APLICACION DE LA NANOTECNOLOGIA
EN LA CONSTRUCCION
La nanotecnología cuenta con varios usos, las
cuales hace años atrás han revolucionado ciertas áreas de una forma
espectacular, pero ahora se encuentra revolucionando el área de
la construcción con la aparición de nuevos materiales que
cuentan con súper características, además en el presente documento examinaremos
sus diversas aplicaciones en la industria de construcción y unas
proyecciones que se espera teniendo grandes expectativas de
la nanotecnología en el futuro.
El estudio de esta nueva tecnología nos ayudará a
reducir los impactos ambientales que genera la industria de la Construcción,
pero siempre teniendo en cuenta que esta tecnología no siempre presentará la
reducción de toda la contaminación del ambiente, pero si será de
gran ayuda.
Además la nanotecnología ya se viene empleando en la construcción,
en la implementación de sensores en los edificios o puentes
para detectar cualquier anomalía o deterioro, por lo que esta creada para
desarrollar acero y hormigón más fuertes que los que conocemos.
La nanotecnología en la construcción
La nanotecnología se entiende el estudio, diseño,
creación y aplicación de materiales a nano escala a través
del control de la materia, reordenando los átomos y
la estructura molecular.
Las nanotecnologías ofrecen un alto potencial para promover
innovaciones radicales y de alto valor en la fabricación, propiedades
y uso de los materiales de construcción. La nanotecnología facilitará
materiales más ligeros, resistentes, con menor impacto ambiental e
incluso autoadaptables e inteligentes.
Es imprescindible que los materiales de construcción, y
los sistemas constructivos derivados, cumplan con varias características
como son: alta durabilidad y resistencia al deterioro,
buen comportamiento mecánico, entre otras.
Además la nanotecnología en la construcción se refiere en
ciertos aspectos como la modificación de pinturas y barnices con
nanopartículas, el uso de aditivos para la optimización del
rendimiento cemento-hormigón, nano compuestos poliméricos de arcilla para
el reciclaje de PET, Pegamentos rápidos y activados a distancia
basados en nanopartículas de ferrita,vidrios orgánicos como alternativa
al vidrio común, entre otras.
Algunas de las líneas de investigación en este
campo son:
- Nanoaditivación de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgánicos volátiles, auto limpiables, antimicrobianos o
para incorporar nano sensores que controlen el estado de
las estructuras o la calidad del aire en
el interior de los edificios.
- Materiales aislantes avanzados basados en aerogeles,
vidrios nano porosos o paneles aislados al vacío.
- Vidrios especiales con propiedades de protección
anti incendios, recubrimientos funcionales (por ejemplo filtradores
de radiaciones)
- Materiales autorreparables.
- Materiales inteligentes que respondan a estímulos como
la temperatura, la humedad, la tensión, etc.
Nanociencia y nanotecnología
En general, los conocimientos científicos relacionados con la
Nanociencia son más extensos que los materiales, objetos o dispositivos,
construidos mediante aplicación de la Nanotecnología. Sin embargo, es el
término Nanotecnología el que ha ganado más adeptos, abarcando por lo general
tanto el conjunto de conocimientos básicos, como el amplio abanico de
aplicaciones reales o venideras; englobando por tanto las distintas ramas de
las nanociencias y de las nanotecnologías.
De forma genérica, a las nanopartículas se les denomina
igualmente nanomateriales. El interés de los nanomateriales se debe a
que sus propiedades físicas y químicas pueden ser moduladas sistemáticamente
por la variación del tamaño conforme a las leyes del escalamiento.
Los nanomateriales aplicados a la construcción
A través de la nanotecnología se pueden desarrollar
materiales mucho más resistente que los convencionales.
Caracterizados principalmente por contar con nuevas
propiedades físicas y químicas obtenidas a escala nanométrica. Así, la resistencia, elasticidad,
conductividad térmica, entre otras propiedades, se comportan de diferente modo
y manera a cuando son sometidos a escala macroscópica.
