Materiales de construcción escuela de poscgrado
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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA
ESCUELA DE POSTGRADO
DOCTORADO EN EDUCACIOacuteN
CATEDRA SEMINARIO DE TEMAS CONTEMPORAacuteNEOS DE INVESTIGACIOacuteN EDUCACIONAL
CATEDRAacuteTICO Dr FORTUNATO SAacuteNCHEZ RAMIacuteREZ
TEMA OBJETIVOS DE LA EDUCACIOacuteN A NIVEL
MUNDIAL Y REGIONAL
INTEGRANTES
Mag CRUZ CONDORIacute Ricardo
Mag HUAMAacuteN GIRALDO Luz Elizabeth
Mag QUISPE GARCIacuteA Viacutector Julio
Mag VALENCIA GUILLEacuteN Ceacutesar Alberto
ICA - PERU
iquestMATERIALES
iquestPORQUE ESTUDIAR LOS MATERIALES
iquestES NECESARIO BUSCAR NUEVOS
MATERIALES
iquestES NECESARIO EL CONTROL DE CALIDAD
iquestEXISTE LA INGENIERIA DE MATERIALES
La ciencia de materiales es el campo cientiacutefico encargadode investigar la relacioacuten entre la estructura y las propiedadesde los materiales
Paralelamente conviene matizar que la ingenieriacutea demateriales se fundamenta en esta las relacionespropiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento ydisentildea o proyecta la estructura de un material paraconseguir un conjunto predeterminado de propiedades
La ciencia de materiales es por ello mismo un campo
multidisciplinario que estudia los conocimientos
fundamentales sobre las propiedades fiacutesicas macroscoacutepicasde los materiales y los aplica en varias aacutereas de la ciencia y
la ingenieriacutea consiguiendo que eacutestos puedan ser utilizados
en obras maacutequinas y herramientas diversas o convertidos en
productos necesarios o requeridos por la sociedad Incluye
elementos de la quiacutemica y fiacutesica asiacute como las
ingenieriacuteas quiacutemica
mecaacutenica civil y eleacutectrica
o medicina biologiacutea y
ciencias ambientales
Con la atencioacuten puesta de los medios en la nanociencia y
la nanotecnologiacutea en los uacuteltimos antildeos la ciencia de los
materiales ha sido impulsada en muchas universidades
A pesar de los espectaculares progresos en el
conocimiento y en el desarrollo de los
materiales en los
uacuteltimos antildeos el
permanente desafiacuteo
tecnoloacutegico requiere
materiales cada vez
maacutes sofisticados y
especializados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
iquestMATERIALES
iquestPORQUE ESTUDIAR LOS MATERIALES
iquestES NECESARIO BUSCAR NUEVOS
MATERIALES
iquestES NECESARIO EL CONTROL DE CALIDAD
iquestEXISTE LA INGENIERIA DE MATERIALES
La ciencia de materiales es el campo cientiacutefico encargadode investigar la relacioacuten entre la estructura y las propiedadesde los materiales
Paralelamente conviene matizar que la ingenieriacutea demateriales se fundamenta en esta las relacionespropiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento ydisentildea o proyecta la estructura de un material paraconseguir un conjunto predeterminado de propiedades
La ciencia de materiales es por ello mismo un campo
multidisciplinario que estudia los conocimientos
fundamentales sobre las propiedades fiacutesicas macroscoacutepicasde los materiales y los aplica en varias aacutereas de la ciencia y
la ingenieriacutea consiguiendo que eacutestos puedan ser utilizados
en obras maacutequinas y herramientas diversas o convertidos en
productos necesarios o requeridos por la sociedad Incluye
elementos de la quiacutemica y fiacutesica asiacute como las
ingenieriacuteas quiacutemica
mecaacutenica civil y eleacutectrica
o medicina biologiacutea y
ciencias ambientales
Con la atencioacuten puesta de los medios en la nanociencia y
la nanotecnologiacutea en los uacuteltimos antildeos la ciencia de los
materiales ha sido impulsada en muchas universidades
A pesar de los espectaculares progresos en el
conocimiento y en el desarrollo de los
materiales en los
uacuteltimos antildeos el
permanente desafiacuteo
tecnoloacutegico requiere
materiales cada vez
maacutes sofisticados y
especializados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
iquestPORQUE ESTUDIAR LOS MATERIALES
iquestES NECESARIO BUSCAR NUEVOS
MATERIALES
iquestES NECESARIO EL CONTROL DE CALIDAD
iquestEXISTE LA INGENIERIA DE MATERIALES
La ciencia de materiales es el campo cientiacutefico encargadode investigar la relacioacuten entre la estructura y las propiedadesde los materiales
Paralelamente conviene matizar que la ingenieriacutea demateriales se fundamenta en esta las relacionespropiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento ydisentildea o proyecta la estructura de un material paraconseguir un conjunto predeterminado de propiedades
La ciencia de materiales es por ello mismo un campo
multidisciplinario que estudia los conocimientos
fundamentales sobre las propiedades fiacutesicas macroscoacutepicasde los materiales y los aplica en varias aacutereas de la ciencia y
la ingenieriacutea consiguiendo que eacutestos puedan ser utilizados
en obras maacutequinas y herramientas diversas o convertidos en
productos necesarios o requeridos por la sociedad Incluye
elementos de la quiacutemica y fiacutesica asiacute como las
ingenieriacuteas quiacutemica
mecaacutenica civil y eleacutectrica
o medicina biologiacutea y
ciencias ambientales
Con la atencioacuten puesta de los medios en la nanociencia y
la nanotecnologiacutea en los uacuteltimos antildeos la ciencia de los
materiales ha sido impulsada en muchas universidades
A pesar de los espectaculares progresos en el
conocimiento y en el desarrollo de los
materiales en los
uacuteltimos antildeos el
permanente desafiacuteo
tecnoloacutegico requiere
materiales cada vez
maacutes sofisticados y
especializados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
iquestES NECESARIO BUSCAR NUEVOS
MATERIALES
iquestES NECESARIO EL CONTROL DE CALIDAD
iquestEXISTE LA INGENIERIA DE MATERIALES
La ciencia de materiales es el campo cientiacutefico encargadode investigar la relacioacuten entre la estructura y las propiedadesde los materiales
Paralelamente conviene matizar que la ingenieriacutea demateriales se fundamenta en esta las relacionespropiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento ydisentildea o proyecta la estructura de un material paraconseguir un conjunto predeterminado de propiedades
La ciencia de materiales es por ello mismo un campo
multidisciplinario que estudia los conocimientos
fundamentales sobre las propiedades fiacutesicas macroscoacutepicasde los materiales y los aplica en varias aacutereas de la ciencia y
la ingenieriacutea consiguiendo que eacutestos puedan ser utilizados
en obras maacutequinas y herramientas diversas o convertidos en
productos necesarios o requeridos por la sociedad Incluye
elementos de la quiacutemica y fiacutesica asiacute como las
ingenieriacuteas quiacutemica
mecaacutenica civil y eleacutectrica
o medicina biologiacutea y
ciencias ambientales
Con la atencioacuten puesta de los medios en la nanociencia y
la nanotecnologiacutea en los uacuteltimos antildeos la ciencia de los
materiales ha sido impulsada en muchas universidades
A pesar de los espectaculares progresos en el
conocimiento y en el desarrollo de los
materiales en los
uacuteltimos antildeos el
