Descubre la revolución en construcción: materiales autorreparables para estructuras más fuertes y duraderas. Innovación que define el futuro.

Materiales autorreparables: qué son y qué beneficios traen a la construcción

En la industria de la construcción, cada avance tecnológico puede marcar la diferencia. Los profesionales del sector buscan constantemente soluciones que mejoren la eficiencia y que eleven los estándares de durabilidad. 

En este contexto, surge una fascinante innovación que está revolucionando la forma en que concebimos la construcción: los materiales autorreparables. 

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Entendiendo los materiales autorreparables

Los materiales autorreparables, también conocidos como “materiales inteligentes”, constituyen una clase vanguardista en la que la incorporación de tecnologías avanzadas les brinda la capacidad de restaurar su integridad estructural, ante daños superficiales, sin requerir de intervención humana. 

Su desarrollo se inspira en fenómenos naturales de regeneración, por ejemplo, la capacidad de curación de la piel humana, y busca aplicar esos principios a estructuras poliméricas, metálicas, etc.

La propiedad principal de los materiales autorreparables radica en su capacidad para identificar y abordar micro fisuras dentro de estructuras específicas. Esta autor reparación puede tener lugar de manera espontánea o ser activada por estímulos externos, como cambios térmicos, radiación ultravioleta o presión, entre otros. 

Tipos de materiales autorreparables

Los materiales autorreparables abarcan diversas categorías, cada una diseñada para abordar distintos tipos de daños y aplicaciones específicas. Algunos ejemplos de estos materiales son:

• Hormigón o concreto autorreparable

El hormigón o concreto autorreparable es una innovadora solución en la construcción que aborda el problema común de las grietas en estructuras de hormigón. 

Este tipo de hormigón, conocido como “BioConcrete” desarrollado en la Universidad Técnica de Delft de los Países Bajos, incorpora un mecanismo de auto reparación basado en cápsulas que contienen esporas de bacterias (Bacillus pseudofirmus y Sporosarcina pasteurii) y lactato de calcio. 

Estas cápsulas permanecen inactivas hasta que se produce una grieta en el hormigón. En ese momento, el agua que penetra disuelve las cápsulas, activando las bacterias, que se alimentan del lactato de calcio. Como resultado, las bacterias se multiplican y secretan caliza, sellando la fisura. Una vez que la reparación está completa y se evita la entrada de agua, las bacterias vuelven a su estado inactivo y el proceso puede repetirse en caso de nuevas fisuras.

Este proceso, que tiene una duración de aproximadamente tres semanas y puede repetirse durante 200 años, extendiendo significativamente la vida útil del hormigón, ofreciendo una solución sostenible y duradera.

Este enfoque mejora la durabilidad y resistencia del hormigón y presenta un avance significativo hacia la sostenibilidad en la construcción.

• Polímeros entrecruzados

Los polímeros entrecruzados, como epoxis, fenólicos y poliésteres insaturados, entre otros, se utilizan comúnmente en recubrimientos, pinturas, componentes eléctricos, así como en materiales compuestos con fibras de vidrio o carbono. 

A pesar de su utilidad, estos materiales pueden dañarse con el tiempo debido a condiciones externas y cargas variables, desarrollando micro fisuras que eventualmente pueden llevar a una fuerte ruptura.

En términos de reparación, se están explorando nuevas tecnologías que incorporan microcápsulas en la formulación inicial de estos polímeros. 

Estas microcápsulas contienen un líquido reactivo y un catalizador. Cuando ocurre una fisura, las microcápsulas se rompen, liberando el líquido reactivo que, al encontrarse con el catalizador, desencadena una reacción de polimerización. Este proceso resulta en la formación de un material sólido que sella la fisura. 

Desarrollos más avanzados incluyen redes poliméricas que pueden repararse mediante ciclos térmicos o radiación ultravioleta, basándose en la reestructuración de uniones químicas o en la transformación entre fases sólido-líquido-sólido. 

