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Nuevos materiales para construir el futuro

27/03/2014

El futuro es hoy.En el sector de la construcción, que vive desde hace años un verdadero auge mundial, esta sentencia se cumple.La multiplicación de las edificaciones ha facilitado la experimentación con novedosos materiales, que dan respuesta a los nuevos retos y a los antiguos problemas con los que los arquitectos se enfrentan en las obras.

En los albores de la civilización, el barro, la piedra y la madera eran los tres elementos básicos para realizar cualquier tipo de construcción. El uso de la madera, muy empleada sobre todo en las regiones lluviosas del norte de Europa, con abundante masa forestal, derivó en un tipo de construcción prácticamente dominada por la carpintería.

En el sur del continente europeo, y en las zonas más calidas del planeta, la humanidad se vio forzada a servirse de la piedra para erigir sus casas, fortalezas o infraestructuras.Y de ahí, surgieron los albañiles, los grandes arquitectos y los mayores hallazgos en edificación, al menos, en el mundo antiguo.

Roma, según todos los expertos, es quizás la máxima expresión de una arquitectura compleja en la Edad Antigua y uno de los primeros pueblos en experimentar con materiales de construcción. No en vano, fueron los ingenieros romanos los pioneros en utilizar hormigón en la construcción de sus edificios. “A mediados del siglo XIX, con la Revolución Industrial en pleno auge, aparece el hierro y a finales de ese siglo, los perfiles”, cuenta Juan Monjo, experto del CSIC y director del Instituto de Ciencia de la Construcción Eduardo Torroja.

El cemento portland también se inventa a finales del XIX, y a principios del XX surge el hormigón, que ya fue empleado por los romanos”.En opinión de Monjo, la irrupción del hormigón causó una verdadera revolución en el mundo de la construcción.“Su principal ventaja es que es un material moldeable que se adapta”,señala.

Con él se amplía mucho el margen de maniobra para construir, aunque pronto, en los años cuarenta y cincuenta del siglo pasado, los arquitectos se dieron cuenta de que las armaduras de hierro del hormigón armado se oxidaban con el tiempo”, comenta Juan Monjo.

Esa corrosión de los materiales que componen el hormigón, espoleó a los centros de investigación de las principales compañías a fin de que buscaran compuestos que pudieran sustituir a las barras de acero. Es entonces cuando se empezó a pensar en las fibras.“La fibra de vidrio se empleó primero para hacer telas y poco después se comenzó a utilizar como refuerzo del hormigón y el yeso”, dice el experto del CSIC.- De lo que se trataba, subraya Monjo, era de paliar los problemas de envejecimiento de los materiales.

Además de la fibra hecha con pequeños hilos de vidrio, surgieron otros compuestos, como el asbesto, una fibra mineral que pronto, a principios de los años noventa del pasado siglo, se consideró problemática, ya que su uso podría provocar cáncer entre los habitantes de los futuros edificios. También llegó la celulosa, que combinada con el tradicional yeso, derivó en productos tan populares como el pladur.

Materiales compuestos

El primer material compuesto utilizado por el hombre moderno fue el hormigón armado”, comenta el director del Instituto de Ciencia de la Construcción Eduardo Torroja. Sin embargo, la corrosión del metal integrado en el cemento, animó a los investigadores a crear otros materiales ajenos a la oxidación y envejecimiento producidos por el medio ambiente.

Y como posible solución a estos problemas, comienza a hablarse en los años setenta de dos logros especiales:la fibra de carbono y la fibra de vidrio. De todos modos, en la actualidad, el hormigón armado continúa siendo el material estrella en el mundo de la construcción, sobre todo por su precio.

Es mucho más económico que los modelos elaborados a partir de fibra de vidrio y más aún que los compuestos con fibra de carbono. Los compuestos “armados” con carbono pueden ser hasta diez veces más caros que los confeccionados con vidrio. Los cuatro rascacielos que se edifican en la antigua Ciudad Deportiva del Real Madrid, por ejemplo, se construyen con un compuesto especial de hormigón armado reforzado.