permanente desafiacuteo
tecnoloacutegico requiere
materiales cada vez
maacutes sofisticados y
especializados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
iquestES NECESARIO EL CONTROL DE CALIDAD
iquestEXISTE LA INGENIERIA DE MATERIALES
La ciencia de materiales es el campo cientiacutefico encargadode investigar la relacioacuten entre la estructura y las propiedadesde los materiales
Paralelamente conviene matizar que la ingenieriacutea demateriales se fundamenta en esta las relacionespropiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento ydisentildea o proyecta la estructura de un material paraconseguir un conjunto predeterminado de propiedades
La ciencia de materiales es por ello mismo un campo
multidisciplinario que estudia los conocimientos
fundamentales sobre las propiedades fiacutesicas macroscoacutepicasde los materiales y los aplica en varias aacutereas de la ciencia y
la ingenieriacutea consiguiendo que eacutestos puedan ser utilizados
en obras maacutequinas y herramientas diversas o convertidos en
productos necesarios o requeridos por la sociedad Incluye
elementos de la quiacutemica y fiacutesica asiacute como las
ingenieriacuteas quiacutemica
mecaacutenica civil y eleacutectrica
o medicina biologiacutea y
ciencias ambientales
Con la atencioacuten puesta de los medios en la nanociencia y
la nanotecnologiacutea en los uacuteltimos antildeos la ciencia de los
materiales ha sido impulsada en muchas universidades
A pesar de los espectaculares progresos en el
conocimiento y en el desarrollo de los
materiales en los
uacuteltimos antildeos el
permanente desafiacuteo
tecnoloacutegico requiere
materiales cada vez
maacutes sofisticados y
especializados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
iquestEXISTE LA INGENIERIA DE MATERIALES
La ciencia de materiales es el campo cientiacutefico encargadode investigar la relacioacuten entre la estructura y las propiedadesde los materiales
Paralelamente conviene matizar que la ingenieriacutea demateriales se fundamenta en esta las relacionespropiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento ydisentildea o proyecta la estructura de un material paraconseguir un conjunto predeterminado de propiedades
La ciencia de materiales es por ello mismo un campo
multidisciplinario que estudia los conocimientos
fundamentales sobre las propiedades fiacutesicas macroscoacutepicasde los materiales y los aplica en varias aacutereas de la ciencia y
la ingenieriacutea consiguiendo que eacutestos puedan ser utilizados
en obras maacutequinas y herramientas diversas o convertidos en
productos necesarios o requeridos por la sociedad Incluye
elementos de la quiacutemica y fiacutesica asiacute como las
ingenieriacuteas quiacutemica
mecaacutenica civil y eleacutectrica
o medicina biologiacutea y
ciencias ambientales
Con la atencioacuten puesta de los medios en la nanociencia y
la nanotecnologiacutea en los uacuteltimos antildeos la ciencia de los
materiales ha sido impulsada en muchas universidades
A pesar de los espectaculares progresos en el
conocimiento y en el desarrollo de los
materiales en los
uacuteltimos antildeos el
permanente desafiacuteo
tecnoloacutegico requiere
materiales cada vez
maacutes sofisticados y
especializados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
La ciencia de materiales es el campo cientiacutefico encargadode investigar la relacioacuten entre la estructura y las propiedadesde los materiales
Paralelamente conviene matizar que la ingenieriacutea demateriales se fundamenta en esta las relacionespropiedades-estructura-procesamiento-funcionamiento ydisentildea o proyecta la estructura de un material paraconseguir un conjunto predeterminado de propiedades
La ciencia de materiales es por ello mismo un campo
multidisciplinario que estudia los conocimientos
fundamentales sobre las propiedades fiacutesicas macroscoacutepicasde los materiales y los aplica en varias aacutereas de la ciencia y
la ingenieriacutea consiguiendo que eacutestos puedan ser utilizados
en obras maacutequinas y herramientas diversas o convertidos en
productos necesarios o requeridos por la sociedad Incluye
elementos de la quiacutemica y fiacutesica asiacute como las
ingenieriacuteas quiacutemica
mecaacutenica civil y eleacutectrica
o medicina biologiacutea y
ciencias ambientales
Con la atencioacuten puesta de los medios en la nanociencia y
la nanotecnologiacutea en los uacuteltimos antildeos la ciencia de los
materiales ha sido impulsada en muchas universidades
A pesar de los espectaculares progresos en el
conocimiento y en el desarrollo de los
materiales en los
uacuteltimos antildeos el
permanente desafiacuteo
tecnoloacutegico requiere
materiales cada vez
maacutes sofisticados y
especializados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
La ciencia de materiales es por ello mismo un campo
multidisciplinario que estudia los conocimientos
fundamentales sobre las propiedades fiacutesicas macroscoacutepicasde los materiales y los aplica en varias aacutereas de la ciencia y
la ingenieriacutea consiguiendo que eacutestos puedan ser utilizados
en obras maacutequinas y herramientas diversas o convertidos en
productos necesarios o requeridos por la sociedad Incluye
elementos de la quiacutemica y fiacutesica asiacute como las
ingenieriacuteas quiacutemica
mecaacutenica civil y eleacutectrica
o medicina biologiacutea y
ciencias ambientales
Con la atencioacuten puesta de los medios en la nanociencia y
la nanotecnologiacutea en los uacuteltimos antildeos la ciencia de los
materiales ha sido impulsada en muchas universidades
A pesar de los espectaculares progresos en el
conocimiento y en el desarrollo de los
materiales en los
uacuteltimos antildeos el
permanente desafiacuteo
tecnoloacutegico requiere
materiales cada vez
maacutes sofisticados y
especializados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Con la atencioacuten puesta de los medios en la nanociencia y
la nanotecnologiacutea en los uacuteltimos antildeos la ciencia de los
materiales ha sido impulsada en muchas universidades
A pesar de los espectaculares progresos en el
conocimiento y en el desarrollo de los
materiales en los
uacuteltimos antildeos el
permanente desafiacuteo
tecnoloacutegico requiere
materiales cada vez
maacutes sofisticados y
especializados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
(1) ASKELAND Donald R Op Cit pp 10-11 Las propiedadesfiacutesicas que incluyen el comportamiento eleacutectrico magneacuteticooacuteptico teacutermico elaacutestico y quiacutemico dependen tanto de la estructuracomo del procesamiento de un material Incluso minuacutesculasmodificaciones de la estructura causan cambios profundos en laconductividad eleacutectrica de muchos materiales semiconductores porejemplo temperaturas de fusioacuten altas pueden reducir de maneraimportante las caracteriacutesticas de aislamiento teacutermico de los ladrillosceraacutemicosrdquo
Es importante evaluar si un cambio de sistemas
constructivos generado por nuevos materiales de
edificacioacuten permitiraacuten concretar mejores maacutes
