Ubicada en el centro de este puerto francés -reconocido por la renovación urbana que llevó a cabo Auguste Perret posterior a la Segunda Guerra Mundial- esta torre de 55 metros se une al entorno gracias a un marco de hormigón que determina su particular forma, la que va rotando sobre su propio eje.
Inscríbete ahora en los cursos online que ICH Capacitación y capacítate a tu velocidad y en tu tiempo
04 BREVES
Noticias destacadas del sector y del ICH
06 SOSTENIBILIDAD
La Carbonatación en la Industria del Cemento
14 NOVEDADES TECNOLÓGICAS
Supercondensadores de CementoCarbono
20 RECOMENDACIONES TÉCNICAS
Hormigón y Fuego, las posibilidades de construcciones resilientes a incendios
28 EMPRENDEDORES
Obralink, una plataforma tecnológica que es mucho más que solo determinar la madurez del hormigón
34 RECOMENDACIONES TÉCNICAS
Prediciendo la permeabilidad del hormigón
36 RECOMENDACIONES TÉCNICAS
Avances en la tecnología del shotcrete para sostenimiento de terreno en túneles y minas de Norteamérica
42 SMARTCONCRETE
EEUU: Pavimentos de hormigón darán energía a vehículos eléctricos
48 ARQUITECTURA
“Alta Tower”: Una torre de hormigón que gira sobre sí misma en el corazón de El Havre
ICH alista todo para una nueva edición del congreso
La cita, que se llevará a cabo los días 21 y 22 de noviembre en Santiago, reunirá a destacadas empresas y expertos para abordar las últimas tendencias de la construcción con hormigón en el desarrollo de obras subterráneas, tanto en el área de la gran minería como en infraestructura civil.
El Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, ICH, ya inició los preparativos para dar el vamos a la versión 2024 del congreso Concrete Underground, que se llevará a cabo en el hotel Radisson Blue, en la comuna de Las Condes, Santiago de Chile, los días 21 y 22 de noviembre.
Concrete Underground tiene por objetivo abordar las últimas tendencias y desarrollos que ofrece el sector de la construcción con hormigón en materia
de obras subterráneas, enfocándose principalmente en los proyectos que desarrolla la gran minería, como también, los que se están ejecutando en infraestructura civil.
“En esta nueva versión de Concrete Underground, esperamos reunir a todos nuestros socios y asociados para analizar en conjunto las soluciones que brinda la construcción con hormigón para estos importantes proyectos, ya sea a nivel de hormigones con diseños de mezcla especiales, uso de prefabricados, shotcrete con fibras, entre un amplio abanico de alternativas”, comentó Augusto Holmberg, gerente general del ICH.
En esa misma línea, Sebastián García, jefe de Comunicaciones y Marketing del ICH, agregó que “en el evento, se reali-
zarán 6 charlas magistrales y 20 charlas técnicas, en las que se analizarán casos de éxito relacionados con la construcción subterránea en los que el hormigón brindó soluciones para el desarrollo de estas”.
Dirigido a un público compuesto por grandes mandantes, contratistas, oficinas de ingeniería y profesionales y estudiantes vinculados al sector, la edición 2024 de Concrete Underground buscará ser un hito en lo que se refiere a la integración de la construcción con hormigón en obras subterráneas.
Para mayor información y pre-inscribirse al evento, ingresen AQUÍ.
Polpaico recibió importante galardón en el Foro GBC Chile
El reconocimiento se otorgó por el nuevo Hormigón Ecológico que la cementera desarrolló junto a EcoAZA.
El pasado mes de junio, en el marco del Chile Green Building Week, se llevó a cabo el Foro de Construcción Sostenible de GBC Chile, instancia en la que se reunieron destacados actores del sector de la construcción y de otras áreas, tanto del mundo público como el privado, para impulsar el desarrollo de una actividad más sostenible.
En la actividad, se realizó la cuarta entrega del premio “Socio Destacado”, en la que se destacan los logros en materia de sostenibilidad que tienen las empresas que son parte del foro. En esta ocasión, Polpaico Soluciones, uno de los socios fundadores del Instituto Chile del Cemento y del Hormigón (ICH), se adjudicó este importante galardón gracias a su “Hormigón Ecológico”, material que
desarrolló en conjunto con EcoAZA. Desde Polpaico Soluciones, explican que este producto reemplaza la utilización de áridos convencionales en la producción de hormigón por escoria negra de acero, generando así circularidad en un residuo y una menor huella de CO2.
En la ceremonia donde se les entregó el premio, estuvieron presentes en representación de nuestros socios fundadores Eduardo García Fanta, gerente de la División Hormigón, y Enrique Peralta, gerente comercial y operaciones Hormigón, quienes recibieron el importante galvano.
Comité ampliado de pisos y pavimentos de ICH tuvo exitosa primera reunión
Representantes de empresas socias del Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, ICH, y del propio Instituto se reunieron el pasado miércoles 15 de mayo en uno de los salones de la Cámara Chilena de la Construcción (CChC) para la primera reunión oficial del Comité Ampliado de Pisos Industriales, grupo de trabajo del ICH que busca promover el uso del hormigón como materialidad principal en el desarrollo de este tipo de elementos para diversos sectores industriales.
En la cita, el Comité Ampliado de Pisos Industriales del ICH acordó trabajar en una actualización del Manual de Diseño de Pisos Industriales, documento elaborado por elComité de Pisos Industriales entre los años 2011 y 2013.
En el nuevo Manual, los integrantes del Comité Ampliado de Pisos Industriales colaborarán para incorporar nuevos temas relacionados con las cargas reales de los pisos, aspectos de sostenibilidad y, como elemento central de este trabajo, incorporarcapítulos cuyo público objetivo sean los mandantes y las oficinas de inspección técnica, en aras de promover el uso y las buenas prácticas en la construcción de pisos de hormigón.
Introducción
El cemento es uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo, pero su producción es responsable de una cantidad significativa de emisiones de CO2. Sin embargo, existe un proceso natural que permite que el hormigón reabsorba parte de este CO2 a lo largo de su vida útil: la carbonatación. En los últimos años, la industria del cemento ha comenzado a explorar formas de aprovechar y acelerar este proceso para reducir su huella de carbono. Este artículo explora el fenómeno de la carbonatación, sus implicaciones para la industria del cemento y las nuevas tecnologías que buscan optimizar este proceso.
¿Qué es la carbonatación?
La carbonatación es un proceso químico natural que ocurre en el concreto endurecido. Durante este proceso, el dióxido de carbono (CO2) presente en el aire reacciona con los componentes
del cemento hidratado, principalmente el hidróxido de calcio (Ca(OH)2), también conocido como portlandita, y los silicatos de calcio hidratados (CSH). Esta reacción forma carbonato de calcio (CaCO3), efectivamente "secuestrando" el CO2 en la estructura del hormigón.
El proceso químico
La reacción química principal de la carbonatación se puede representar de la siguiente manera:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
Esta reacción ocurre en presencia de humedad, con condiciones óptimas alrededor del 50% de humedad relativa. El proceso es gradual y comienza en la superficie del hormigón, avanzando lentamente hacia el interior a medida que el CO2 se difunde a través de los poros del material.
Efectos en el hormigón
La carbonatación tiene varios efectos en las propiedades del hormigón:
Se menciona a la carbonatación como un elemento clave para la industria en su desafío de alcanzar la carbono neutralidad. Sin embargo, se conoce poco sobre este proceso, que es inherente del material, y los avances que se están realizando en esta materia para producir cementos y hormigones más sustentables. En este artículo, se aborda este proceso natural del cemento y el hormigón, destacando los nuevos desarrollos para mejorarlo.
Fuente: ECRA
1. Densificación: La formación de carbonato de calcio lleva a un aumento de volumen de aproximadamente 11%, lo que resulta en una disminución del volumen de poros de hasta un 25%.
2. Aumento de resistencia: La carbonatación puede aumentar la resistencia del cemento endurecido hasta en un 50%.
3. Cambio en el pH: El proceso reduce el pH de la solución de poros del hormigón de aproximadamente 13.5 a menos de 9.
4. Contracción: Aunque la carbonatación del hidróxido de calcio resulta en un aumento de volumen, la carbonatación de las fases CSH está asociada con una disminución de volumen, lo que puede llevar a una contracción general del cemento endurecido.
Es importante notar que mientras la carbonatación puede mejorar algunas propiedades del concreto, también puede tener efectos negativos. En particular, la reducción del pH puede comprome-
ter la capa de pasivación que protege el acero de refuerzo en el hormigón armado, lo que podría llevar a la corrosión del refuerzo si la carbonatación alcanza esa profundidad.
La carbonatación natural como sumidero de carbono
En 2021, el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) reconoció por primera vez la carbonatación de materiales de construcción basados en cemento como un "sumidero de carbono". Según estudios citados en el informe del IPCC, se estima que la carbonatación de materiales cementosos compensa emisiones de CO2 equivalentes a aproximadamente el 43% de las emisiones de proceso de la producción de cemento.
Para cuantificar la carbonatación natural, se han propuesto diferentes enfoques. Uno de ellos, desarrollado por
Andersson et al., propone tres niveles de cálculo con diferentes grados de precisión:
- Nivel 3: Determina la absorción anual de CO2 del stock de edificios existente utilizando un conocimiento extenso del uso histórico del cemento en sus diversas aplicaciones.
- Nivel 2: Tiene una precisión menor y se puede aplicar si los datos sobre el uso de cemento y concreto solo están disponibles para algunos años.
- Nivel 1: Es un procedimiento simplificado que estima la absorción anual de CO2 de los materiales de construcción basados en cemento de un país en la fase de uso en un 20% de las emisiones de proceso de CO2 de la calcinación en el año respectivo. Además, se estima una absorción anual de CO2 del 2% al final de la vida útil (durante y después de la demolición del edificio) y un 1% en uso secundario.
Estos métodos permiten a los países y regiones estimar la cantidad de CO2
que sus estructuras de hormigón están absorbiendo naturalmente, lo que puede ser útil para los cálculos de emisiones netas y la planificación de estrategias de mitigación del cambio climático.
Estimación de la absorción de CO2 en elementos
Para evaluaciones del ciclo de vida, es importante poder estimar cuánto CO2 pueden absorber los componentes individuales de hormigón en función del tiempo. El Anexo BB de la norma EN 16757 proporciona información para estimar la absorción de CO2 de los elementos de construcción basados en cemento.
Según la norma, la absorción de CO2 en kg por m2 de superficie de hormigón durante t años se puede calcular con la siguiente fórmula:
CO2 absorbido =
Utcc * C * k * √t * Dc / 1000
Donde:
- Utcc es la absorción teórica máxima en kg CO2/kg de cemento
- C es el contenido de cemento en kg/ m3 de hormigón
- k es un factor que describe la tasa de carbonatación [mm/año0.5]
- Dc es el grado de carbonatación [%]
Por ejemplo, para una estructura de ingeniería civil (clase de resistencia del hormigón C40/50, 400 kg de CEM I por m3) con superficies expuestas a la lluvia, se calcula una absorción de CO2 de 1,8 kg/m2 durante una vida útil de 100 años.
Para hormigón expuesto a un clima interior seco y cubierto con pintura o papel tapiz (clase de resistencia C25/30, 280 kg de CEM I por m3), la absorción de CO2 se calcula en 2,5 kg/m2 durante una
vida útil de 100 años.
Además, el anexo BB de la norma EN 16757 aborda el potencial de la carbonatación luego de la fase de uso: la absorción de CO2 durante la fase “fin de la vida útil” (es decir, demolición, trituración y almacenamiento) del hormigón depende en gran medida en cómo se manejen y almacenen los residuos de hormigón ya triturado. Ya sea que el hormigón machacado se deposite en vertederos o se recicle y reemplace materias primas, también tendrá una influencia decisiva en el potencial de carbonatación. En la norma se proporcionan estimaciones sobre la carbonatación potencial durante estas etapas en el ciclo de vida.
