La palabra piedra se usa en construcción para hacer referencia a cualquier material de origen natural que tenga una elevada consistencia y que pueda obtenerse en bloques o piezas de cierto tamaño. Se trata de un material que todas las grandes civilizaciones han usado para sus obras.

La piedra natural se extrae de las canteras, que son explotaciones mineras a cielo abierto y cuya verdadera explotación a nivel industrial empezó en el antiguo Egipto con sus famosas canteras de Qirtassi, Gebel el-Silsila (arenisca), Fayum (basalto), Wadi el-Garawi (calcita) Hatnub (alabastro), Tura, Beni-Hassan, El-Amarna (caliza) y el sur del Gebel Dukhan, Wadi Hammamat y Aswan (granito). 
Mapa de Egipto con los tipos de piedra y zonas de canteras más importantes explotadas en la Antigüedad. Extraído de Schulz y Seidel (dirs.): Egipto. El mundo de los faraones , 1997, p. 411.

El oficio de cantero, es uno de los más antiguos del mundo y aquellos primitivos trabajadores de la extracción de la piedra en el antiguo Egipto utilizaban diversas técnicas: la más usual ( para bloques de «piedra blanda«) era la de marcar sus dimensiones y excavar entre los mismos unos estrechos espacios conocidos como «zanjas de separación«; luego se tallaban lo más profundo que se pudiera y después se extraían utilizando pesadas palancas y cinceles. Usaban también brasas de carbón al rojo vivo seguido de un vertido inmediato de agua fría para que la roca se fracturarse, pero el sistema principal para la extracción de los bloques de piedra en las canteras egipcias era «el cincelado«. En los bloques que han quedado de aquellas antiguas canteras, aún pueden verse las vigas que, a forma de palancas, se utilizaban para separarlos de la roca madre. 
Grabado egipcio mostrando cómo se cincelaban, medían y nivelaban los bloques de piedra.

En cualquier caso, la extracción de los bloques solía realizarse «de arriba hacia abajo» mediante la talla de grietas de separación para después separar la base de la roca madre y buscando siempre llegar por la parte inferior a un estrato de piedra más blanda y fácil de trabajar. El  objetivo era obtener bloques con forma de prisma de base cuadrada o rectangular (según el uso que se le fuera a dar). En aquellas canteras aún pueden verse los agujeros realizados por aquellos trabajadores para insertar en los mismos unos andamios de madera, que les permitían trabajar a grandes alturas.

Las herramientas empleadas por los canteros egipcios para la caliza y la arenisca eran mazos de madera y diversos tipos de herramientas de metal.

En esta figura podemos ver algunas de aquellas viejas herramientas usadas por los antiguos egipcios para labrar la piedra: a. Cincel de cobre para la extracción de la piedra.b. Cincel de cobre para tallar la piedra. c. Cincel de cobre para tallar encontrado en Ghorab. d. Cincel largo de cantero, hecho de cobre, hallado en Gebelein. e. Mazo de cantero. f. Bola de dolerita de Asuan. g. Cuna para mover la piedra y h. Bloque de granito negro utilizado para pulir.

Mural de la tumba de Regmira con una imagen de dos obreros manejando un taladro de arco con punta de cobre.

Por las marcas que se conservan en muchos muros procedentes de canteras de piedra blanda (como las canteras de areniscas de Duebel Silsila) sabemos que durante los imperios Antiguo y Medio, los utensilios habituales eran algún tipo de pico puntiagudo y hachas o mazas de una aleacion de cobre. A partir de la dinastia XVIII ya comenzaron a emplear mazas y cinceles; estos últimos (utilizados en el Imperio Antiguo) eran de cobre mezclado con impurezas, de lo que resultaba una aleación de una dureza cercana a la del bronce. Seguramente aquellas aleaciones eran accidentales, ya que los egipcios sólo sabían que el cobre extraído de ciertas zonas, era más duro y que el de otras y del mineral mezclado y fundido con rocas de la zona, resultarían unas aleaciones fortuitas. Luego los cinceles eran golpeados por mazas de madera como la de la siguiente fotografía 
Pero aquellos cinceles de cobre solo servían para cortar piedra caliza o arenisca, puesto que lo que se pretendía era dar unos impactos a las mismas, y no penetrarlas por dureza. Las marcas cortas de los cinceles de cobre del Imperio Antiguo, nos permiten datar fácilmente la época de explotación aproximada de una cantera y hacia el final del mismo los cinceles de cobre se fueron sustituyendo por otros de bronce, cada vez más duros. Aquellas muescas en las rocas nos dicen que en la Época Tardía, los cinceles empezaron a hacerse más largos (hasta 50 centímetros) y que también se empezaron a usar cuñas de hierro muy duro que dejaban marcas alargadas y paralelas. 

