TITULO
LA NANOTECNOLOGA EN LA INGENIERA CIVIL
INTRODUCCION:2La palabra nanotecnologa es usada para definir las
ciencias y tcnicas que se aplican al nivel de nanoescala, esto es
unas medidas extremadamente pequeas nanos que permiten trabajar y
manipular las estructuras moleculares y sus tomos.
Aunque su uso se conoce ms en el rea de la tecnologa
(procesadores), tambin son de aplicacin en los procesos
constructivos de la ingeniera civil.
Los ms destacados seran los materiales inteligentes, que puedan
comportarse como sistemas vivos, de forma que sean capaces de
llevar a cabo una funcin de actuacin. . Aunque pareciera algo
todava muy distante, ya se cuentan con materiales de construccin de
alto rendimiento, como una muy alta resistencia, durabilidad,
comportamiento trmico y acstico.
Un ejemplo de estos es el THORO STUCCO THERMO Material que al
aplicarlo al interior de los inmuebles puede incrementar el nivel
de confort (o reducir la temperatura interior) hasta en 7C.
En reas mas avanzadas de materiales para recubrir diversos tipos
de superficies mejorando su comportamiento.Tenemos 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
Cermica
PLEXICLEAN H9 Y H12 ,. Para recubrir superficies de
Plsticos/Polmeros (policarbonato, ABS, Aluminio, acero inoxidable y
superficies laqueadas)
NANO TEXTIL H9 .- Para proteger materiales textiles
(alfombras)
Existen diversas entidades dedicadas a la investigacin y
transferencia de tecnologa relativa a la nanotecnologa del cemento
y sus aplicaciones en la construccin.
Algunas iniciativas son:
Cementos nanoestructurados, ms fciles de aplicar y con la
capacidad de reaccionar y autorrepararse ante las agresiones
qumicas de agentes externos, as como cementos que absorban la
radiacin solarAditivos que mejoren el desempeo y las propiedades
del concreto.Para la fabricacin del concreto contamos con el
NANOFLEX TPM 100, que al utilizarlo como parte del agua de mezclado
en la fabricacin de concreto (ya sea pre mezclado o hecho en obra)
les ofrece como resultado un CONCRETO IMPERMEABLE.
CONCEPTO DE LA NANOTECNOLOGIA Y NANOCIENCIA
LA NANOTECNOLOGIA
la nanotecnologa es la manipulacin de la materia a escala
atmica, molecular y supramolecular. la ms temprana y difundida
descripcin de la nanotecnologa1 2 se refiere a la meta tecnolgica
particular de manipular en forma precisa los tomos y molculas para
la fabricacin de productos a macroescala, ahora tambin referida
como nanotecnologa molecular
DEFINICION
El objetivo general es investigar y desarrollarnanomaterialesque
puedan ser aplicados en productos deconstruccinyhabitatincorporando
a dichos productos el carcter
demultifuncional,inteligentey/ososteniblecomo valores aadidos.se
pretende conseguir materiales dealtas prestaciones, connuevas
funcionalidadesy con capacidad deadaptacin al entorno, mediante la
incorporacin denanopartculasynanofibrasonanotubos de carbono, y
utilizandosistemas de nanoencapsulacin, obtenindose de esa forma
materiales de mejoresprestaciones mecnicasydurabilidad, abriendo un
amplio rango de nuevas aplicaciones para
materialesmultifuncionales: filtros uv, bactericida,
fotoluminiscencia, autolimpieza (baja energa
superficial),transparencia, propiedades antiestticas.
La nanotecnologa cuenta con varios usos, las cuales hace aos
atrs han revolucionado ciertas reas de una forma espectacular, pero
ahora se encuentra revolucionando el rea de la construccin con la
paricin de nuevos materiales que cuentan con sper caractersticas,
adems en el presente documento examinaremos sus diversas
aplicaciones en la industria de construccin y unas proyecciones que
se espera teniendo grandes expectativas de la nanotecnologa en el
futuro.
El estudio de esta nueva tecnologa nos ayudar a reducir los
impactos ambientales que genera la industria de la Construccin,
pero siempre teniendo en cuenta que esta tecnologa no siempre
presentar la reduccin de toda la contaminacin del ambiente, pero si
ser de gran ayuda.Adems la nanotecnologa ya se viene empleando en
la construccin, en la implementacin de sensores en los edificios o
puentes para detectar cualquier anomala o deterioro, por lo que
esta creada para desarrollar acero y hormign ms fuertes que los que
conocemos.Index Terms: Nanotecnologa, Nanomateriales,
construccin.
La tecnologa se sigue renovando en varios aspectos, ahora la
gran revolucin de la nanotecnologa llega al sector de la
construccin, generando grandes cambios a lo que antes era la
metodologa de construccin la tradicional, llevndola as a un nuevo
nivel y proyectando el rea de la construccin a un futuro
tecnolgico.La nanotecnologa despus de un gran progreso en otros
sectores comienza a ingresar en el sector de la construccin
especialmente en caminos y materiales de construccin.
NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGA
En general, los conocimientos cientficos relacionados con la
Nano ciencia son ms extensos que los materiales, objetos o
dispositivos, construidos mediante aplicacin de la Nanotecnologa.
Sin embargo, es el trmino Nanotecnologa el que ha ganado ms
adeptos, abarcando por lo general tanto el conjunto de
conocimientos bsicos, como el amplio abanico de aplicaciones reales
o venideras; englobando por tanto las distintas ramas de las nano
ciencias y de las nanotecnologas.De forma genrica, a las nano
partculas se les denomina igualmente nano materiales. El inters de
los nanos materiales se debe a que sus propiedades fsicas y qumicas
pueden ser moduladas sistemticamente por la variacin del tamao
conforme a las leyes del escalamiento.
Se caracteriza por ser un campo esencialmente multidisciplinar,
y cohesionado exclusivamente por la escala de la materia con la que
trabaja. La nanotecnologa promete soluciones nuevas y ms eficientes
para los problemas ambientales, as como muchos otros enfrentados
por la humanidad. Las nanotecnologas prometen beneficios de todo
tipo, desde aplicaciones mdicas nuevas o ms eficientes a soluciones
de problemas ambientales y muchos otros; sin embargo, el concepto
de nanotecnologa an no es muy conocido en la sociedad.
CARATERISTICAS DE LA NANOTECNOLOGA LA Nanotecnologa en los
materiales
la nanotecnologa cuenta con varios usos, las cuales hace aos
atrs han revolucionado ciertas reas de una forma espectacular, pero
ahora se encuentra revolucionando el rea de la construccin con la
paricin de nuevos materiales
El estudio de esta nueva tecnologa nos ayudar a reducir los
impactos ambientales que genera la industria de la Construccin,
pero siempre teniendo en cuenta que esta tecnologa no siempre
presentar la reduccin de toda la contaminacin del ambiente, pero si
ser de gran ayuda.
a) Nanotecnologaen el Campo de los Materiales:
Algunas de las sorprendentes aplicaciones de la nanotecnologa en
el campo de los materiales es por ejemplo, el desarrollo de
unapinturacon propiedades de auto-limpieza y proteccin
anti-grafiti. Tambin existen ya recubrimientos de grosor manomtrico
que protegen elacerode lacorrosin, o material cermico para tazas de
W.C. que presenta una superficie completamente lisa a escala
manomtrica, lo cual implica que se mantiene limpio y reluciente
cada vez que se presiona la bomba de la cisterna, sin necesidad de
limpiezas posteriores por parte del usuario.
B) Los nanos materiales aplicados a la construccin:
La nanotecnologa se puede desarrollar materiales ms resistentes
que el acero, con slo un 10% de su peso.La nanotecnologa ya se ha
aplicado en el sector de la Construccin, en la fabricacin de aceros
y hormigones ms resistentes, aportando mejoras en infraestructuras
y edificacin. Se han desarrollado polmeros integrantes de barreras
protectoras en las carreteras que reparan sus propios desperfectos
causados por la colisin de vehculos. Igualmente, repara fisuras y
oquedades en el hormign y el asfalto, sin intervencin humana, es
por eso que vamos a analizar ms a fondo estos puntos:
Construccin de carreteras.- La aplicacin de la nanotecnologa en
las carreteras y la construccin tambin har posible identificar y
reparar de forma automtica, sin intervencin humana, brechas y
agujeros en el asfalto o en el hormign, y fabricarsealesde trfico
que se limpian a si mismas. Se utiliza la nanotecnologa para
fabricar acero y hormign ms fuertes. Tambin para laseguridad
vial.Por ejemplo en algunos sitios de losestados Unidosse han
colocado nanosensorespara vigilar elestadode sus puentes y detectar
cualquier anomala oriesgo
Nano aditivos para el hormign.- El propio hormign de construccin
tradicional, pero de microestructuracompleja debe sus propiedades,
en gran parte, al gel C-S-H de lamatrizcementicia, que no deja de
ser un material nano estructurado con propiedades modificadas
poruna red de poros y micro fisuras, cuyos tamao pueden variar
desde unos nanmetros hasta milmetros.El conocimientode su nano
estructura y las fases del gel permitirn abrir el abanico
deproductosderivados delcementocon propiedades
multifuncionalesMODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON
NANOPARTICULAS.
La utilizacin de nanopartculas como aditivos tiene un gran
potencial en eldesarrollotecnolgico ya que estos aditivos aplicados
en pequeas porciones ayudan a mejorar de una manera significativa
las propiedades finales de las pinturas y barnices.
Pinturas con propiedades de auto-limpieza y proteccin
anti-grafitiecolgicas sin disolventes las cuales se secan en unos 3
segundos aproximadamentey que resultan ser mucho ms econmicas que
las pinturas convencionales
PEGAMENTOS BASADOS EN NANOPARTCULAS
El uso de nanoparticulas de ferrita (oxido dehierro) en
materiales adhesivos activados permite iniciar a distancia el
proceso de secado de un campo electromagnetico en el rango de
lasmicroondas-radiofrecuencia (1-10GHz).