Las fracciones de calcio carbonatables que provienen de puzolanas como cenizas volantes o de materiales hidráulicos latentes como la escoria granulada de alto horno molida en el cemento son ignoradas [2] cuando se determina el potencial de carbonatación. Como enfo-
que conservador, sólo se considera para la carbonatación al calcio reactivo del clínker en el cemento Portland.
Mientras que la carbonatación natural es un proceso lento que puede tomar décadas, la industria del cemento está explorando formas de acelerar este proceso a través de la carbonatación forzada o mineralización. Esta técnica busca incorporar CO2 en la pasta de cemento endurecido mucho más rápidamente que el proceso natural.
Se estima que alrededor del 80% de la pasta de cemento endurecido en los elementos de hormigón no está carbonatada al final de su vida útil. Esto representa un potencial significativo para la reincorporación de CO2. En principio, se puede reincorporar una cantidad de CO2 equivalente a la liberada durante la calcinación de la piedra caliza en la producción de clínker.
Además, existe un potencial de unión de CO2 de fases del silicato cálcico hidratado que no están basadas en el clínker o de fracciones carbonatables sin reaccionar de materiales hidráulicos o puzolánicos latentes como escoria granulada de alto horno o cenizas volantes. Cuanto más fina sea la pasta de cemento endurecida, más rápido podrá absorber CO2 en condiciones de humedad adecuadas.
En la actualidad, la industria evalúa varios métodos de procesamiento para separar la pasta fina de cemento endurecido del residuo de hormigón (por ejemplo, la fragmentación electrodinámica en combinación con varias etapas de chancado). En el caso del almacenamiento y acopio de la pasta de cemento endurecida ya separada, normalmente se carbonatan los centímetros exteriores del acopio, de modo que el potencial de carbonatación del material debería permanecer intacto un periodo de tiempo más largo.
El proceso de carbonatación forzada implica el tratamiento de la pasta de cemento endurecido con CO2 y humedad en condiciones controladas. Las tecnologías actuales están siendo desarrolladas para permitir una carbonatación muy rápida de la fracción de pasta de cemento endurecido.
Dependiendo del tamaño del grano de la pasta y la porosidad de la pasta de
cemento endurecida reciclada, las condiciones para una carbonatación rápida incluyen:
• Contenidos de humedad de alrededor del 5 al 10% en masa.
• Temperaturas entre 40 y 60°C.
• Presión para acelerar aún más el proceso.
Temperaturas más altas reducen significativamente la solubilidad del Ca(OH)2 y por consiguiente, el progreso de la carbonatación.
Con las condiciones adecuadas de humedad y CO2, la pasta de cemento finamente molida puede carbonatarse hasta en un 80% después de aproximadamente 15 minutos y casi completamente después de 2 horas. También se pueden conseguir altas tasas de carbonatación con las composiciones de gases de combustión que son habituales en las plantas de cemento (aproximadamente, 20% de CO2).
Luego de la carbonatación de la Portlandita, el calcio de las fases de CSH reacciona con el CO2 para formar carbonato de calcio y un gel amorfo de silicato de aluminio, el que puede tener propiedades puzolánicas.
La pasta de cemento carbonatada y finamente molida puede utilizarse como un componente principal del cemento con propiedades al menos comparables a compuestos cementosos que contengan piedra caliza o cenizas volantes. Esto puede llevar a mejoras en la re-
En la actualidad, la industria evalúa varios métodos de procesamiento para separar la pasta fina de cemento endurecido del residuo de hormigón (por ejemplo, la fragmentación electrodinámica en combinación con varias etapas de chancado).
sistencia a la compresión del cemento, incluso en edades tempranas.
En principio, los sistemas industriales para la carbonatación del hormigón molido o de la pasta de cemento endurecida y para el tratamiento de productos de hormigón ya existen, por ejemplo, cámaras de curado con vapor y/o CO2 Sin embargo, la carbonatación forzada del hormigón triturado o de la pasta de cemento endurecida aún no se aplica a escala industrial. Existen proyectos piloto y es necesario realizar trabajos de desarrollo para adaptar los sistemas existentes de carbonatación forzada.
No obstante, la carbonatación forzada tiene el potencial de ser una tecnología prometedora de Captura y Utilización de Carbono (CCU) para la industria del cemento y podría ser un elemento clave adicional en el camino hacia la economía circular del cemento y el concreto.
Por una parte, el CO2 puede incorporarse y en segundo lugar, se produce un material (posiblemente puzolánico) que puede utilizarse como un componente del cemento para reducir el factor clínker.
A pesar de su potencial, la implementación a gran escala de la carbonatación forzada enfrenta varios desafíos:
1. Manejo de grandes cantidades de material: Para una tonelada de pasta de cemento endurecido (puro), teóricamente se deben procesar alrededor de 5 toneladas de hormigón triturado.
2. Separación y transporte: La separación del hormigón triturado durante la demolición y la separación de la pasta de cemento endurecido del agregado
deben garantizarse. Se necesitan áreas para el procesamiento y el almacenamiento provisional lo más cerca posible del sitio de demolición o de la planta de cemento.
3. Diseño del proceso: El proceso de tratamiento con CO2 debe diseñarse para un alto rendimiento (alta absorción de CO2 con los tiempos de retención más cortos posibles), similar a un horno de cemento.
4. Proximidad a las plantas de cemento: Para un uso directo de los gases de combustión de los hornos de cemento para el tratamiento con CO2, la proximidad local entre el procesamiento del residuo de hormigón (demolición) y la planta de cemento sería de gran ventaja.
5. Nuevos flujos de fuentes: En comparación con la práctica de reciclaje de hormigón existente, se deben iniciar nuevos flujos de fuentes que tengan en cuenta la reutilización completa de los materiales utilizados en el hormigón triturado para la producción de nuevo hormigón fresco (áridos reciclados), así como para la producción de clínker y cemento (pasta de cemento reciclada).
Además de la carbonatación completa de la pasta de cemento endurecido del concreto triturado, existen otros enfoques que utilizan la carbonatación parcial de la pasta de cemento endurecido en hormigón fresco o joven para mejorar la resistencia y almacenar CO2
Uso de CO2 para mineralizar cristalitos de CaCO3 en concreto fresco
En este proceso, se inyecta aproximadamente 0,1 - 0,3% en masa de CO2 (en
relación con el peso del cemento) en el hormigón fresco durante el mezclado. El CO2 reacciona con los iones de calcio en el hormigón fresco y forma “semillas” de carbonato de calcio, que pueden mejorar el proceso de hidratación posterior hasta cierto punto, como una especie de aditivo.
La incorporación efectiva de CO2 para un hormigón promedio con 300 kg de cemento por metro cúbico es entre 0,3 y 0,9 kg de CO2 por metro cúbico. Además, se pueden lograr ahorros adicionales de CO2 indirectamente al reducir el contenido de cemento en el hormigón, aprovechando la mejora de la hidratación a través de la “siembra”. Las reducciones típicas de cemento son aproximadamente del 5% en masa.
En este proceso, los elementos prefabricados sin refuerzo o productos de hormigón como bloques de mampostería o adoquines de hormigón (adocretos) se tratan con vapor y CO2 para aumentar la resistencia temprana e incorporar CO2. Esto generalmente se
hace después del desmolde y luego de unas horas de secado.
Dependiendo de las dimensiones del elemento de hormigón, la duración del tratamiento (varias horas) y la concentración y presión de CO2, se reporta una absorción de CO2 de hasta el 35% en su masa en relación con la masa de cemento. La carbonatación forzada puede llevar a un aumento en la resistencia temprana del hormigón. El desarrollo de resistencia posterior resulta de la hidratación continua del aglutinante.
Es importante notar que existe poco conocimiento sobre los efectos de tales tratamientos con CO2 en la hidratación posterior o en las influencias en los aspectos de durabilidad. Además, se asume que el potencial de carbonatación natural se agota ampliamente mediante la carbonatación forzada. Una carbonatación adicional solo ocurrirá después de la trituración. Este tipo de carbonatación forzada se utiliza en algunos países en una medida muy limitada, por ejemplo, en China e India.
Más común en la producción de elementos no armados de hormigón, tales como adoquines, es el uso de cámaras
de tratamiento de CO2. Generalmente, sólo los milímetros superiores de la superficie de hormigón se carbonatan rápidamente mediante un tratamiento de CO2 breve, para reducir eficazmente la tendencia a la eflorescencia de los productos de hormigón.
Para todos los sistemas de tratamiento de CO2, debe tenerse en cuenta el alto efecto corrosivo del ácido carbónico resultante sobre los elementos metálicos.
La carbonatación, tanto natural como forzada, representa una oportunidad significativa para la industria del cemento en su búsqueda de reducir su huella de carbono. El reconocimiento de la carbonatación natural como un sumidero de carbono por parte del IPCC es un paso importante en la comprensión del ciclo de vida completo de los materiales basados en cemento.
Las tecnologías de carbonatación forzada, aunque todavía en desarrollo, ofrecen el potencial de acelerar significativamente este proceso natural, permitiendo una mayor absorción de CO2 en tiempos mucho más cortos. Esto
no solo podría ayudar a compensar las emisiones de la producción de cemento, sino que también podría llevar a la producción de nuevos materiales con propiedades mejoradas.
Sin embargo, la implementación a gran escala de estas tecnologías enfrenta varios desafíos, desde el manejo de grandes cantidades de material hasta la necesidad de nuevas infraestructuras y flujos de fuentes. Superar estos desafíos requerirá innovación continua, inversión y posiblemente cambios en las prácticas de la industria de la construcción y la demolición.
A medida que la industria del cemento continúa buscando formas de reducir su impacto ambiental, la carbonatación, tanto natural como forzada, probablemente jugará un papel cada vez más importante. La investigación continua y el desarrollo en esta área podrían llevar a avances significativos en la sostenibilidad de uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo.
FELIPE KRALJEVICH. Periodista Hormigón al Día
Dado el contexto de Cambio Climático que atraviesa el mundo, uno de los grandes desafíos que existen a nivel global es el tránsito desde combustibles fósiles a fuentes de energía limpias. Esto no es menor ya que según un reporte de Naciones Unidas, los combustibles fósiles comprenden el 80% de la demanda actual de energía primaria a nivel global, lo que implica desafíos interesantes en materia de transición energética.
“Las energías renovables no se pueden usar de forma uniforme en todo
el sistema energético para sustituir el uso de combustibles fósiles hoy en día, principalmente por la variación en la capacidad de los diferentes subsectores energéticos para pasar de los combustibles fósiles a las energías renovables”, dice el mismo reporte sobre el tema. Por lo mismo, el avanzar hacia este tipo de fuentes requiere de inversión -que, en muchos casos, es alta- además de una componente tecnológica que permita, por ejemplo, su almacenamiento cuando estas fuentes no se encuentren disponibles.
Crédito: Benjamín Santander
El uso de energías renovables no convencionales -como las energías eólica o solar, por ejemplo- toman cada vez más relevancia, especialmente en el contexto de cambio climático que atraviesa el planeta. El gran desafío, sin embargo, radica en cómo almacenarlas cuando sus fuentes originales no estén disponibles. Este artículo se basa en la presentación “Carbon-Cement Supercapacitors: A Disruptive Technology for Renewable Energy Storage”, que el Dr. Damian Stefaniuk realizó en un congreso del American Concrete Institute (ACI) y en la que exhibió una revolucionaria tecnología de almacenamiento energético, basada en compuestos de cemento-carbono.
Ante esta disyuntiva, una investigación liderada por investigadores y académicos del prestigioso Massachusetts Institute of Technology (MIT) brinda una solución innovadora en esta materia: los supercondensadores de cementocarbono, ofreciendo así un paradigma revolucionario tanto para ingenieros civiles y estructurales, como también, a todos quienes se muestren interesados en sostenibilidad y eficiencia energética en infraestructuras.
