Estudian la incorporación de nanotubos de carbono a la construcción de obra civil para hacerla más duradera

Con el fin de convertir las infraestructuras de obra civil en lo que se denomina “estructuras inteligentes”, un Proyecto Nacional de Investigación en el que participa el investigador de la Universidad de Córdoba (España) Rafael Castro, estudia la incorporación de nanotubos de carbono a este tipo de construcciones al objeto de hacerlas más duraderas y controlables de forma remota, según ha plasmado el propio investigador junto a otros autores en un artículo publicado en la revista Applied Physics Letters del que se hace eco Noticias de la Ciencia.

Según el investigador, el objetivo último es conocer de forma amplia las propiedades electromecánicas 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 construcción, como cemento, por ejemplo, aumentan considerablemente la capacidad resistente de dichos materiales multiplicándola hasta en 50 veces. “Queremos utilizar los nanotubos en dos sentidos: uno para mejorar la capacidad estructural del hormigón, y otro, para aprovechar sus propiedades de conducción de la electricidad”, explica Castro. “El punto de partida es integrar estos materiales en el hormigón como nanosensores. De esta manera, el aglomerante adquiriría mayor resistencia”, añade.

Cuando son mezclados con otros materiales usuales de construcción, como cemento, por ejemplo, los nanotubos de carbono aumentan hasta en 50 veces la capacidad resistente de dichos materiales

Además, la capacidad de transmisión de electricidad del carbono facilitaría la monitorización del estado tensional de la infraestructura en remoto y a tiempo real. Con esta adición se mejorarían 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 carácter destructivo se realizan actualmente para comprobar la salud de la construcción. Y aunque los nanotubos son actualmente materiales costosos, “creemos que el precio de esta materia se reducirá cuando la tecnología sea madura”, matiza Castro. Estas ideas están doblemente financiadas: con cargo al mencionado Proyecto del Plan Nacional de Investigación y al Proyecto CTA con la empresa constructora Azvi.

De forma inicial, ya se han descrito las capacidades elásticas del grafeno, una sustancia formada de carbono y doscientas veces más resistente que el acero. Castro, junto a especialistas de las universidades de Santiago de Chile, Southampton y Swansea (Reino Unido), experimentó con el grafeno en deformaciones infinitesimales y grandes. Los investigadores sugieren que el grafeno puede ser descrito como un material hiperelástico, por lo que es susceptible de ser empleado como nanosensor en la construcción de obra pública.

Mantenimiento Estructural Predictivo

Este tipo de investigaciones están enmarcadas en lo que los ingenieros denominan como mantenimiento estructural predictivo (MEP), según difunde Noticias de la Ciencia. Por medio de un sistema de control, los técnicos controlan el posible daño, 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 allí, por lo que es necesario conocer cómo todos esos factores afectan a la infraestructura para prevenir posibles daños y, en la medida de lo posible, repararlos”.

Dado que esta tecnología es madura, Rafael Castro inició la línea para mejorar tanto la resistencia de las construcciones como su capacidad de transmitir información en tiempo real de su estado de salud. “Queremos confirmar que la adición de nanotubos de carbono permite tanto una mayor resistencia de la estructura como de la conducción 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 creación de asientos para vehículos más ligeros o compuestos de alas de avión más eficientes”, explica.