Pero uno de los grandes logros de los antiguos egipcios fue el trabajar con maestria una piedra tan dura como el granito ya que partir de la II Dinastía este material se utilizó masivamente para la edificiacion de templos, tumbas reales, cámaras funerarias, pasadizos, e incluso para revestir las piramides por fuera pero tanto el cobre como el bronce, resultaban poco eficaces para trabajar una roca tan dura como el granito, ya que la dureza de esta piedra impide el uso de cinceles de metal.

Las rocas graníticas son el producto de lo que en Geología se llama «decantación geoquímica» y se forman a grandes profundidades bajo la superficie terrestre, en donde se solidifican sin emerger a la superficie, mediante un enfriamiento lento. Así la materia fundida tiene tiempo de «organizarse» en diferentes minerales que cristalizan unos antes que otros. Las micas y el feldespato son los primeros en cristalizar, en el seno de un líquido compuesto casi exclusivamente de cuarzo fundido y al enfriarse este cuarzo, cristaliza entre los huecos que han dejado los demás minerales. Con el tiempo la erosión acaba haciendo que todo el conjunto aparezca en superficie, pero nunca debemos olvidar que la génesis del granito se produce a más de 30-40 km de profundidad y que allí las presiones son enormes.

Por eso cuando los granitos asoman a la superficie no son estables y de forma natural se agrietan. Estas grietas (que no siempre son patentes) son bien conocidas por los canteros expertos que las llaman «leyes» y con unas cuñas instaladas en los lugares oportunos se puede conseguir que el bloque se fracture «casi por sí mismo». La «leyes de la piedra» eran sobradamente conocidas por los canteros egipcios que usaban cuñas de madera empapadas en agua, para que al dilatarse ampliasen las grietas entre bloques y las mismas se aprecian perfectamente en las canteras de granito de Asuán y en las caras de separación entre bloques, en donde podemos ver como las cuñas de las vetas están distribuídas en líneas cuasi paralelas entre sí.

Las marcas de estas cuñas aparecen tanto en las canteras de granito como en las de caliza (dede la época Tolemáica y posterior) y las mismas se ven cinceladas, lo que demuestra que se usaron cinceles (posiblemente de hierro) para cortar el granito, aunque no sería el sistema favorito de los egipcios en el Imperio Antiguo, ya que es un proceso más lento, y tal vez se hiciese en fases posteriores de refinado de las piezas. El pulido se realizaba con cuarzo molido mezclado con piedras de afilar.

Por la dureza del tallado, y recordando cuáles suelen ser los componentes habituales del granito (cuarzo, feldespato y mica), en una piedra de este material el material más frágil es el feldespato porque de forma natural está plagado de microfracturas y cualquier material lo suficientemente duro que lo golpee con suficiente fuerza hará que se rompa. Tras esto, el cuarzo y la mica se quedan sin trabazón, y se sueltan con enorme facilidad. Por eso si se golpea el granito con constancia primero saldrá polvo, y si lo seguimos golpeando comenzará a soltarse una especie de arenilla de cuarzo y mica, mezclada con polvo de feldespato. Con paciencia (algo que caracterizaba a los canteros egipcios) se puede conseguir dar a este granito la forma que uno desee (incluida la de un obelisco) ¡será por paciencia!…

Pero ¿qué utillaje usaban? Pues unas mazas hechas con piedras de dolerita que es una roca volcánica (magmática) inyectada el mismo desde zonas más profundas en sus grietas cuando ya está solidificados. Tiene gran dureza y resistencia a los impactos y en las canteras de Asuán se han encontrado decenas de estas  bolas de diorita que son los restos inservibles de aquellas piedra tras su uso en la tarea de golpear el granito. Originalmente tenían formas angulosas, para que los picos y los filos concentrasen mayor presión en el golpeo (a menor área de efecto, la presión ejercida es considerablemente mayor que si golpeamos con una superficie más amplia). 