Damian Stefaniuk, Ph.D en Ingeniería Civil de la Universidad Tecnológica de Breslavia (Polonia) y actual investigador científico del MIT, está liderando el desarrollo de este interesante proyecto. “Este material compuesto no solo mantiene la estructura física del cemento, sino que también incorpora las propiedades
conductoras del carbono, permitiendo la acumulación y liberación rápida de energía”, destacó.
Los supercondensadores son elementos que almacenan energía mediante la separación de cargas eléctricas y están formados por pares de placas conductivas separadas por un medio dieléctrico. Su funcionamiento es similar al de un condensador -es decir, un dispositivo pasivo que “guarda” energía en forma de campo eléctrico- sólo que su capacidad (que se mide en Faradios) es a mayor escala. Los más poderosos, por ejemplo, poseen hasta 5.000 Faradios (5.000 F) de capacidad.
Junto con esto, los supercondensadores permiten la carga y descarga de energía en tiempos breves, lo que los convierte en un elemento ideal en lo que se refiere a transmisión energética ya que, en relación con las energías renovables no convencionales, pueden eventualmente almacenar la energía sobrante, regular el suministro y estabilizarlo, sin utilizar otros elementos como baterías externas.
En este sistema que desarrolló el Doctor Stefaniuk junto con el equipo del MIT, el cemento actúa como electrolito sólido, mientras que el carbono proporciona conductividad eléctrica superior. La estructura porosa del cemento maximiza el área de contacto, optimizando de esta forma la capacidad de almacenamiento. “Ésta puede ajustarse variando
la proporción de carbono en la mezcla, permitiendo así optimizar el rendimiento para diferentes aplicaciones”, explicó el científico.
El mecanismo de almacenamiento se basa en la formación de una doble capa eléctrica en la interfaz entre el electrodo de carbono y el electrolito (cemento). Cuando se aplica un potencial eléctrico, los iones del electrolito se acumulan en la superficie del carbono, creando una separación de carga que almacena energía electrostática.
Así, el mecanismo que poseen los supercondensadores de cemento-carbono implica la utilización de una alta área superficial del carbono poroso para adsorber y almacenar iones del electrolito. En ese sentido, el cemento, que actúa como una matriz estructural y electrolítica, permite la incorporación de grandes cantidades de carbono sin comprometer la integridad mecánica del material compuesto.
Dadas las características que poseen este nuevo tipo de supercondensadores, es posible que estos puedan integrar-
se a distintos tipos de infraestructuras, sean edificaciones, infraestructura civil o de otro tipo, las que permitirían almacenar energía renovable en el mismo sitio, sin tener que recurrir a baterías externas u otro tipo de tecnología de almacenamiento.
En ese sentido, los pavimentos y paredes inteligentes son ejemplos prácticos de esta integración, que podrían transformar las ciudades en entornos energéticamente autónomos y sostenibles. “La integración de supercondensadores optimiza el uso de energía y abre nuevas posibilidades para el diseño y funcionalidad de las ciudades del futuro”, afirmó el Doctor Stefaniuk en la presentación.
Entre las aplicaciones a las que hizo mención el científico, se incluyen el uso en carreteras que pueden almacenar energía generada por paneles solares instalados en la superficie o en las proximidades. Además, como ya mencionó, los edificios equipados con paredes y techos de cemento-carbono pueden almacenar energía solar durante el día y liberar energía eléctrica para uso nocturno.
Otro tipo de infraestructura que puede desarrollarse bajo esta premisa es la que se utiliza para el transporte. En ese sentido, puentes y túneles equipados con esta tecnología podrían, eventualmente, retroalimentar sistemas de monitoreo estructural, iluminación adaptativa y señalización variable, mejorando significativamente la seguridad y la eficiente operativa.
Para el experto, esta integración no sólo mejora la eficiencia energética, sino que también proporciona una mayor estabilidad a la red eléctrica, además de redefinir cómo se conceptualizarán y diseñarán las futuras infraestructuras, una vez que se integren los supercondensadores al ambiente urbano.
¿Cuáles son los beneficios que poseen los supercondensadores de cemento-carbono?
Uno de los aspectos que resalta el Doctor Stefaniuk es que, a la hora de producir los supercondensadores de cemento-carbono, no es necesario recurrir a materiales especiales y costosos, los que afectarían a la eficiencia que plantea el uso de este nuevo tipo de elementos.
Por el contrario, para la fabricación de estos elementos se considera el uso de materiales ya disponibles -en efecto, uno de sus componentes es el cemento- y abundantes, los que harían más eficientes en lo económico a la adopción de este tipo de elementos. Otro punto es que los procesos de producción de los supercondensadores de cemento-carbono serían menos intensivos energéticamente, generando así una menor huella de carbono.
“Esta tecnología ofrece una solución sostenible y escalable, contribuyendo significativamente a la reducción de emisiones y a la eficiencia energética global”, subrayó el Doctor Stefaniuk durante la presentación. Además, su larga vida útil -dada la durabilidad del cemento- y bajos costos de mantenimiento favorecen tanto la economía como el medio ambiente.
De esta forma, el uso de cemento y carbono en lugar de materiales más costosos y raros hace que esta tecnología sea más accesible para su implementación a gran escala. La vida útil de los supercondensadores de cemento-carbono supera significativamente la de las baterías tradicionales, reduciendo la
frecuencia de reemplazo y el impacto ambiental asociado con la eliminación de baterías usadas.
A pesar de sus beneficios, la implementación a gran escala enfrenta desafíos en términos de durabilidad, eficiencia y escalabilidad. “Con el desarrollo y la inversión adecuados, los supercondensadores de cemento-carbono podrían revolucionar el almacenamiento de energía, ofreciendo una alternativa viable a las tecnologías actuales”, comentó el Doctor Stefaniuk. Por ello, la producción masiva y la integración con infraestructuras existentes requieren superar obstáculos técnicos y logísticos. El reto principal que identificó el equipo de investigadores es aumentar la densidad energética de los supercondensadores. En actualidad, ésta es menor si se le compara a la que tienen las baterías tradicionales de ion-litio. En orden para que los supercondensadores sean competitivos, la investigación se centra en nanoestructurar el carbono y modificar la química de la interfaz para aumentar la capacidad de almacena-
miento.
Otro desafío que arroja la investigación es la estabilidad a largo plazo que deben tener los supercondensadores de cemento-carbono, lo que es crucial para asegurar el rendimiento constante bajo ciclos carga y descarga repetidos y en condiciones ambientales variables. En la presentación, se detalló que se están trabajando en técnicas de encapsulación avanzadas y aditivos estabilizadores para abordar este reto.
Mejorar la conductividad eléctrica, sin afectar a las propiedades mecánicas de estos elementos, es esencial para que todo el sistema funcione. En ese sentido, durante la presentación se comentó sobre el desarrollo de técnicas como la incorporación de nanotubos y grafeno para, justamente, incrementar la conductividad y mejorar la resistencia del material.
Finalmente, la manufactura a gran escala de este material compuesto también requiere el desarrollo de procesos industriales eficientes que puedan mantener la consistencia en la calidad del producto final. En ese sentido, durante la presentación se mencionó el desarrollo de procesos de fabricación automatiza-
dos y técnicas de control de calidad en terreno para ese fin.
Desarrollo e investigación de los supercondensadores de cemento-carbono
La investigación en supercondensadores de cemento-carbono que lidera el equipo del MIT, del que forma parte el Doctor Stefaniuk, se enfoca principalmente, aunque no manera exclusiva, en mejorar la capacidad de almacenamiento y la estabilidad del material compuesto.
En ese aspecto, los estudios buscan optimizar la estructura porosa del cemento y el tipo de carbono utilizado para maximizar la capacidad de adsorción de iones. Además, se están explorando aditivos que puedan mejorar la conductividad y la durabilidad del material.
Por lo mismo, Stefaniuk y el equipo del MIT trabajando en colaboración con otros centros de investigación y universidades para desarrollar modelos predictivos que ayuden a diseñar supercondensadores con características específicas para diferentes aplicaciones. Asimismo, se encuentran trabajando
en la creación de prototipos a escala real para probar el rendimiento del material en condiciones operativas.
Uno aspecto que se debe tener en consideración para adoptar esta tecnología es la colaboración entre científicos, ingenieros, arquitectos y legisladores. En ese sentido, es esencial desarrollar estándares y normativas que regulen la fabricación y el uso de supercondensadores de cemento-carbono en infraestructuras. Además, en la exposición se recalcó la necesidad de una formación adecuada para los profesionales de la construcción para asegurar una implementación efectiva y segura de este tipo de elementos.
¿Qué futuro se vislumbra con esta tecnología?
En la presentación, se destaca que los supercondensadores de cemento-carbono representan un avance cierto en el área del almacenamiento energético, especialmente en lo que se refiere a la transición hacia energías renovables no convencionales.
En ese ámbito, la integración directa de este tipo de elementos en la futura infraestructura urbana ofrece una
solución innovadora y sostenible, prometiendo un futuro donde las ciudades sean más eficientes y ecológicas. Por lo mismo, se destaca en la exposición, la colaboración entre científicos, ingenieros y legisladores será esencial para llevar esta tecnología a su máximo potencial.
Por lo mismo, los investigadores destacaron que el potencial que tienen los supercondensadores de cemento-carbono para transformar el almacenamiento y uso de energía en infraestructuras es significativo. Su capacidad para integrarse en el entorno urbano promueve la creación de ciudades sostenibles y resilientes, facilitando la transición hacia una economía de energía limpia. Junto con esto, su desarrollo podría generar nuevas oportunidades de empleo y crecimiento económico en sectores clave. Es por ello que, con una inversión continua en I+D, estos supercondensadores podrían ser una pieza clave en la transición hacia un futuro energético sostenible.
Periodista Hormigón al Día
Aunque el foco sea pequeño, un incendio posee el potencial para provocar un desastre mayúsculo. Un cambio -por ejemplo, en la dirección del viento- y el fuego puede ser incontrolable, como se pudo apreciar en los incendios forestales que afectaron a la región de Valparaíso en el mes de febrero y que dejaron a miles de afectados.
Ante esta problemática, una que los expertos ya vislumbran como recurrente y que sería correcto hablar ya de “temporadas” de incendios, la necesidad de contar con infraestructura ya sea civil, habitacional o de otro tipo, que resista al ataque de las llamas, ofreciendo alternativas de reparación antes de hablar de una rehabilitación completa de la edificación o elemento afectado por la acción de las llamas.
Debido a esto, los materiales para la construcción de dicha infraestructura
deben responder, entre otras solicitaciones, a las relacionadas con el fuego como elemento de peligro para las personas que habitaran o utilizaran dichos elementos.
En Chile, existen una serie de normas asociadas al comportamiento de los materiales -en este caso, el hormigónconsideradas en marcos regulatorios como la Ley General de Urbanismo y Construcciones y la Ordenanza General Urbanismo y Construcciones que, a través de ensayos, determinan el grado de resistencia al fuego que posee el material en cuestión.
En ese sentido, se mencionan, entre otras, a las normas chilenas NCh 935/1, NCh 935/2 (normas de resistencia al fuego), NCh 1914/1, NCh 1914/2 (normas sobre cargas combustibles en edificios), además de referidos en las normas chilenas NCh 1916 Determinación de carga
Se da por sentado que, por sus propiedades, el hormigón -y también, la albañilería- es ignífugo. Sin embargo, ¿qué quiere decir esto en la realidad? ¿El hormigón se ve afectado por incendios de gran magnitud? Y si es así, ¿cómo tomar la decisión de reparar, reforzar o, en el peor de los casos, demoler? En este reportaje, conversamos con expertos que nos brindan una serie de elementos de análisis a la hora de corroborar que, ante un incendio, las edificaciones de hormigón armado están mejor capacitadas para hacer frente a la acción de las llamas.
combustible y NCh 1993 Clasificación de los edificios según su carga combustible.
¿Cuándo se produce una falla en el hormigón debido a un incendio?