El hormigón con fibras suele utilizarse para masas más pequeñas, normalmente sirve para hacer cajones, también se utiliza en las cubiertas”, indica Juan Monjo. “El tejado de la ampliación del Museo Reina Sofía, del arquitecto francés Jean Nouvel, está hecho de poliéster reforzado con fibra de vidrio”, constata.Pero hay más.

A la espectacular cubierta fucsia del nuevo anexo del convento del siglo XVIII en el que el Estado español atesora una de las más exquisitas colecciones de arte contemporáneo del mundo, le acompaña otro compuesto de reciente invención, el Ductal, desarrollado por la cementera francesa Lafarge.

Resistente ductal

Se trata de un hormigón armado con fibras metálicas resistentes a todo tipo de agresiones de origen externo, como la abrasión, la polución, los rasguños. Por si fuera poco, el Ductal, según sus inventores de Lafarge, tiene una resistencia entre seis a ocho veces superior a la del hormigón convencional.

Pero lo que resaltan en la compañía francesa,sobre todas las propiedades del nuevo hormigón, es su extremada ductilidad,su flexibilidad. Su comportamiento dúctil permite ser utilizado para crear formas increíbles, construir columnas delgadas y a la vez muy resistentes, como las que caracterizan a la ampliación del museo que alberga en Madrid el Guernica de Picasso.

Es verdad que con estos nuevos materiales los arquitectos han podido planear y erigir edificaciones con formas inverosímiles”, comenta el experto del CSIC Juan Monjo citando a Frank Gerhy, Rem Koolhaas o Santiago Calatrava. “Aunque todas sus construcciones siguen manteniéndose dentro del cálculo físico y matemático más estricto”, matiza.

La tendencia común de estos nuevos compuestos, sin embargo, es bien simple:“Conseguir materiales que con menos espesor ofrezcan más tenacidad, más resistencia”,resume Monjo.

Vidrio en los puentes

El uso de la fibra de vidrio para reforzar el hormigón se practica mucho en la construcción de puentes y edificios cercados por el mar o muy en contacto con un medio ambiente húmedo.Y a hacer puentes y edificaciones rodeadas de agua se dedica precisamente la empresa canadiense Pultrall.

Promociona, a decir suyo, un “material revolucionario” para la construcción de puentes y edificios en medios acuáticos, muy expuestos a la corrosión producida por el continuo contacto con el agua de pilares y columnas. Se llama barra de refuerzo V-ROD y está compuesta por fibra de vidrio.

La corrosión del hormigón armado la causan el frío, la lluvia, el viento,la humedad,y el agua en el caso de los puentes”,explica Marc-André Drouin, ingeniero de Pultrall, una empresa joven,nacida en Montreal hace justo 20 años.“La fibra de vidrio es extremadamente resistente a la corrosión, al igual que la fibra de carbono, aunque ésta es mucho más cara por su especial proceso de fabricación”, señala Drouin.

La fibra de vidrio, además, es dos veces más resistente que el acero por el mismo diámetro de material”, añade. “Esto significa que para muchas construcciones existe la posibilidad de reducir el volumen de las columnas al no tener que introducir tanta armadura en el hormigón”, apostilla el ingeniero canadiense.

Elevado coste

El inconveniente de la fibra de vidrio es su precio,aunque si se analiza el coste de mantenimiento de la estructura,a largo plazo,el empleo del vidrio puede salir más económico que el del hormigón convencional.“Esta fibra no necesita casi mantenimiento y dura muchos más años que el hormigón armado, que no sobrepasa las siete décadas”, comenta Marc-André Drouin.

El ingeniero de Pultrall refrenda los aciertos de la compañía con el vidrio a partir de la enumeración de numerosas obras emprendidas por la empresa en EE UU y Canadá, donde el año pasado erigieron 15 puentes. En Estados Unidos actúan sobre todo en Florida, un lugar cuyas especiales condiciones climáticas de la región han impulsado a los constructores a utilizar compuestos resistentes a la humedad y el agua en sus edificios.