limpios y eficientes procesos constructivos No
podemos seguir dantildeando al planeta con nuestros
materiales agresivos
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Histoacutericamente el desarrollo y la evolucioacuten de las sociedades
han estado iacutentimamente vinculados a la capacidad de sus
miembros para producir y conformar los materialesnecesarios para satisfacer sus necesidades Los
prehistoriadores han encontrado uacutetil clasificar las primeras
civilizaciones a partir de algunos materiales usados Edad de
Piedra Edad del Cobre Edad de Bronce o Edad del Hierro
Esta uacuteltima secuencia parece universal en todas las aacutereas ya
el uso del hierro requiere una tecnologiacutea maacutes compleja que
la asociada a la produccioacuten de bronce que a su vez
requiere mayor tecnificacioacuten que el uso de la piedra
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Las primeras civilizaciones tuvieron una disponiblidad bastante maacutes
reducida de diferentes materiales que las civilizaciones maacutes
tecnificadas Inicialmente soacutelo se disponiacutea de materiales naturales o
seminaturales como piedras madera arcilla pieles etc Los
metales no-preciosos raramente se encuentran en la naturaleza
sino que estaacuten en formas de minerales y se requiere un proceso de
separacioacuten del metal puro a partir del mineral correspondiente Con
el transcurso del tiempo en diversas aacutereas del planeta se llegoacute a
teacutecnicas para producir materiales con nuevas propiedades
superiores a las de los naturales (principalmente aleaciones)
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Hace relativamente poco tiempo que los cientiacuteficos llegaron a
comprender la relacioacuten entre elementos estructurales de los
materiales y sus propiedades Este conocimiento adquirido en los
uacuteltimos 200 antildeos aproximadamente los ha capacitado en alto
grado para modificar o adaptar las caracteriacutesticas de los
materiales Quizaacute uno de los cientiacuteficos maacutes relevantes en este
campo haya sido Willard Gibbs al demostrar la relacioacuten entre las
propiedades de un material y su microestructura
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Se han desarrollado decenas de miles de materiales distintos con
caracteriacutesticas muy especiales para satisfacer las necesidades de
nuestra moderna y compleja sociedad se trata de metales
plaacutesticos vidrios y fibras Una de las grandes revoluciones de esta
ciencia fue el descubrimiento de las diferentes fases teacutermicas de los
metales y en especial del acero Actualmente los adelantos
electroacutenicos maacutes sofisticados se basan en componentes
denominados materiales semiconductores
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Las eras maacutes recientes se conocen como era de los poliacutemeros
debido a que el uso de los mismos definitivamente se debe a
avances en la quiacutemica de gran complejidad Los poliacutemeros pueden
tener virtualmente cualquier propiedad fiacutesica asiacute que su uso se hizo
tan masivo que define muy bien a las sociedades modernas
(sociedades plaacutesticas)
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
No obstante la historia como el desarrollo de materiales no
se detiene Actualmente se imponen los materialescompuestos o composites Formados por la unioacuten de otros
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en funcioacuten
de sus propiedades y su estructura atoacutemica Son los siguientes
METALES Se usa el termino metal para denominar a los elementos
quiacutemicos caracterizados por ser buenos conductores del calor y la
electricidad poseen alta densidad y son soacutelidos en temperaturas
normales (excepto el mercurio) sus sales forman iones electropositivos
(cationes) en disolucioacuten
Todos son soacutelidos a temperatura ambiente con
excepcioacuten del mercurio (punto de fusioacuten =-39 ordmC)
que es un liacutequido Los metales se funden
ligeramente arriba de la temperatura ambiente
El cesio a 284 ordmC y el galio a 298 ordmC En el otro
extremo muchos metales se funden a
temperaturas muy altas
Por ejemplo el cromo se funde a 1900 ordmC
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
CERAMICOS
La palabra ceraacutemica deriva del vocablo griego keramos cuya raiacutezsaacutenscrita significa quemar En su sentido estricto se refiere a laarcilla en todas sus formas Sin embargo el uso moderno de esteteacutermino incluye a todos los materiales inorgaacutenicos no metaacutelicos quese forman por accioacuten del calor
Siempre se ha pensado que el hierro y sus aleaciones son unosmateriales muy fuertes resistentes pero estos materiales tienen unagran desventaja no soportan las altas temperaturas y son sensiblesa la corrosioacuten Esto da pie a buscar la
alternativa con otros materiales
que resistan temperaturas muy
elevadas
Esto soacutelo es posible para los nuevos
materiales ceraacutemicos Las uniones
atoacutemicas de las ceraacutemicas son
mucho maacutes fuertes que la de los
metales
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
POLIMEROS
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas (generalmente orgaacutenicas)
formadas por la unioacuten de moleacuteculas maacutes pequentildeas llamadas
monoacutemeros
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
CLASIFICACION
Existen varias formas posibles de clasificar los poliacutemeros sin que
sean excluyentes entre siacute
Seguacuten su origen
Poliacutemeros naturales Existen en la naturaleza muchos poliacutemeros y las
biomoleacuteculas que forman los seres vivos son macromoleacuteculas
polimeacutericas Por ejemplo las proteiacutenas los aacutecidos nucleicos los
polisacaacuteridos (como la celulosa y la quitina) el hule o caucho natural
la lignina etc
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Poliacutemeros semisinteacuteticos Se obtienen por transformacioacuten de
poliacutemeros naturales Por ejemplo la nitrocelulosa el caucho
vulcanizado etc
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Poliacutemeros sinteacuteticos Muchos poliacutemeros se obtienen
industrialmente a partir de los monoacutemeros Por ejemplo el
nylon el poliestireno el cloruro de polivinilo (PVC) el
polietileno etc
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Seguacuten su comportamiento al elevar su temperatura
Seguacuten si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace
se diferencian dos tipos de poliacutemeros
Termoplaacutesticos Que fluyen (pasan al estado liacutequido) al
calentarlos y se vuelven a endurecer (vuelven al estado
solido) al enfriarlos Ejemplos polietileno (PE) polipropileno
(PP) cloruro de polivinilo PVC
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Termoestables Que no fluyen y lo uacutenico que conseguimos al
calentarlos es que se descompongan quiacutemicamente en vez de
fluir Ejemplo la baquelita
Los plaacutesticos termoestables son materiales que una vez que
han sufrido el proceso de calentamiento-fusioacuten y formacioacuten-
solidificacioacuten se convierten en materiales riacutegidos que no
vuelven a fundirse