La piedra para construcción, ya desde aquellos lejanos tiempos tuvo como pieza base «el sillar» que en el antiguo Egipto tenía dimensiones variables 
Y su colocación respondía a un «aparejo por hiladas«, donde las piedras se colocaban unas sobre otras sin ningún material de unión. Como las piedras no eran de la misma altura, estas hiladas debía retocarse con otras piedras, para que juntas, dieran la altura requerida

Esquema de un muro de sillares del antiguo Egipto  

La conquista de Egipto supuso para el mundo romano no solamente el acceso a sus valiosas canteras de granito, sino tambien a sus técnicas de extracción. Las labores en piedra fueron continuadas por los romanos y hay libros clásicos de aquella época sobre la misma. Es el caso de la obra de Vitruvio: De Architectura Libri Decem (Los diez libros sobre arquitectura), de Varrón(116-27 a.C.) y Las Antigüedades, de Plinio el Viejo (23-79 d.C.). Durante la República y el Imperio Romano se consolidó la técnica de la cantería con operarios altamente especializados, con una estricta formación, y con la utilización de herramientas muy perfeccionadas. Para el trabajo de la piedra y los cálculos en planos vemos en la figura siguiente algunas de aquellas herramientas
(Ginouves y Man in, 1985, fig. 6; Di Stefano. 1987. 256 y Pensabene. 1995. figs. 365 y 366)

a.- Bujarda. Dos variantes de cincel y martillo. La primera presenta una hoja rectilínea, la segunda, ofrecía percusión con pequeñas puntas piramidales. Eran muy eficaces con rocas blandas.  b.Cuneus. Se empleaba para cortar la roca. c.-Dolabra. Un martillo de talla, con hacha de dos filos. d.-Lima. Con una superficie a base de minúsculas protuberancias para desgastar las superficies y eliminar sus irregularidades. e.- Malleus. Una maza en hierro o madera para labores de acabado de las piezas.  f.-Malleolus. Su menor tamano y poco peso hacia de el un instrumento idoneo para, con ayuda  de un cincel intermedio, llevar a cabo un desbastado controlado de la piedra. g.- Polka. Equivalía a nuestra piqueta actual, y era un instrumento de dos filos perpendiculares: uno vertical y otro horizontal. Debió de ser un utensilio muy apreciado para el trabajo de las piedras blandas. h.- Scalprum. (cincel) de hoja cortante, que se golpeaba con el mazo en su extremo opuesto romo. i. Serra. Una sierra de hoja recta, no dentada que se mantenía  rigida entre los extremos de un armazon de madera en el cual se desplazaba. Para aumentar su efectividad el operario se ayudaba de arena y agua. j.-Subula. Clavo de hierro a modo de aguja, de punta piramidal k.- Terebra. Un trepano consistente en una punta que giraba sobre si misma propulsada por un sistema consistente en un arco de madera y una cuerda sujeta a sus extremos. l.- Upupa. Un pico usado en diversos trabajos de canteria, en carpintería y albañilería . m.-Circinus (compás): existían dos tipos. Uno de brazos curvos empleado para tomar diámetros internos y otro de brazos rectos para medir distancias. n.- Livella (nivel): empleado para medir el grado de inclinaci6n de un plano; consistía en dos brazos que se cortaban en ángulo recto. Sobre un tirante graduado horizontal que unia ambos se hacia pasar una cuerda que partia del vértice del angulo y se remataba en un peso (plomada). o.- Norma (escuadra): un instrumento en forma de L, para transmitir líneas perpendiculares entre si. p.- Regula (regla): liston graduado, cuyas medidas correspondian a submúltiplos  del pie romano. 

En Éfeso, Turquía, se construyó una principal vía de conexión con el puerto conocida como Vía Arcadia. Las grandes losas de mármol con la que se pavimentó aún permanecen prácticamente intactas y en un excelente estado de conservación lo que demuestra que los romanos eran capaces de producirlo en cantidades industriales. ¿Cómo lo hacían? Klaus Grewe encontró la explicación en un trabajo que publicó sobre la reconstrucción de una máquina romana de sierra doble para aserrar piedras encontrada sobre el sarcófago de Marco Aurelio Amiano (segunda mitad del siglo III d.C.) en Hierápolis, hoy Pamukkale, en Turquía

El relieve representa un molino hidráulico que alimenta a una sierra de doble corte en la que podemos contemplar como un molino hidráulico transfiere, a través de una transmisión su potencia, y esto es lo que permite a unas hojas metálicas junto con el uso de agua y arena el aserrado de la piedra. El agua era llevada hasta la parte superior por una rueda de molino y se la hacía girar. El eje estaba conectado a unos engranajes que hacían girar una rueda con pivotes que convertían el movimiento rotatorio en un movimiento de vaivén, y allí se conectaban las hojas serradas que se encargaban de serrar las piedras y fabricar losas de mármol de hasta un centímetro de grosor

