Innovación en Materiales de Construcción

Los materiales de construcción de la actualidad son una muestra más de la gran evolución que ha tenido la humanidad en cuanto a temas de mejora del medio ambiente, seguridad y optimización de los recursos con los que contamos.

En este artículo mencionaremos algunos de ellos y algunas de sus aplicaciones…

Evolución de materiales

La evolución a lo largo de la historia ha demostrado que la construcción no solo es un reflejo del desarrollo económico, sino también una evidencia de la evolución de un país que implementa mejoras significativas en este sector. Este, a su vez, siempre ha estado estrechamente vinculado a la disponibilidad y desarrollo de sus materiales de construcción. Examinar la manera en que se han construido viviendas y edificios a lo largo del tiempo permite comprender la transformación continua de este ámbito.

Los materiales de construcción pueden colocarse principalmente en tres categorías:

Materiales metálicos: Los cuales se distinguen por ser hechos con sustancias inorgánicas compuestas por uno o más elementos metálicos, con la posibilidad de contener algunos elementos no metálicos como el carbono. Algunos de estos materiales son el hierro, el cobre, el aluminio, el níquel y el titanio.

Materiales cerámicos: Incluyen materiales cerámicos como ladrillos, vidrio, azulejos, aislantes y también abrasivos. Estos materiales destacan por tener baja conductividad, tanto eléctrica como térmica. Aunque poseen buena resistencia y dureza, presentan limitaciones en cuanto a ductilidad y resistencia al impacto.

Materiales poliméricos: Engloban materiales como el caucho, los plásticos y diversos tipos de adhesivos. Estos materiales se producen al crear extensas estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas obtenidas del petróleo o incluso de algunos productos agrícolas.

Inicios de la construcción

Inicialmente, las primeras construcciones se basaban en dos materiales básicos en ese entonces, los cuales fueron la piedra y los ladrillos de barro cocido. Con el tiempo, nuestros antepasados desarrollaron un nuevo material, el ladrillo, el cual hasta la fecha ha sido reconocido como uno de los materiales que marcó el inicio de la construcción de las primeras ciudades. Después, se fueron incorporaron nuevos materiales como la puzolana, la cual es una mezcla de polvo con agua que se integró el hierro como elemento constructivo.

En cuanto a la vivienda, la diversidad de materiales empleados a lo largo de la historia refleja la adaptación del hombre para construir sus hogares y edificaciones públicas. Las primeras viviendas se construyeron a base de barro o arcilla. Con el paso del tiempo surgieron materiales más modernos como el acero y el concreto armado, utilizados en la construcción de los primeros edificios verticales.

La evolución constructiva en la vivienda ha dejado huellas significativas en todo el mundo y a lo largo del tiempo. Por ejemplo, en el antiguo Egipto, las casas se edificaban con adobes en forma rectangular, mientras que en el Oriente Próximo, el poder elegir entre materiales como barro o piedra dependía de las posibilidades constructivas que se tuvieran disponibles en ese entonces.

Durante la Edad Media, las tipologías residenciales previas desaparecieron en Europa, dando paso a la construcción de monasterios y zonas urbanas en expansión. Este cambio, a lo largo de diversos periodos históricos, allanó el camino para lo que conocemos en el siglo XX como construcción residencial. Los arquitectos de finales del siglo pasado se encargaban de diseñar viviendas según los principios y materiales de su época.

Materiales innovadores

En la actualidad, se han desarrollado nuevos métodos, técnicas y sistemas para la construcción de viviendas en todo el mundo, haciendo uso de materiales innovadores y adoptando enfoques bastante ingeniosos para reducir tanto el tiempo como los costos que todo este proceso implica. Además, se ha incrementado la conciencia sobre la importancia de que estos métodos y materiales desempeñen un papel fundamental en la ecología, contribuyendo así a la sustentabilidad y preservación del medio ambiente.