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Seguacuten su mecanismo de polimerizacioacuten
Poliacutemeros de condensacioacuten La reaccioacuten de polimerizacioacuten implica a
cada paso la formacioacuten de una moleacutecula de baja masa molecular por
ejemplo agua
Poliacutemeros de adicioacuten La polimerizacioacuten no implica la liberacioacuten de
ninguacuten compuesto de baja masa
Poliacutemeros formados por etapas La cadena de poliacutemero va creciendo
gradualmente mientras haya monoacutemeros disponibles antildeadiendo un
monoacutemero cada vez
Poliacutemeros formados por reaccioacuten en cadena Cada cadena individual
de poliacutemero se forma a gran velocidad y luego queda inactiva a
pesar de estar rodeada de monoacutemero
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Seguacuten su composicioacuten quiacutemica
Poliacutemeros orgaacutenicos Posee en la cadena principal aacutetomos de carbono
Poliacutemeros orgaacutenicos viacutenilicos La cadena principal de sus moleacuteculas estaacute
formada exclusivamente por aacutetomos de carbono
Dentro de ellos se pueden distinguir
Poliolefinas formados mediante la polimerizacioacuten de olefinas Ejemplo
polietileno y polipropileno
Poliacutemeros estireacutenicos que incluyen al estireno entre sus monoacutemeros
Ejemplo poliestireno y caucho estireno-butadieno
Poliacutemeros vinilicos halogenados que incluyen aacutetomos de haloacutegenos
(clorofluacuteor) en su composicioacuten Ejemplo PVC y PTFE
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Poliacutemeros acriacutelicos Ejemplos PMMA
Poliacutemeros orgaacutenicos no vinilicos Ademaacutes de carbono tienen
aacutetomos de oxiacutegeno o nitroacutegeno en su cadena principal
Algunas sub-categoriacuteas de importancia Polieacutesteres
Poliamidas Poliuretanos
Poliacutemeros inorgaacutenicos Entre otros
Basados en azufre Ejemplo polisulfuros
Basados en silicio Ejemplo silicona
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Poliuretano nanoestructurado sobre
plantilla de Aluacutemina
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Esta pelota de baacutesquet posee
una cubierta exterior hecha de
cuero un poliacutemero natural Para
ayudarle a contener el aire
tiene un recubrimiento interno
hecho a base de un tipo de
caucho llamado poliisobutileno
Los guantes de beacuteisbol tambieacuten son
de cuero y ese cuero estaacute cosido
con hebras hechas con fibras
polimeacutericas como algodoacuten nylon y
polieacutesteres
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
El marco de esta raqueta de tenis estaacute fabricado
con un poliacutemero especialmente resistente
llamado fibra de carbono y el encordado es de
nylon Y claro usted no podriacutea sostenerla sin el
cuero que recubre el mango
Una zapatilla deportiva ordinaria tiene muchas partes fabricadas con
poliacutemeros La suela estaacute hecha con un copoliacutemero en bloque llamado
poli(estireno-butadienoestireno) El almohadillado es de caucho natural
y poliuretano El cuero y el nylon son usados en las partes exteriores y
los cordones estaacuten hechos de nylon
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
El recubrimiento de una pelota de golf
es a menudo de Surlyn Este es un tipo
de material que llamamos ionoacutemero y
un elastoacutemero termoplaacutestico
Esta campera estaacute hecha totalmente
de fibras de nylon
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Esta costosa guitarra acuacutestica tiene un
cuerpo hecho con fibra de carbono
Pero la mayoriacutea de las guitarras
acuacutesticas y eleacutectricas tienen cuerpo de
madera
El arce es especialmente bueno para
las guitarras eleacutectricas como las que
estaacuten debajo El arce y otras maderas
son una clase de poliacutemero natural
llamado celulosa Por supuesto las
fundas para las puacuteas se fabrican con
un plaacutestico denominado poliestireno
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Materiales compuestos
Se definen los materiales compuestos como los formados por
dos o maacutes componentes no miscibles que manteniendo suidentidad bien diferenciada incluso a nivel microscoacutepico
dan lugar a un material macroscoacutepicamente homogeacuteneo Es
condicioacuten necesaria que esta asociacioacuten de diferentes
componentes confiera al conjunto unas propiedades
superiores a las de los componentes por separado (efecto
sineacutergico)
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Otra clasificacioacuten seria en funcioacuten de sus propiedades seria
Materiales estructurales
Materiales Funcionales
Estos uacuteltimos comprenden los materiales utilizados en las
industrias eleacutectrica electroacutenica informaacutetica y de las
telecomunicaciones
Conductores
Semiconductores
Dieleacutectricos
Magneacuteticos
Oacutepticos
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen comocategoriacuteas uacutenicamente los metales los materiales ceraacutemicos
y los poliacutemeros cualquier material puede incluirse en una de
estas categoriacuteas asiacute pues los semiconductores pertenecen a
los materiales ceraacutemicos y los materiales compuestos no son
maacutes que mezclas de materiales pertenecientes a lascategoriacuteas principales
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
INNOVACION TECNOLOGICA
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
iquestTECNOLOGIA
La tecnologiacutea es importante para solucionar los problemas que
se presentan en las ciudades en las empresas y los hogares
La tecnologiacutea se creoacute con el fin de ayudar a las personas y no
reemplazarnos oacute desterrarnos como creen algunas personas
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Tecnologiacutea de Construccioacuten es la combinacioacuten de los
meacutetodos constructivos los materiales y equipos el personal
los procesos constructivos y las diferentes interrelaciones
que definen la manera como se realiza una determinada
operacioacuten en la construccioacuten
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Innovacioacuten se define como la primera vez que se usa una
tecnologiacutea dentro de una empresa constructora
Adicionalmente tambieacuten se puede definir innovacioacuten como
el proceso de buacutesqueda reconocimiento e implementacioacuten
de una nueva tecnologiacutea para mejorar la eficiencia de lasfunciones de una determinada empresa
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Siendo consecuente con las definiciones anteriores una
invencioacuten deberaacute ser considerada como el proceso
mediante el cual una idea innovadora es descubierta o
creada
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Procesos Innovadores son aquellos procesos que generanuna mejoriacutea en la eficiencia de un determinado procesos
constructivos mediante la reduccioacuten de costos tiempos de
construccioacuten yo mejora en la calidad del producto
terminado
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
A su vez reingenieriacutea de procesos es el procedimiento
mediante el cual repensamos nuestros procesos
constructivos4 de modo de pasar de una situacioacuten en donde