Reconstrucción de la máquina de cortar piedras. Fuente

La producción de mármol de Éfeso se mantuvo al menos hasta el siglo VI. Para los interesados en saber más aquí les pongo el enlace al trabajo completo de Klaus Grewe 

El trabajo en piedra desapareció en la Edad Media, y la mayor parte de las edificaciones de entonces se techaban con madera, e incluso muchas del primer románico lo seguían haciéndo de este modo hasta que en el siglo XI, los canteros lombardos (magistri comacini) salieron de Italia, y extendieron su estilo sustituyendo el ladrillo, por un tipo de piedra que lo imitaba: el sillarejo irregular, pequeñas piezas de piedra, similares a un ladrillo plano, conseguidas con trabajo a martillo.

Pero la recuperación de la piedra sillar, tal y como la entendían los romanos, fue obra del denominado románico clásico o segundo románico (siglos XI al XIII). Éste se basó en la utilización de un tipo de piedra tallada en bloques cúbicos, encuadrados en forma de paralelepípedo —llamados sillares— con los que luego se fabricaban los muros, colocándolos unos sobre otros (lo que los romanos denominaban opus quadratum, es decir «obra cuadrada»). El sillar se mantuvo como elemento constructivo posteriormente en el resto de la Edad Media con 30 y 60 cm de base y 20 a 40 cm de altura 

Muro visigótico. Quintanilla de las Viñas 

Muro prerrománico. Cabecera de San Antolín de Toques Melide (A Coruña) 

Con el paso del tiempo, a medida que las corporaciones de constructores fueron ganando reconocimiento y reputación, la tendencia de los «maestros canteros» fue la de incorporar su marca en las piedras similar a los escudos de armas de los nobles.

Los sillares modernos tienen medidas que rebasan los cuarenta centímetros, en dos direcciones al menos con  un volumen, aproximado de una vigésima parte de metro cúbico y un peso que oscila entre los setenta y cinco y los ciento cincuenta kg. 
Elementos de un sillar moderno 

Y los canteros actuales hacen hoy en día casi las mismas operaciones que los antiguos para «labrar la piedra» y su corte y trabajo en cantera lo hacen con mazas, cuñas, sierras, cinceles (lisos o dentados), escodas, almádenas y bujardas hasta su pulido con abrasivos y bruñido con discos de esparto, agua y polvo de azufre. Por eso las herramientas de un cantero actual no difieren mucho de las empleadas por los canteros de más antigüedad . En la figura siguiente podemos ver algunas de las utilizadas actualmente en cantería. 

Y estudiando la historia del corte de la piedra también vemos que los métodos de corte empleados desde la época romana hasta bien entrados el siglo XX utilizados  para el aserrado de la piedra no diferían del viejo método romano de hojas metálicas junto con el uso de agua y arena. En la “Colección General de Máquinas” de Don Miguel Gerónimo Suarez de 1783 (archivo digitalizado por Biblioteca Nacional de España) encontramos una máquina para aserrar el mármol muy parecida a la romana de Hierápolis

(Colección General de Máquinas, 1783) 

El principio de la sierra de péndulo consiste en un marco o bastidor, colocado con las patas para abajo, en la que se tensa un hilo o cinta de hierro, fijada en ambos extremos. A través del movimiento del vaivén o pendular de la hoja de corte, a la que se le añade arena de cuarzo mojada, se va cortando la piedra, bajando lentamente el bastidor de la sierra. A través del movimiento pendular, la hoja de corte solo toca muy de pasada el fondo del conducto del corte hasta el punto de retorno donde se cuela entre la hoja de corte y las paredes, la arena mojada.

La arena se pone entre la hoja de corte y la base para que cuando el marco retorne, se profundice el corte. Esto se ve muy bien en la máquina de cortar piedras representada en el sarcófago de Marco Aurelio Amiano reconstruida por Klaus Grewe donde el marco de corte está igualmente colgado, libre como un péndulo. Aquella máquina de serrar de la antigüedad encontrada en el sarcófago en Hierápolis, puede ser considerada como uno de los descubrimientos más importantes para la investigación de la historia de la técnica.

El  hombre siguió usando el molino hidráulico, para- a través de una transmisión- transferir su potencia a las sierras de cortar hasta los principios del siglo XX donde los métodos de corte de mármol eran muy similares a aquellas máquinas antiguas. En esta estupenda galería fotógrafica podemos ver la evolución del trabajo en piedra en el siglo XX.

