Materiales inteligentes para construcciones inteligentes

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Avances para un mundo más sostenible donde prima el bienestar y la calidad de nuestros entornos, siempre al servicio de sus usuarios: las personas

 

Anna PujolPor Anna Pujol Ferran

Doctora en Arquitectura, Ingeniero técnico industrial y Licenciada en Bellas Artes. Profesora de la Escuela de Ingeniería de Terrassa de la Universidad Politécnica de Catalunya y de varias escuelas de diseño. Consultora de formación.

 

Hoy en día los ‘smart materials’ o materiales inteligentes llenan ríos de tinta, especialmente las novedades de materiales que se aplican en robótica, aeronáutica, nanotecnología o en el campo de las telecomunicaciones. Pero también han llegado a otros campos como el textil, el deporte, la medicina y finalmente en la construcción.

La construcción siempre ha gozado de buena salud en cuanto a la cantidad de materiales disponibles en su ámbito, que convierten cualquier feria en un escaparate de novedades y primicias. Lo que ya no es tan fácil es encontrar empresas de su sector que destinen los departamentos de R+D+I en investigar materiales inteligentes, como si en la época de bonanza inmobiliaria ya se hubiese visto todo. Con la ayuda de las universidades y centros de investigación, las colaboraciones para animar a las empresas a innovar han dado sus frutos. Veamos algunos ejemplos.

 

HORMIGÓN BIOLÓGICO

Entre las brillantes novedades destacamos el hormigón biológico desarrollado por un grupo de investigadores capitaneados por el profesor Antonio Aguado de la Escuela Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad Politécnica de Catalunya. Es un hormigón que se convierte en una pared o revestimiento vegetal, ya que se colonizan variantes vegetales como el musgo, pequeñas algas y líquenes. Esto se consigue gracias a la combinación de dos capas de hormigón, una primera capa tratada por un proceso de impermeabilización y una segunda capa humedecida, que permite refugiar los organismos vivos para que vayan generando esta capa biológica. 

 

Hormigón biológico
Hormigón biológico. Se convierte en pared o en revestimiento vegetal, ya que se colonizan variantes como musgo, alga o líquen.

 

 

 

 

 

 

Esta segunda capa de hormigón biológico se consigue combinando dos tipos de hormigón: uno es un hormigón carbonatado, muy usado y habitual. El otro es más innovador, un hormigón de fosfato de magnesio MPC (Magnesium-Phosphate Cement), que actúa como biocemento, y, gracias a él, proliferan las distintas especies vegetales. 

De esta forma se consiguen fachadas de edificios con una apariencia natural, viva y muy ecológica, con un aspecto mediterráneo muy atractivo cuando se van sucediendo las distintas estaciones del año y cambian los colores de la fachada.

La capa externa ayuda a minimizar la pérdida de humedad que habitualmente padecen las construcciones, reduciendo las emisiones de CO2 del ambiente, captando radiación solar y consiguiendo mantener la temperatura dentro del edificio, actuando como aislante térmico. 

La innovación del hormigón biológico o vegetal, como se le está llamando ya, no disminuye las propiedades intrínsecas del clásico hormigón y sigue siendo un producto maleable, muy adherente, de fácil fraguado y rápido endurecimiento. 

Cabe señalar que este material aún no está comercializado y solo existen proyectos de construcciones pendientes de su evolución.

 

MATERIALES LUMINISCENTES

En construcciones de ingeniería civil, sobre todo en carreteras, se está experimentando con materiales luminiscentes, que son aquellos capaces de convertir la energía que reciben en radiación electromagnética. Ya están presentes en objetos como chalecos de seguridad, semáforos, teléfonos móviles y en distintos aparatos médicos.

 

Hormigón biológico
Fotoluminiscencia. En Holanda se ha probado pintar las líneas de una carretera de 500 metros, alrededor de la ciudad de Oss.

 

 

 

 

 

 

Una variante de material luminiscente son los fotoluminiscentes, que en la oscuridad pueden iluminar espacios gracias a la luz acumulada durante del día.  Este material ha sido desarrollado por las empresas Roosegaarde Holland Studio (holandesa) y Heijmans Infraestructures (alemana).

