el futuro es hoy ( materiales)
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El futuro es hoy. En el sector de la construcción, que vive desde hace años un verdadero auge
mundial, esta sentencia se cumple. La multiplicación de las edificaciones ha facilitado la
experimentación con novedosos materiales, que dan respuesta a los nuevos retos y a los
antiguos problemas con los que los arquitectos se enfrentan en las obras.
En los albores de la civilización, el barro, la piedra y la madera eran los tres elementos básicos
para realizar cualquier tipo de construcción. El uso de la madera, muy empleada sobre todo en
las regiones lluviosas del norte de Europa, con abundante masa forestal, derivó en un tipo de
construcción prácticamente dominada por la carpintería. En el sur del continente europeo, y en
las zonas más calidas del planeta, la humanidad se vio forzada a servirse de la piedra para erigir
sus casas, fortalezas o infraestructuras. Y de ahí, surgieron los albañiles, los grandes arquitectos
y los mayores hallazgos en edificación, al menos, en el mundo antiguo.
Roma, según todos los expertos, es quizás la máxima expresión de una arquitectura compleja en
la Edad Antigua y uno de los primeros pueblos en experimentar con materiales de construcción.
No en vano, fueron los ingenieros romanos los pioneros en utilizar hormigón en la construcción
de sus edificios.
Foto: cortesía de Sacyr Vallehermoso
“A mediados del siglo XIX, con la Revolución Industrial en pleno auge, aparece el hierro y a
finales de ese siglo, los perfiles”, cuenta Juan Monjo, experto del CSIC y director del Instituto de
Ciencia de la Construcción Eduardo Torroja. “El cemento portland también se inventa a finales
del XIX, y a principios del XX surge el hormigón, que ya fue empleado por los romanos”. En
opinión de Monjo, la irrupción del hormigón causó una verdadera revolución en el mundo de la
construcción. “Su principal ventaja es que es un material moldeable que se adapta”, señala.
“Con él se amplía mucho el margen de maniobra para construir, aunque pronto, en los años
cuarenta y cincuenta del siglo pasado, los arquitectos se dieron cuenta de que las armaduras de
hierro del hormigón armado se oxidaban con el tiempo”, comenta Juan Monjo.
Esa corrosión de los materiales que componen el hormigón, espoleó a los centros de
investigación de las principales compañías a buscar compuestos que pudieran sustituir a las
barras de acero. Entonces se empezó a pensar en las fibras. “La fibra de vidrio se empleó
primero para hacer telas y poco después se comenzó a utilizar como refuerzo del hormigón y el
yeso”, dice el experto del CSIC. De lo que se trataba, subraya Monjo, era de paliar los problemas
de envejecimiento de los materiales. Además de la fibra hecha con pequeños hilos de vidrio,
surgieron otros compuestos, como el asbesto, una fibra mineral que pronto, a principios de los
años noventa del pasado siglo, se consideró problemática, ya que su uso podría provocar cáncer
entre los habitantes de los futuros edificios. También llegó la celulosa, que combinada con el
yeso, derivó en productos tan populares como el pladur.
Materiales compuestos
“El primer material compuesto utilizado por el hombre moderno fue el hormigón armado”,
comenta el director del Instituto de Ciencia de la Construcción Eduardo Torroja. Sin embargo, la
corrosión del metal integrado en el cemento, animó a los investigadores a crear otros materiales
ajenos a la oxidación y envejecimiento producidos por el medio ambiente. Y como posible
solución a estos problemas, comienza a hablarse en los años setenta de dos logros especiales: la
fibra de carbono y la fibra de vidrio.
Foto: cortesía de Creative Commons
De todos modos, en la actualidad, el hormigón armado continúa siendo el material estrella en el
mundo de la construcción, sobre todo por su precio. Es mucho más económico que los modelos
elaborados a partir de fibra de vidrio y más aún que los compuestos con fibra de carbono. Los
compuestos “armados” con carbono pueden ser hasta diez veces más caros que los
confeccionados con vidrio. Los cuatro rascacielos que se edifican en la antigua Ciudad Deportiva
del Real Madrid, por ejemplo, se construyen con un compuesto especial de hormigón armado
reforzado.
“El hormigón con fibras suele utilizarse para masas más pequeñas, normalmente sirve para
hacer cajones, también se utiliza en las cubiertas”, indica Juan Monjo. “El tejado de la ampliación
del Museo Reina Sofía, del arquitecto francés Jean Nouvel, está hecho de poliéster reforzado con
fibra de vidrio”, constata. Pero hay más. A la espectacular cubierta fucsia del nuevo anexo del
convento del siglo XVIII en el que el Estado español atesora una de las más exquisitas
colecciones de arte contemporáneo del mundo, le acompaña otro compuesto de reciente
invención, el Ductal, de la cementera francesa Lafarge.