La aplicacin podra ser en todas aquellas que se desee pegar dos
piezas reduciendo los calentamientos indeseados de las zonas
adyacentes, calentando el pegamento.
Adems cuando se desea disminuir el tiempo de secado de un
adhesivoNANOTUBOS DE CARBONO
Son uno de los mltiples materiales creados por la nanotecnologa,
son el material ms fuerte conocido porel hombre: Mientras un cable
de acero de alta resistencia de 0.56 milmetros de espesor puede
soportar un peso de unos 102 Kg., un cable de nanotubos del mismo
grosor puede soportar un peso de hasta 15.3 Toneladas
Se consideran 100 veces ms fuertes y resistentes que el acero,
Adems, conducen laelectricidadmejor que elcobrey son buenos
conductores decalor.
OTRAS APLIACIONESOtro campo es el del acero para armaduras,
modificado nano estructuralmente, con una resistencia a la corrosin
similar a la de los aceros inoxidables, de menorcostoy con
propiedades mecnicas superiores a los aceros de alta
resistencia.
Otra aplicacin es las nanoestructuras activas que permitirn
desarrollar cermicas bioactivas, los cuales son materiales capaces
de auto-repararse, como en el caso del asfalto y el propio hormign,
y materiales conmemoriade forma.
LA NANOTECNOLOGA EN LA CONSTRUCCINLa nanotecnologa se entiende
el estudio,diseo, creacin y aplicacin de materiales a nanoescalaa
travs delcontrolde lamateria, reordenando los tomos y
laestructuramolecularLas nanotecnologas ofrecen un alto potencial
para promover innovaciones radicales y de altovaloren la
fabricacin, propiedades y uso de los materiales de construccin.
Facilitar materiales ms ligeros, resistentes, con menorimpacto
ambientale incluso autoadaptables e inteligentes.Es imprescindible
que los materiales de construccin, y lossistemasconstructivos
derivados, cumplan con varias caractersticas como son:
Alta durabilidad yresistenciaal deterioro, buencomportamiento
mecnico, entre otras.
La modificacin de pinturas y barnices con nano partculas.
Adems la nanotecnologa en la construccin se refiere en ciertos
aspectos como:El uso de aditivos para la optimizacin del
rendimientocemento-hormign, nano compuestos polimricos de arcilla
para elreciclajede PET,
Pegamentos rpidos y activados a distancia basados en
nanopartculas de ferrita, vidrios orgnicos como alternativa
alvidriocomn, entre otras.
Algunas de las lneas deinvestigacinen este campo
son:Nanoaditivacin de cemento y otros aglomerantes para obtener
compuestos que descomponen loscompuestos orgnicosvoltiles, auto
limpiables, antimicrobianos o para incorporar nano sensores que
controlenel estadode lasestructuraso lacalidaddelaireen el interior
de los edificios.Materiales aislantes avanzados basados en
aerogeles, vidrios nano porosos o paneles aislados al vaco.
Vidrios especiales con propiedades de proteccin anti-incendios,
recubrimientos funcionales (por ejemplo filtradores de
radiaciones)
Materiales autorreparables.
Materiales inteligentes que respondan a estmulos como
latemperatura, la humedad, la tensin, etc.
MATERIALES NANOS ESTRUCTURADOS EN LA CONSTRUCCIN
APLICACIONESModificar la forma de concebir la relacin entre la
materia y su posible transformacin.Es posible desarrollar nuevos
materiales que respondan a funciones especficas, se pueden crear
productos con propiedades nicas derivadas de la estructura
molecular, o se pueden mejor la calidad y propiedades de los
materiales existentesEstructurales (cermicas y materiales
nanoestructurados, nanotubos, recubrimientos con nanopartculas,
etc.)Procesamiento de la informacin (materiales
magnticos)NanobiotecnologaSensoresProcesos catliticos y
electroqumicos
MATERIALES NANOESTRUCTURADOS Y NANOCOMPUESTOS
En muchos materiales de construccin. la observacin de las
propiedades fsico-qumicas a una escala nanomtrica permite evaluar
las propiedades con un alto grado de precisin que hace posible la
correccin y optimizacin de las nanoestructuras del material sin la
necesidad de aadir nanomateriales.
En el concreto de alto rendimiento, por ejemplo, la modificacin
del diseo de la mezcla-(dependiendo del tipo y tamao de los
agregados, el tipo de aditivos y la relacin agua / cemento) puede
aumentar la resistencia mecnica y durabilidad
APLICACIONES MAS PROMETEDORAS ACTUALMENTE
Recubrimientos nanoestructurados: Pintura y tratamientos de
superficiesAnti-manchasAnti-contaminacinResistente a agentes
agresivosFotoreaccinAislamientoTransparenciaAnti-UV
POTENCIAL EN LA ARQUITECTURA
Afecta aspectos funcionales, estticos y de ecoeficiencia.Puede
transformar la lgicas de construccin en relacin a los elementos
tcnicos y de diseo.
