esta emblemática construcción como símbolo de progreso y sostenibilidad en la ingeniería moderna.

Este artículo tiene como propósito destacar el Atomium, como un símbolo de la innovación en ingeniería de materiales y analizar los desafíos de su conservación en el tiempo, debido a factores de deterioro y corrosión. Se explora la relevancia de la estructura como patrimonio arquitectónico y la importancia de realizar mantenimientos periódicos para asegurar su integridad.

Estructura cristalina y materiales del Atomium

El Atomium es una fiel reproducción de la red cristalina del hierro atómico puro, con estructura Cúbico Centrado en el Cuerpo (BCC-del inglés Body Centered Cube) a temperatura ambiente. Las nueve esferas representan los nueve átomos constituyentes de cristal de hierro, como se puede apreciar en la figura 1.

La estructura fue diseñada con una orientación antinatural: un cubo descansando en una de sus esferas, con una diagonal en vertical, más por motivos estéticos que funcionales. Este enfoque, sin embargo, demandó una alta precisión en cálculos estructurales para evitar un colapso durante y después de la construcción¹.

La base de la estructura se asienta en un marco de acero que ha sido diseñado teniendo en cuenta la red cristalina cúbica centrada en el cuerpo (BCC). Este tipo de red es significativo para entender la disposición de los átomos en el hierro, que exhibe propiedades mecánicas superiores a temperatura ambiente y hasta los 911 ºC.

De acuerdo a lo antes expuesto, el diseño de esta estructura fue inspirado en el cristal del hierro; el cual, tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo en una celda unitaria (figura 2), a temperatura ambiente y hasta los 911 °C, es un metal alotrópico, por lo cual, cambia su estructura cristalina dependiendo de la temperatura a la que se encuentre. Esta característica permite realizar los tratamientos térmicos y modificar las propiedades mecánicas de los aceros. El hierro tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo en una celda unitaria a temperatura ambiente.

La elección de materiales adecuados es considerable en la construcción de estructuras de esta envergadura, y el Atomium no es una excepción. La implementación de acero inoxidable de grado 1.4404, conocido por su alta resistencia a la corrosión y su capacidad de conformado, ha permitido que la estructura mantenga su integridad y estética a lo largo del tiempo.

El grado 1.4404 o 316L es un acero inoxidable austenítico del tipo AISI 316 que tiene muy buena resistencia a la corrosión debido a su alto contenido de cromo y molibdeno combinado con un bajo contenido de carbono. Su resistencia en estado templado es de unos 600 MPa para los diámetros grandes, pero puede aumentarse mediante el trabajo en frío para las secciones pequeñas.

Conservación: Desafíos estructurales y de mantenimiento

La estructura original del Atomium incluía un marco de acero revestido con paneles de aluminio. Con el tiempo, factores ambientales como la contaminación del aire deterioraron estos materiales, provocando oxidación en el acero y daños superficiales del aluminio; por lo cual, fue necesario realizar la restauración de esta obra, incluyendo los siguientes retos:

1. Susceptibilidad a la corrosión del aluminio y el acero expuesto: La elección inicial del aluminio para el revestimiento planteó un desafío, ya que su resistencia a la corrosión no fue suficiente para las condiciones ambientales a las que estaba expuesto. Con el tiempo, el aluminio mostró signos de desgaste y deterioro. En la restauración de 2001, se reemplazó el aluminio por acero inoxidable de grado 1.4404, que contiene cromo, níquel y molibdeno para ofrecer una alta resistencia a la corrosión.
2. Acabado de superficies: Se aplicó un pulido electrolítico al acero inoxidable para obtener una superficie lisa y reflectante, facilitando la limpieza y reduciendo la acumulación de partículas. Esto no solo prolonga la vida del recubrimiento, sino que también disminuye los requerimientos de mantenimiento.

Aspectos técnicos de la restauración

El proceso de restauración del Atomium requirió innovaciones técnicas en el diseño de los nuevos paneles de acero inoxidable. La estructura renovada debía cumplir con estándares modernos de aislamiento térmico, acústico y contra incendios, además de mantener la estética original de la estructura de 1958. Para este proceso se tomaron en cuenta las siguientes consideraciones:

• Diseño de los paneles: Se prefabricaron paneles triangulares de acero inoxidable con un núcleo aislante; los cuales, se segmentaron cuidadosamente para respetar la geometría del Atomium, manteniendo el espacio entre el revestimiento y el marco estructural.
• Fijación de paneles y aislamiento: Para evitar corrosión galvánica entre los metales de los paneles (acero inoxidable y acero galvanizado), se utilizaron perfiles de elastómero como separadores. La fijación de los paneles fue un desafío debido a la forma curva y la necesidad de alineación precisa, lograda con discos de montaje ajustables.

• Proceso de instalación y revestimiento: Durante la instalación de los paneles, se emplearon grúas y cables para colocar las piezas sin necesidad de andamios extensos. Los paneles fueron fijados al marco de acero mediante abrazaderas y perfiles de acero en forma de “H”, asegurando una estructura estable y hermética. Este proceso permitió restaurar y el Atomium mientras se minimizaba la alteración de su estructura histórica.

Consideraciones de seguridad y modernización

En el proceso de preservación, la estructura original se mantuvo prácticamente intacta para conservar el diseño histórico. Sin embargo, las exigencias actuales en cuanto a seguridad y sostenibilidad llevaron a una serie de intervenciones estratégicas para adaptarlo a las normas modernas. Se incorporaron sistemas avanzados de protección contra incendios que aseguran una respuesta rápida en caso de emergencia, así como aislamiento térmico, ventilación mejorada y redes eléctricas rediseñadas. Además, el sistema de iluminación fue actualizado, instalando luces LED en los meridianos de las esferas, que resaltan el diseño del y la estructura única, logrando un balance entre conservación patrimonial y tecnología moderna.

Conclusión

El Atomium, es un ejemplo de cómo la ingeniería de materiales y el mantenimiento estructural pueden preservar una construcción emblemática frente a factores ambientales adversos y la obsolescencia de materiales. Las innovaciones aplicadas en el recubrimiento y la estructura reflejan avances en la ingeniería de materiales y en técnicas de mantenimiento de estructuras metálicas que garantizan una mayor durabilidad y funcionalidad.

Referencias

1. Grandes iconos de la arquitectura e ingeniería como nunca antes los habías visto.
2. https://www.hln.be/brussel/aha-dus-zo-blijft-het-atomium-blinken~a9a2d6b9/