Ejemplos de estos avances incluyen la utilización de concreto cerámico esparcido, la implementación de construcción ecológica realizada con concreto de papel, la aplicación de concreto decorativo en las paredes, el diseño de casas contemporáneas de hormigón armado, la construcción de domos de concreto y la incorporación de paneles de concreto ligero, entre otras innovaciones. Estos enfoques reflejan la continua evolución en el campo de la construcción, orientada hacia prácticas más sostenibles y respetuosas con el entorno.

Arquitectura y sustentabilidad

En la actualidad, la preocupación por el medio ambiente y el impulso hacia la sustentabilidad se han convertido en valores bastante importantes. Dentro de este contexto, la construcción sustentable emerge como un componente esencial para lograr sociedades en equilibrio con su entorno y para mejorar de manera significativa la calidad de vida de sus habitantes.

Dentro de este enfoque, los materiales desempeñan un papel clave, siendo fundamentales para obtener resultados positivos en la construcción de edificaciones sustentables. El objetivo principal es reducir las emisiones de partículas contaminantes, garantizando un confort para los ocupantes que evite problemas graves a futuro.

Los materiales sustentables deben contribuir al ahorro de energía, a la reducción de la contaminación asociada y al mejoramiento de la calidad de vida y salud de los usuarios. Un material sustentable se caracteriza por su responsabilidad ambiental, capacidad de reciclaje, naturaleza no tóxica y una disminución del uso de recursos en su ciclo de vida lo cual es beneficioso a corto y largo plazo.

Una de las características más importantes de los materiales que conforman la construcción sustentable incluyen el ahorro energético a lo largo de su ciclo de vida, la reducción del uso de recursos naturales, la minimización de emisiones contaminantes y la posibilidad de reutilización o reciclaje. El reto es que las construcciones sustentables generen un impacto ambiental mínimo, promoviendo así la salud y el bienestar de las personas. La innovación en algunos materiales de construcción es esencial para cumplir con estos principios.

Nuevos materiales y sus aplicaciones

Concreto verde

La fascinante idea de fachadas y muros que permitan el crecimiento natural del musgo ya es una realidad gracias a la innovadora marca llamada Respyre.

Esta empresa ha desarrollado un material de concreto que sin duda ha sido revolucionario, denominado Concreto Bio Receptivo, que posee características y nutrientes especiales para favorecer el crecimiento del musgo. En otras palabras, se habla básicamente de la creación de un «concreto verde». Este novedoso material transforma cualquier superficie en una oportunidad para incorporar vegetación en los entornos urbanos, ofreciendo una perspectiva única y sostenible en el diseño y la construcción.

Cerámica magnética

A pesar de que en el mercado ya existen algunas patentes relacionadas con cerámica magnética, muchas de ellas carecen de verdadera utilidad o de aplicaciones prácticas en el ámbito de la arquitectura. No obstante, una nueva y prometedora propuesta ha surgido de la empresa Perona Group bajo el nombre de FAST FIX.

Azulejo reciclado

La compañía Carbon Craft está transformando el proceso convencional de fabricación de pavimentos modernos. Su línea de productos utiliza residuos generados por la combustión de combustibles fósiles, conocido como «carbón negro».

El encargado de la dirección del proyecto es el arquitecto Tejas Sidnal, cuya empresa está revolucionando la industria con productos innovadores que destacan por su competitividad, diseño atractivo y respeto por el medio ambiente.

Cemento conductor

A lo largo de la historia, el estudio constante del cemento y el concreto ha buscado constantemente aportar nuevas propiedades, como sostenibilidad, aislamiento térmico e impermeabilidad. Investigaciones lideradas por el MIT y el CNRS que es el Centro de Sostenibilidad del Hormigón han logrado resultados sorprendentes al incorporar partículas de «nanocarbono» negro para crear un cemento que conduce electricidad.

Esta innovación tiene diversas aplicaciones potenciales, como el autocalentamiento para mejorar el aislamiento térmico en sistemas de aislamiento térmico exterior o incluso el almacenamiento de energía para optimizar la calefacción. Aunque el hormigón es naturalmente aislante, la adición de partículas de nanocarbono lo transforma en un material conductor, según la directora del proyecto Soliman.

