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Nuevos Materiales Cambiando el Futuro de la Construcción

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El avance de la tecnología, la necesidad constante de innovación y los nuevos retos que nos depara el futuro auguran cambios significativos en todos los aspectos de la construcción. Los materiales son pieza clave en esta transformación.

En la actualidad, investigadores y grandes empresas de todo el mundo buscan aceleradamente innovar en cuanto a materiales de construcción se refiere, obedeciendo a dos factores importantes: la sostenibilidad y la diferenciación del producto.

Este artículo fue publicado en la Edición 309 Diciembre 2020 – Enero 2021 con el auspicio de las siguientes empresas

Es sabido que un reto actual del sector construcción es el reducir considerablemente el efecto negativo sobre el medioambiente que esta industria causa. Por ello, cada vez son más los materiales nuevos que apuntan hacia este objetivo sin dejar de lado la funcionalidad y eficiencia del material. A continuación, repasamos algunas innovaciones en cuanto a materiales de construcción que en un futuro cercano cambiarán la forma en cómo vemos hoy la construcción.

MADERA TRANSLÚCIDA

La madera ha sido un material que se ha usado en la construcción desde tiempos inmemorables. Con el avance de la tecnología y la innovación, la madera ha sufrido cambios que la han hecho cada vez más versátil. Por ello, en la actualidad podemos hablar de una madera translúcida o transparente, la cual puede llegar a emplearse para desarrollar ventanas y paneles solares.

Su creación se originó a mediados de 2016, tras investigaciones realizadas en el KTH Royal Institute of Technology de Estocolomo (Suecia) a cargo de del científico sueco Lars Berglund, profesor en dicha casa de estudios.

Para lograr llegar a este resultado innovador se tuvo que eliminar la lignina de la madera de balsa, la cual es el componente que la dota de rigidez y opacidad. El sustrato resultante se impregnó en un polímero transparente, con lo cual se obtuvo un material que permite pasar la luz y tiene la capacidad de absorber el calor.

Los beneficios que los expertos resaltan de este material es la reducción en los costos debido a que es un material accesible, además que permite el ahorro energético, ya que esta madera funciona como un efectivo aislante térmico.

En la actualidad, su creador está trabajando en la producción industrial de este material, con otros tipos de madera, buscando mejorar su transparencia y hacerlo mucho más biodegradable. Esto último debido a que la nueva madera translúcida tiene como componente al acrílico, el cual no es un elemento biodegradable. No obstante, el científico ha manifestado su intención de reemplazarlo por otro polímero de base biológica.

LADRILLOS QUE ABSORBEN LA CONTAMINACIÓN

La contaminación es uno de los problemas más importantes de la sociedad moderna y la tarea de contrarrestarla ha llevado a un sinnúmero de invenciones. Muchos de ellos están en el sector construcción, como los ladrillos que absorben la polución.

Fue desarrollado por la profesora Carmen Trudell de la Facultad de Arquitectura y Diseño Ambiental de la California Polytechnic State University y se considera que con este material se podría tener edificios con un papel más activo en la extracción de los contaminantes del ambiente.

Este sistema está diseñado para formar parte del sistema estándar de un edificio. Cuenta con fachada de dos capas, tiene aislamiento estándar en el interior y en el centro cuenta con un sistema de filtración ciclónica que separa las partículas pesadas del aire y las recoge en una tolva extraíble.

Puede funcionar tanto con sistemas de ventilación mecánica y pasiva. Esto debido a que el ladrillo suministra aire filtrado en el pleno de la pared. Este aire puede ingresar al interior del edificio a través del equipo mecánico o mediante respiraderos impulsados por sistemas pasivos, como la ventilación pila.

Su efectividad se logró demostrar luego de algunas pruebas de túnel de viento en las que se comprobó que tiene la capacidad de filtrar un 30 % de partículas finas contaminantes y el 100 % de partículas gruesas, como el polvo.

TEJAS FOTOVOLTAICAS

Con la finalidad de poder instalar placas solares en los tejados de edificios ya construidos, se desarrolló las tejas de arcilla con células de silicio monocristalino en su interior, las cuales tiene la capacidad de absorber la luz solar y convertirla en energía, tal cual una placa solar.

Estas células de silicio son recubiertas por un material no tóxico, reciclable y opaco, pero transparente a los rayos del sol. Esto con la finalidad de dotar de estética a esta estructura sin perder la funcionalidad, puesto que camufla las celdas sin interferir en la producción de energía, la cual puede llegar a1 kWp por cada 15 m2 de estas tejas.

La startup Dyaqua desarrolló esta teja fotovoltaica y señala que puede ser aplicado a diferentes materiales constructivos; por ello, consideran implantarlo en madera, piedra y concreto. Es decir, ya no solo se trataría de la cobertura de una edificación, sino de sus mismas paredes y suelos solares.

BIOCONCRETO

Este tipo de concreto fue desarrollado por un grupo de expertos de la Universidad Tecnológica de Delf, en Países Bajos, quienes incorporaron al cemento una bacteria capaz de autorrepararse, además de protegerse del ingreso de gases y líquidos nocivos que pueden afectar su durabilidad.