En Holanda se ha probado pintar las líneas de una carretera de 500 metros, alrededor de la ciudad de Oss, con una pintura fotoluminiscente basada en polvo y un conglomerante especial. De momento, el experimento ha causado sensación por su vistosidad durante las horas nocturnas, aunque quedan algunas dudas como la perdurabilidad de la pintura en las carreteras o el impacto de las mismas con los cambios climatológicos.

Si estos interrogantes se van disipando favorablemente, la intención es que el gobierno holandés lo vaya ampliando al resto de su red viaria. Como ventajas ya se ha demostrado como ejemplo de sistema innovador, eficaz y que aumenta la seguridad y la visibilidad en las vías transitadas. 

Aunque las primeras aplicaciones de materiales fotoluminiscentes han sido en las carreteras, su uso se podría extender a otros ámbitos de la construcción como la señalización de espacios exteriores, la señalización e iluminación de edificios públicos, la creación de elementos domésticos y otras variantes. Las posibilidades son múltiples.

 

MATERIALES AUTOLIMPIANTES

Los materiales autolimpiantes, con distintas modalidades, se apuntan como innovaciones inteligentes. Los estudios con óxido de titanio permiten que algunos materiales se conviertan en autolimpiantes, ya que eliminan partículas de óxido de azufre y óxido de nitrógeno del aire en el que están en contacto y, así, se consigue mantener la estructura limpia sea una fachada, pared u otro tipo de elemento constructivo. A este proceso con óxido de titanio se le llama Ecoclean. 

Esto ocurre con el aluminio autolimpiante, desarrollado por la empresa Reynobond, consiguiendo lacar el aluminio con un tratamiento de este óxido. El resultado es un aluminio sostenible y altamente ecológico.

 Un material autolimpiante distinto es el hormigón. Con un proceso semejante con dióxido de titanio se consigue que el hormigón elimine compuestos nitrogenados y se mantenga limpio. Grespania es una empresa que trabaja y desarrolla este tipo de hormigón y ha fabricado unas baldosas H&C que se han instalado en los lavabos públicos de Tokio.

Asimismo se están experimentando otros materiales para ser autolimpiantes como cerámicos, revestimientos y cristales.

 

MATERIALES ANTISÍSMICOS

Otro campo de investigación que sigue evolucionando es el de las estructuras y materiales antisísmicos, capaces de minimizar o reducir los desastres de un terremoto en las construcciones, tanto edificios como infraestructuras civiles como carreteras, puentes y otros.

 

Hormigón biológico
Antisísmicos. Si después del impacto se vuelve a la temperatura inicial, el material también recupera su forma inicial.

 

 

 

 

 

 

El prestigioso Georgia Institute of Technology de Atlanta, con un equipo de investigadores orquestrado por Reginald Desroches, del Georgia Tech Institute for Materials (IMat), investiga el comportamiento de algunas aleaciones de materiales que tienen memoria de forma. Ésta consiste en que un material tiene una forma a una cierta temperatura. Si cambia la temperatura, el material se deforma en una segunda forma. Si después del impacto se vuelve a la temperatura inicial, el material también recupera su forma inicial.

A partir de estas premisas, los investigadores pretenden que el material de las estructuras de las construcciones resistan distintas presiones de cargas, descargas, tensiones y movimientos, tal como se produce en los procesos sísmicos, y así disipar parte de la energía que generan sin que se produzcan grandes desperfectos, ya que no se produce una gran deformación en las estructuras.

Su trabajo consiste en ir probando distintas aleaciones de materiales sometiéndolas a distintas intensidades de cargas, fruto de la combinación de factores de mecánica y termodinámica.  El inconveniente con el que trabajan es que algunos materiales con memoria de forma cambian algunas propiedades ajenas a estas dos disciplinas, por lo que las variables de estudio son más complejas.

 

Los investigadores ya han acertado con algunas predicciones sobre el resultado en las estructuras después que éstas sufrieran cambios de temperatura y distintas presiones en pruebas aplicadas. Aunque están en fase de experimentación, la relevante investigación de este instituto ya ha sido publicada por la prestigiosa revista: Journal of Nonlinear Mechanics.