VENTAJAS
Permitir una reduccin del uso de los recursos naturales, dado
que la cantidad de material que se emplear en estos procesos de
produccin (donde se ahorren materias primas y recursos energticos)
ser mnimaContribuir a reducir la generacin de residuos
(Arenas-Cabello, 2007)Abre nuevas posibilidades de diseo y
construccin.Se puede desarrollar en un marco que proteja al ser
humano y al ambiente.
DESVENTAJAS
No existen suficientes datos para juzgar la toxicidad de los
nanomateriales y muy probablemente no todos van a ser biolgicamente
inertes (Arenas-Cabello, 2007)
Los efectos de las nanopartculas en humanos y en el ambiente son
ampliamente desconocidas (Leona, 2011).
Proyeccin de la nanotecnologa en la construccin
Introduccin
la tecnologa se sigue renovando en varios aspectos, ahora la
gran revolucinde la nanotecnologa llega al sector de la
construccin, generando grandes cambios a lo que antes era la
metodologade construccin la tradicional, llevndola as a un nuevo
nivel y proyectando el rea de la construccin a un futuro
tecnolgico.
La nanotecnologa en la construccin
la nanotecnologa se entiende el estudio, diseo, creacin y
aplicacin de materiales a nano escalaa travs delcontrolde
lamateria, reordenando los tomos y laestructuramolecular.las
nanotecnologas ofrecen un alto potencial para promover innovaciones
radicales y de altovaloren la fabricacin, propiedades y uso de los
materiales de construccin . la nanotecnologa facilitar materiales
ms ligeros, resistentes, con menorimpacto ambientale incluso
autoadaptables e inteligentes.algunas de las lneas deinvestigacinen
este campo son:
La nanotecnologa en la construccin
nanoaditivacin de cemento y otros aglomerantes.materiales
aislantes avanzados basados en aerogeles.vidrios especiales con
propiedades de proteccin antiincendios.materiales
autorreparables.materiales inteligentes que respondan a estmulos
como latemperatura, la humedad, la tensin, etc.
LA NANOTECNOLOGIA EN EL HORMIGON.
reforzando al hormign con nanotubos decarbonopuede incrementarse
su resistencia y evitar la propagacin de grietas.
El 25% de los propietarios de estructuras de hormign reparadas
estn insatisfechos con el resultado de dicha reparacin La adicin de
nanopartculas al hormign puede permitir controlar su
porosidad.NANOTECNOLOGA: MEJORANDO LA PASTA DE CEMENTOExisten
muchos manera para explicar porqu el cemento tiene una resistencia
a traccin baja.los puntos dbiles en la capa de contacto entre el
cemento y las cargas se conocen como efectos de transicin.mejorando
la calidad de las nanoestructuras de la pasta de cemento en las
zonas de transicin se mejora la resistencia a traccin y por
consiguiente se reduce la fisuracin.los aditivos de hormigones
basados en policarboxilatos y sintetizados a partir de criterios
nanotecnologicos han permitido desarrollar una nueva generacin de
aditivos superfluidificantes.Nanotecnologa: Mejorando la pasta de
cemento
Aditivos de hormignMODIFICACION DE PINTURAS Y BARNICES CON
NANOPARTICULAS
La utilizacin de nanopartculas como aditivos tiene un gran
potencial en eldesarrollotecnolgico ya que estos aditivos aplicados
en pequeas porciones ayudan a mejorar de una manera significativa
las propiedades finales de las pinturas y barnices.la adicin de
partculas de zno mejora significativamente el comportamiento frente
a laradiacinultravioleta del recubrimiento, mientras que la adicin
de alumina (al2o3) y silice (sio2) mejora el comportamiento frente
a los rayados.
PEGAMENTOS BASADOS EN NANOPARTCULAS
El uso de nanoparticulas de ferrita (oxido dehierro) en
materiales adhesivos activados trmicamente permite iniciar a
distancia el proceso de secado mediante la aplicacin de un campo
electromagnetico adems, al culminar el proceso de secado del
adhesivo en escalas detiempomas reducidas que
losprocesosconvencionales, se reduce el calentamiento indeseado de
zonas adyacentes.las aplicaciones de estaclasede tecnologa podra
ser en todas aquellas en las que se desee pegar dos piezas
reduciendo los calentamientos indeseados de las zonas
adyacentes.SusTech GmbH & Co. KG Darmstadt)
PEGAMENTOS BASADOS EN NANOPARTCULAS
NANOTUBOS DE CARBONO
Los "nanotubos de carbono", uno de los mltiples materiales
creados por la nanotecnologa, son el material ms fuerte conocido
porel hombre: mientras un cable de acero de alta resistencia de
0.56 milmetros de espesor puede soportar un peso de unos 102 kg.,
un cable de nanotubos del mismo grosor puede soportar un peso de
hasta 15.3 toneladas.NANOTUBOS DE CARBONO
OTRAS APLIACIONESEn ladomticagenerar un gran desarrollo con los
nuevos nano sensores embebidos en las estructuras, que permitir una
monitorizacin continua ydiagnsticode suestado, adems de los
beneficios poreficienciaenergtica.recubrimientos de grosor
manomtricoque protegen el acero de la corrosinidentificacin y
reparacin automticade brechas o agujeros en el asfalto.sensores de
vigilancia por si se presentaalguna anomala oriesgoen las
edificaciones.auto arreglos de las barreras protectoras en las
carreteras.