priman los sistemas constructivos tradicionales a la
utilizacioacuten de procesos innovadores
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
iquestQUE ES INNOVACIOacuteN TECNOLOGICA
La innovacioacuten tecnoloacutegica es la evolucioacuten de la tecnologiacutea
mejoraacutendola y hacieacutendola mas eficiente y es importante porque
permite mejorar la calidad de vida de las personas
En la actualidad el concepto de innovacioacuten forma parte
impliacutecita de las metas y rutinas personales y laborales del ser
humano Esto se hace evidente en la medida en que cada
persona tiene la posibilidad y disponibilidad para crear e
incorporar novedades tanto en aquellas actividades
relacionadas con su aacuterea laboral profesional como en las
referidas a su vida privada
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
BMW mostroacute durante el Consumer Electronics Show (CES de
Las Vegas) se convirtioacute en el primer fabricante de vehiacuteculos
del mundo en presentar funciones de los vehiacuteculos en losrelojes inteligentes de pulsera electroacutenicos como parte de
una aplicacioacuten de investigacioacuten
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
INNOVACIOacuteN TECNOLOacuteGICA EN LA CONSTRUCCIOacuteN
La industria de la construccioacuten en general se encuentrarezagada con respecto a el nivel tecnoloacutegico alcanzado enotros sectores de la industria el nivel tecnoloacutegico alcanzadoen la investigacioacuten tanto en productos de construccioacuten yteacutecnicas constructivas asiacute como el nivel de desarrollo de laconstruccioacuten en otros paiacuteses
Diversos factores influyen en la lentitud en que se adoptan losnuevos avances tecnoloacutegicos en nuestro medio Entre estosfactores encontramos
(i) Las empresas constructoras son altamente conservadorasy adversas al riesgo
(ii) Hasta la fecha eacutestas no han encontrado la necesidad demejorar sus procesos ya que la rentabilidad que hanobtenido los ha satisfecho
(iii) Sus competidores son tambieacuten altamente conservadores
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Estos factores generan una cierta inercia de la industria de la
construccioacuten ante el cambio y la modernizacioacuten Asiacute pues
son pocas las empresas que vislumbran las innovaciones
tecnoloacutegicas como oportunidades poderosas de generar
negocios Sin embargo las circunstancias estaacuten cambiadas
substancialmente debido a una serie de factores entre losque se encuentra una creciente competencia tanto nacional
como extranjera
De mantenerse esta situacioacuten las empresas constructoras
iraacuten perdiendo competitividad lentamente hasta
desaparecer ante empresas maacutes agresivas que provengan
del medio local oacute ante empresas extranjeras
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a un requerimiento Teacutecnico
Existen circunstancias en las que se requiere necesariamente
desarrollar una tecnologiacutea innovadora que reemplace a los
sistemas constructivos convencionales debido a que las leyes
del estado o las condiciones fiacutesicas de construccioacuten asiacute lo
exigen
El primer caso es tiacutepico de las nuevas reglamentacionesrelacionadas a la proteccioacuten del medio ambiente Las
regulaciones en este sentido son cada vez maacutes restrictivas y
por lo tanto son de alguna manera una fuente de buacutesqueda de
nuevas tecnologiacuteas
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
La construccioacuten de proyectos completamente atiacutepicos
generalmente tambieacuten plantea en mayor o menor grado el
reto de la innovacioacuten al disentildeador constructor
En este uacuteltimo caso soacutelo podraacuten participar en dichos
proyectos las empresas constructoras que tengan la
capacidad tecnoloacutegica para acondicionarse a las
condiciones especificadas del proyecto
Por lo tanto la capacidad de innovar crearaacute un margen
competitivo alto para la empresa lo que probablemente le
permitiraacute elevar los excedentes provenientes de la
construccioacuten del proyecto
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a la Demanda
Competitiva del Mercado
En el caso que una determinada empresa constructora logre
un margen competitivo apreciable debido al desarrollo de
un meacutetodo constructivo que deje detraacutes al resto de la
competencia o en el caso que una empresa logre ganargran parte de un mercado debido a su constante innovacioacuten
tecnoloacutegica se generaraacute gran atencioacuten del resto de las
empresas constructoras para aprovechar la ventaja
tecnoloacutegica que posee dicha empresa
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Por lo tanto el resto de las empresas pondraacuten un esfuerzo
particular en desarrollar tecnologiacuteas similares a la de la
empresa con tecnologiacutea de punta para poder tener el mismo
(o mayor) nivel de competitividad
Esta es una de las razones por las que las empresas
innovadoras deben generar productos y teacutecnicas novedosas
de manera continua para poder mantenerse en el liderazgo
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una
Reduccioacuten de Costos yo Tiempos de Construccioacuten
Probablemente el caso maacutes frecuente que impulsa la
innovacioacuten tecnoloacutegica en la construccioacuten es la reduccioacuten
de tiempos y costos Pese a que la innovacioacuten no es
necesariamente requerida el empresario con buena visioacuten
de oportunidad empresarial determinaraacute que dicha
innovacioacuten generaraacute una venida con respecto a su
competencia
Este beneficio de la innovacioacuten estaacute iacutentimamente
relacionado con una mayor competitividad de las empresas
Como ya se ha mencionado los mercados son cada vez
maacutes disputados lo que hace que los maacutergenes de ganancia
de las empresas que puedan subsistir a la competencia seanpaulatinamente maacutes reducidos
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Pese a que algunas empresas constructoras estaacuten
profundamente comprometidas en mejorar sus meacutetodos
constructivos a traveacutes de una continua buacutesqueda de
meacutetodos que les representen ahorros tanto en costos directos
asiacute como en costos relacionados con la reduccioacuten de
tiempos de construccioacuten muchas otras parecen estaresperando que las mejoras en sus empresas aparezcan por
si solas como si las innovaciones tecnoloacutegicas se produjesen
por generacioacuten espontanea
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Innovacioacuten Tecnoloacutegica Relacionada a Una Mejora
en la Calidad yo Reduccioacuten del Impacto al Medio
Ambiente
El concepto de calidad estaacute creciendo raacutepidamente en
nuestro medio aunque lamentablemente a otro ritmo que el
alcanzado en otros paiacuteses con un mayor grado de
desarrollo El propietario de edificaciones es cada vez maacutes
exigente acerca de las caracteriacutesticas del inmueble que
piensa comprar
Adicionalmente la creciente competencia ofrece al
comprador una extensa gama de posibilidades que le
permite apreciar y escoger la calidad de construccioacuten que