De las características más importantes de los nanomateriales,
sobresalen sus extraordinarias propiedades mecánicas.
En la actualidad ya existen nanomateriales o
nanopartículas de TiO2 de especial relevancia para la industria de la
Construcción. Su aplicación a los vidrios, ventanas y azulejos, permite
limpiar, disolver y eliminar los gases tóxicos que contaminan el
aire, al ser expuestos a rayos solares y a la lluvia. Cuando los rayos UV
entran en contacto con el dióxido de titanio se produce una reacción catalítica
que destruye las moléculas contaminantes .
APLICACIONES DE
LA NANOTECNOLOGIA EN LA CONSTRUCCION
LA NANOTECNOLOGIA EN
EL HORMIGON.
El 25% de los propietarios de estructuras de hormigón
reparadas están insatisfechos con el resultado de dicha reparación y del
resultado de los materiales de protección utilizados en los 5 años posteriores
a la reparación; un 75% lo están durante los 10 años siguientes.
El propio hormigón -material de construcción tradicional,
pero de micro estructura compleja- debe sus propiedades, en gran parte, al gel
C-S-H de la matriz cementicia, que no deja de ser un material nano
estructurado con propiedades modificadas por una red de poros y micro
fisuras, cuyos tamaño pueden variar desde unos nanómetros hasta
milímetros. El conocimiento de su nano estructura y las fases del gel
permitirán abrir el abanico de productos derivados del cemento con
propiedades multifuncionales.
La adición de nanopartículas al hormigón puede permitir
controlar su porosidad.
Reforzando al hormigón con nanotubos
de carbono puede incrementarse su resistencia y evitar la propagación
de grietas.
Nanotecnología: Mejorando la pasta de cemento
Existen muchos manera para explicar porqué el cemento tiene
una resistencia a tracción baja.
Los puntos débiles en la capa de contacto entre el cemento y
las cargas se conocen como efectos de transición.
Mejorando la calidad de las nanoestructuras de la pasta de
cemento en las zonas de transición se mejora la resistencia a tracción y por
consiguiente se reduce la fisuración.
Los aditivos de hormigones basados en policarboxilatos y
sintetizados a partir de criterios nanotecnologicos han permitido desarrollar
una nueva generación de aditivos superfluidificantes, sobre los que se pueden
modificar adaptándose a cada tipo de cemento, en función de su composición y
prestaciones esperadas del hormigón.
Los aditivos basados en policarboxilatos cuentan con la
propiedad de configuración de las distintas partes funcionales de la molécula a
cada una de las funciones que se desean en el hormigón.
Los policarboxilatos disponen de una estructura molecular
soportada en una cadena principal, permitiendo estructurar sobre ella todo el
resto de funcionalidades, grupos funcionales libres que permiten la interacción
con el cemento, cadenas laterales, no necesariamente hidrocarbonadas,
responsable de funcionalidades dispersantes, pudiendo adaptarse mediante
nanotecnologia, adaptar estas cadenas a las funcionalidades específicas
deseadas.
La terminación de la cadena lateral determinara el mecanismo
de acercamiento de la molécula de agua al cemento, por lo que permite regular
el proceso de hidratación y por tanto aportara las funcionalidades deseadas en
cada momento.
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS.
La utilización de nanopartículas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnológico ya que estos aditivos aplicados en
pequeñas porciones ayudan a mejorar de una manera significativa las propiedades
finales de las pinturas y barnices.
La adición de partículas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiación ultravioleta del recubrimiento, mientras
que la adición de alumina (Al2O3) y silice (SiO2) mejora el comportamiento
frente a los rayados.
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y protección
anti-grafiti ecológicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3 segundos
aproximadamente y que resultan ser mucho más económicas que las pinturas
convencionales
PEGAMENTOS BASADOS EN NANOPARTÍCULAS
El uso de nanoparticulas de ferrita (oxido de hierro) en
materiales adhesivos activados térmicamente permite iniciar a distancia el
proceso de secado mediante la aplicación de un campo electromagnetico en el
rango de las microondas-radiofrecuencia (1-10GHz). Además, al culminar el
proceso de secado del adhesivo en escalas de tiempo mas reducidas que
losprocesos convencionales, se reduce el calentamiento indeseado de zonas
adyacentes.
