Tecnologías del hormigón – MIT. Concrete Sustainability Hub

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El hormigón es el material que más se produce en el planeta y, pese a los avances en las tecnologías de la construcción –al menos en el mediano plazo– ningún material conocido lo ha podido reemplazar. Por otro lado, su producción se realiza a partir de materiales disponibles en la mayor parte del mundo y a un precio razonable, señalan los expertos. En todas partes se trabaja con este material. Y, a pesar de que la huella medioambiental de su producción sería relativamente baja, de todas formas contribuiría con cerca del 5% de la producción global de CO2.

Es por esta razón que en 2009 nace “The MIT Concrete Sutainability Hub, CSHub”, como un esfuerzo entre la academia a través del Massachusetts Institute of Technology (MIT), los productores de hormigón y el gobierno de Estados Unidos, para desarrollar innovaciones que permitan construir estructuras más durables y sostenibles, en ambientes cada vez más exigentes y complejos. El CSHub es un equipo interdisciplinario que reúne a investigadores de áreas como las ciencias, la ingeniería y la economía, con el objetivo de generar conocimiento que permita reducir el impacto producido por el uso del hormigón. Con esta finalidad, el CSHub ha generado cuatro líneas de trabajo:

Edificación

En esta materia, se exploran soluciones innovadoras para las diversas aplicaciones del hormigón. En el caso de los edificios, la investigación del CSHub gira en torno de la durabilidad, la eficiencia energética y la resiliencia.
Se estima que para 2050, el 70% de la población del mundo vivirá en ciudades. El crecimiento urbano plantea un desafío que se cruza con el cambio climático, el que ha generado –y lo seguirá haciendo– una serie de eventos meteorológicos como aluviones, inundaciones, huracanes e incendios, entre otros desastres socionaturales que impactan directamente en la infraestructura que utilizamos. Viviendas, escuelas, hospitales, caminos y puentes, son algunas de las construcciones que se ven más perjudicadas frente a los cambios climáticos, indican desde el MIT. Diseñar ciudades y espacios urbanos capaces de resistir los embates de la naturaleza resulta, por tanto, fundamental, así como también lograr que sean eficientes y sustentables. Un ejemplo de la investigación realizada por el CSHub son los mapas de temperatura. Un estudio de febrero de 2018 reveló que los efectos de las islas de calor urbano dependen de cómo está distribuida la ciudad: la forma en que se organizan las calles y edificios marca una diferencia en cómo se acumula el calor (Figura 1).

Dentro de esta área, también se desarrolla investigación sobre el impacto del medioambiente sobre la estructura durante todo su ciclo de vida, desde la construcción hasta la demolición; por lo tanto, la información recogida durante ese período, permitiría tomar mejores decisiones sobre la elección de los materiales y productos a utilizar en su construcción; identificando además los costos durante cada fase, anticipándose a las posibles amenazas.

En sectores medioambientalmente complejos, también se deben considerar los costos de la mantención de las estructuras, ya que muchas veces pueden superar los costos iniciales de construcción. Los estudios del CSHub han demostrado que en ciertas localidades, invertir en construcciones más resistentes es -a largo plazo- más efectivo a nivel de costos.

Pavimentos

Otra área a la que el CSHub ha destinado importantes esfuerzos y recursos es el pavimento. Por una parte, cómo lograr pavimentos más eficientes y, por otra, cómo diseñar estructuras capaces de generar menos emisiones contaminantes, así como menos consumo de combustibles para los automóviles. Una de las investigaciones realizadas por el CSHub intenta responder la pregunta sobre cuál es el impacto del pavimento en el rendimiento de los vehículos. La interacción pavimento-vehículo (PVI, por sus siglas en inglés), es un concepto que analiza la relación entre los neumáticos y la superficie sobre la cual se conduce. Según el CSHub, hay tres factores que influyen significativamente en el PVI: la aspereza, que se refiere al estado del camino; la textura o la abrasividad de la superficie, y la deformación, o los cambios en el pavimento según el peso del vehículo.

El CSHub también ha puesto atención sobre el ciclo de vida del pavimento, desde su fase inicial de construcción hasta la demolición. En el caso del pavimento se deben considerar una serie de factores que van desde la mantención, hasta las horas peak de tráfico y qué tan colapsados o no podrían estar los caminos, en qué horarios, durante qué días de la semana, mes o año. El trabajo del CSHub ha sido, principalmente, poner atención en la multiplicidad de factores que impactan en las estructuras, permitiendo así reducir costos y potenciar al máximo el uso de las estructuras.

Durabilidad

El hormigón no está libre del deterioro. Es por esto que la investigación del CSHub se ha enfocado en generar las condiciones para protegerlo de eventos como el congelamiento o la corrosión, entre otros fenómenos naturales. Una de las ventajas del hormigón es que su comportamiento puede ser estudiado de manera objetiva, permitiendo precisar qué pasará con él en los próximos 50 o 100 años. Esta es una ventaja que permite proyectar el impacto en el material y anteponerse al daño.

La durabilidad de un material se mide por cuánto tiempo puede resistir sin presentar un deterioro significativo o necesitar reparación o reemplazo. Conocer de antemano su desempeño y comportamiento ante ciertos eventos es una ventaja no solo medioambiental, sino también económica, al reducirse los costos asociados a las reparaciones y cambios.

Ciencia del Hormigón

Desde lo nano a lo macro, desde las partículas más pequeñas hasta las macroestructuras. El desafío del futuro está en conseguir materiales más resistentes, más sustentables y que produzcan menos impacto en el medioambiente. Las técnicas de investigación aplicadas por el MIT entregan algunas luces sobre cómo mejorar el diseño del hormigón y cómo reducir la emisión de CO2. Una de las investigaciones del CSHub guarda relación con el daño en escala microscópica que sufre el pavimento luego de las heladas, un evento bastante frecuente en buena parte de Estados Unidos, donde viven inviernos muy crudos, con presencia de escarcha, hielo y nieve.
La investigación que realiza el CSHub alerta sobre la importancia de analizar los factores ambientales en el comportamiento de los materiales y estructuras, pero también pone el foco sobre cómo algo tan natural a las civilizaciones como la construcción de infraestructura, no puede ser considerada como algo ajeno a su entorno, sino que debe ser entendido como un sistema completo.

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