Las 4 fuerzas que competirán con el hormigón: la construcción inteligente
Cuando se construye un puente, ¿qué previene que tenga un período de vida duradero y sostenible? ¿Cuál es su mayor enemigo? La respuesta es, simplemente, el puente en sí mismo – su propio peso. La construcción inteligente y moderna puede y será mejor.
Por Autodesk Journal
Construir con los procesos de hoy en día, hace que los puentes y edificios tengan excesiva concentración de energía y material y son intrínsecamente insostenibles.
Pese a que el hormigón es literalmente uno de los fundamentos de la construcción moderna, no es el mejor material de construcción. Es sensible a la polución. Se agrieta, se ensucia, se desploma en reacción con la lluvia y el dióxido de carbono. Es un peso muerto: llevó al hundimiento de San Francisco, la inclinación de la Torre Millennium es un ejemplo de ello.
La convergencia de tecnologías cambiará radicalmente el cómo y con qué se edificará la industria de la construcción.
Un movimiento holístico hacia nuevos materiales, fabricación aditiva, robótica, y una nueva generación de cerebros sintéticos (incluyendo FPGAs, siglas de matriz de puertas programables) conducirá a una innovadora “célula de trabajo de construcción” – ecosistemas de fabricación automatizada que usarán la robótica para construir superficies inteligentes, objetos e incluso edificios. Combinar estas cuatro fuerzas conducirá la industria de la construcción a través de un cambio de mar, habilitando la construcción de ciudades más inteligentes y sostenibles.
Imagina construcciones de robots con la inteligencia para infundir funcionalidades inteligentes en material de construcción. Digamos, por ejemplo, que estás sentado en una habitación donde hace demasiado calor. Es insensible a tu disconformidad; no puede evaluar qué es lo que quieres, y la temperatura no cambiará hasta que bajes el termostato. Pero si la habitación se construyera con un material compuesto inteligente, los muros actuarían más como una piel que puede sentir tu estado de ánimo y reaccionar a ti.
Un puente o una carretera inteligente podría significar multiplicar las cosas. Puede ser inteligente porque la tecnología del Internet de las Cosas (IoT) lo posibilita para ser receptivo. O puede ser inteligente porque es sostenible, quizá construido con un tejido avanzado de fibras naturales de ingeniería en vez de hormigón y barras de acero.
Conseguir la capacidad de reacción requiere multifuncionalidades incrustadas en el puente o carretera. ¿Podría haber una forma más eficiente de imprimir en 3D un canal de alambre en una viga del puente en vez de añadir un alambre externo como un proceso secundario en construcción? ¿Por qué no integrar la funcionalidad en un único proceso?
Con la fabricación aditiva, la complejidad de diseño nunca será un desafío. A través de la robótica y la impresión 3D, la infraestructura inteligente (puentes, carreteras, o casas) puede ser fabricada de maneras antes imposibles para los humanos con las manos. Por ejemplo, la gente tradicionalmente construye de forma más ortogonal, estructuras de ángulo recto; los robots-trabajadores de impresión 3D operan sin esas tendencias ni limitaciones humanas.
Los proyectos de construcción del mañana usarán materiales más flexibles – materiales de ingeniería tales como fibras de carbono y polímero o materiales naturales como la seda o el algodón. Habrá muchas alternativas más sostenibles, ligeras y más económicas que el denso y rígido hormigón. Este tipo de avances ya se están utilizando para crear muebles futuristas y vehículos de alto rendimiento tales como yates impresos en 3D.
Integrar sensores, materiales más potentes que puedan transportar información – e incluso energía almacenada como una batería – y esta nueva generación de construcción cobrará vida. A diferencia del hormigón, compuesto, el material FPGA-fundido es continuo y sostenible. Con la impresión 3D, los sensores y los alambres pueden ser incorporados durante el proceso de construcción, obteniendo vigas de puentes, carreteras, casas y estructurar la capacidad de monitorizarse – midiendo la temperatura, la presión y otros parámetros como hace el sistema nervioso de los humanos. Estas estructuras incluso podrían comunicarse y repararse como el cuerpo humano, lo cual podría concluir en un periodo más largo en la vida de las construcciones.
El presidente Bill Kreysler de Kreyseler & Associates ya ha incorporado este tipo de reactivo, material realista, en sus proyectos: desde el centro de reunión Boathouse Pavilion en Tulsa hasta la elevada torre residencial One Thousand Museum de Zaha Hadid Architects en Miami. Y gracias a Kreysler, que empezó su carrera construyendo veleros de carreras, la fibra de vidrio es ahora un material de construcción común.
Los materiales compuestos pueden ser también fundamentales en la industria automotriz evolucionada, que usa la luz, sustancias sintéticas para reducir el peso de los vehículos y reducir las emisiones.
Mientras tanto, el potencial biológico como respuesta en este tipo de materiales hace la comparación de piel incluso más apta. Con capacidades sensoriales aumentadas, una construcción será capaz de adaptarse al instante a los cambios medioambientales. Los muros del futuro serán capaces de actuar como material biológico y “curarse” a sí mismos cuando estén dañados.
Digamos que estás construyendo con material de fibra inteligente. La fibra tendrá un poco de resina dentro, como tu sangre. Dentro de la resina, habrá una microburbuja de una sustancia epoxi sin curar. Cuando se rompe, la sustancia entra en contacto con el aire y se empieza a oxidar. El proceso puede sellar grietas, reaccionando del mismo modo que el cuerpo humano desencadena una reacción química para curar un corte.
Como la piel, los sensores mecánicos actuarán como terminaciones nerviosas, permitiendo una adaptación constante. Numerosos experimentos de hormigón autocurables ya lo han demostrado. Pero usando materiales compuestos como bloques de construcción evolucionarán el concepto – y será mucho más sostenible.
Aunque pueda parecer ciencia ficción, toda esta tecnología ya es real hoy en día. Y con el apoyo humano, estas ideas supuestamente inverosímiles podrían ser realidad en la próxima década. Pero para que este tipo de construcción avanzada se ponga de moda en la cultura popular, la industria necesita empezar a experimentar con la construcción de puntos de referencia para mostrar que estos proyectos son posibles. Demostrando conceptos nuevos en fachadas y otros componentes estructurales, Kreysler y otros innovadores pueden probar que este tipo de proyectos son seguros, sostenibles, asequibles y eficientes.
Para demostrar qué es posible mañana, hoy la industria de la construcción necesita construir infraestructuras educativas e informativas. Los avances de la construcción del futuro llegarán solo cuando los fabricantes acojan el potencial del presente.