Este bioconcreto utiliza microfibras, en lugar de bits más gruesos de arena y grava, las cuales permiten que el compuesto final sufra fracturas mínimas, teniendo grietas menores a las 50 micras de ancho. Cuando estas minúsculas grietas se forman, el concreto fraguado actúa y absorbe la humedad del aire, lo cual genera que el concreto que rodea a la grieta se vuelva más suave, y “crezca” hasta que la grieta se rellene.

A la par, los iones de calcio dentro de la grieta se encargan de la absorción de la humedad y del CO2 del aire. Esta acción genera la formación de un material de carbonato de calcio, la cual al solidificarse renovará la resistencia del concreto que había estado agrietado.

Este innovador material aún sigue en experimentación, puesto que aún hay interrogantes que sus creadores no logran contestar. No obstante, consideran que una vez que esté probada su eficacia total permitirá que las construcciones resulten mucho más rentables, debido a que significará una mejora considerable de la vida útil del concreto.

CONCRETO DE RENDIMIENTO ULTRA ALTO

El concreto de rendimiento ultra alto (UHPC, por sus siglas en inglés) permite construir estructuras ligeras, fuertes y de larga vida útil. Es una de las innovaciones más recientes en cuanto a concreto y se caracteriza por ser un material altamente moldeable, llegando a poder producir superficies delgadas y complejas, curvaturas y texturas personalizadas, las cuales son imposibles de hacer con el concreto tradicional.

Además, destaca por su alta resistencia a la compresión, casi siete veces más en comparación al concreto convencional. También presenta un muy buen comportamiento a la flexión y tracción. Su durabilidad supera al del hormigón convencional gracias a que este material tiene casi nula porosidad obtenida por la muy baja relación agua/cemento que se utiliza.

Entre sus ventajas podemos mencionar que permite un menor uso de materiales de construcción, permite la sustitución parcial o total de las armaduras, lo cual implica la reducción del tiempo de ejecución. Al poder crear secciones esbeltas con este material, permite mayor iluminación natural, lo cual implica menor uso de energía eléctrica. Por ello, su empleo es de gran ayuda para el logro de la certificación LEED®, además, porque también requiere de menos mantenimiento.

MATERIALES AISLANTES TEKNIKER

El Centro Tecnológico tekniker ha desarrollado materiales que tiene la capacidad de liberar energía por la noche y absorberla durante el día. Esto con la finalidad de potenciar el almacenamiento térmico a baja temperatura, optimizar el rendimiento de los materiales aislantes y mejorar la eficiencia energética de los edificios. Es decir, contribuir a la construcción sostenible.

Este proyecto tiene la finalidad de aportar capacidad de almacenamiento térmico a materiales convencionales como el concreto, los paneles de poliuretano o la pintura. La unidad de Química de Superficies y Nanotecnologías de Tekniker logró aportar este almacenamiento térmico con materiales con cambio de fase soportado sobre matrices inorgánicas.

Estos cambios de fase fueron incorporados en soportes porosos y cápsulas de sílice inorgánicas mediante la tecnología Sol-Gel, para luego incorporarlos a espumas rígidas de poliuretano, utilizadas en edificaciones.

Asimismo, según las pruebas realizadas por Tekniker, la capacidad de energía acumulable de estos materiales es casi el doble en comparación al material convencional en el rango de temperatura de confort analizado.

HIDROCERÁMICA

Investigadores del Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña han creado un material estructural capaz de enfriar el interior de una edificación en temporadas de calor. Se trata de la hidrocerámica o ladrillo de enfriamiento pasivo, el cual es el resultado de la combinación entre cerámica tradicional y un elemento absorbente de agua, llamado hidrogel.

Este ladrillo inteligente permite enfriar de forma pasiva el interior de un edificio, reduciendo la temperatura hasta los 6 °C. Esto representaría una gran ventaja económica y sostenible, debido a que ya no serían necesarios los aparatos de climatización, los cuales son unos de los principales productores de grandes volúmenes de CO2.

Su estructura se compone de 4 capas. La capa exterior es de arcilla, cuya fachada está llena de orificios con forma cónica, los cuales permitirán el paso del agua y aire hacia las esferas de hidrogel.

Detrás de esta se encuentra una tela que tiene por función la absorción del agua. Se encargará de trasmitir el líquido, además que, debido a su elasticidad, permitirá cambios de volumen en el hidrogel y, a su vez, impedirá que este se mueva dentro, lo cual ocasionaría que pierda su posición original.

Luego siguen las esferas de hidrogel las cuales están hechas de composiciones químicas capaces de absorber el agua del exterior y retenerlas hasta que la temperatura empiece a subir, como los polímeros insolubles de acrilato de hidroxietilo, acrilamida, óxido de polietileno, etc.

Finalmente, la capa más interna también está hecha de arcilla. No obstante, a diferencia de la externa, esta es más fina y esta perforada, con la finalidad de aumentar el enfriamiento.

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