maacutes le parezca Por lo tanto el constructor no tienedemasiadas alternativas maacutes que adaptarse a los tiemposmodernos ofreciendo calidades constructivas maacutes altas
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Es probable que en muy poco tiempo aquellas empresasque no ofrezcan altas calidades de construccioacuten iraacutenquedando rezagadas hasta finalmente desaparecer
La velocidad en que esta situacioacuten se produzca finalmentedepende baacutesicamente de coacutemo se desarrolle el nivel decompetencia en los proacuteximos antildeos
De manera similar las empresas que mediante susinnovaciones tecnoloacutegicas ofrezcan una reduccioacuten en elimpacto al medio ambiente que eacutestas produzcan tantodurante la construccioacuten de la edificacioacuten asiacute como durantela utilizacioacuten del inmueble iraacuten lentamente abarcando lamayor parte del mercado
Un ejemplo claro de este punto es la buacutesqueda de lainnovacioacuten tecnoloacutegica que resuelva total o parcialmente elproblema del desperdicio de energiacutea
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
TRABAJO GRUPAL
1 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a un requerimiento Teacutecnico-
2 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a la Demanda Competitiva del Mercado
3 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Reduccioacuten de Costos yo Tiempos deConstruccioacuten
4 Desarrollar con un caso practico una Innovacioacuten TecnoloacutegicaRelacionada a Una Mejora en la Calidad yo Reduccioacuten delImpacto al Medio Ambiente
5 Desarrollar la aplicacioacuten de una innovacioacuten tecnoloacutegicarelacionada con la seguridad y el rendimiento en obra
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
LA NANOTECNOLOGIA EN LA
CONSTRUCCION
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
La nanotecnologiacutea es el estudio disentildeo creacioacuten siacutentesis
manipulacioacuten y aplicacioacuten de materiales aparatos y
sistemas funcionales a traveacutes del control de la materia anano escala la cual demuestra fenoacutemenos y propiedades
totalmente nuevos La nanotecnologiacutea promete soluciones
vanguardistas y maacutes eficientes para los problemas
ambientales asiacute como muchos otros enfrentados por la
humanidad
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
La nanociencia no debe interpretarse como un paso maacutes
hacia la miniaturizacioacuten Representa potencialmente la
posibilidad de lograr una convergencia de la fiacutesica cuaacutenticala biologiacutea molecular la quiacutemica las ciencias de la
computacioacuten y la ingenieriacutea
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Los cientiacuteficos estaacuten dando grandes pasos en el estudio de
los fenoacutemenos a nanoescala y en el intento de obtener un
mayor control sobre la materia La nanotecnologiacutea permite alos cientiacuteficos manipular la materia orgaacutenica e inorgaacutenica
aacutetomo a aacutetomo o moleacutecula a moleacutecula La ldquonanocienciardquo
representa potencialmente una revolucioacuten en la
construccioacuten de dispositivos con precisioacuten atoacutemica
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
La nanociencia y la nanotecnologiacutea se espera querevolucionen la ciencia y la sociedad Las aplicaciones en
este campo tienen el potencial de transformar la medicina
la biotecnologiacutea la agricultura la industria manufacturera la
ciencia de los materiales la industria aeroespacial las
tecnologiacuteas de la informacioacuten y las telecomunicaciones pornombrar tan soacutelo algunos sectores maacutes afectados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Economiacutea y Nanotecnologiacutea Impulso de la
Competitividad y Prosperidad Global
Los economistas y los especialistas en prospectiva han
tenido poca capacidad para identificar los impactosderivados de la evolucioacuten reciente de las nuevas tecnologiacuteas
en la economiacutea y en las empresas Contamos con muchos
toacutepicos y previsiones poco precisas para identificar
escenarios muy relevantes para el futuro
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
En este marco de restricciones la ciencia ficcioacuten se haaproximado maacutes a la realidad que las previsiones de
economistas o de cientiacuteficos de otras especialidades Es el
caso ya de la nanotecnologiacutea cuya presencia mediaacutetica ha
alimentado maacutes la imaginacioacuten que los pronoacutesticos serios ylas estrategias vaacutelidas para las empresas y para los paiacuteses
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
LA NANOTECNOLOGIA EN LA INGENIERIA CIVIL
La palabra ldquonanotecnologiacuteardquo es usada extensivamente para
definir las ciencias y teacutecnicas que se aplican al un nivel de
nanoescala esto es unas medidas extremadamente pequentildeas
ldquonanosrdquo que permiten trabajar y manipular las estructuras
moleculares y sus aacutetomos Nano es un prefijo griego que indicauna medida (10-9 = 0000 000 001) no un objeto de manera que
la nanotecnologiacutea se caracteriza por ser un campo
esencialmente multidisciplinario y cohesionado exclusivamente
por la escala de la materia con la que trabaja
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Historia
Los seres humanos han estado utilizando la nanotecnologiacutea
sin darse cuenta de ello durante mucho tiempo con los
procesos de la metalurgia y la quiacutemica con estructuras de
escala nano para lograr sus efectos A principios de 1900
Richard Zsigmondy hizo la investigacioacuten sobre diversas
estructuras a escala nano y maacutes tarde el fiacutesico Richard
Feynman dio una conferencia famosa llamada Suficiente
espacio en el fondo que sentildeala las diversas posibilidadesinherentes a la manipulacioacuten de la materia a escala
atoacutemica
Copa Lycurgus
(antigua Roma)
Siglo IV dC
Edad Media
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
En la deacutecada de 1980 la invencioacuten del microscopio deefecto tuacutenel dio lugar al inicio real de la nanotecnologiacutea
pronto seguida por los descubrimientos de fullerenos y
nanotubos de carbono dos nano-partiacuteculas que forman la
base de las aplicaciones actuales En 2000 la Iniciativa
Nacional de Nanotecnologiacutea fue fundada por el gobierno deEstados Unidos para dirigir y coordinar la investigacioacuten en
nanotecnologiacutea
El fullereno o buckminsterfullereno
es una moleacutecula formada por 60
aacutetomos de carbono de
aproximadamente 1 mm de
diaacutemetro y que asemeja un baloacuten
de futbol (de ahiacute su otro nombre
futboleno)
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Representacioacuten de un nanotubo de carbono
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Usos
Las nano-partiacuteculas se utilizan para reforzar los materiales de
construccioacuten y hacerlos maacutes flexibles por lo tanto resistente
a golpes e impactos La investigacioacuten estaacute tratando de
desarrollar otras aplicaciones
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Algunas de las liacuteneas de investigacioacuten en este
campo son
Nanoaditivacioacuten de cemento y otros aglomerantes para
