Aprovechar el renacimiento del hormigón

El hormigón está a la vanguardia de los enfoques actuales de la construcción y la tecnología moderna es la clave para sacar el máximo provecho de los nuevos usos de este viejo material. La potencia de cálculo de la informática ha provocado un renacimiento del diseño, la fabricación y la producción de hormigón. Ahora, este material puede autorrepararse y adquirir nuevas propiedades. Esto lo hace especialmente versátil cuando se combina con técnicas de impresión en 3D, diseño de vanguardia y nuevas materias primas sostenibles.

El hormigón tiene milenios de historia, remontándose por lo menos hasta el Panteón de Roma, inaugurado por el emperador Adriano en el año 126 d.C. Muchos otros ven el hormigón como un material moderno, aparecido en el siglo XX.

Los romanos carecían de tecnología para dar una nueva vida al hormigón. Pero los tiempos han cambiado. Dos tecnologías en particular han hecho del hormigón un material más versátil para las empresas:

· El hormigón «programable» aún está en estudio, pero los ultrasonidos permiten cambiar la forma de las partículas de silicato de calcio que forman su estructura esencial, haciendo que el material sea más resistente y duradero.

· El hormigón autorreparable incluye bacterias en su interior, que infiltran caliza en las grietas para sellarlas a medida que aparecen.

Hormigón de mayor duración

Estos dos desarrollos presentan un futuro más sostenible para el hormigón, utilizado en estructuras más duraderas que requieren menos materias primas, lo cual es importante teniendo en cuentas las nuevas formas de uso de este material.

Las IT tendrán un papel importante a la hora de permitir que los diseñadores innoven y utilicen nuevos materiales para crear los edificios del futuro. La impresión 3D ofrece nuevas posibilidades en este aspecto.

Las técnicas de impresión 3D (también conocida como fabricación aditiva) han pasado de ser un concepto teórico a constituir la base de proyectos reales. Por ejemplo, la compañía norteamericana ApisCor es una de las muchas que imprimen casas en 3D. La impresión en 3D del hormigón permite producir formas que serían imposibles con los encofrados tradicionales.

La empresa francesa XtreeE está especializada en la fabricación de formas complejas y finas con hormigón. Su división de impresión 3D ha creado prácticos componentes a medida impresos en 3D, como desagües pluviales. En colaboración con la empresa Seaboost, la firma XtreeE ha impreso en 3D un arrecife artificial para la costa de Calanques (Francia). La compleja geometría de plegado requería que el equipo de IT proporcionara una potencia de cálculo muy avanzada a los diseñadores y, una vez diseñado, solo podía producirse mediante técnicas de impresión 3D.

Elaine Toogood, arquitecta sénior en The Concrete Centre, es una entusiasta de la impresión digital del hormigón. «Lo que me encanta es el hecho de combinar la tecnología digital y la robótica, y aplicarlas con éxito sobre el terreno», dice.

Un impulso desde Dubái

En Dubái, la nueva Estrategia de Impresión 3D establece que una cuarta parte de los edificios del país se imprimirá en 3D en 2030. Esto permitirá ahorrar materiales y energía, además de ayudar a perfeccionar técnicas innovadoras.

La impresión en 3D es una tecnología alternativa que ofrece emocionantes posibilidades en la Tierra, pero en el espacio será la única forma práctica de construir edificios. El 3D Printed Habitat Challenge de la NASA quiere producir alojamientos sostenibles que se puedan utilizar en la Luna, Marte o quizá más lejos. Una futura expedición a Marte enviaría previamente robots de construcción para imprimir los habitáculos antes de la llegada de la tripulación.

En su tercera y última etapa, las dos empresas ganadoras comparten un premio de un millón de dólares para imprimir versiones en miniatura de sus diseños de alojamiento para los exploradores de Marte. Emplean hormigón elaborado con regolito, un recurso natural que abunda en la Tierra, la Luna y Marte.