El nivel de incombustibilidad del hormigón se asocia, como se men-
ciona antes, a los diferentes análisis determinados en la normativa, ya sea nacional e internacional. “En estos ensayos, justamente, se evalúa la pérdida de resistencia del material, ya que ésta se asocia al incremento de la temperatura y el tempo de exposición que tiene el hormigón al fuego”, explicó Paloma Pérez, actual Global Product manager of
Steel Protection en Hilti.
En ese sentido, la profesional explica que las fallas que puede provocar el fuego sobre el hormigón se generan debido a la acción de este elemento sobre los componentes del material. “El hormigón, si bien es una mezcla de cemento, agua y agregados, los que son de diferentes tipos. En ocasiones, resulta complejo hacer la trazabilidad de todos agregados y eso podría incidir en la calidad del material y, por ejemplo, en su comportamiento frente a incendios”.
“Y lo otro -agregó- es que el hormigón posee agua en su interior, tiene humedad. Entonces, cuando se eleva a tal grado la temperatura, primeramente, empiezas a perder esa humedad. Porque por encima de los 100°C, lo que sucede es que el agua, entre los 98°C y los 100°C, empieza a ebullir y esto genera que, a nivel microscópico, se empiecen a generar expansiones y esto provoque diferentes fisuras. Ese es el primer nivel”.
Así, Pérez comenta que, una vez la temperatura supera los 700°C, “el hormigón ya perdió su humedad, ya perdió de alguna manera cierta resistencia y lo que sucede es que ahora los agregados que no están completamente homogéneos en la mezcla y que están secos, comienzan a contraerse y entonces, a nivel molecular, se generan dos acciones: una contracción y una expansión. Entonces lo que sucede es que se empiezan a generar grietas y el calor empieza a penetrar en el acero de refuerzo”.
La acción del fuego sobre la infraes-
tructura, sea esta de hormigón u otro material, ocurre en un margen de tiempo limitado. Al aumentar la temperatura de forma violenta, la afectación al material -especialmente si éste posee poca resistencia al fuego- puede apreciarse a simple vista. En el caso del hormigón, se deben realizar ensayos para determinar el verdadero estado de la estructura antes de cualquier veredicto.
Estas evaluaciones poseen dos aristas: una que tiene que ver con aspectos del diseño de mezcla del hormigón y otra que ya se realiza a posterior, una vez que el siniestro ocurrió y se tienen las impresiones visuales, mas no estructurales, de la afectación al material.
Respecto a la primera, referida al diseño de la mezcla del hormigón, la profesional de Hilti comentó que “existe lo que dictan algunos códigos de construcción internacionales como el
International Building Code o el ACI 216, los que mencionan que, de cierta manera, se tienen que proveer ciertos materiales dentro de la misma mezcla del hormigón para que exista cohesión entre los agregados y la mezcla como tal”. Además, puntualiza, se deben considerar también las normativas locales en este aspecto.
Con respecto a la segunda, la experta comenta que son aquellas en las que se realizan ensayos en los elementos afectados por el incendio, una vez que el siniestro está controlado o ya ocurrió. “Por mencionar algunos ensayos, se debe realizar la revisión de la resistencia a la compresión simple y el módulo de elasticidad que posee el hormigón remanente”, dijo Paloma Pérez. Para ello, se realiza la extracción de testigos de hormigón de las estructuras afectadas, los que se ensayan en laboratorio.
¿Existen otros métodos para evaluar el desempeño de elementos de hormigón armado presentes en grandes incendios?
La vocera de Hilti menciona que algunos son “métodos experimentales basados en la norma ASTM E119, que hacen una curva de tiempo versus temperatura y con eso, se realizan pruebas al hormigón para evaluar el comportamiento de sus agregados y determinar cuál es la pérdida de resistencia con esa curva”.
Sin embargo, existen métodos que, con apoyo de tecnología, permiten revisar in situ el estado del hormigón o de albañilería armada que fue sometida a altas temperaturas para determinar su estado y decidir si se debe rehabilitar o no, sin necesidad de extracción de testigos.
Incendio en la Región de Valparaíso: Un análisis in situ
A inicios de febrero de 2024, un gran incendio forestal en la Región de Valparaíso afectó a las comunas de Valparaíso, Viña del Mar, Quilpué y Villa Alemana. El siniestro, que dejó a miles de damnificados y a más de 130 fallecidos, tuvo afectaciones tanto en viviendas de material ligero -principalmente autoconstrucciones- como en aquellas de material sólido, incluyendo edificaciones construidas con hormigón y albañilería armada.
Varios grupos de voluntarios se organizaron para apoyar en las labores de remoción de escombros, una vez pasada la emergencia. Sin embargo, otro grupo, en el que están integrantes de la Cámara Chilena de la Construcción (CChC) y de los distintos comités del Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile (ICH), decidió apoyar en el análisis de las estructuras que quedaron de pie.
“Se armaron grupos de voluntarios muy rápidamente, como el de la Escuela de Construcción Civil de la Universidad Católica, y ellos pidieron apoyo de áreas estructurales. Con los expertos de los comités del ICH y de la CChC revisamos las fotos, pero decidí ir a la zona porque una cosa es ver el daño por imagen y otra muy distinta es analizarlo in situ”,
comentó Rodrigo Reyes Jara, CEO en DurabilityConcrete y jefe del programa Construcción 4.0, de la Pontifica Universidad Católica de Chile.
Así, el experto viajó a Quilpué junto a un grupo de profesionales, donde evaluaron en terreno la real magnitud del daño que provocó el incendio. Su primera observación fue que aquellas viviendas de construcción irregular, en su mayoría fabricadas con material ligero y altamente combustible, fueron las más afectadas, en comparación con las construidas ya sea hormigón o albañilería armada.
Uso de tecnología y métodos de ensayos no destructivos
Como destaca Rodrigo Reyes, una primera inspección visual en las edificaciones afectadas por el incendio dejó en claro que aquellas construcciones con hormigón o albañilería armada tuvieron un mejor comportamiento que las de material ligero, altamente combustible, asociadas a construcciones irregulares. Sin embargo, la pregunta que sigue es cómo saber si en su interior, estos elementos de hormigón o de albañilería armada presentan un tipo de daño que afecte a su resistencia.
“No tenemos que olvidar que, al ser armado, ya sea hormigón o albañilería,
el material convive con el acero, que no tiene el mismo comportamiento ante la temperatura que las materialidades ya mencionadas. Si bien, tanto el hormigón como el ladrillo toleran por mucho más tiempo el aumento de temperatura, dependiendo de si existe un recubrimiento adicional y ahí entran los famosos F60, F90 Y F120, cuando pasa el tiempo que tolera el material, la temperatura entra por radiación y llega de igual manera al acero de la armadura, provocando que éste sufra deformaciones por contracción y retracción, y en más de una ocasión, provocando la pérdida de adherencia con ambos materiales”, detalló el profesional.
Esa reacción interna y sus consecuencias es imposible verlas con una primera inspección visual. “Ahí, es donde entran los métodos de ensayos destructivos”, dice. Sin embargo, existen los métodos de ensayos no destructivos “como, por ejemplo, el GPR, Ground Penetrating Radar, que se utilizaba antiguamente para visualizar el terreno en búsqueda de yacimientos y que después, se utilizó primero en fundaciones y en la actualidad, gracias a tecnología especializada, nos permite ver dentro de la estructura, en este caso, de un muro de albañilería o de hormigón, para efectuar un análisis del estado en el que se encuentra la
armadura de ese elemento”, puntualizó.
Otro método de ensayo no destructivo que menciona Rodrigo Reyes dice relación con las cartas colorimétricas “o colorimetría, en las que uno puede comparar el color en que quedó el elemento estructural con estas cartas. Y un ejemplo muy básico: si una zona el hormigón quedó mucho más enrojecido, puede ser que su resistencia remanente sea de un porcentaje menor que la resistencia inicial. Ahí, se debe decidir si reparar, reforzar o demoler”.
Gracias a un convenio con la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CChEN), el experto accedió a la tecnología de GPR y gracias a una aplicación de realidad aumentada, se pudo realizar un análisis exhaustivo a los elementos de hormigón y albañilería armada que resistieron el ataque del fuego en la zona afectada por este gran incendio. “La tecnología extrae virtualmente un testigo y de esa forma, podemos analizar el interior y ver su estado”, explicó Rodrigo Reyes.
“También, utilizamos un compactómetro (martillo Schmidt) para tener otro dato no destructivo del índice resisten-
cia, no de resistencia directa, pero sí de homogeneidad de la superficie local”, agregó.
De esta manera, el CEO de ConcreteDurability junto el equipo de profesionales que le acompañó a la Región de Valparaíso, analizaron distintas estructuras afectadas por el gran incendio, tanto en Quilpué como en Viña del Mar. “Me solicitaron revisar una sede deportiva en Viña del Mar y si bien los techos desaparecieron producto del incendio, la albañilería armada resistió bastante bien y el acero resistió algo más”, comentó.
Resultados del análisis en terreno En la evaluación que realizó Rodrigo Reyes con los métodos de ensayos no destructivos aplicados en las zonas afectadas por el gran incendio en la Región de Valparaíso, se pudo comprobar que tanto el hormigón como la albañilería armada son materialidades que deben tener un rol protagónico en la construcción de viviendas.
“El hormigón demostró ser un material extremadamente importante para considerar en la construcción, pero no
sólo por un tema de carga estructural a la compresión y a la flexotracción, que es lo que típicamente se hace en la construcción de edificios. También, debiese ser un estándar, al menos en términos de recubrimiento, para estructuras más livianas, sobre todo, para vivienda social”, recalcó.
En ese sentido, el experto hace hincapié en que aquellas viviendas regularizadas -vale decir, la que se gestiona a través del Serviu y los organismos competentes- “poseen un diseño en donde están involucrados profesionales de la construcción, de la ingeniería y de la arquitectura que consideran este aspecto y, por lo tanto, edificaciones como casas y blocks de departamentos tuvieron un mejor comportamiento que las construcciones irregulares”, explicó Reyes.
Otro aspecto que el experto extrae exclusivamente de la evaluación del terreno, ya que esos datos se recolectaron directamente con los afectados, dice relación con el tiempo de exposición al fuego. “Las personas me mostraban algunos videos de cuando comenzaron a evacuar. En algunos casos, me enseñaron registros que eran de las 6, 7 u 8 de la tarde y hasta las 3 de la madrugada, 5 de la madrugada, cuando aún había focos. Con esto, cual perito forense, se logró hacer un estimativo del tiempo de exposición”, dijo el experto.
Y si bien en su mayoría, las estructuras tanto el hormigón como la albañilería armada que se vieron sometidas a las altas temperaturas provocadas por el fuego tuvieron desempeños correctos, en algunos casos, “especialmente en
aquellos donde había mucho material combustible al interior de las edificaciones, y el fuego se mantuvo por mucho tiempo, incluso el ladrillo perdió su masa”, comentó.
Existen también elementos a considerar que, a juicio de Paloma Pérez, son igual de importantes que aquellos que se abordan desde la perspectiva del diseño del material -en el caso del hormigón- o del diseño estructural (cantidad de acero, recubrimiento de éste para retardar la acción de las altas temperaturas, por ejemplo) y dice relación con códigos de construcción que definen áreas de riesgo “dependiendo del nivel de combustibilidad que posee
cada una de ella”, precisó la experta.
“Respecto a eso -agregó- se tiene un nivel máximo de temperatura que la estructura puede alcanzar durante un cierto periodo y lo que sucede es que, de alguna forma, la estructura, tanto el recubrimiento como el acero de refuerzo, deben estar en comunión con la resistencia a la compresión simple y su pérdida, en caso de un incremento sostenido de temperatura”.
También, la experta explica que en el diseño de edificaciones se debe “compartimentar áreas. ¿Por qué? Porque en este caso, la compartimentación lo que va a hacer es delimitar el avance del incendio sobre la misma estructura a un punto o entre diferentes áreas y, entonces, claramente aquí se tendrá una limitación en la pérdida de resistencia de esa zona. Ahí, es factible controlar las llamas y la parte de los elementos de mitigación pueden ser mucho más eficientes”.