Resistente Ductal
Se trata de un hormigón armado con fibras metálicas resistentes a todo tipo de agresiones de
origen externo, como la abrasión, la polución, los rasguños. Por si fuera poco, el Ductal, según
sus inventores de Lafarge, tiene una resistencia entre seis a ocho veces superior a la del
hormigón convencional. Pero lo que resaltan en la compañía francesa, sobre todas las
propiedades del nuevo hormigón, es su extremada ductilidad, su flexibilidad. Su comportamiento
dúctil permite ser utilizado para crear formas increíbles, construir columnas delgadas y a la vez
muy resistentes, como las que caracterizan a la ampliación del museo que alberga en Madrid el
Guernica de Picasso.
Foto: cortesía de Creative Commons
“Es verdad que con estos nuevos materiales los arquitectos han podido planear y erigir
edificaciones con formas inverosímiles”, comenta el experto del CSIC Juan Monjo citando a Frank
Gerhy, Rem Koolhaas o Santiago Calatrava. “Aunque todas sus construcciones siguen
manteniéndose dentro del cálculo físico y matemático más estricto”, matiza. La tendencia común
de estos nuevos compuestos, sin embargo, es bien simple: “Conseguir materiales que con
menos espesor ofrezcan más tenacidad, más resistencia”, resume Monjo.
Vidrio en los puentes
El uso de la fibra de vidrio para reforzar el hormigón se practica mucho en la construcción de
puentes y edificios cercados por el mar o muy en contacto con un medio ambiente húmedo. Y a
hacer puentes y edificaciones rodeadas de agua se dedica precisamente la empresa
canadiense Pultrall. Promociona, a decir suyo, un “material revolucionario” para la construcción
de puentes y edificios en medios acuáticos, muy expuestos a la corrosión producida por el
continuo contacto con el agua de pilares y columnas. Se llama barra de refuerzo V-ROD y está
compuesta por fibra de vidrio.
Foto: cortesía de Creative Commons
“La corrosión del hormigón armado la causan el frío, la lluvia, el viento, la humedad, y el agua en
el caso de los puentes”, explica Marc-André Drouin, ingeniero de Pultrall, una empresa joven,
nacida en Montreal hace justo 20 años. “La fibra de vidrio es extremadamente resistente a la
corrosión, al igual que la fibra de carbono, aunque ésta es mucho más cara por su especial
proceso de fabricación”, señala Drouin. “La fibra de vidrio, además, es dos veces más resistente
que el acero por el mismo diámetro de material”, añade. “Esto significa que para muchas
construcciones existe la posibilidad de reducir el volumen de las columnas al no tener que
introducir tanta armadura en el hormigón”, apostilla el ingeniero canadiense.
Elevado coste
El inconveniente de la fibra de vidrio es su precio, aunque si se analiza el coste de
mantenimiento de la estructura, a largo plazo, el empleo del vidrio puede salir más económico
que el del hormigón convencional. “Esta fibra no necesita casi mantenimiento y dura muchos
más años que el hormigón armado, que no sobrepasa las siete décadas”, comenta Marc-André
Drouin.
El ingeniero de Pultrall refrenda los aciertos de la compañía con el vidrio a partir de la
enumeración de numerosas obras emprendidas por la empresa en EE UU y Canadá, donde el año
pasado erigieron 15 puentes. En Estados Unidos actúan sobre todo en Florida, un lugar cuyas
especiales condiciones climáticas de la región han impulsado a los constructores a utilizar
compuestos resistentes a la humedad y el agua en sus edificios.
Y los hospitales. “La fibra de vidrio no tiene conductividad eléctrica, lo que la hace especialmente
interesante para la construcción de hospitales o centros sanitarios”, apunta Drouin. “En los
hospitales se utilizan equipos especialmente sensibles a la electricidad, hay enfermos…”,
prosigue el norteamericano. “La fibra de vidrio es un compuesto con mucho futuro, poco a poco
lo vamos a ver”, concluye.
Para saber más:
Pilares con chalecos antibalas
“Muchos puentes en todo el mundo tienen columnas o pilares que no están preparados para
soportar el impacto de un vehículo pesado”, asegura René Pinzelli, consultor de sistemas de
fibras avanzadas de DuPont. “Y las consecuencias de un colapso estructural a causa del impacto
pueden ser enormes en términos humanos y económicos”, señala. El ingeniero de la empresa
que inventó la fibra de kevlar –utilizada para fabricar los chalecos antibalas– recuerda que un
elemento estructural de un puente puede llegar a absorber el 80% de la energía producida por el
golpe de un vehículo. “Para que el pilar pueda soportar la carga derivada del impacto, es
necesario asegurar que tanto la fuerza de flexión como la deformidad de la columna son
adecuadas”, explica Pinzelli.
Los ingenieros de DuPont han resuelto este problema con el revestimiento con kevlar de
determinadas columnas en puentes y edificios. Este material, cinco veces más resistente que el
acero, se aplica en láminas que rodean al objeto en cuestión, columnas o pilares maestros en la
mayoría de los casos. No en vano, el kevlar se diseñó para repeler la fuerza de las balas y
proteger de sus enemigos a los soldados del Ejército estadounidense.
