Las 4 fuerzas que transformarán el hormigón y harán la construcción inteligente
Cuando se construye un puente, ¿qué le impide tener una vida más larga y sostenible?, ¿cuál es su peor enemigo? La respuesta es, sencillamente, el propio puente, su peso.
Construidos mediante procesos actuales, los puentes y edificios están tan sobredimensionados de energía y materiales que son intrínsecamente insostenibles.
La construcción moderna está basada en el hormigón que, sin embargo, no es el mejor material constructivo. Es sensible a la polución. Se agrieta, se mancha, no funciona bajo la lluvia ni ante el dióxido de carbono. Es un peso muerto: la Millennium Tower de San Francisco puede ser un ejemplo.
La construcción moderna e inteligente puede hacerlo mucho mejor, y lo hará. Una serie de tecnologías convergentes va a cambiar radicalmente la manera de construir y los edificios que se construyan.
El uso de nuevos materiales, la fabricación aditiva, la robótica y una nueva generación de cerebros sintéticos (incluidos los dispositivos Field Programmable Gate Array (FGPA) o matriz de puertas programables por el usuario), fomentarán la creación de «células de construcción», ecosistemas automatizados que usarán la robótica para construir superficies, objetos e incluso edificios inteligentes. Estas cuatro fuerzas combinadas guiarán a la construcción por este cambio de tendencia, permitiendo construir ciudades más inteligentes y sostenibles.
Imaginemos robots de construcción con una inteligencia suficiente para transmitir a los materiales una manera de funcionar inteligente. Por ejemplo, cuando estamos sentados en una habitación en la que hace demasiado calor, esta resulta insensible a nuestro malestar, es incapaz de saber qué queremos, y la temperatura no cambiará hasta que bajemos el termostato. Pero si la habitación está construida con un material compuesto inteligente, la pared actúa como una piel que puede sentir nuestro estado de ánimo y reaccionar.
Un puente o una carretera inteligentes pueden ser muchas cosas. Pueden ser inteligentes porque el Internet de las cosas los hace ser reactivos sostenibles y están construidos con un tejido de fibras naturales manipuladas, de última generación, en lugar de con hormigón y barras de acero.
Para lograr esta reactividad, los puentes y carreteras deben ser multifuncionales. ¿No resultaría mucho más eficaz imprimir en 3D un canal o un cable dentro de la viga en lugar de añadir el cable en un proceso constructivo posterior? ¿Por qué no integrar la funcionalidad en un solo proceso?
La complejidad de un diseño nunca resulta un reto en la fabricación aditiva. Mediante la robótica y la impresión en 3D, se pueden fabricar infraestructuras inteligentes (puentes, carreteras, o casas) de un modo que antes resultaba humanamente imposible de realizar. Por ejemplo, tradicionalmente, la gente ha construido elementos ortogonales, con estructuras de ángulos rectos, pero los robots de impresión en 3D trabajan sin las tendencias ni limitaciones de los humanos.
Los proyectos constructivos del mañana utilizarán materiales más flexibles, sustancias modificadas como la fibra de carbono y polímero o materiales naturales como la seda y el algodón. Estos materiales resultarán ser unas alternativas mucho más sostenibles, ligeras y económicas que el hormigón, denso y rígido. Este tipo de avances ya se están utilizando para crear mobiliario futurista y vehículos de altas prestaciones como los yates impresos en 3D.
La construcción de nueva generación constará de sensores integrados en materiales más ligeros y potentes que puedan contener información e incluso almacenar energía, como las baterías. Al contrario que el hormigón, el material compuesto FPGA es continuo y sostenible. Cuando se imprime en 3D, se pueden incorporar sensores y cables a las vigas de los puentes, carreteras, edificios y estructuras durante el proceso de construcción. De este modo, las construcciones podrán monitorizarse y medir la temperatura, la presión y otros parámetros tal y como lo hace el sistema nervioso humano. Estas estructuras podrían incluso comunicarse y repararse a sí mismas, como el cuerpo humano, y esto hará que los edificios tengan una vida útil más larga.
El presidente de Kreysler & Associates, Bill Kreysler, ha sido pionero en este tipo de materiales reactivos, que parecen vivos, incorporándolos a proyectos tales como el centro de reuniones Boathouse Pavilion de Tulsa o la torre residencial de Miami One Thousand Museum de Zaha Hadid. Y gracias a Kreysler, que inició su carrera construyendo barcos de vela para regatas, la fibra de vidrio es ahora un material de construcción habitual.
Foto del Boathouse Pavilion de Tulsa, en Oklahoma, compuesto por 130 paneles en forma de vela, de polímero reforzado. Imagen cedida por Kreysler & Associates.
Los materiales compuestos también han sido esenciales en la evolución de la industria automovilística que utiliza sustancias ligeras y sintéticas que reducen el peso de los vehículos y sus emisiones.
Su capacidad de respuesta, similar a la biológica, hace que estos materiales sean comparables a la piel humana. Con una capacidad sensorial mayor, un edificio será capaz de adaptarse instantáneamente a los cambios ambientales. Estas paredes del futuro podrán actuar como materiales biológicos y “curarse” cuando estén dañados.
Si construyéramos con una fibra inteligente con cierto tipo de resina en su interior, como si fuera sangre, la resina podría contener una microburbuja de una sustancia sin fraguar, tipo epoxi. Cuando se rompa, la sustancia entrará en contacto con el aire y empezará a oxidarse. Este procedimiento puede servir para sellar grietas, con una reacción similar a la del cuerpo humano cuando desencadena una reacción química para curar un corte cualquiera.
Como en la piel, los sensores mecánicos actuarán como terminaciones nerviosas, permitiendo una adaptación constante. Como se ha visto en numerosos experimentos de autorreparación del hormigón, esta idea se está abriendo paso, pero el uso de unidades complejas de materiales compuestos hará evolucionar el concepto de una forma mucho más sostenible.
Aunque parezca ciencia ficción, toda esta tecnología es realidad. Y con el apoyo humano, estas ideas que parecen descabelladas pueden hacerse realidad en la próxima década. Pero para que esta construcción de última generación se imponga, el sector necesita empezar a experimentar y construir hitos que muestren que estos proyectos son posibles. Al mostrarnos nuevos conceptos de fachadas y de otros componentes estructurales no esenciales, Kreysler y otros creadores prueban que ese tipo de proyectos son seguros, sostenibles, asequibles y eficientes.
Para exponer qué es lo que se puede conseguir mañana, el sector de la edificación necesita erigir hoy infraestructuras de formación y de información. Los avances constructivos del futuro empezarán solo cuando los constructores acepten el potencial del presente.
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