ACEPTACIN PARA EL MEDIO AMBIENTE RELACIONANDO LA NANOTECNOLOGA
DE LA CONSTRUCCIN CON LA DEL CUIDADO DEL MISMO.
Debemos preguntarnos qu beneficios aportar al medio ambiente la
fabricacin y produccin de nano materiales aplicados a la
Construccin,.. y si tendrn un menor impacto ambiental que los
actuales materiales de construccin.
Lo cierto es que, sin desmerecer los riesgos que pueda comportar
la nanotecnologa, inicialmente son mltiples las ventajas que
conlleva un uso adecuado de dicha tecnologa:
En primer lugar, permitir una reduccin del uso de los recursos
naturales, dado que la cantidad de materia prima empleada, ser
mnima.
En segundo lugar, consecuencia de lo anterior, contribuir a
reducir la generacin de residuos Qu impacto ecolgico trae el uso de
la nanotecnologa en dichos materiales usados en la construccin?
Debido a que es un tipo nuevo de tecnologa, es muy poco lo que
se conoce en cuanto a sus riesgos y ventajas ante el medio
ambiente.
En cuanto a sus beneficios los materiales fabricados en base a
la nanotecnologa tendrn un menor impacto ambiental que los actuales
materiales para la construccin.
Como desventaja de la nanotecnologa es que aun se desconoce el
nivel de toxicidad de las nano partculas y con respecto a lo social
es que al ser una tecnologa tan nueva las personas no tendrn
confianza del todo en ella y desconocern mucho la existencia.
NANOTECNOLOGIA APLICADA EN EL SIGLO XXI
NANOTECNOLOGIA APLICADA EN EL SIGLO XXIEs inevitable que, cuando
se habla de innovacin en materiales para construccin, surjan
trminos tan habituales como eficiencia energtica, sostenibilidad,
ecologa, domtica, autonoma cada vez es ms recurrente encontrar
casas piloto, situadas estratgicamente en zonas verdes, que tratan
de aunar estos conceptos en las llamadas viviendas del futuro,
ecoviviendas, o etiquetas similares. sin embargo, es necesario
aclarar que hay diversas perspectivas sobre las que se abordan
estos ideales: desde casas totalmente integradas con el entorno,
con la naturaleza, pasando por objetivos de costes energticos
nulos, hasta soluciones de mxima hi-tech donde la domtica,
electrnica, la integracin de inteligencia
DOMTICA Y SEGURIDADEn el desarrollo de sistemas demticos la
aparicin de materiales concapacidades sensoriales, comportamiento
piezoelctrico y supone un hito importante en cuanto a integracin y
funcionalidad de los espacios. Sera interesante nombrar superficies
que reaccionan al tacto o a la proximidad, que transforman una
deformacin en una seal elctrica, deteccin de roturas, sistemas de
seguridad, generacin de calor (suelos radiantes) e incluso
acumuladores de energa basados en pisadas o deformaciones. Incluso
mucho ms lejos, los nuevos nano materiales aplicados a elementos de
construccin permiten el desarrollo de sistemas sensores a
contaminantes, bacterias, o agentes patgenos con un inusitado nivel
de sensibilidad y, por supuesto, integracin en el edificio.
Nanotubos de Carbono o el tan aclamado grafeno son materiales que
presentan una gran sensibilidad elctrica a las modificaciones
superficiales.
EFICIENCIA ENERGTICAestructuras nanocristalinas pueden suponer
un incremento en la eficacia de la absorcin solar. La integracin
estructural de placas fotovoltaicas tambin invita a nuevos retos de
diseo arquitectnico y eficiencia. Siguiendo con esta filosofa, el
empleo de nanopigmentos transparentes como concentradores solares
que desvan la radiacin solar 90 a los extremos permite la
integracin de sistemas captadores solares en la propia estructura
exterior de los edificios. Incluso el desarrollo de pinturas
fotovoltaicas que absorban en el espectro UV-visible permite el
aprovechamiento de grandes superficies de exposicin. Otros sistemas
de aprovechamiento energtico suponen la implantacin deturbinas
elicasde gran durabilidad y eficiencia, aprovechando el empleo
materiales de alta resistencia mecnica basados al carbonoSon
Interesantes en cuanto a eficiencia energtica son el desarrollo
denuevos materiales para la captacin de energa solar. Nuevos
pigmentos orgnicos y Las solucionesbiomimticas, esto es, imitacin
de la naturaleza, tiene su ms claro ejemplo en el llamado efecto
flor de loto. las hojas de las plantas en zonas hmedas tienen un
marcado carcter hidrofbico, con el fin de evitar que el agua, la
humedad, el roco, impregnen su superficie y sean vehculo de
crecimiento de cepas bacterianas, colonias de hongos y otros
problemas. el mecanismo de la hidrofobicidad estriba en la
presencia de una gran rugosidad jerarquizada a nivel micro y
nanomtrico. dicha solucin puede ser aplicada a superficies
exteriores o suelos en edificaciones para otorgar la propiedad
llamada auto-limpieza, evitando la acumulacin de polvo y suciedad
puesto que el agua no moja, sino que arrastra todo slido en su
superficie. combinando este efecto con la presencia de sustancias
catalticas como el dixido de titanio, que descomponen la materia
orgnica en combinacin con la radiacin uv, es posible completar este
efecto limpiante (aceites, grasas, hongos). esto es nicamente la
punta del mltiples posibilidades de materiales estn apareciendo
cada da. nos dejamos fuera de discusin aspectos como innovadoras
posibilidades de diseo, materiales con elevadas propiedades
estructurales que permiten nuevas soluciones arquitectnicas,
morteros, hormigones de rpido fraguado, que reducen tiempos de
proceso, con propiedades mecnicas superiores.
