Ventajas de implementar nanotecnología en la construcción
La ingeniería civil es una ciencia que abarca conocimientos de física, cálculo, mecánica hidráulica y geología, por mencionar algunos, para transformar los recursos naturales en bienes y servicios que satisfagan las necesidades de la humanidad. Su principal objetivo es concebir, planificar, diseñar, construir y operar infraestructuras, emprendimientos hidráulicos u obras de transporte siempre salvaguardando la seguridad de las personas. Por esto, es necesario que los ingenieros cuenten con la más alta tecnología.
Una de las formas más eficientes para contar con este tipo de tecnología es haciendo uso de otra ciencia como la nanotecnología en la industria de la construcción. Esta interdisciplinariedad permite que las nanopartículas se utilicen en procesos de diseño y construcción gracias a que mejoran las propiedades físicas, mecánicas y químicas de los materiales. Estas nuevas propiedades, podrían resolver problemas actuales en la construcción y también representar un cambio en los requisitos y la organización de los procesos de construcción. (Kartik, 2013)
Así, presentamos a continuación algunas de las mejoras que pueden observarse en algunos de los principales materiales de la construcción.
En el caso del concreto, que es uno de los de los materiales más comunes y ampliamente usados, podemos incluir nanoestrcuturas de sílice para mejorar su densidad y resistencia. También se puede trabajar en el desarrollo de un polímero autorreparable para solucionar el problema de agrietamiento en pilares y columnas de puentes, este polímero liberaría un agente curativo en la grieta una vez que esta se forme y entraría en contacto con un catalizador para rellenar la separación formada. Por otra parte, el acero es también uno de los materiales más usados en la construcción cuyo campo de tensiones o esfuerzos presenta un gran reto. Las concentraciones de carga en un solo punto hacen que el acero se agriete. La adición de nanopartículas de cobre a la superficie del acero hace que ésta sea más uniforme y presente menos agrietamientos debido a las cargas.
Para el monitoreo y control de infraestructura, se hace uso de nanosensores que se activan al detectar condiciones inusuales en el ambiente en el que se encuentran analizando propiedades como humedad, temperatura y desarrollo de resistencia en edades tempranas, así es probable detectar y prevenir fallas en la estructura.
Otro de los usos de la nanotecnología y que podría resultar de los más interesantes, son los recubrimientos con nanopartículas ya sean de tipo autolimpiables, de control térmico, para ahorro energético, antibacterianos o anti-graffiti para edificios y estructuras. Los recubrimientos autolimpiables reaccionan con la luz ultravioleta proveniente del Sol y así descomponen y desintegran la suciedad orgánica, además de que también pueden tener características hidrófobas, es decir, que no se mezclan o absorben el agua, de este modo el agua de la lluvia podría remover la suciedad. (Kartik, 2013)
Por último, el vidrio también es un material frecuentemente usado y que tiende a estar en contacto con el exterior, hacer uso de un recubrimiento con nanopartículas de dióxido de titanio para darle características autolimpiables, representa una ventaja para la industria de la construcción ya que el beneficio económico a largo plazo es significativo. (Ali, 2020)
En un futuro se espera que la nanotecnología sea más utilizada en el proceso de construcción, porque a pesar de ser una gran inversión inicial, gracias a las mejoras en los materiales se reduciría el costo de mantenimiento. También se esperaría que haya más difusión de la relación entre la industria de la construcción y la nanotecnología porque entre el año 2000 y el final del año 2019, los artículos de investigación que se han escrito en el ámbito han tenido un avance, lo que indica que el desarrollo interdisciplinario de la nanotecnología y la construcción seguirá en avance. (Pisarenko et al., 2020)
En conclusión, la implementación de nanopartículas en los materiales requeridos en la industria de la construcción significa un gran beneficio para el desarrollo de infraestructura con mejores propiedades que le permitan ser más resistentes, duraderas e incluso baratas a largo plazo, sin embargo, aún hay muchos estudios e investigaciones por hacer en el área que permitan considerar esta relación entre nanotecnología e ingeniería civil como la opción más viable para las actividades inherentes a la edificación.
Referencias:
[1] Ali, A. A. (2020). Nanotechnology in Civil Engineering Construction. International Journal of Structural and Civil Engineering Research, 87-90. https://doi.org/10.18178/ijscer.9.1.87-90
[2] Kartik, V. (2013). Civil Engineering Portal. Nanotechnology in civil engineering. Recuperado de https://www.engineeringcivil.com/nanotechnology-in-civil-engineering.html
[3] Pisarenko, Zh. V., Ivanov, L. A., & Wang, Q. (2020). Nanotechnology in Construction: State of the Art and Future Trends. Nanotechnologies in Construction A Scientific Internet-Journal, 12(4), 223-231. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2020-12-4-223-231
Acerca de los autores:
Michelle Serret Sandoval. Estudiante de la licenciatura de Nanotecnología e Ingeniería Molecular del Departamente de Ciencias Químico Biológicas en la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP). Actualmente se encuentra como candidata para iniciar una investigación en el periodo Primavera 2021 mediante el Programa de Honores. michelle.serretsl@udlap.mx
Nayma Itzel García Escamilla. Estudiante de la Licenciatura de Nanotecnología e Ingeniería Molecular del Departamento de Ciencias Químico Biológicas en la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP). Participó como parte del proyecto «Caracterización del proceso de recuperación de nanopartículas magnéticas adsorbentes mediante la aplicación de electroimanes» basado en tratamiento del agua supervisado por el Dr. José Luis Vázquez González. Fue coordinadora de eventos de la Mesa Directiva de su carrera en la gestión 2018-2019. Es miembro activo del capítulo estudiantil Catalyst de la American Chemical Society. Actualmente se encuentra tomando un curso sobre Introducción a Estructuras Aeroespaciales y Materiales ofrecido por la Universidad Tecnológica de Delft. nayma.garciaea@udlap.mx
Por: Michelle Serret Sandoval. Estudiante de la licenciatura de Nanotecnología e Ingeniería Molecular del Departamente de Ciencias Químico Biológicas en la UDLAP.
Nayma Itzel García Escamilla. Estudiante de la Licenciatura de Nanotecnología e Ingeniería Molecular del Departamento de Ciencias Químico Biológicas en la UDLAP.