Madera translúcida

La madera ha alcanzado un nuevo nivel de innovación gracias a la tecnología, dando lugar a un material bastante revolucionario: la madera translúcida. Este material se obtiene quitando el revestimiento de la chapa de madera y trabajándola a nanoescala. El resultado es un material totalmente transparente que se puede utilizar en ventanas y paneles solares. Sin duda este material abre nuevas posibilidades en la industria de la construcción.

La madera translúcida no solo ofrece propiedades estéticas únicas, sino que también puede reducir costos en proyectos de construcción al ser un recurso más accesible. Esta innovación, la cual fue estudiada y desarrollada en el KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo, destaca el potencial de la madera en la construcción moderna.

Además, la investigación en la Universidad de Maryland ha llevado a la creación de una «súper madera» la cual supera al acero en resistencia pero es seis veces más ligera. Este nuevo material, conocido como «nano madera», es el resultado de procesos que eliminan parte de la fibra de lignina y la hemicelulosa, creando nano fibras duraderas. La «nano madera» es conocida por ser más fuerte que los materiales aislantes térmicos convencionales y proporciona una excelente capacidad de aislamiento. Estas innovaciones demuestran cómo la madera está evolucionando y encontrando nuevas aplicaciones en el mundo de la construcción.

Ventanas inteligentes


Investigadores de la Universidad de Princeton han desarrollado una tecnología innovadora para ventanas inteligentes que podría revolucionar la eficiencia energética de los edificios. Estas ventanas inteligentes son capaces de controlar la cantidad de luz y calor que entra en un edificio. Otro factor que las hace aún más prometedoras es que son autoalimentadas por células solares transparentes integradas en el propio vidrio de la ventana.

Esta tecnología se aplica como una delgada película en el vidrio. Los investigadores están trabajando para crear una versión flexible que pueda aplicarse fácilmente a las ventanas que ya existan dentro de un proyecto. Esto significa que las ventanas de aluminio y PVC podrían quedar obsoletas en el futuro cercano, ya que esta nueva tecnología ofrece un control preciso sobre la cantidad de luz solar que ingresa a un edificio.

Los propietarios y gerentes de edificios podrían beneficiarse enormemente de esta innovación, ya que podrían utilizar una aplicación en sus teléfonos para ajustar la cantidad de luz solar que pasa a través de las ventanas. Esto no solo mejoraría la eficiencia energética, sino que también ayudaría a ahorrar en los costos de calefacción y aire acondicionado hasta en un 40%.

Ladrillos

Bloques absorbentes

Los avances en materiales de construcción también están enfocados en el respeto al medio ambiente y la sostenibilidad. La profesora asistente Carmen Trudell de la Facultad de Arquitectura y Diseño Ambiental de Cal Poly ha desarrollado los Breathe Bricks, que son ladrillos capaces de aspirar contaminantes del aire y liberar aire filtrado.

Este material tan novedoso forma parte del sistema de ventilación estándar de un edificio y consta de una fachada de dos capas. En el exterior, cuenta con ladrillos especiales, mientras que en el interior tiene aislamiento estándar. En el centro, incorpora un sistema de filtración ciclónica que separa las partículas pesadas del aire y las recoge en un cesto extraíble, similar a un sistema de aspiración doméstico. Esta tecnología se puede integrar de forma sencilla en los procesos constructivos de la actualidad.

Las pruebas realizadas en el túnel de viento demostraron que el sistema puede filtrar un 30% de partículas finas contaminantes y un 100% de partículas gruesas como es el caso del polvo. Este sin duda trata de un componente innovador que puede aportar un gran valor a las obras y contribuir al bienestar del medio ambiente.

Hidrocerámicos

Entre los nuevos materiales modernos de construcción que están destacando, la combinación de arcilla e hidrogel se presenta como un avance importante si hablamos de eficiencia. Estudiantes del Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña han creado las hidrocerámicas, un material que ofrece un efecto refrescante en el interior de los edificios.