USOS DE LA NANOTECNOLOGIA Y LA NANOTECNOLGIA DEL FUTURO
Sntesis del cemento utilizando nanopartculasEn un proyecto
apoyado por la National Science Foundation (NSF), se ha sintetizado
la componentes del cemento portland tipo I con nanopartculas y se
compar su propiedades con el de cemento comercial. La microscopa de
barrido electrnico (SEM) y difraccin de Rayos X (DRX) con los
equipos que se utilizaron para evaluar la morfologa y la estructura
desintetizada del silicato triclcico (C3S) y sus componentes. Las
pruebas de hidratacin indicaron que el nanocemento tena una
velocidad de hidratacin ms rpida que el cemento portland Tipo I y
III. Tambin la resistencia a la compresin del cemento sintetizado
utilizando nano-partculas result ser menor que la del cemento
Portland ordinario. Los autores atribuyen esta reduccin a un nmero
de factores que incluyen: la agregacin de partculas, la hidratacin
rpida, una elevada relacion agua-cemento, y la falta de
yeso.Nanomodificacin de materiales cementantesLa nanomodificacin es
un campo emergente que se desarrolla con gran rapidez. La sntesis y
ensamblaje de materiales de tamao nanomtrico ofrece posibilidades
para desarrollar nuevos aditivos para cemento como
superplastificantes, nanopartculas o nano-refuerzos. Las tcnicas de
hibridacin y anclaje de molculas permiten manipular directamente la
estructura de las fases cementantes. La nanomodificacin puede tener
lugar en varias localizaciones distintas: en las fases slidas, en
la fase lquida y en las interfaces, incluyendo interfaces
slido-lquido y slido-slido.A pesar del potencial que presenta la
nanomodificacin, hay que superar una serie de limitaciones,
incluyendo la correcta dispersin de los aditivos a nanoescala, el
escalado de los resultados de laboratorio y su implementacin
industrial, y finalmente conseguir reducir el margen
costo/beneficio.
Imagen de un escaneo electrnico en microscopio de la pasta de
cemento hidratada. Como producto de la hidratacin del cemento, las
partculas se unen entre si y el espacio entre ellas es el volumen
inicial ocupado por el agua.NANOTECNOLOGIA EN LAS CARRETERAS
Imagine que las obras en las carreteras se redujeran
aproximadamente a la mitad porque las capas de base (la fundacin de
la calzada) durasen el doble de tiempo. Con el material de
construccin NanoterraSoil de Nano-Sky es posible.El director de la
autopista de Brenner (Austria) tena un problema. Los graves daos
producidos por las heladas hacan necesaria una reparacin de
emergencia. Pero, cmo llevarla a cabo en pleno invierno a decenas
de grados bajo cero? Arriesgado, sobre todo con los mtodos de
construccin de carreteras convencionales.La solucin: una
nanotecnologa excepcional, hasta entonces desconocida, ms
concretamente (NanoterraSoil (NTS))
NanoterraSoil (NTS)
un polmero de alta tecnologa, que se mezcla con la fundacin ya
existente y la vuelve estable gracias a las nanopartculas. A una
temperatura de 12 C se mezcl el material excavado con cemento y NTS
en la misma obra y se aplic como una capa de base nueva. Las
ventajas: menos duracin de las obras, menos transporte por
carretera, menos CO, mayor resistencia a la flexotraccin, mayor
grosor de la capa de base, por lo tanto, mayor resistencia a las
heladas, y menor necesidad de reparaciones.En resumen: ms economa y
ecologa. Esta historia de xito se divulg rpidamente, llegando
incluso hasta Siberia, Libia, Argelia y Tnez. Desde entonces, NTS
se ha establecido en la Federacin Rusa y ha sido incluido en el
programa de construccin de carretera gubernamental. NTS est
presente, desde hace mucho, en otras licitaciones
internacionales.Pero NTS no est solo. En este tiempo, hemos
desarrollado toda una familia de materiales de construccin con
nuestra nanotecnologa patentada: NTS Concrete, NTS Safe (para
vertederos y diques) y NTS Drain (ideal para reservas naturales).
Todas ellas innovaciones que hacen posible un gran rendimiento
respetuoso con el medio ambiente.