Y los hospitales.“La fibra de vidrio no tiene conductividad eléctrica, lo que la hace especialmente interesante para la construcción de hospitales o centros sanitarios”, apunta Drouin. “En los hospitales se utilizan equipos especialmente sensibles a la electricidad, hay enfermos…”, prosigue el norteamericano. “La fibra de vidrio es un compuesto con mucho futuro, poco a poco lo vamos a ver”, concluye.

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ILLESCAS, A LA VANGUARDIA

En Illescas (Toledo) Airbus posee 200.000 m 2 dedicados en gran parte a distribuir fibra de carbono en las piezas del A-380. La factoría toledana se encuentra a la vanguardia dentro de la aplicación de la tecnología aeronáutica, al disponer de máquinas ATL (Automated Tape Laying) y la Fiber Placement, dos herramientas pioneras a nivel mundial, y fundamentales para la construcción del fuselaje del avión y en la aplicación de la fibra de carbono.

Los materiales compuestos y las nuevas aleaciones han ganado presencia en el sector de la aeronáutica desde que comenzaran a utilizarse en los años setenta. Son productos ligeros, resistentes y aptos para soportar el ambiente límite y hostil de la aviación.

 

CARBONO POR LOS AIRES

La fibra de carbono va al cielo. Y no porque se trate de un material de construcción particularmente religioso. Es algo tan prosaico como que en el sector de la aeronáutica su uso se ha convertido en los últimos años en estratégico y obligatorio, en términos tecnológicos y económicos.

Tanto es así, que la fibra de carbono es un compuesto esencial en la fabricación de los dos últimos aviones de las mayores compañías aeronáuticas del mundo: el A-380, de la europea Airbus, y el 787, de la estadounidense Boeing. El uso de materiales compuestos en los aeroplanos se remonta a los años setenta.

En esa década, Boeing comenzó a emplear la fibra de carbono en su modelo 747. Tan sólo se trataba del 1% de los materiales utilizados, siendo la gran mayoría aluminio, acero y titanio. Con los modelos 757 y 767, el porcentaje aumentó hasta el 3%. Con el 787, dicha proporción representará el 50% de la estructura del avión.

La elección del carbono como elemento dominante en los futuros aparatos de Boeing y Airbus tiene que ver con varios factores. En primer lugar, los materiales compuestos son más ligeros, los aparatos pesan menos y necesitan una menor cantidad de combustible; además, al tener menos masa, el aeroplano paga menos tarifas aeroportuarias, ya que éstas se basan en el peso de los aviones. La ductilidad del carbono, por lo demás, permite construir mayores piezas y, por consiguiente, estructuras más grandes.

Ligera y ecológica

Aproximadamente una cuarta parte del avión gigante de Airbus, el A-380, se construye en fibra de carbono. El aparato es todo un hito en la historia de la aeronáutica. Puede acoger en su interior hasta un máximo de 800 personas, dispone de ascensores, sauna, gimnasio, guardería…

El nuevo Airbus tiene capacidad para un 35% más de asientos, ofreciendo un 50% más de espacio, con un 24% de mantenimiento”, explica el ingeniero aeronáutico de la compañía Amable Liñán. “Produce un 50% menos de ruido a su alrededor y menos emisiones de CO2 y de óxido nitroso en vuelo”, subraya Liñán, haciendo especial énfasis en las virtudes ecológicas del aeroplano.

La utilización de la fibra de carbono en el aparato del consorcio europeo tiene mucho que ver con toda esta lista de propiedades y ventajas medioambientales relacionadas con el A-380. La fibra de vidrio pesa menos y contribuye al ahorro de energía, es más dúctil y puede ser empleada con mayor versatilidad y, al pesar menos, con ella se pueden construir mayores piezas.

Es un material más caro que el aluminio, pero su uso, a medio plazo, resulta más económico en términos de menos mantenimiento y menor cantidad de combustible consumida. Las fabricas que la compañía tiene en España juegan, además, un papel capital en la fabricación de las piezas elaboradas de compuestos de fibra de carbono.