Warning: Creating default object from empty value in /opt/info/www/servicios/comunicacion/components/com_k2/models/item.php on line 276
Martes, 28 de Julio de 2015 08:53

Nanotubos de carbono en el hormig�n para mejorar puentes y otras construcciones civiles

Antonio Mart�n
Califica este artículo
(3 votos)
Rafael Castro, investigador de la Universidad de C�rdoba Rafael Castro, investigador de la Universidad de C�rdoba G.C. - A. M.

El investigador de la UCO Rafael Castro Triguero lidera un proyecto donde se desarrollan nanosensores para mejorar puentes y otras construcciones civiles

Las infraestructuras viarias permiten superar obst�culos naturales. Por ejemplo, donde hay una depresi�n en el terreno, un puente la salva. Aunque se construyen con af�n de pervivencia, las condiciones meteorol�gicas y el tr�fico motivan un desgaste en sus materiales. Un Proyecto Nacional de Investigaci�n, en el que participa el investigador de la Universidad de C�rdoba Rafael Castro, estudia la incorporaci�n de nanotubos de carbono a la construcci�n de obra civil con el fin de hacerlas m�s duraderas y m�s controlables de forma remota, en definitiva, convertir estas estructuras en lo que se denomina estructuras inteligentes. Para ello, acaba de describir en un art�culo recientemente publicado parte del comportamiento de estos nanotubos. El objetivo es conocer de forma amplia las propiedades electromec�nicas de los nanomateriales para, posteriormente, emplearlos en construcciones como por ejemplo viaductos ferroviarios.

Los nanotubos de carbono son unas estructuras en malla con forma de cilindro que cuando son mezclados con otros materiales usuales de construcci�n (cemento por ejemplo) aumentan considerablemente la capacidad resistente de dichos materiales multiplic�ndola hasta en 50 veces. �Queremos utilizar los nanotubos en dos sentidos: uno para mejorar la capacidad estructural del hormig�n, y otro, para aprovechar sus propiedades de conducci�n de la electricidad�, explica Rafael Castro, profesor de la Escuela Polit�cnica Superior de C�rdoba y miembro del Grupo de Mec�nica de S�lidos e Infraestructuras de la Universidad de Granada. El punto de partida es integrar estos materiales en el hormig�n como nanosensores. De esta manera, el aglomerante adquirir�a mayor resistencia. Adem�s, la capacidad de transmisi�n de electricidad del carbono facilitar�a la monitorizaci�n del estado tensional de la infraestructura en remoto y a tiempo real. Con esta adici�n se mejorar�an las revisiones rutinarias sobre el terreno de los viaductos y otras infraestructuras en las que se integren los nanotubos de carbono y las pruebas que de car�cter destructivo se realizan actualmente para comprobar la salud de la construcci�n. En contraprestaci�n, los nanotubos son actualmente materiales costosos. �Aunque creemos que el precio de esta materia se reducir�, cuando la tecnolog�a sea madura�, matiza Castro.

Estas ideas est�n doblemente financiadas, por un lado al mencionado Proyecto del Plan Nacional de Investigaci�n y al Proyecto CTA con la empresa constructora Azvi.

De forma inicial, ya se han descrito las capacidades el�sticas del grafeno, una substancia formada de carbono y doscientas veces m�s resistente que el acero. Castro, junto a especialistas de las universidades de Santiago de Chile, Southampton y Swansea (Reino Unido), experiment� con el grafeno en deformaciones infinitesimales y grandes. Los investigadores sugieren que el grafeno puede ser descrito como un material hiperel�stico, por lo que es susceptible de ser empleado como nanosensor en la construcci�n de obra p�blica. Los resultados han sido publicados en Applied Physics Letters.


Trasfondo

Este tipo de investigaciones est�n enmarcadas en lo que los ingenieros denominan como Mantenimiento Estructural Predictivo (MEP). Por medio de un sistema de control denominado Structural Health Monitoring, los t�cnicos controlan el posible da�o, el lugar donde se ha producido, la cantidad del mismo y la resistencia de una infraestructura como un puente. Castro pone como ejemplo los viaductos ferroviarios, en los que ha trabajado de forma experimental monitorizando la resistencia de los materiales empleados de forma convencional: �Las cargas de los trenes, la velocidad de los convoyes y las condiciones ambientales pueden cambiar a lo largo del tiempo. Sin embargo, la estructura se mantiene all�, por lo que es necesario conocer c�mo todos esos factores afectan a la infraestructura para prevenir posibles da�os y, en la medida de lo posible, repararlos�.

Dado que esta tecnolog�a es madura, Rafael Castro inici� la l�nea para mejorar tanto la resistencia de las construcciones como su capacidad de transmitir informaci�n en tiempo real de su estado de salud. �Me lo sugiri� mi hermano Enrique Jos�, que es arquitecto�, agradece. �Queremos confirmar que la adici�n de nanotubos de carbono permite tanto una mayor resistencia de la estructura como la conducci�n de la electricidad, lo que dota a los materiales construidos parcialmente con estos nanomateriales de una aplicabilidad muy amplia, desde su uso en puentes ferroviarios, a la creaci�n de asientos para veh�culos m�s ligeros o compuestos de alas de avi�n m�s eficientes�, explica.

Castro ha trabajado con muchos de los mejores profesores en la materia en las universidades de Swansea (Gales), Lund (Suecia) y Arist�teles de Tesal�nica (Grecia) y dispone del doctorado europeo con una tesis doctoral sobre vibraciones de l�minas. Sus trabajos sobre estructuras laminares y c�lculos mediante elementos finitos �persiguen una aplicabilidad que permitan la construcci�n de infraestructuras a partir de materiales inteligentes�.


E. I. Saavedra, R. M. Ajaj, S. Adhikari, I. Dayyani, M. I. Friswell y Rafael Castro. �Hyperelastic tensi�n of graphene�. Applied Physics Letters. 106, 261901 (2015). http://dx.doi.org/10.1063/1.4908119