NTS Drain
Drenaje NTS es un material permeable al agua para la ingeniera
civil. Aunque esto es as es un producto de alta tecnologa, es ms
barato que los sistemas de drenaje convencionales.NTS Drain es un
material de construccin permeable al agua destinado a la
construccin de carreteras, canales y puertos. A pesar de que se
trata de un producto de alta tecnologa, es ms econmico que los
sistemas de desage convencionales.NTS Drain contina en la fase de
investigacin en colaboracin con la Universidad de Innsbruck y est
en proceso de homologacin.Otras ventajas:Especialmente adecuado
para carreteras con poco trfico o poco apropiadas para el
alquitrnGran capacidad de distribucin del agua para
infiltracinEscasa acumulacin de agua en la superficieReduccin de la
entrada de agua extraa a la canalizacin
EN EL ACERO
Los nanotubos de carbono (CNTs) hacen parte del desarrollo
contemporneo. Los nanotubos de carbono se representan a veces como
una hija de grafeno enrollada en un cilindro, con una especfica
alineacin hexagonal de los anillos, en la punta.
Nanotubos de carbono, el componente ideal para las fibras
modernas; otra posible aplicacin es en el refuerzo de tramos largos
o estructuras de gran altura soportadas por cablesLas aplicaciones
de los nanotubos incluyen dispositivos nanoelectrnicos
(transistores) y son comnmente utilizados para microscopios de
sonda, sensores bioqumicos, soportes catalizadores, dispositivos de
almacenamiento y separacin de los gases, administracin de
medicamentos, tecnologas de auto-sanacin, materiales compuestos y
para mejorar las propiedades mecnicas de un material. Por ejemplo,
en los nanotubos de sper alta resistencia a la traccin se estima
una resistencia hasta ms de 20 veces superior a la del acero
tradicional (llegando a los 45 GPa) lo que permite determinar que
esta tecnologa es un componente de refuerzo ideal para las fibras
modernas.
acero de refuerzo con nanotubos de carbono
USO EN EL CEMENTO :
El supercementoEl "supercemento" es una mezcla de "clinker",
caliza cocida y principal materia prima del cemento, con
"nanotubos" de carbono.Los tubos de carbono, desarrollados, con
tcnicas nanomtricas (referente a la milmillonsima parte del metro),
proporcionaron al cemento mayor resistencia y duracin, adems de
permitir la produccin de un material de mejor calidad y costo ms
bajo que los desarrollados en otros pases.Proyectos similares
realizados en diferentes pases agregaron los nanotubos al cemento,
sin embargo los mtodos utilizados hacen de este material un
producto demasiado caro, al elevarlo a cerca de 8, 000 dlares,
frente al precio de ocho dlares por saco de
cementoconvencional.
Cemento reforzado con nanotubos de carbono que impiden la
propagacin de una grietaPROPIEDADES DEL CEMENTO REFORZADO Segn Jos
Luiz Ladeira (investigador del supercemento) menciona: la nueva
tcnica permite producir un saco de cemento reforzado con nanotubos
por unos 16 dlares por costal."El aumento de calidad es tan grande
que justifica pagar el doble por el producto", asegur el
investigador."Convertimos el cemento reforzado con nanotubos de
carbono en un material econmicamente viable y que puede ser
producido a larga escala por la industria", agrega.El nuevo cemento
ya fue patentado, sin embargo su creador calcula que an tendr que
esperar cinco aos antes de lanzarlo comercialmente.Esa demora
obedece a que el uso de la nanotecnologa an es polmico, debido a
que se desconocen los efectos de las nanopartculas en el organismo
humano y en el medio ambiente."Pero como los nanotubos estarn
mezclados en el cemento y no sueltos en la naturaleza, la dispersin
del material ser menor y su impacto en el ambiente bajo", asegur el
investigador.Segn investigaciones:un aumento de 0,3 por ciento de
nanotubos de carbono al "clinker" incrementa 25 por ciento la
resistencia del cemento a la traccin.La resistencia a la comprensin
aumenta 80 por ciento.Una porosidad mayor, lo cual aumenta la
residencia del material a la degradacin.El desgaste del nuevo
cemento por la accin del ambiente es mucho menor, para quien el
nuevo material resolver el problema provocado por el uso de cemento
en construcciones que quedan sumergidas en el mar, ya que el agua
salada damnifica el material convencional, pero no el nuevo.
NANOTECNOLOGIA DEL FUTURO
Cuando se habla de la Nanotecnologa se piensa en nano-chips o en
aparatos ultra-pequeos que estn siendo desarrollados por cientficos
para la medicina, la lucha contra el cncer, la bioqumica, la
astrofsica, etc. Sin embargo,el sector de la construccin empieza a
entrar en el mundo de los avances tecnolgicos,y se est empezando a
investigar formas en las que la nanotecnologa puede aportar mejoras
a la construccin de carreteras, puentes y edificios.En cuanto
aconstrucciones antisismicas,LaUniversidad de Leedsanunci en 2007la
puesta en marcha del proyecto ISSB (Intelligent, Safe and Secure
Buildings o Edificios inteligentes y seguros), por el que
seconstruir una casa con nanotecnologaque escapaz de autorrepararse
en caso de terremoto.La casa estar ubicada en la ladera de una
montaa en Grecia antes de diciembre de 2010. El edificiopodr
resistir los terremotos gracias a sensores de vibraciones, y a su
capacidad de arreglar por s sola las grietas que sufran sus muros,
capacidad conseguida gracias a unmaterial formado por nanopartculas
polimricas que pasan a estado lquido si se someten a presin. Dicho
lquido fluye y rellena las grietas y despus se endurece y forma un
material slido, arreglando as las roturas que sufra el edificio.