Lo cierto es que, ante emergencias provocadas por incendios, tanto el hormigón como la albañilería armada son materiales constructivos que pueden brindar seguridad a los usuarios de edificaciones fabricadas con estas materialidades. Tanto por su naturaleza, el diseño de mezcla -en el caso del hormigón- y la normativa, son más que aptos para garantizar construcciones resistentes a grandes temperaturas, como menciona Rodrigo Reyes.
Asimismo, a juicio del experto, es necesario contar con manuales procedimentales que indiquen, una vez realizados los diagnósticos a estructuras afectadas por el fuego -como las que inspeccionó en la Región de Valparaíso-
cuáles deben ser las acciones a seguir, ya pensando en la etapa de reconstrucción.
“Tenemos que armar documentos que permitan saber qué información es relevante colectar para pasárselo a los expertos para que puedan hacer “juntas médicas” estructurales y de construcción para saber qué hacer finalmente y cómo reparar o reconstruir en forma rápida, incluyendo a la industrialización”, dijo. En ese sentido, el experto agrega que el ICH ya está trabajando sobre esta materia.
El uso de hormigón armado -y también, albañilería armada- en construcciones habitacionales, sean casas o edificios de departamentos, no sólo asegura viviendas sólidas, sino también, entregan seguridad a sus usuarios ya que ralentiza la acción de las llamas, dando tiempo para evacuar y evitar el daño a las personas.
Además, por sus características, un análisis puede brindar la información necesaria para saber si estas estructuras pueden recuperarse luego de un incendio, lo que habla de un material resiliente y que permite su rehabilitación, lo que lo hace ideal, como menciona antes el CEO de ConcreteDurability, tanto como materialidad principal para construcciones, sobre todo en vivienda social, o al menos, como recubrimiento de materiales más combustibles.
EMILIANO PINTO CEO DE OBRALINK
Dentro de una obra, existen una serie de elementos que deben controlarse para así, alcanzar los plazos establecidos en el proyecto. Desde cuantificar partidas de hormigón a, por ejemplo, definir el número de ventanas que tendrá una edificación en altura, son sólo algunos de los elementos a los que hay que hacer seguimiento. Esto, hace que el constructor, además de preocuparse de la ejecución, deba atender temas administrativos, los que en la actualidad aún se abordan de una manera “análoga”, dependiente de documentación en papel, la experiencia en obra u otros factores que son complejos de verificar.
Uno de los elementos a controlar es la resistencia del hormigón. En Chile, con
la actualización que en 2016 se realizó de la norma chilena “NCh170 Hormigón – Requisitos Generales”, se estableció como válido el uso del método de madurez, pero las tecnologías -por ejemplo, el uso de termocuplas- para determinar la resistencia del hormigón eran aún poco utilizadas dentro de los proyectos.
“La NCh170 te decía que se puede utilizar el método de madurez, pero recién en 2018 apareció la norma (NCh3565) que te decía cómo hacerlo. Entonces, hubo un periodo de tiempo en el que el método no estaba respaldado normativamente en Chile y todo era nuevo. Incluso las termocuplas, que en Estados Unidos llevaban 40 años de uso, aquí recién se estaban implementando”, dice Emiliano Pinto, ingeniero civil estructu-
ral y actualmente, CEO y fundador de la plataforma ObraLink.
Pinto, que llevaba más de una década ejerciendo como ingeniero estructural, de los cuales buena parte trabajó con la oficina de ingeniería SIRVE -con participación en importantes proyectos, principalmente en hospitales- descubrió que uno de los inconvenientes en el uso de la termocupla era que todo “muy manual, muy cableado. Se instala el sensor, luego hay que cablear y eso, en un ambiente de proyecto, es muy complejo de manipular”. Eso marca la semilla que se transformará a futuro en ObraLink.
La génesis de ObraLink: ¿aisladores sísmicos?
Como todo proyecto o emprendimien-
Si bien en un comienzo, Emiliano Pinto -actual CEO y fundador de esta startup- tenía otra idea, durante su estadía en Inglaterra para cursar su posgrado todo cambió y se transformó en la génesis de lo que actualmente es ObraLink, una plataforma que integra una serie de elementos, los que evolucionaron a partir de una premisa simple: entregar datos en tiempo real sobre la madurez del hormigón en obra.
El rápido avance de la tecnología de ObraLink se correspondió con el aumento de interesados. “Los primeros proyectos los empezamos con Echeverría Izquierdo, Siena e Ingevec. Ya habíamos evolucionado a un dispositivo que permitía mover automáticamente las cámaras”, recordó Pinto.
to, ObraLink ni siquiera estaba dentro de los planes de su fundador. “Después de 11 años en el cálculo estructural, quería hacer algo distinto”, recuerda. Eso lo llevó a estudiar un posgrado en Inglaterra, viaje que realizó junto a su familia. ¿El área del posgrado? Ingeniería Mecánica.
¿Por qué en esa área, en particular? -La verdad, porque quería volver a Chile a fabricar aisladores sísmicos, esa era mi idea. Yo ya había hecho mi magister en Ingeniería Sísmica, acá en Chile, pero quería emprender. De hecho, seguí como asesor de SIRVE desde Inglaterra porque iba a volver a la oficina de ingeniería, pero ahora iba a armar una suerte de spin-off dentro de la misma, y quería yo fabricar los aisladores sísmicos.
Durante los primeros meses del posgrado, que se enfocaba en la tecnologías de fabricación -“pero, por el lado tecnológico”, subraya- el futuro fundador de ObraLink estableció vínculos con otras industrias y ahí, en medio de los cursos, conoció las cámaras térmicas.
“Empecé a conectar la capacidad y precisión que tiene una cámara térmica, que puede monitorear miles de puntos en tiempo real, versus lo que yo ya sabía que existía en la industria para medir la resistencia de los hormigones, que eran las termocuplas. Ahí, viene la primera conexión con ObraLink”.
¿Cómo comienza a evolucionar esa primera idea?
-Casi de proyecto de fin de semana, empecé a desarrollar un algoritmo en MATLAB que me permitiera quedarme, dentro de una imagen térmica, sólo con los pixeles que tenían hormigón. Y funcionó.
Parece sencillo, pero existían comple-
jidades, recuerda el ingeniero. “Lo que yo pensaba era ‘una cámara térmica, ¿puede competir con una termocupla? De todas maneras, pero cómo sé yo, en una obra que es tan sucia, que tiene faenas de hormigonado por todas partes, dónde está la losa. Porque, para sacar imágenes térmicas de una losa, necesito ubicarla, porque ahí tengo moldaje y no me sirve el moldaje, ahí tengo fierro, ahí tengo un edificio al frente, allá tengo las cuadrillas’”.
Emiliano desarrolló una serie de pruebas antes de patentar la tecnología en el Instituto Nacional de Propiedad Industrial, INAPI, en 2018. “Ya a finales de 2019, tuvimos la patente”, puntualizó.
De la ingeniería estructural a la mecánica y electrónica: los primeros pilotos
Si bien ObraLink es, en la actualidad, una plataforma que integra una serie de tecnologías, en un comienzo, su foco era exclusivamente la medición de resistencia del hormigón con el uso de cámaras térmicas “y entregar los avances del hormigonado”, dice Pinto.
En esa primera etapa, se desarrolló un prototipo que se testeó en unos proyectos que la constructora SACYR ejecutaba en Madrid. “Imagínate -dice- yo soy ingeniero estructural, no electrónico. Tuve que aprender a cómo armar un dispositivo que tuviese un computador, un router, una cámara térmica”.
¿Cómo era ese primer dispositivo de ObraLink?
-Muy artesanal. Tenía una cámara fija, que no se movía, y estaba mirando a un tercio del edificio. No podíamos mirar el
resto por lo mismo, porque el dispositivo era fijo, pero nos sirvió para variar la detección del hormigón y SACYR instaló termocuplas, entonces, se compararon los resultados entre nuestro dispositivo y lo que tenía la constructora.
“En ese tiempo, el sistema se llamaba 5DX, no ObraLink. Y los resultados obtuvimos fueron equivalentes con los de las termocuplas. De hecho, ellos publicaron un paper que presentaron en la Sociedad de Hormigón e Ingeniería Estructural de España, que después lo volvieron a enviar y publicaron esta nueva tecnología que permitía medir resistencia de los hormigones. Ahí, comienza a tomar forma ObraLink, que hasta 2020 era 5DX”, detalló.
El equipo inicial de esa etapa de la startup se conformaba, recuerda el ingeniero, de “4, 5 personas, inicialmente ex colegas de SIRVE que estaban a medio tiempo. Yo ya había convencido a quien es en la actualidad mi socio principal en ObraLink, Juan Carlos Fernández, que fue compañero mío de universidad, para que aportara con algo de capital y partiéramos”.
El rápido avance de la tecnología de ObraLink se correspondió con el aumento de interesados. “Los primeros proyectos los empezamos con Echeverría Izquierdo, Siena e Ingevec. Ya habíamos evolucionado a un dispositivo que permitía mover automáticamente las cámaras”, recordó Pinto.
En esos primeros años de ObraLink, que corresponden a 2020 y 2021, las constructoras aún se enfocaban en la obtención de datos del hormigón y la
resistencia del hormigón en losas. Luego de un análisis, en la startup observaron que, de no desarrollar la tecnología ampliar el rango de acción a otras partidas, como encofrados, enfierradura, o la posibilidad de conectar todo a BIM y automatizar gran parte de la planificación de la obra, la viabilidad del proyecto se vería entrampadada.
O sea, el desarrollo de una suerte de “suite” que vaya más allá de la mera obtención datos.
-Claro, una plataforma que, en el fondo, permitía ya al usuario medir automáticamente los avances de obra
gruesa: hormigón, encofrado, fierro. Permitía también, en el mismo modo de control de obra gruesa, automatizar gran parte de la planificación.
“Ese desarrollo -agrega Emiliano Pinto- se logró a mediados de 2021, y diría que ahí logramos tener un producto comercialmente robusto, al incorporar los otros elementos de planificación de la obra a nuestro sistema”.
Así, la plataforma se edificó bajo tres pilares fundamental: primero, la automatización de gran parte de la planificación y control de la obra gruesa: hormigón, encofrado, enfierradura. “Ahora, existe
un sistema que le permite a la constructora automatizar la planificación de obra y geometrizarla: qué tienen que hacer, qué ciclos se deben ejecutar la próxima semana, entre otros elementos”, explicó el CEO de ObraLink.
“Un segundo pilar -añadió- es que permite a la constructora saber la resistencia en tiempo real la resistencia de una losa de hormigón, cada 20 minutos, haciendo clic en el modelo digital que se aloja en nuestra plataforma. Y un tercer pilar, que desarrollamos el año pasado, es que permitimos a las constructoras controlar el proyecto de manera bastante automatizada dentro del edificio, pero en la etapa de terminaciones”.
Uno de los desafíos que enfrentan las strartup -y en especial, las vinculadas al desarrollo de tecnología- es el convencimiento de una industria que, en muchos casos, aún mantiene varios procesos de manera análoga. En ese sentido, para el CEO de ObraLink, la clave para incorporar esta plataforma a los proyectos estuvo en dos aspectos: “que el cliente sienta que tiene una solución que le entrega información sin molestar a su equipo y lo segundo, es el hormigón: reúne el management de un proyecto con los avances, la planificación, incorporando la resistencia del hormigón, juntando esos dos mundos”, destacó.
Esta cualidad -que, remarca el ingeniero, la hace una solución única en el mundo- permitió que, por ejemplo, grandes constructoras estuviesen dispuestas a realizar pilotos con el sistema. “Los primeros proyectos, en 2021, partimos con
una recompra del 50%. En 2022, ya subimos a un casi 70% y en 2023, estuvimos cercanos al 90%. Eso quiere decir que, por ejemplo, en 2023 cerramos tratos con 34 constructoras y en 2022, veníamos con 13, con lo que casi triplicamos el número de clientes”, subrayó. Imagino que, en un comienzo, cuando recién ingresaron a las obras, fue complicado.