Las hidrocerámicas tienen la capacidad de reducir la temperatura interior hasta 6 grados centígrados. Este efecto refrigerante se logra gracias a la presencia de hidrogel en su estructura, que puede absorber agua hasta 500 veces su peso. Durante los días calurosos, el agua absorbida se libera para disminuir la temperatura.

El proyecto Hydroceramics ha implementado un sistema de refrigeración innovador en la estructura del edificio actual, colocándolo como uno de los materiales de construcción más avanzados para revolucionar la industria. Este progreso podría eventualmente hacer que los acondicionadores de aire domésticos se vuelvan obsoletos, marcando un hito en la eficiencia energética y sostenibilidad en la construcción.

Bloques de desechos


Cada año se fabrican 6 millones de cigarros, generando 1,2 millones de toneladas de desechos de colillas y teniendo un impacto ambiental muy importante para el mundo. Elementos tóxicos como arsénico, cromo, níquel y cadmio se liberan en el suelo, causando más daño al medio ambiente.

Para abordar este problema, investigadores del MIT han desarrollado ladrillos más ligeros y energéticamente eficientes utilizando colillas de cigarros. Esta innovación apunta a reducir el impacto negativo de las colillas en el medio ambiente, ofreciendo una forma más respetuosa de gestionar estos residuos y aprovecharlos de manera sostenible.

Cemento luminoso

Investogadores de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, México, ha desarrollado un cemento innovador con la capacidad de absorber e irradiar luz. Esta tecnología, que convierte el cemento en una fuente de luz, presenta numerosas aplicaciones potenciales en la industria de la construcción.

La evolución en la construcción busca eficiencia en el uso de recursos y energía, y este cemento luminiscente podría contribuir significativamente a este avance. Sus posibles aplicaciones van desde piscinas hasta aparcamientos y señales de seguridad vial. La fabricación de este cemento se basa en un proceso de policondensación de materias primas como arena de río, residuos industriales, sílice, agua y álcalis, realizado a temperatura ambiente, lo que minimiza el consumo de energía. Este innovador cemento fue reconocido por la Academia Real de Ingeniería de Londres con el Fondo Newton, un premio que destaca casos de éxito en transferencia tecnológica y emprendimiento a nivel mundial.

Varillas CABKOMA

Las varillas CABKOMA representan una innovación revolucionaria en el ámbito de las estructuras. Estas se componen de un compuesto termoplástico a base de fibra de carbono fabricado en Japón por Komatsu Seiten Fabric Laboratory. Dichas varillas desempeñan un papel crucial como soportes durante los sismos, sirviendo como cables de alta resistencia utilizados para reforzar edificios o estructuras que carecen de resistencia ante eventos sísmicos.

El sistema de refuerzo con varillas CABKOMA tiene como objetivo reducir el riesgo de fallos estructurales durante un sismo y proporcionar más tiempo para que los ocupantes se pongan a salvo. Pueden aplicarse externamente para disminuir los movimientos sísmicos o integrarse internamente en la estructura, incluso como material estructural. Estas varillas, las cuales han sido desarrolladas con materiales de alta tecnología, buscan competir con la resistencia de las varillas de acero, pero con una mayor seguridad gracias a la presencia de fibra de carbono, el cual es uno de los materiales más resistentes conocidos. Además, están recubiertas con fibras sintéticas e inorgánicas.

Entre las características y ventajas destacadas se incluyen su alta resistencia a la tracción, ligereza, resistencia estructural, estética superior, facilidad de transporte y alta resistencia al fuego debido a sus recubrimientos.

Aunque el surgimiento en el mercado ha sido inicialmente limitada a Japón, se espera que la efectividad y los beneficios de este producto se difundan y concienticen a constructores de otros países en el futuro.

¿Quien escribió este artículo?

Naomi Santa Olalla

Arquitecta y diseñadora de interiores.
Me gusta escribir y leer artículos relacionados con proyectos arquitectónicos y también conocer su solución en cuanto al interiorismo.


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