obtener compuestos que descomponen los compuestos
orgaacutenicos volaacutetiles 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 vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Materiales aislantes avanzados basados en aerogeles
vidrios nano porosos o paneles aislados al vaciacuteo
Vidrios especiales con propiedades de proteccioacuten
anti incendios recubrimientos funcionales (por ejemplo
filtradores de radiaciones)
Materiales autorreparables
Materiales inteligentes que respondan a estiacutemulos como
la temperatura la humedad la tensioacuten etc
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Tipos
Hay dos enfoques para la nanotecnologiacutea operan desde los
extremos opuestos del problema Los enfoques
descendentes construyen estructuras a una escala de faacutecil
acceso que luego construyen estructuras maacutes pequentildeas Las
teacutecnicas ascendentes utilizan procesos para inducir la
formacioacuten de estructuras uacutetiles en la escala deseada que
puede a su vez conducir a la formacioacuten de otras estructuras
a escalas maacutes grandes En teoriacutea estos enfoques sonescalables y repetibles lo que significa que se pueden
aplicar repetidamente a escalas pequentildeas o maacutes grandes
Sin embargo existen limitaciones debido a los diferentes
efectos de la fiacutesica a escalas diferentes
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Teoriacuteasespeculacioacuten
La aplicacioacuten de una nanotecnologiacutea robusta a la ingenieriacuteacivil es uno de los objetivos a largo plazo de la ciencia Atraveacutes de la fabricacioacuten de los robots auto-replicantesnanotecnoloacutegicos que a su vez pueden manipular la materiaa escala atoacutemica los edificios podriacutean ser construidos deuna pila de materiales las superficies pudieran limpiarsemediante el reciclaje de basura y el smog se podriacuteaconvertir en oxiacutegeno Los puentes y otras grandes estructurassujetas a los efectos de resonancia debido a los vientos oterremotos pudieran alterar su propia estructura de formainteligente para adaptarse a los impactos Los bachespudieran curarse a siacute mismos
Consideraciones
Utilizar la nanotecnologiacutea en la ingenieriacutea civil expone a lapoblacioacuten en general y a todo el entorno a las nano-partiacuteculas y si el desarrollo futuro va como se espera a lasnano-maacutequinas Las preocupaciones sobre los efectos de lasnanopartiacuteculas de plata para matar las bacterias necesariaspara el ecosistema se han presentado para justificar laregulacioacuten
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Nanotubos Nuevas formas de carbono como el fullerene (C60) ynanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollocontemporaacuteneo Los nanotubos de carbono se representan aveces como una hija de grafeno enrollada en un cilindro conuna especiacutefica alineacioacuten hexagonal de los anillos en la puntaPara alcanzar un alto rendimiento energeacutetico el diaacutemetroespeciacutefico favorable de un nanotubo de una sola pared (SWNT)es de aproximadamente 14 nm Las aplicaciones de losnanotubos incluyen dispositivos nanoelectroacutenicos (transistores) yson comuacutenmente utilizados para microscopios de sondasensores bioquiacutemicos soportes catalizadores dispositivos dealmacenamiento y separacioacuten de los gases administracioacuten demedicamentos tecnologiacuteas de auto-sanacioacuten materialescompuestos y para mejorar las propiedades mecaacutenicas de unmaterial
Por ejemplo en los nanotubos de suacuteper alta resistencia a latraccioacuten se estima una resistencia hasta maacutes de 20 vecessuperior a la del acero tradicional (llegando a los 45 GPa) lo quepermite determinar que esta tecnologiacutea es un componente derefuerzo ideal para las fibras modernas -
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
NANOTUBOS DE CARBONO
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON
El 25 de los propietarios de estructuras de hormigoacuten reparadasestaacuten insatisfechos con el resultado de dicha reparacioacuten y delresultado de los materiales de proteccioacuten utilizados en los 5antildeos posteriores a la reparacioacuten un 75 lo estaacuten durante los 10antildeos siguientes
El propio hormigoacuten -material de construccioacuten tradicional perode micro estructura compleja- debe sus propiedades en granparte al gel C-S-H de la matriz cementicia que no deja de serun material nano estructurado con propiedades modificadaspor una red de poros y micro fisuras cuyos tamantildeo puedenvariar desde unos nanoacutemetros hasta miliacutemetros Elconocimiento de su nano estructura y las fases del gelpermitiraacuten abrir el abanico de productos derivados del cementocon propiedades multifuncionales
La adicioacuten de nanopartiacuteculas al hormigoacuten puede permitircontrolar su porosidad
Reforzando al hormigoacuten con nanotubos de carbono puedeincrementarse su resistencia y evitar la propagacioacuten de grietas
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Nanomodificacioacuten de materiales cementantes
La nanomodificacioacuten es un campo emergente que sedesarrolla con gran rapidez La siacutentesis y ensamblaje de
materiales de tamantildeo nanomeacutetrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes nanopartiacuteculas o nanorrefuerzos Las
teacutecnicas de hibridacioacuten y anclaje de moleacuteculas permiten
manipular directamente la estructura de las fases
cementantes
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
La nanomodificacioacuten puede tener lugar en varias
localizaciones distintas en las fases soacutelidas en la fase liacutequida
y en las interfaces incluyendo interfaces soacutelido-liacutequido ysoacutelido-soacutelido A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacioacuten hay que superar una serie de
limitaciones incluyendo la correcta dispersioacuten de los aditivos
a nanoescala el escalado de los resultados de laboratorio y
su implementacioacuten industrial y finalmente conseguir reducir
el margen costobeneficio
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Imagen de un escaneo electroacutenico en microscopio de la pasta de cemento hidratada Como producto de la hidratacioacuten del cemento las partiacuteculas se unen entre siacute y el espacio entre ellas es el volumen inicial ocupado por agua Cortesiacutea Eric Soroos y Ken Hover - See more at
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Las nanotecnologiacuteas ofrecen un alto potencial para
promover innovaciones radicales y de alto valor en la
fabricacioacuten propiedades y uso de los materiales de
construccioacuten La nanotecnologiacutea facilitaraacute materiales maacutes
ligeros resistentes con menor impacto ambiental e incluso
autoadaptables e inteligentes
Es imprescindible que los materiales de construccioacuten y
los sistemas constructivos derivados cumplan con varias
caracteriacutesticas como son alta durabilidad y resistencia al
deterioro buen comportamiento mecaacutenico entre otras
Ademaacutes la nanotecnologiacutea en la construccioacuten se refiere en