-Horrible. Mira, hay unas historias que ahora uno las mira para atrás y las encuentras hasta graciosas, pero el primer dispositivo nuestro, que nombramos ciBot. tenía las cámaras arriba. Y se movía solo, perfecto, pero qué pasó: llegaba a obra el dispositivo y yo, como estaba en Inglaterra, los mandábamos de allá, los primeros 5, llegaban todos quebrados del viaje. Acá, tenía a una persona, pero no sabía nada de hardware, entonces, le pegó epóxico como por el lado y llegó a la obra, la gente lo tomaba por las cámaras y se quebraba de nuevo.
En ese sentido, para el CEO de ObraLink resultó clave que “tus primeros clientes ojalá tengan también cierta visión y que acepten de que tú estás haciendo algo que nadie más ha hecho. Entonces, de alguna manera, es bien difícil empezar innovaciones si no tienes una contraparte que también tenga esa visión”.
Eso habla bien de la relación que han construido con las constructoras, que están adoptando esta plataforma.
-Si tú me preguntas cómo explico esa visión de algunas constructoras, también tiene que ver con que, por ejemplo, hay constructoras con un buen esquema corporativo, pero quizás otras no lo tienen tan desarrollado, pero igual nos topamos con administradores de obra, quizás que no eran los que venían con 50 años, sino que eran más jóvenes, que estaban dispuestos a adoptar esta tecnología. Fue un poco de oportunidad y preparación. A mí siempre me gusta decir que la suerte, para mí, es donde confluye la oportunidad y la preparación.
“Yo también diría que lo que nos ayudó fue que llegamos con el hardware. Igual, tiene de dulce y agraz porque al principio, nadie quería quería invertir en ObraLink porque teníamos hardware, es difícil escalarlo, requiere de capital, es complejo. Y en esos años, 2020, 2021, ningún fondo chileno de la época quiso invertir en nosotros”, agregó.
“Pero -asegura- el hardware ha sido siempre un ente súper diferenciador, entonces porque al final es algo que el constructor dice ‘mira, esto funciona, tiene harto potencial porque me resuelve una serie de problemas’. Entonces, yo
creo que también esa visión o esa paciencia de esperarte un poco tiene que ver con eso”.
Esa relación permitió que el sistema evolucionara de acuerdo con las necesidades del sector, adecuando los ciBot, por ejemplo, con las cámaras en la parte inferior del equipo o cambiar el tamaño de los equipos para poder montarlos en las grúas. “Por eso es tan importante acelerar los MVP, que todos los pilotos sean muy rápidos, recoger ese feedback y tratar de evolucionar”, subrayó.
Si bien el núcleo de ObraLink se relaciona con la automatización y optimización de la administración de una obra, sin duda que éste se encuentra ligado a su vínculo con la industria del hormigón. Por ejemplo, el primer gran socio de la startup fue la mexicana CEMEX. En Chile, por otro lado, Polpaico Soluciones apostó en esta innovación y generó una serie de proyectos en conjunto.
En ese sentido, el ingeniero estructural comenta que las hormigoneras, ya fuesen CEMEX, Polpaico-BSA u otras con las que ObraLink estableció contactos, buscaban lo mismo: entregar valor agregado al hormigón. “Tú sabes que el
hormigón es un commoditie”, enfatizó. “Entonces, lo que se busca desde el sector es darle un valor agregado al cliente de las hormigoneras, que es el constructor. En definitiva, que sea un hormigón que arrastre a una tecnología que el material sea más ‘inteligente’”.
¿Hacia qué área, entonces, se apunta en el vínculo con las hormigoneras?
¿Una relación netamente comercial o más de servicios?
-El comercial, el técnico, el operacional, el post-venta, y tienen tres mundos de datos interesantes. Nosotros dijimos, ‘mira, yo creo que tenemos que ir más en la línea del servicio, más que del producto en bruto’. Es más costo para nosotros, pero al final yo creo que sí, uno nota esa diferencia que en el fondo no es sólo vender un dispositivo, sino que cómo ocupo mejor esos datos, cómo le saco la punta al lápiz. Los mismos datos que el constructor contrata para tener la información de la resistencia de los hormigones, esos mismos datos, yo los monetizo también con un proveedor de hormigón. Entonces, ese es un impacto doble.
Prueba de ello es que, por ejemplo, con Polpaico-BSA, Emiliano Pinto revela que poseen cerca de 30 obras en las que están trabajando en conjunto, utilizando la plataforma de ObraLink para el desarrollo de proyectos. Asimismo, adelanta que la startup está en una mesa de trabajo con Melón, además de otras hormigoneras, para incorporar la plataforma a sus obras. “No es fácil generar esquemas de trabajo con cada una porque lo que busca la hormigonera o cementera A, no es lo que desea la B, pero hemos llegado a unas fórmulas de
colaboración medias matemáticas para poder avanzar”, dice con una sonrisa el CEO de ObraLink.
¿Cuáles son los planes a futuros con ObraLink? ¿Hacia donde ves que evolucionará esta plataforma?
-Estamos avanzando en un proyecto bien interesante. Estamos diseñando un súper módulo de ingeniería estructural para el constructor que le permita ir viendo las deformaciones de sus losas en tiempo real y que le entregue estimaciones a largo plazo. O sea, que cuando vaya a poner los pisos, el módulo le diga ‘mira, estas dos losas, en el piso 2, están muy deformadas o se van a deformar mucho’ para que tomen medidas. Creo que eso tendrá dos impactos importantes: uno, va a potenciar el uso del método de madurez, porque la única manera de tener este servicio de medición de deformación en tiempo real es que tenga información de resistencia en tiempo real de la losa. Y dos, a nosotros nos va a servir para ir robusteciendo nuestra oferta.
“Respecto a tu otra pregunta, nosotros, hasta ahora, nos hemos preocupado, en este poco tiempo de vida de ObraLink, en construir una plataforma que sirva como base para recolectar data. De pasada, le hemos estado entregando valor al constructor, al productor de hormigón, por eso hemos cerrado estas inversiones y estos acuerdos. Pero la
idea es evolucionar a diseñar un sistema inteligente que tome decisiones en los proyectos de construcción y que esté supervisado por los constructores, por el humano”.
“Estamos ya reclutando un equipo de inteligencia artificial potente para que evolucionemos a diseñar una inteligencia artificial que tome acción, o sea, que le diga al constructor cosas como ‘no, no son seis ciclos en el edificio, son siete. No son diez trabajadores, son doce. No tienes que hacer estos tres ciclos de hormigón, estos de moldaje, tienes que hacer estos otros’, que pueda conectarse automáticamente con el programa de hormigón para solicitar los hormigones, que siempre esté supervisado por un humano, o por un pequeño grupo de humanos”, adelanta Pinto.
En esa misma línea, el CEO de ObraLink agrega que “creemos que un sistema tiene mucha más capacidad de analizar data, que es en lo que los proyectos de construcción son muy complejos, porque tienen mucha data. Creemos que una máquina tiene mucha más capacidad para poder hacerlo mejor. Entonces, para mí, y eso lo estamos ya, como te digo, empujando y queremos que aquí al final del año ya tener los primeros resultados de ese tipo de desarrollo. Para allá es la evolución de ObraLink.
Sin dudas, una de las características que más se destaca del hormigón en cuanto a materialidad constructiva es su durabilidad, que determina en definitiva la vida útil que tendrá la estructura fabricada con el material. Este aspecto resulta fundamental para el diseño de infraestructura que pueda resistir, por ejemplo, los efectos del cambio climático, que involucren temperaturas o eventos climáticos extremos.
Asimismo, si bien la durabilidad del hormigón -y la vida útil de la infraestructura- se puede determinar y establecer durante la fase de diseño del proyecto, en áreas costeras este aspecto debe considerarse de manera especial. Los ataques de cloruros pueden llegar a afectar al material y a su armadura
de refuerzo, acelerando procesos de corrosión del acero y repercutiendo finalmente en una menor vida útil de los elementos.
En ese aspecto, la permeabilidad del hormigón resulta un elemento clave para determinar la durabilidad del material. En ese sentido, establecer parámetros que permitan predecirla a través del uso de modelos de determinación de vida útil de infraestructura de hormigón armado, permitirá garantizar la durabilidad del hormigón a largo plazo.
De esta manera, Bruno Fong-Martínez, Ph.D en ingeniería civil de la University of Texas at Austin, presentó un interesante desarrollo en el que se resalta la importancia que posee el factor permeabilidad en la construcción con hormigón y la manera de determinarla
La permeabilidad del hormigón es un elemento que es clave para determinar la durabilidad del material y, por lo mismo, la vida útil que tendrá la obra. Establecer este parámetro resulta fundamental si se quiere definir un proyecto con una vida útil a 100 años. En ese sentido, ¿cómo hacerlo cuando se utilizan con hormigones con materiales cementosos suplementarios? ¿Cómo se comportarán ante las distintas pruebas de permeabilidad? ¿Qué factores considerar? Este artículo, basado en la presentación “Predicting Concrete Permeability for Service Life Models”, que el Dr. Bruno Fong-Martínez realizó en un congreso del American Concrete Institute (ACI), entrega detalles sobre la predicción de permeabilidad en estos hormigones y cómo establecer modelos de predicción de vida útil sobre estos.
Según explica el Doctor Fong-Martínez, la permeabilidad se refiere a la capacidad que tiene el material de permitir el paso de líquidos y gases a través de su matriz. Este atributo es fundamental, dice, porque “determina la facilidad con la que los agentes agresivos (por ejemplo, agua con cloruros) pueden penetrar el hormigón y causar deterioro”.
a través de distintos modelos de determinación de vida útil de infraestructura. Junto con eso, destaca el uso de hormigones con materiales cementosos suplementarios (MCS), los que tendrían otras características a la hora de abordar las implicancias de este importante factor en la vida útil de la infraestructura de hormigón armado.
¿A qué nos referimos cuando hablamos de permeabilidad del hormigón?
La concepción de permeabilidad se refiere a la capacidad que posee un material para permitir que un fluido lo atraviese sin alterar su composición o estructura interna. Si el material en cuestión permite que el fluido pase en
una cantidad considerable, en un tiempo dado, entonces hablamos de un material permeable. Por el contrario, si la cantidad es despreciable, se dice que el material es impermeable.
¿Cómo se aplica ese concepto al hormigón?
Según explica el Doctor Fong-Martínez, la permeabilidad se refiere a la capacidad que tiene el material de permitir el paso de líquidos y gases a través de su matriz. Este atributo es fundamental, dice, porque “determina la facilidad con la que los agentes agresivos (por ejemplo, agua con cloruros) pueden penetrar el hormigón y causar deterioro”. De esta forma, el experto explica que la relación entre la permeabilidad
y la corrosión de la armadura de acero dentro del hormigón es directamente proporcional: entre más alto sea ese índice, mayor es el riesgo de corrosión del acero de refuerzo, ataque de sulfatos, reacción de alcalí-agregado y la penetración de cloruros, lo que finalmente se traduce en que puede llevar a un deterioro temprano de la estructura.
Corrosión y ataque de sulfatos: los enemigos de la permeabilidad
Si bien se establecen el ingeniero nombra una serie de afectaciones que puede tener el hormigón si posee una permeabilidad alta, destaca en particular lo que se produce cuando se corroe la armadura de refuerzo del hormigón o cuando el material se ve afectado por el ingreso de sulfatos a su matriz.
En el caso de la corrosión de las armaduras de refuerzo del hormigón, fenómeno que ocurre por el ingreso de agua y oxígeno que, en presencia de cloruros, aceleran el proceso de corrosión, el profesional destaca que un bajo índice de permeabilidad actúa como una “barrera protectora, minimizando la
penetración de los agentes corrosivos y prolongando la vida útil”. En ese sentido, comenta que, en laboratorio, un hormigón con relación agua-cemento de 0.4 tenía una profundidad de penetración de cloruros de 10mm a los 28 días de exposición.