Estos avances representan un paso importante hacia la creación de materiales más resistentes y duraderos.

• Materiales con memoria de forma

Los materiales con memoria de forma tienen la extraordinaria capacidad de recuperar su forma original después de sufrir deformaciones notables. Este fenómeno se manifiesta en aleaciones metálicas, polímeros y materiales compuestos. 

El proceso de reparación varía según el tipo de material. En aleaciones metálicas, como las de níquel-titanio (Nitinol), sometidas a deformación en fase martensítica, retienen esa deformación hasta que se calientan, momento en el cual recuperan su forma anterior gracias a la facilidad con que pueden cambiar de fase martensita-austenita.

En el caso de los polímeros, la capacidad de reparación está vinculada a su habilidad para cambiar de forma en respuesta a cambios de temperatura o tensiones mecánicas. Estos polímeros pueden experimentar deformaciones reversibles en ciertos rangos de temperatura, lo que les permite recuperar su forma original cuando se encuentran en las condiciones adecuadas. 

La capacidad de autorreparación y adaptabilidad de estos materiales los hace altamente valiosos en diversas aplicaciones, desde dispositivos biomédicos y componentes aeroespaciales hasta la industria de la construcción, donde la habilidad de recuperar la forma original tras deformaciones es algo valioso.

¿Qué beneficios traen los materiales autorreparables a la industria de la construcción?

Aunque muchos materiales autorreparables están actualmente en fase de estudio y experimentación, su futura integración generalizada en la industria de la construcción promete una serie de beneficios significativos. 

Este avance representará un hito importante en términos de durabilidad y eficiencia de las estructuras, por ejemplo:

1. Prolongación de la vida útil de las estructuras

• La capacidad de autorreparación permitirá corregir y mitigar pequeños daños, evitando que se conviertan en problemas mayores con el tiempo.
• Las estructuras construidas con materiales autorreparables podrán mantener su integridad estructural durante períodos más prolongados, contribuyendo a la longevidad de los edificios y la infraestructura.
  
  

1. Reducción de costos de mantenimiento a largo plazo

• La capacidad de reparación automática minimizará la necesidad de intervenciones manuales costosas para corregir daños y fisuras.
• Se reducirá la frecuencia y la magnitud de las reparaciones, disminuyendo los costos asociados con el mantenimiento a largo plazo.
  
  

1. Mejora en la resistencia y durabilidad

• Los materiales autorreparables brindarán una mayor resistencia y durabilidad en comparación con los materiales tradicionales, ya que podrán enfrentar y mitigar daños de manera más efectiva.
• La capacidad de recuperación ante tensiones y pequeñas fracturas mejorará la integridad estructural global de las construcciones.
  
  

1. Sostenibilidad y eficiencia energética

• La prolongación de la vida útil de las estructuras reducirá la necesidad de reemplazo y, por ende, la generación de residuos de construcción.
• La eficiencia energética también va a presentar diversas mejoras, ya que la necesidad de realizar reparaciones frecuentes que consumen recursos se reducirá considerablemente.
  
  

1. Aplicaciones en situaciones de difícil acceso

• En lugares de difícil acceso o en infraestructuras subterráneas, donde las intervenciones manuales pueden ser complicadas, los materiales autorreparables ofrecerán una solución efectiva.

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Los materiales autorreparables representan una revolución significativa en la industria de la construcción, marcando un hito en la búsqueda constante de soluciones que mejoren la eficiencia y la durabilidad de las estructuras. 

Estos materiales inteligentes, que van desde polímeros entrecruzados hasta hormigón autorreparable y materiales con memoria de forma, ofrecen la capacidad única de regenerarse frente a daños superficiales, prolongando la vida útil de las construcciones de manera innovadora.

En Hemoeco, nos enorgullece ser aliados para las empresas de construcción, proporcionando maquinaria ligera de construcción innovadora que se integra perfectamente con los avances de la industria. 

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