Y los cambios importantes aparecieron un poco después gracias a Raymond De Walt, nacido en Oakland, Pennsylvania, el 9 de octubre de 1885. Como supervisor de una fábrica de productos de carpintería quiso hacer a su personal más productivo y para ello comenzó a diseñar dispositivos y máquinas innovadoras. En 1923, inventó la primera sierra radial del brazo vendida bajo el apodo de «Maravilloso Trabajador» (Wonder Worker) : una sierra circular accionada directamente por un motor eléctrico sostenido en un yugo que se deslizaba a lo largo de un brazo horizontal a cierta distancia por encima de la superficie de una mesa horizontal

Folleto publicitario de la primera sierra radial del brazo de De Walt

Luego y cuando en 1955, la General Electric Company logró la fabricación de diamantes sintéticos, apareció la sierra de puntas de diamantes con el sistema de corte de hilo de diamantes. Las máquinas de hilo diamantado tienen un elemento de corte firmado por un cable de acero con pastillas metálicas con diamantes, que gira a gran velocidad.

Fuente

Y finalmente, el corte de la piedra llegó s su punto álgido con la tecnología CAM (Computer Aided Manufacture) gracias a John Parson y la colaboración de la empresa de armamento estadounidense Lockheed y el MIT que desarrollaron la primera máquina de control numérico para procesos repetitivos de creación de piezas idénticas para los bombarderos y helicópteros del ejército. Tras la aparición del microprocesador en los años 70, estas tecnologías llegaron al corte de la piedra para cualquier proceso que que requirieran un movimiento continuo y tridimensional por parte de la máquina y que se beneficiara de la programación de operaciones, con tecnología CAD/CAM.

La historia más reciente del uso de estas nuevas máquinas para hacer «filigranas en la piedra» fue la adquisición en febrero de 1988 en la ciudad de Londres de una maquina fabricada en Holanda conocida por el nombre de «Van Voorden Sigma-4-CNC«. El adquirente fue Jordi Bonet, el arquitecto encargado de la construcción de la Sagrada Familia entre 1987 y 2012 y era un reto difícil porque «La Sagrada Familia» es una obra de arte arquitectónica basada en formas inspiradas principalmente en la naturaleza sobre una idea fue concebida en 1883 por Antonio Gaudí. Aquella maquina fue capaz de cortar la piedra realizando curvas en el espacio. 

Máquina Van Voorden, 1989. (Archivo digital de la Sagrada Familia) 

Después de aquella primera máquina de control numérico adquirida, el diseño y el corte de la piedra aumentó su confianza en la tecnología. A partir de entonces se han ido adquiriendo diferentes máquinas de control numérico que satisfacen las necesidades del tallado de piedra en la Sagrada Familia.En 1995 adquirieron el torno vertical y 1998 el disco puente. En 2002 se produjo la incorporación de CATIA a la máquina Van Voorden, y en 2004 un robot mecanizado, cuya finalidad básica es realizar piezas similares en serie. Los robots Kuka son apropiados para mecanizar materiales como mármol, piedra, incluso granito. 
Torno Vertical, 1995 (Archivo digital de la Sagrada Familia) 

Disco puente 1998 (izquierda ) y primer prototipo realizado con el software CATIA (CAD/CAM) 2002 (derecha) (Foto de archivo de la Sagrada Família)

Robot Kuka trabajando en uno de los capiteles de la Sagrada Familia. Fuente

Con estos últimos avances tecnológicos la «Basílica de la Sagrada Família» nos muestra hasta dónde puede llegar la magia del trabajo en piedra 

Fuentes:

Egiptomania

«Sobre tecnología romana: algunos datos en turno a la fabricación de elementos arquitectónicos«. Oliva Rodríguez Gutiérrez. Universidad Autónoma de Madrid 

Grewe, K. (2005) «La máquina romana de serrar piedras.» V Congreso De Obras Públicas y Romanas 

«La influencia de la tecnología del corte de la piedra en el proyecto arquitectónico«. Alejandro Tomás García 

«La construcción medieval«. Juan Pérez Valcárcel. E.T.S. Arquitectura de A Coruña

Pierre Varenne. «La faille de la pierre» Dossiers de I’Archéologie» num. 25 

Corser, R. «Fabricating architecture : Selected readings in digital design and manufacturing«. Chronicle Books, 2012