Por su parte, cuando menciona el ataque de sulfatos, el profesional apunta a que se trata de otro aspecto que afecta negativamente a la durabilidad del hormigón. “Los sulfatos, que están presentes en el suelo o en aguas subterráneas, pueden reaccionar a los componentes del cemento, provocando expansión y agrietamiento”, dijo. En ese sentido, un hormigón con baja permeabilidad limita la entrada de sulfatos, disminuyendo los riesgos por ese tipo de afectación.
Dada la importancia que posee el concepto de permeabilidad en la determinación de la vida útil de la infraestructura construida con hormigón, el Doctor Fong-Martínez abordó una serie de métodos para determinar su valor.
Estas pruebas son las siguientes:
- Prueba rápida de penetración de cloruros (RCPT). Este método determina la profundidad a la que penetran los cloruros en el hormigón, luego de un periodo de exposición, midiendo la conductividad eléctrica del material. Según explica el experto, se trata de una prueba directa y cuantitativa de la capacidad del hormigón para resistir la entrada de los cloruros. Asimismo, destaca que es particularmente útil para la evaluación de infraestructura en ambientes marinos o donde se utilicen sales de deshielo, donde la penetración de cloruros es una preocupación principal.
- Permeabilidad del agua. Se evalúa aplicando presión de agua directamente sobre una muestra de material, midiendo la cantidad de líquido que lo atraviesa. Al igual que la prueba anterior, este método brinda una medida directa de la capacidad del hormigón para resistir la penetración de agua bajo presión. Además de estas pruebas que el experto define como “directas”, ya que se ejecutan sobre el hormigón, existen
otro tipo de métodos que el profesional cataloga como “indirectos”, que corresponden a los siguientes:
- Resistividad eléctrica. Se trata de una medida indirecta de la permeabilidad del hormigón, ya que la resistividad del material es inversamente proporcional con la permeabilidad: una alta resistividad indica una baja permeabilidad. El profesional subraya que es una prueba rápida y que puede utilizarse como ensayo no destructivo (END) y que puede aplicarse tanto in situ como en laboratorio, transformándose en una herramienta eficiente para evaluar la durabilidad del hormigón. Por ejemplo, hormigones analizados en laboratorio baja relación agua-cemento, mostraron resistividades superiores a 20 kΩ·cm, lo que señala una baja permeabilidad.
- Ensayo de absorción capilar. Esta prueba mide la cantidad de gua que el hormigón puede absorber por capilaridad. Se trata de un método útil para evaluar la capacidad de absorción de agua, en ausencia de presión externa, que tiene el hormigón y de acuerdo
con lo que presentó el Doctor FongMartínez, proporciona un indicador de permeabilidad superficial. Por ejemplo, en una muestra de hormigón curado adecuadamente, la absorción capilar resultó inferior a 0.1 kg/m²·h^0.5, lo que sugiere una baja permeabilidad superficial.
¿Qué puede afectar a la permeabilidad del hormigón?
La existencia de varios métodos, ya sean director o indirectos, para medir la permeabilidad del hormigón demuestran también que este valor del material puede verse influenciado por una serie de diversos factores los que, en definitiva, pueden afectar a la vida útil de la infraestructura.
En ese sentido, el experto comenta que la relación agua-cemento es uno de los ítems más importantes que pueden afectar a la permeabilidad del hormigón. “Una menor relación agua-cemento produce una matriz de hormigón más densa y menos porosa, reduciendo así la permeabilidad”. Sin embargo, el
Doctor Fong-Martínez recomienda equilibrar esa relación para asegurar una trabajabilidad adecuada y llegar así a la resistencia requerida.
Los tipos de cementos y de aditivos también pueden afectar a la permeabilidad del hormigón. Por ejemplo, los cementos de alta resistencia inicial o con alto contenido de finos forman una matriz más densa y, por lo tanto, menos permeable. El uso de adiciones como puzolanas, cenizas volantes, humo de sílice y otros como materiales cementosos suplementarios, también pueden reducir la permeabilidad del hormigón. El uso de aditivos plastificantes también puede afectar a la permeabilidad, pero su efecto suele ser menor.
Por último, la compactación y el tiempo de curado también son elementos para considerar en la permeabilidad del hormigón. Una buena compactación saca el aire del hormigón, reduciendo su porosidad lo que, a su vez, disminuye su permeabilidad. Por su parte, un curado adecuado asegura que el hormigón alcance su máxima densidad y resistencia, reduciendo su permeabilidad. Un curado insuficiente resulta en una matriz más porosa y, por lo tanto, más permeable, destaca.
Otros factores que pueden afectar a la permeabilidad del hormigón son los tipos de agregados, la presencia de microfisuras y la edad del material. Respecto a los primeros, aquellos áridos con formas angulares o rugosas producen hormigones menos permeables. Por otro lado, la presencia de microfisuras aumenta la permeabilidad del material y, en último lugar, a mayor edad del hormigón su permeabilidad aumenta, ya que
se produce carbonatación y descalcificación.
Pese a esto, el Doctor Fong-Martínez destaca que la permeabilidad del hormigón no es una propiedad uniforme y que puede variar en diferentes partes de una estructura, ya sea por la segregación del material o por la presencia de vacíos de aire.
La importancia de conocer la permeabilidad del hormigón es un elemento fundamental para, en este, determinar la vida útil de estructuras de hormigón armado. En ese sentido, el aplicar modelos que permitan predecir este factor y su impacto en el desempeño final de las estructuras, permite que se puedan planificar de mejor manera los proyectos, especialmente en ambientes hostiles para el hormigón.
El Doctor Fong-Martínez comenta que existen modelos predictivos, los que utilizan datos empíricos para “estimar la permeabilidad del hormigón en función de variables como la relación agua-cemento, el tipo de cemento y la presencia de adiciones y aditivos”. Añade que este tipo de modelos permiten predecir cómo variará la permeabilidad a lo largo del tiempo y bajo escenarios ambientales cambiantes.
Por otro lado, los métodos de simulación de vida útil evalúan el impacto de la permeabilidad en la duración de una estructura de hormigón armado. Estas simulaciones consideran elementos como la carga de cloruros, exposición a sulfatos y las condiciones de humedad para su análisis, lo que brinda una eva-
luación integral de la vida útil esperada.
Siguiendo esa línea, el Doctor presentó dos modelos: uno, basado en la ecuación de Fick (modelo predictivo), que justamente utiliza parámetros como la permeabilidad, el coeficiente de difusión de cloruros, la concentración de cloruros en el ambiente y el espesor de la cubierta de hormigón para determinar la vida útil de la estructura, y otro, basado en el coeficiente de envejecimiento (simulación de vida útil).
Determinar la permeabilidad del hormigón e incorporar ese factor a los modelos de predictibilidad de vida útil de las estructuras de hormigón, son esenciales a la hora de diseñar obras que puedan cumplir con los requisitos de durabilidad y desempeño que establecen los mandantes.
En ese sentido, para el Doctor FongMartínez resulta fundamental incorporar las mediciones de permeabilidad en las fases iniciales del proyecto, permitiendo así diseñar mezclas hormigón adecuadas y ajustar las técnicas de curado que, como menciona anteriormente, son factores que pueden incidir en este valor.
De la misma forma, los datos que se obtengan de los modelos predictivos, sean estos matemáticos o de simulaciones, se pueden utilizar para desarrollar especificaciones técnicas que aseguren una baja permeabilidad y, por consiguiente, una mayor durabilidad de la obra.
En este caso, tanto el cálculo de la permeabilidad del hormigón como el uso
de modelos predictivos son atingentes a materiales “tradicionales”. ¿Qué pasa cuando, por ejemplo, se usan hormigones que contengan escoria de alto horno o cenizas volantes como MCS? ¿De qué forma se comporta la permeabilidad de dichos hormigones? ¿Disminuye la durabilidad de los proyectos?
El profesional presentó tres casos de estudio realizados proyectos ejecutados con hormigones con cenizas volantes y hormigones con escoria, cuyos resultados brindan luces respecto a cómo desarrollar análisis de permeabilidad y modelos predictivos cuando se determinan obras con estos hormigones.
El uso de materiales cementosos suplementarios -también denominados materiales cementantes suplementarios- para la producción de hormigón obedece a razones de sustentabilidad, ya que al utilizar este tipo de materiales, que usualmente son puzolanas, cenizas volantes, escorias de alto horno siderúrgicas o humo de sílice, se logran mitigar las emisiones de CO2 asociadas a la producción del clínker al reemplazar parcialmente a esta materia prima que es esencial para la generación del cemento. Otro aspecto que se asocia a los MSC es que, por sus características, se busca realzar ciertos atributos del hormigón en cuanto a resistencia, durabilidad u otro factor.
El profesional comenta que, en el primer caso de estudio, se analizó un proyecto en que se utilizó hormigón con cenizas volantes. “Los datos de este proyecto, que es lo que denomino un ‘megaproyecto’ porque es considerable
en términos de presupuesto y recursos, son de hace un par de años”, destacó.
La idea en este proyecto fue utilizar hormigones con cenizas volantes como MCS para asegurar una vida útil de 100 años. Los resultados de los análisis mostraron que mientras más alto es el porcentaje de cenizas volantes, “mayor es el valor de Alfa (coeficiente de envejecimiento que modela la rapidez con la que disminuye la permeabilidad)”. Ese valor se determina normalmente en pruebas a los 28, 56 y 90 días, y luego es posible extrapolarlo a 100 años, explica el profesional.
El otro estudio que presentó el Doctor Fong-Martínez se realizó a un proyecto que utilizó escoria como MCS. “En este proyecto, sabíamos de antemano que la resistividad del hormigón era muy pobre. Sin embargo, este valor mejora paulatinamente con el paso de los meses”, comentó. Ante esta variabilidad, el experto dice que, para este tipo de hormigones, la resistividad no se puede considerar como una medida precisa para determinar la permeabilidad del hormigón con escoria.
Por último, el ingeniero realizó una comparación en coeficientes de envejecimiento obtenidos a través de distintas pruebas de permeabilidad del hormigón, principalmente, la prueba de penetración de cloruros, de resistividad y de migración. En estos análisis, se evidenciaron diferencias en los coeficientes de envejecimiento lo que, a juicio del experto, sugiere que no existe una prueba “correcta” para medir la permeabilidad del material.
Desarrollando nuevas técnicas y apostando a la investigación continua
Tomando en cuenta la comparación de los coeficientes de envejecimiento, el ingeniero reveló que existe una “gran desconexión entre las pruebas de migración y la de resistividad para medir la permeabilidad del hormigón con escoria, aunque luego de 56 días se genera una paralela entre ambos métodos, pero existe algo que la prueba de resistividad no captura”. Por lo tanto, basado en estos hallazgos, recomienda utilizar las pruebas de penetración rápida de cloruros y de migración para hormigones con escoria.
Asimismo, destaca que, para mejorar aún más la permeabilidad del hormigón, es recomendable utilizar hormigones que consideren tanto cenizas volantes como escoria ya que se mejoran los valores tanto de resistencia como de permeabilidad, lo que incide directamente en una vida útil más prolongada de la infraestructura presente este tipo de material.
Con esta información, el Doctor Fong-Martínez considera que es factible establecer criterios de diseño para estructuras de hormigón armado que
tengan una vida útil de 100 años. La aplicación de distintas pruebas de permeabilidad y su incorporación a los métodos de diseño por vida útil, utilizando factores como el coeficiente de envejecimiento, permiten generar nuevos modelos que obedezcan a ese fin.
En ese mismo sentido, para el ingeniero tanto el diseñar estructuras con una vida útil de 100 años, como también, que estas se ejecuten con hormigones que contengan materiales cementosos suplementarios -cenizas volantes y escorias, como en los casos de estudioayuda a reducir el impacto ambiental que tiene la producción del material, disminuyendo tanto el uso de recursos naturales como su huella de CO2 durante todo el ciclo de vida, además de tener beneficios tanto en los costos ya que sería infraestructura con una baja mantención.