“El recubrimiento con kevlar es ideal tanto para el incremento de la capacidad de carga de las
columnas de puentes y edificios, como para la rehabilitación de elementos de hormigón con
armadura oxidada, pasando por la elevación de la ductilidad de las columnas en zonas con
riesgo sísmico y por la protección de columnas de los impactos de vehículos pesados”, enumera
René Pinzelli.
La ‘habitación de la tormentas’
Frenar los tremendos efectos de la naturaleza en zonas expuestas a ciclones, tornados y
huracanes. Esta es una de las aplicaciones del kevlar, que la ingeniería DuPont promociona,
sobre todo en países como EE UU o Japón. “El revestimiento de kevlar dentro de paneles
reforzados, proporciona la resistencia necesaria en los refugios contra tornados”, aseguran en la
firma estadounidense.
“Actúa, textualmente, como un nido de seguridad que para y desvía los escombros producidos
por un tornado”, matizan. El stormroom –literalmente “habitación de la tormenta”–, como llaman
al invento en DuPont, tiene el aspecto de un cuarto de una casa, o un garaje. Se adapta a la
mayoría de los tipos y formas de suelo y se puede añadir a una casa ya construida o incorporar a
casi todos los diseños de edificios. “Un instalador autorizado puede montar el sistema en menos
de un día”, afirman en DuPont.
Carbono por los aires
La fibra de carbono va al cielo. Y no precisamente porque se trate de un material de construcción
especialmente religioso. Es algo tan prosaico como que en el sector de la aeronáutica su uso se
ha convertido en los últimos años en estratégico y obligatorio, en términos tecnológicos y
económicos. Tanto es así, que la fibra de carbono es un compuesto esencial en la fabricación de
los dos últimos aviones de las principales compañías aeronáuticas del mundo: el A-380, de la
europea Airbus, y el 787, de la estadounidense Boeing.
El uso de materiales compuestos en los aeroplanos se remonta a los años setenta. En esa
década, Boeing comenzó a emplear la fibra de carbono en su modelo 747. Tan sólo se trataba
del 1% de los materiales utilizados, siendo la gran mayoría aluminio, acero y titanio. Con los
modelos 757 y 767, el porcentaje aumentó hasta el 3%. Con el 787, dicha proporción
representará el 50% de la estructura del avión.
Foto: cortesía de Airbus
La elección del carbono como elemento dominante en los futuros aparatos de Boeing y Airbus
tiene que ver con varios factores. En primer lugar, los materiales compuestos son más ligeros,
los aparatos pesan menos y necesitan una menor cantidad de combustible; además, al tener
menos masa, el aeroplano paga menos tarifas aeroportuarias, ya que éstas se basan en el peso
de los aviones. La ductilidad del carbono, por lo demás, permite construir mayores piezas y, por
consiguiente, estructuras más grandes.
Aproximadamente una cuarta parte del avión gigante de Airbus, el A-380, se construye en fibra
de carbono. El aparato es todo un hito en la historia de la aeronáutica. Puede acoger en su
interior hasta un máximo de 800 personas, dispone de ascensores, sauna, gimnasio, guardería…
“El nuevo Airbus tiene capacidad para un 35% más de asientos, ofreciendo un 50% más de
espacio, con un 24% de mantenimiento”, explica el ingeniero aeronáutico de la compañía
Amable Liñán. “Produce un 50% menos de ruido a su alrededor y menos emisiones de CO2 y de
óxido nitroso en vuelo”, subraya Liñán, haciendo énfasis en las virtudes ecológicas del
aeroplano.
Foto: cortesía de Airbus
La utilización de la fibra de carbono en el aparato del consorcio europeo tiene mucho que ver con
toda esta lista de propiedades y ventajas medioambientales relacionadas con el A-380. La fibra
de vidrio pesa menos y contribuye al ahorro de energía, es más dúctil y puede ser empleada con
mayor versatilidad y, al pesar menos, con ella se pueden construir mayores piezas. Es un
material más caro que el aluminio, pero su uso, a medio plazo, resulta más económico en
términos de menos mantenimiento y menor cantidad de combustible consumida. Las fabricas
que la compañía tiene en España juegan, además, un rol capital en la fabricación de las piezas
elaboradas de compuestos de fibra de carbono.
Illescas a la vanguardia
En Illescas (Toledo) Airbus posee 200.000 m2 dedicados en gran parte a distribuir fibra de
carbono en las piezas del A-380. La factoría toledana se encuentra a la vanguardia dentro de la
aplicación de la tecnología aeronáutica, al disponer de máquinas ATL (Automated Tape Laying) y
la Fiber Placement, dos herramientas pioneras a nivel mundial, y fundamentales para la
construcción del fuselaje del avión y en la aplicación de la fibra de carbono.
Los materiales compuestos y las nuevas aleaciones han ganado presencia en el sector de la
aeronáutica desde que comenzaran a utilizarse en los años setenta. Son productos ligeros,
resistentes y aptos para soportar el ambiente límite y hostil de la aviación.