ciertos aspectos como la modificacioacuten de pinturas y
barnices con nanopartiacuteculas el uso de aditivos para la
optimizacioacuten del rendimiento cemento-hormigoacuten nano
compuestos polimeacutericos de arcilla para el reciclaje de PET
Pegamentos raacutepidos y activados a distancia basados en
nanopartiacuteculas de ferritavidrios orgaacutenicos como alternativa
al vidrio comuacuten entre otras
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Los nanomateriales aplicados a la construccioacuten A traveacutes de la nanotecnologiacutea se pueden desarrollar
materiales mucho maacutes resistente que los convencionales
Caracterizados principalmente por contar con nuevaspropiedades fiacutesicas y quiacutemicas obtenidas a escalananomeacutetrica Asiacute la resistencia elasticidadconductividad teacutermica entre otras propiedades secomportan de diferente modo y manera a cuando sonsometidos a escala macroscoacutepica
De las caracteriacutesticas maacutes importantes de losnanomateriales sobresalen sus extraordinariaspropiedades mecaacutenicas
En la actualidad ya existen nanomateriales onanopartiacuteculas de TiO2 de especial relevancia para laindustria de la Construccioacuten Su aplicacioacuten a los vidriosventanas y azulejos permite limpiar disolver y eliminarlos gases toacutexicos que contaminan el aire al ser expuestosa rayos solares y a la lluvia Cuando los rayos UV entran encontacto con el dioacutexido de titanio se produce unareaccioacuten cataliacutetica que destruye las moleacuteculascontaminantes
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
MODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON NANOPARTICULAS
La utilizacioacuten de nanopartiacuteculas como aditivos tiene un gran
potencial en el desarrollo tecnoloacutegico ya que estos aditivos
aplicados en pequentildeas porciones ayudan a mejorar de una
manera significativa las propiedades finales de las pinturas y
barnices
La adicioacuten de partiacuteculas de ZnO mejora significativamente el
comportamiento frente a la radiacioacuten ultravioleta del
recubrimiento mientras que la adicioacuten de alumina (Al2O3) y silice
(SiO2) mejora el comportamiento frente a los rayados
Imagen 3 Ensayo de abrasioacuten en seco (Byk-Chemie GmbH)
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccioacuten anti-
grafiti ecoloacutegicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamente y que resultan ser mucho maacutes
econoacutemicas que las pinturas convencionales
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las
propuestas de Richard Feynman
Aunque su uso se conoce maacutes en el aacuterea de
la tecnologiacutea (procesadores) los raacutepidos avances que
estaacute experimentando la nanotecnologiacutea en todas sus
dimensiones tambieacuten son de aplicacioacuten en losprocesos constructivos de la ingenieriacutea civil Se logroacute por medio
de la nanotecnologiacutea transformar molecularmente al cementoldquoconcreto zeoliacuteticordquo
Este concreto abate los
costos de obra directa
ya que se utiliza el suelo
del sitio para cementar
es decir ya no hay
acarreo de arena y
grava reduciendo asiacute el
tiempo de ejecucioacuten y
prolonga la durabilidadde las obras
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Los maacutes destacados seriacutean laquolos materiales inteligentesraquoque puedan comportarse como sistemas vivos de forma quesean capaces de llevar a cabo una funcioacuten de actuacioacuten Yaunque pareciera algo todaviacutea muy distante ya se cuentancon materiales de construccioacuten de alto rendimiento como unamuy alta resistencia durabilidad comportamiento teacutermico yacuacutestico Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMOMaterial que al aplicarlo al interior de los inmuebles puedeincrementar el nivel de confort (o reducir la temperatura interior)hasta en 7degC
THORO STUCCO THERMO
Mortero cementicio desarrollado a partir de la aplicaci6n denanotecnologiacutea inteligente que permite disipar el calorreduciendo significativamente la temperatura interior decualquier habitaci6n hasta 7 degC en comparaci6n con acabadosconvencionales incrementando draacutesticamente el nivel deconfort reduciendo el consumo de energiacutea eleacutectrica utilizadoen sistemas de aire acondicionado
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Beneficios
Importante reducci6n de temperatura
Ahorros importantes en consumo de energiacutea eleacutectrica para
sistemas de aire acondicionado
Puede utilizarse en muros y plafones
Faacutecil de aplicar
Bajo mantenimiento
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
Una de las aacutereas en la que mas se ha avanzado es sin lugar
a duda en materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando el comportamiento de las mismas
incrementando draacutesticamente su vida uacutetil y reduciendo de
forma considerables lo gastos de mantenimiento En este
sentido tenemos diversos materiales disponibles para este
tipo de aplicaciones por ejemplo
NANOFLEX TPM Para recubrir piedras y superficies porosas
tales como concreto tejas piedra natural adocretos
bloques aparentes
Nanoflex H9 y VP12 Para recubrir superficies de Vidrio
y Ceraacutemica
Plexiclean H9 y H12 Para recubrir superficies
de PlaacutesticosPoliacutemeros (policarbonato ABS Aluminio aceroinoxidable y superficies laqueadas)
Nanotextil H9 Para proteger materiales textiles (alfombras)
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
OTRAS APLIACIONES Otro campo es el del acero para armaduras modificado nano
estructuralmente con una resistencia a la corrosioacuten similar a la de losaceros inoxidables de menor costo y con propiedades mecaacutenicassuperiores a los aceros de alta resistencia
En la domoacutetica generaraacute un gran desarrollo con los nuevos nanosensores embebidos en las estructuras que permitiraacute unamonitorizacioacuten continua y diagnoacutestico de su estado ademaacutes de losbeneficios por eficiencia energeacutetica
Otra aplicacioacuten es las nanoestructuras activas que permitiraacutendesarrollar ceraacutemicas bioactivas los cuales son materiales capaces deauto-repararse como en el caso del asfalto y el propio hormigoacuten ymateriales con memoria de forma
Fachadas auto limpiantes como acabados invisibles para piezas deacero inoxidable que eliminan manchas o huellas en la superficie Hayalgunas fachadas que se limpian solas con la luz o la humedadreduciendo asiacute costos notables en cuanto al mantenimiento
Recubrimientos de grosor nanomeacutetrico que protegen el acero de lacorrosioacuten
Identificacioacuten y reparacioacuten automaacutetica de brechas o agujeros en elasfalto
Sensores de vigilancia por si se presenta alguna anomaliacutea o riesgo enlas edificaciones
Auto arreglos de las barreras protectoras en las carreteras
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
SEGUNDO TRABAJO GRUPAL
1 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el concreto
2 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en el asfalto
3 Aplicacioacuten de nanotecnologiacutea en el acero
4 Aplicacioacuten de la nanotecnologiacutea en acabados