Las aplicaciones de esta clase de tecnología podría ser en
todas aquellas en las que se desee pegar dos piezas reduciendo los
calentamientos indeseados de las zonas adyacentes, calentando localmente el
pegamento, además cuando se desea disminuir el tiempo de secado de un adhesivo,
con lo que se reducen valiosamente los procesos necesarios para completar la
soldadura de piezas.
Además las nano partículas absorben la radiación, calientan
la matriz secando el pegamento.
NANOTUBOS DE CARBONO
Los "nanotubos de carbono", uno de los múltiples
materiales creados por la nanotecnología, son el material más fuerte conocido
por el hombre: mientras un cable de acero de alta resistencia de 0.56
milímetros de espesor puede soportar un peso de unos 102 Kg., un cable de
nanotubos del mismo grosor puede soportar un peso de hasta 15.3 Toneladas.
Se consideran 100 veces más fuertes y resistentes que el
acero, y su peso es 1/6 de su peso. Además, conducen la electricidad mejor que
el cobre y son buenos conductores de calor.
Actualmente, todos los estudios de nanotecnología se enfocan
en estos nanotubos .
OTRAS APLIACIONES
Otro campo es el del acero para armaduras, modificado nano
estructuralmente, con una resistencia a la corrosión similar a la de los aceros
inoxidables, de menor costo y con propiedades mecánicas superiores a los aceros
de alta resistencia.
En la domótica generará un gran desarrollo con los nuevos
nano sensores embebidos en las estructuras, que permitirá una monitorización
continua y diagnóstico de su estado, además de los beneficios por eficiencia
energética.
Otra aplicación es las nanoestructuras activas que permitirán
desarrollar cerámicas bioactivas, los cuales son materiales capaces de
auto-repararse, como en el caso del asfalto y el propio hormigón, y materiales
con memoria de forma.
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas
de acero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie. Hay
algunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedad reduciendo así
costos notables en cuanto al mantenimiento.
Recubrimientos de grosor nanométrico que protegen el acero de
la corrosión
Identificación y reparación automática de brechas o agujeros
en el asfalto.
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomalía o
riesgo en las edificaciones.
Auto arreglos de las
barreras protectoras en las carreteras.
Proyecciones de la nanotecnología
Con el uso de esta revolución que es la nanotecnología tal
vez veríamos ciudades con menos contaminantes, al producir la industria de la
construcción menos desperdicio.
Por lo que en la medida en que los arquitectos se adentren en
la investigación de materiales y, en especial, se interesen por la
nanotecnología, podremos crear un nuevo y muy diferente concepto de
arquitectura y de la edificación. La nanotecnología y la arquitectura son
interdependientes y combinables. La nanotecnología ofrece soluciones prácticas
y palpables a corto, mediano y largo plazo. La construcción del presente y futuro
está en nuestras manos, en nuestra capacidad de asimilar y responder a los
nuevos cambios mencionados. Busquemos especializarnos en la investigación de
estos nuevos materiales nano tecnológicos.
El estudio de esta nueva tecnología permitirá reducir los
impactos ambientales que genera la industria de la Construcción, dado que ésta
es responsable, del 50% de los recursos naturales empleados y del 50% del total
de los residuos generados, por lo que la nanotecnología contribuirá
decididamente a la reducción del uso de los recursos naturales y
consecuentemente a la de residuos generados a lo largo de su ciclo de vida,
facilitando que los materiales de construcción del futuro tengan un perfil
medioambiental preferente.
Esta aplicación de la nanotecnología a la construcción
también sirve como una de las tecnologías claves para el desarrollo de una
nueva capacidad tecnológica y de
mercadeo innovador.
Al combinar diferentes materiales de construcción con una
serie de innovaciones, se puede promover tanto la plusvalía del producto como
sus nuevas técnicas de utilización y estilo de construcción.