Gran inversin Para el proyecto, que llevar a cabo el
NanoManufacturing Institute (NMIde dicha universidad (en el Reino
Unido), la UE ha destinado un presupuesto de 14 millones de euros.
Segn declaraciones del coordinador del proyecto recogidas en el
citado comunicado, el profesorTerry Wilkins, del NMI, seala que "lo
que pretendemos lograr es emocionante:
Materiales autorreparables
No es la primera vez que los cientficos crean materiales
autorreparables. Por ejemplo, investigadores de laUniversidad de
Illinoispresentaron otro polmero que puede reparar grietas gracias
a un mecanismo que depende de pequesimas cpsulas de sustancias
qumicas incrustadas y de un proceso de catlisis. Sin embargo, en
este caso, una vez que se agotaba la vida til de aquellas
sustancias qumicas, se agotaba tambin la capacidad de
autorreparacin del polmero. Otro cientfico llamado Fred Wudl,del
Exotic Materials Institutede la Universidad de California tambin
logr un material formado por polmeros cuyas propiedades parecen
inagotables. Para fabricarlo, se aplic una reaccin qumica llamada
Diles-Alder a dos molculas orgnicas (furano y maleimida), que se
combinan formando largas cadenas de un polmero. La reaccin de estas
molculas es reversible, es decir, que calentando el plstico roto,
las molculas originales que reaccionaron para formarlo, pueden
reaccionar de nuevo. Wudl consigui esta misma reaccin con polmeros
de tres dimensiones, molculas unidas para formar una placa
fuertemente interconectada, en lugar de cadenas separadas. As,
grupos formados con cuatro molculas de furano y grupos con tres
molculas de maleimida dieron lugar a un plstico resistente y
transparente que, das despus de haber sido rotas en dos por una
mquina, calentndolas a 120,la grieta entre las dos piezas se
autoensamblde nuevo.
La nanotecnologaes un conjunto de tcnicas que permiten manipular
la materia a escala atmica y molecular, permitiendo crear cosas de
un tamao cien mil veces menor que un cabello humano (el nanmetro
equivale a la billonsima parte de un metro). Si la combinacin de
polmeros y nanotecnologa resulta efectiva, el proyecto dara lugar a
una solucin para losedificios que se construyan en zonas de riesgo
por su abundante actividad ssmica.nos proponemos utilizarpolmerosen
situaciones mucho ms duras que nunca y a mayor escala." Los
polmeros son macromolculas formadas por la unin de molculas ms
pequeas, llamadas monmeros.
CONCLUSIONLos rpidos avances que est experimentando la
nanotecnologa en todas sus dimensiones. en procesos constructivos
de la ingeniera civilLos ms destacados seran los materiales
inteligentes, que puedan comportarse como sistemas vivos, de forma
que sean capaces de llevar a cabo una funcin de actuacin. Un
ejemplo de estos nuevos materiales son los nanotubos de carbn,
mucho ms ligeros que el aluminio y 100 veces ms resistentes que el
acero.se tendran as materiales de construccin de alto rendimiento,
como una muy alta resistencia, durabilidad, comportamiento trmico y
acstico; se podran desarrollar polmeros, adhesivos, elastmeros,
fibras y materiales compuestos para su aplicacin en ingeniera
civil, materiales inteligentes con funciones de reparacin y de
autodiagnstico .En el tema de carreteras se est investigando las
nuevas propiedades que los nano materiales pueden conferir a los
nuevos materiales. Estas nano partculas podran aportar soluciones a
problemas como es conseguir una gran estabilidad del material para
que no se degrade al sol, la dispersin homognea para pintura de
asfalto, etc. Un ejemplo ms prximo al intento de aplicar la
nanotecnologa en la ingeniera civil es la iniciativa del consorcio
europeo NANOCEM, dedicado a la investigacin y transferencia de
tecnologa relativa a la nanotecnologa del cemento y sus
aplicaciones en la construccin. Los principales campos de
investigacin que se estn desarrollando en NANOCEM son: Cementos
nano estructurados, ms fciles de aplicar y con la capacidad de
reaccionar y autor repararse ante las agresiones qumicas de agentes
externos, as como cementos que absorban la radiacin solar. La
nanotecnologa promete cambiar nuestras vidas con el pasar del
tiempo siendo esta la ciencia que mas futuro tiene.
Grandes cantidades de los fondos y un gran esfuerzo est siendo
utilizados para desarrollar la nanotecnologa. Incluso aun en el
cemento y el hormign puede constituir solo una pequea parte de este
esfuerzo general.GRACIAS!97