Por lo pronto, para el ingeniero es de suma importancia continuar con las investigaciones en el campo de la permeabilidad del hormigón. En ese sentido, para el Doctor Fong-Martínez las claves para ello se encuentran en el establecimiento de estándares que permitan predecir la permeabilidad del hormigón para una vida útil a 100 años,
desarrollar la investigación de compatibilidad de las distintas pruebas de permeabilidad para los diferentes materiales cementosos, con especial énfasis en los métodos eléctricos, refinar los métodos de prueba ya existentes para medir la permeabilidad con precisión y, por último, establecer criterios de control de calidad in situ adecuados, que se basen en métodos de prueba confiables.
Periodista Hormigón al Día PARA VEHÍCULOS
FELIPE KRALJEVICH.
Se trata de un tramo de prueba en la carretera estatal US Highway 231/US Highway 52 en el estado de Indiana, donde se probará un novedoso sistema que permitirá la carga continua de vehículos eléctricos de alto tonelaje que transiten por el sector. Con la adopción de los vehículos eléctricos -tanto automóviles como camiones y buses- uno de los desafíos para masificar esta tecnología está en asegurar carga constante para las baterías de este tipo de transporte y hacer que este elemento, quizás el que los encarece más, sea mucho más eficiente.
Se trata de un tramo de prueba en la carretera estatal US Highway 231/ US Highway 52 en el estado de Indiana, donde se probará un novedoso sistema que permitirá la carga continua de vehículos eléctricos de alto tonelaje que transiten por el sector.
Para ello, desde hace años se vienen desarrollando diferentes tecnologías para asegurar que las carreteras faciliten carga continua para este tipo de vehículos.
Por ejemplo, desde 2018 que Suecia viene implementando diversos pilotos en sus carreteras para asegurar carga continua a los vehículos eléctricos, livianos y pesados, que transiten por los caminos. En ese sentido, en 2023 anunciaron que la carretera E20, que conecta a los centros logísticos de Hallsberg y Örebro, ubicados entre Estocolmo, Gotemburgo y Malmö, las tres principales ciudades del país escandinavo, será completamente electrificada para permitir la carga de las baterías de vehículos eléctricos.
En Estados Unidos, gracia a convenios entre instituciones públicas y la academia, también se desarrollan distintas estrategias para “electrificar” pavimentos de hormigón y así, asegurar carga continua para incentiva el cambio a ve-
Foto: El profesor John Haddock y el estudiante de posgrado Oscar Moncada examinan una losa de pavimento de hormigón que se ensayó previamente para determinar su comportamiento ante las cargas de camiones, con la tecnología de carga inalámbrica que se instaló bajo la superficie del elemento. Crédito: Gentileza Universidad Purdue
hículos eléctricos. En 2021, por ejemplo, se estableció una alianza entre el Departamento de Transportes del Estado de Indiana (INDOT, en sus siglas en inglés) y la Universidad Purdue en la que se utilizaría un “hormigón magnetizado”, además de otras tecnologías, para acelerar el cambio.
Para llevar a cabo esta nueva generación de pavimentos de hormigón, los ingenieros de la casa de estudios y del INDOT establecieron fases en las que se ensayaron, tanto en laboratorio como en terreno, las tecnologías que permitirían al pavimento recargar las baterías de vehículos eléctricos. Finalmente, a inicios de abril comenzó la última etapa de esta investigación: la construcción de un tramo de una carretera que testeará en “situación real” las posibilidades de esta nueva tecnología.
Pavimentos de hormigón que transfieren energía
La vía seleccionada para transformarse en el primer tramo que permita la carga continua de baterías de vehículos eléctricos es una sección de 400 metros de la carretera US Highway 231/US Highway 52, ubicada en West Lafayette. En ese tramo, se testeará finalmente una tecnología diseñada por los propios ingenieros de la casa de estudios, la que brindará permitirá que el mismo pavimento de hormigón recargue las baterías de los vehículos livianos y de alto tonelaje.
¿Cómo funciona? Básicamente, es similar al sistema que se utiliza cuando se recarga un smartphone, “aunque los niveles de energía son mucho, mucho más grandes”, dijo al portal Fast Company Steve Pekarek, ingeniero eléctrico y de computación de la Universidad Purdue. En ese sentido, el académico explicó que el sistema se basa en campos magnéticos. “Cuando lo conectas a un cargador, está lo que denominan
campos magnéticos que vienen desde el cargador al teléfono. Aquí, lo que hacemos es algo similar, con la única diferencia que los niveles de energía son mayores y tienes que atravesar una distancia más larga desde el pavimento al vehículo”.
Este sistema, desarrollado en Purdue, se basa en bobinas que se instalarían en carriles estratégicos bajo el pavimento de hormigón tradicional y enviarían la energía a bobinas receptoras en la parte inferior del vehículo. La tecnología, en comparación con otras que se ensayaron, resultó mucho más eficiente para carga en vehículos de alto tonelaje. También, el diseño de las bobinas que transmiten las energías se hizo considerando el pavimento de hormigón, que sólo en Estados Unidos, representa al
20% del sistema de carreteras interestatales.
Antes de iniciar la construcción del tramo de pavimento de hormigón que llevará esta tecnología, el equipo a cargo del proyecto ensayó qué tan bien soportarían las cargas de alto tráfico secciones de 6 metros de hormigón con las bobinas. Además de los ensayos mecánicos, también se llevaron a cabo pruebas en laboratorio del desempeño electromagnético tanto de las bobinas emisoras como de las receptoras. De acuerdo con lo que informó el portal Fast Company, el tramo de 400 metros de la estatal US Highway 231/ US Highway 52 donde se instalará y se pondrá a prueba el sistema, entrará en
funcionamiento en mayo de 2025. Ahí, los investigadores analizarán el comportamiento y durabilidad del pavimento y si alguna afectación a éste -fisuras, por ejemplo- comprometerá la transmisión de energía a los vehículos, además de otras variables, como que los automóviles y camiones no pasen por el carril que tiene insertas las bobinas, por mencionar algunas.
También se observará qué ocurre con el tramo piloto cuando exista mal tiem-
po en la zona, lo que permitirá a los investigadores aprender más sobre la eficiencia global de este sistema. Con este pavimento de hormigón, se espera incentivar el cambio hacia la electromovilidad en vehículos pesados en Estados Unidos. El transporte de bienes en grandes camiones a través de las carreteras interestatales es uno de los mayores contribuyentes de gases de efecto invernadero en ese país.
para permitir que todas las clases de vehículos eléctricos reciban energía de la carretera.
Una torre de hormigón que gira sobre sí misma en el corazón de El Havre
Ubicada en el centro de este puerto francés -reconocido por la renovación urbana que llevó a cabo Auguste Perret posterior a la Segunda Guerra Mundial- esta torre de 55 metros se une al entorno gracias a un marco de hormigón que determina su particular forma, la que va rotando sobre su propio eje.
La ciudad y comuna de El Havre se ubica al noroeste de Francia, en la región de Normandía. Es, asimismo, una subprefectura -la más grande del país europeo- y debido a su posición, a orillas del Canal de la Mancha, desde el siglo XVI (la villa se fundó 1517) se transformó en un puerto, primero, de carácter militar y después, con el pasar de los siglos, en un importante centro de intercambio comercial, convirtiéndose así en el segundo puerto más importante de Francia a fines del siglo XVIII y en el siglo XIX.
La estratégica ubicación de El Havre provocó que, tanto en la Primera como en la Segunda Guerra Mundial, resultara gravemente afectada por bombardeos. En especial durante la Segunda Guerra, El Havre soportó más de 130 bombardeos, lo que se tradujo en la destrucción de gran parte de la infraestructura civil y portuaria de la ciudad. Por ello, al término del conflicto, específicamente en la primavera de 1945, el gobierno francés le encomendó al arquitecto Auguste Perret la reconstrucción del centro de la ciudad, para el que se utilizó hormigón como material principal y el plan general tendría una trama ortogonal.
En 2005, la UNESCO inscribió a la renovación urbana del centro de El Havre que desarrolló Perret como patrimonio mundial de la humanidad, por la “explotación novedosa del potencial del hormigón”. Otra obra relevante es el centro urbano conocido como “El Volcán”, que el arquitecto Oscar Niemeyer realizó en 1982, entre otras. A estas, se suma la “Alta Tower”, torre de departamentos que se transformó en el proyecto más reciente del estudio de arquitectura Hamonic + Masson, que se ubica en el corazón del centro de ciudad que ejecutó Perret.
Los primeros diseños del proyecto se dieron a conocer el año 2017 y tomó en consideración una idea que tuvo el mismo Perret con la renovación de El Havre: colocar una torre en el corazón de la renovación urbana para darle un hito arquitectónico a la ciudad. “El plan se ubica en un punto nodal en la historia de la reconstrucción de Le Havre y la forma de sus edificaciones”, plantearon desde el estudio.
“Esta posición estratégica, en la in-
tersección de las dos tramas urbanas propuestas por el plan general de Perret, le dan al edificio un carácter y geometría únicos”, agregaron. En efecto, la torre de 55 metros de alto observa a dos icónicas construcciones de la renovación urbana ejecutada por Perret: el Bassin du Roi y el Bassin du Commerce. Además, se encuentra cerca de “El Volcán” de Niemeyer y otros puntos, como la Iglesia de San José y el Ayuntamiento de Le Havre.
También, posee vistas privilegiadas al muelle, entregando así una “variedad perspectivas para los residentes cercanos y espacios diversos para los usuarios de la torre. Al jugar con la idea del movimiento, fondo y multiplicidad, la volumetría de “Alta Tower” acompaña diferentes escalas en un juego de expansión”, comentaron los arquitectos en la descripción del proyecto.
Un edificio de hormigón que rinde homenaje a su entorno
“Alta Tower” posee una altura de 55 metros y utiliza un área de 6.000 m2. La torre se compone de 64 departamentos más una guardería y estacionamientos. Dada su ubicación, el diseño de la estructura de la torre se funde con la
“red de hormigón, acentuando el giro y la torsión que acompañan a su transformación en ascenso”, explicaron los arquitectos. Es decir, la forma completa del edificio -que va girando a medida que gana altura- se define por el marco de hormigón armado que le rodea.
Junto con eso, el estudio dejó el plano abierto en las plantas del edificio, permitiendo así personalizar la tipología de cada unidad. “Personalizar el futuro hogar resultó posible desde la etapa de diseño. La cuestión de la vivienda conlleva aquí valores, usos, diversidad tipológica, dinamismo y optimismo. En ese sentido, el edificio es una demostración de vida vertical en un entorno urbano”, recalcó el estudio en la descripción del proyecto.
Completado en diciembre de 2023, “Alta Tower” se alza como un importante hito arquitectónico dentro del centro de El Havre, uniéndose al legado que dejó Perret en esta importante renovación urbana. “Sabemos que la ciudad es Perret, también Niemeyer, pero sobre todo, es el espíritu de la modernidad, de una aventura arquitectónica en la escala de su historia original: una ciudad construida para embarcarse al descubrimiento de nuevos territorios”, subrayaron los arquitectos.
PORTAL HORMIGÓN AL DÍA ES LA PLATAFORMA MÁS VISITADA Y LEÍDA DEL MUNDO DE LA CONSTRUCCIÓN CON HORMIGÓN EN CHILE. SOMOS ESPECIALISTAS Y ESTAMOS ESTAMOS A LA VANGUARDIA EN LAS DISTINTAS ÁREAS DE DIFUSIÓN DE CONTENIDO Y MARKETING DIGITAL PARA EL MUNDO DE LA CONSTRUCCIÓN, ENTREGÁNDOTE UN PLAN COMPLETO EN EL QUE ABORDAMOS TODO TU CONTENIDO EN LOS CANALES QUE CONFORMAN AL PORTAL HORMIGÓN AL DÍA
+180.000 visitas anuales sitio web
Digital 4 ediciones Anuales 15946 seguidores
Sociales 20% tasa de apertura email marketing