Las nuevas técnicas de diseño digital permiten que el hormigón de nueva generación sea más sostenible, puesto que se reduce la cantidad total de material necesario sin sacrificar la resistencia. Mediante la impresión en 3D de los encofrados para las estructuras de hormigón terminadas se pueden producir formas resistentes y complejas que ahorran materiales.

Las IT sustentan todas estas innovaciones al proporcionar a los usuarios las herramientas que necesitan para materializar sus diseños.

Formas geométricas resistentes

La ETH Zurich, una universidad suiza de renombre internacional, ha desarrollado el SmartSlab, un sistema que permite producir encofrados para estructuras de hormigón geométricamente complejas y atractivas reduciendo hasta un 70 % la cantidad de hormigón utilizado. El diseño del encofrado surge de los cálculos desarrollados a partir de un proceso iterativo y de alisado paramétrico.

Un ejemplo a escala mucho mayor es el encofrado permanente utilizado en la nueva línea de metro Elizabeth Line, en Londres. Muchos de sus túneles y sinuosas estaciones requerían encofrados que solo eran económicamente viables mediante la impresión en 3D realizada por Freefab, parte del grupo de contratistas Laing O'Rourke.

El edificio Two Saint Peter's Square de Mánchester, diseñado por el estudio SimpsonHaugh, cuenta con una fachada exquisita, construida a partir de un encofrado impreso en 3D por el fabricante especializado Techrete.

Una revolución en la entrega del hormigón

La forma en que el hormigón llega a la obra también está cambiando, lo cual ofrece otra oportunidad para que los líderes de las tecnologías de la información añadan valor al negocio. En el pasado, el hormigón encargado y el que llegaba a la obra podían ser muy diferentes. Los nuevos sistemas de supervisión digital ofrecen a las empresas una mayor fiabilidad respecto a la precisión de los productos de hormigón. Por ejemplo, la solución Verifi de Tarmac utiliza un sistema basado en la nube para supervisar las entregas.

La supervisión empieza desde el momento en el que las especificaciones llegan a la planta de producción. Durante el trayecto del camión hasta la obra, los sensores inteligentes miden el asentamiento del hormigón y lo corrigen, por ejemplo, cambiando la velocidad de rotación del tambor o añadiendo agua para que la consistencia y las especificaciones sean perfectas cuando llegue. Si el hormigón necesita aditivos específicos, se pueden añadir antes de llegar al lugar de destino, así se puede verter inmediatamente.

Hormigón sostenible

El hormigón de regolito marciano es un ejemplo de cómo los ingredientes de este material están cambiando. El principal ingrediente del hormigón tradicional, el cemento Portland, tiene casi 200 años. Aunque es un material fantástico, genera una enorme huella de carbono porque los ingredientes deben cocerse a 1450 grados centígrados para producir la materia prima. Ya está en marcha la búsqueda de alternativas más allá del hormigón programable y autorreparable, en concreto, variantes elaboradas con materiales reciclados.

Los materiales cementantes activados mediante alcalinidad, algunos de los cuales también se conocen como geopolímeros, podrían ser la respuesta. Se fabrican utilizando escorias de los altos hornos molidas finamente junto con otros materiales de desecho. De acuerdo con Paul Lambert, director de materiales y tecnología de corrosión de la firma de ingeniería Mott MacDonald: «Tienen un rendimiento muy diferente en aspectos fundamentales, como por ejemplo el comportamiento ante el fuego o la resistencia al ácido».

Las Especificaciones Disponibles Públicamente (PAS) de estos materiales ya están publicadas y se espera que pronto lleguen los estándares completos. Estos nuevos materiales proporcionarán a los diseñadores enfoques innovadores para construir las estructuras del futuro.

Puede que el hormigón sea un material muy conocido y querido, pero su uso e incluso su naturaleza están cambiando rápidamente. La tecnología digital está impulsando estos cambios de la mano de los visionarios de las IT.

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