10 tecnologías de construcción futuristas

Al principio, había barro. Las primeras viviendas humanas se construyeron con nada más que ladrillos de barro y paja cocidos al sol. Los antiguos romanos fueron los primeros en experimentar con hormigón, mezclando cal y roca volcánica para construir estructuras majestuosas como el Panteón de Roma, que sigue siendo la cúpula de hormigón no reforzado más grande del mundo [fuente: Pruitt ].

A lo largo de los siglos, los ingenieros y arquitectos han ideado formas siempre nuevas de construir creaciones más altas, más fuertes y más hermosas utilizando materiales innovadores como vigas de acero, cimientos a prueba de terremotos y muros cortina de vidrio.

Pero, ¿qué depara el futuro para la tecnología de la construcción? ¿Llegará el día en que los ruidosos equipos de construcción sean reemplazados por enjambres de nanobots autónomos? ¿Las grietas en los cimientos de concreto algún día sanarán milagrosamente por sí solas, o las estaciones de servicio serán reemplazadas por autos eléctricos que circulan por carreteras que se cargan automáticamente?

Siga leyendo para conocer nuestra lista completa de 10 de las innovaciones de construcción más emocionantes del futuro cercano. Algunos incluso están en uso hoy en día.

1. Concreto autorreparable
2. Nanotubos de carbon
3. Aluminio transparente
4. Concreto Permeable
5. Aislamiento de aerogel
6. Azulejos reactivos a la temperatura
7. Construcción de enjambre de robots
8. Casas impresas en 3D
9. Carreteras Inteligentes
10. Construyendo con CO2

El hormigón es el material de construcción más utilizado en el mundo [fuente: Crow ]. De hecho, es la segunda sustancia más consumida en la Tierra, después del agua [fuente: Rubenstein ]. Piense en todas las casas de concreto, edificios de oficinas, iglesias y puentes construidos cada año. El concreto es barato y ampliamente adaptable, pero también es susceptible de agrietarse y deteriorarse bajo condiciones de estrés como el calor y el frío extremos.

En el pasado, la única forma de reparar el concreto agrietado era parcharlo, reforzarlo o derribarlo y comenzar desde cero. Pero ya no más. En 2010, un estudiante de posgrado y profesor de ingeniería química de la Universidad de Rhode Island creó un nuevo tipo de concreto "inteligente" que "cura" sus propias grietas. La mezcla de concreto está incrustada con pequeñas cápsulas de silicato de sodio. Cuando se forma una grieta, las cápsulas se rompen y liberan un agente curativo similar a un gel que se endurece para llenar el vacío [fuente: URI ].

Este no es el único método de hormigón autocurativo. Otros investigadores han utilizado bacterias o capilares de vidrio incrustados o microcápsulas de polímero para lograr resultados similares. Sin embargo, los investigadores de Rhode Island creen que su método es el más rentable.

Prolongar la vida útil del hormigón podría tener enormes beneficios ambientales. La producción mundial de hormigón actualmente representa el 5 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono [fuente: Rubenstein ]. El concreto inteligente no solo haría que nuestras estructuras fueran más seguras, sino que también reduciría los gases de efecto invernadero.

Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro. Eso es imposiblemente pequeño. Una sola hoja de papel tiene 100.000 nanómetros. Tu uña crece aproximadamente 1 nanómetro cada segundo. Incluso una hebra de su ADN tiene 2,5 nanómetros de ancho [fuente: NANO.gov ]. La construcción de materiales en la escala "nano" parecería imposible, pero utilizando técnicas de vanguardia como la litografía por haz de electrones, los científicos e ingenieros han creado con éxito tubos de carbono con paredes de solo 1 nanómetro de espesor.

Cuando una partícula más grande se divide en partes cada vez más pequeñas, aumenta la proporción de su área superficial a su masa. Estos nanotubos de carbono tienen la mayor relación resistencia-peso de cualquier material en la Tierra y pueden estirarse un millón de veces más que su grosor [fuente: NBS ]. Los nanotubos de carbono son tan livianos y fuertes que se pueden incrustar en otros materiales de construcción como metales, concreto, madera y vidrio para agregar densidad y resistencia a la tracción. Los ingenieros incluso están experimentando con sensores a nanoescala que pueden monitorear las tensiones dentro de los materiales de construcción e identificar posibles fracturas o grietas antes de que ocurran [fuente: NanoandMe.org ].

Durante décadas, los ingenieros químicos han soñado con un material que combine la resistencia y durabilidad del metal con la pureza cristalina del vidrio. Tal "metal transparente" podría usarse para construir imponentes rascacielos con paredes de vidrio que requieren menos soporte interno. Los edificios militares seguros podrían instalar ventanas delgadas de metal transparente impermeables al fuego de artillería del más alto calibre. ¡Y piensa en el monstruoso acuario que podrías construir con estas cosas!

En la década de 1980, los científicos comenzaron a experimentar con un nuevo tipo de cerámica hecha de una mezcla en polvo de aluminio , oxígeno y nitrógeno. Una cerámica es cualquier material duro, generalmente cristalino, que se fabrica mediante un proceso de calentamiento y enfriamiento. En este caso, el polvo de aluminio se coloca bajo una presión inmensa, se calienta durante días a 2000 grados C (3632 grados F) y finalmente se pule para producir un material perfectamente transparente, similar al vidrio, con la fuerza del aluminio [fuente: Ragan ].

Conocido como aluminio transparente , o ALON, el material de la era espacial ya está siendo utilizado por los militares para fabricar ventanas blindadas y lentes ópticos.

Durante una fuerte tormenta, las hojas de agua de lluvia caen sobre las carreteras, las aceras y los estacionamientos, arrastrando los escombros y los contaminantes de la superficie y arrastrando productos químicos potencialmente tóxicos como la gasolina directamente a las alcantarillas y los arroyos. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) identifica la escorrentía de aguas pluviales en áreas urbanas pavimentadas como una fuente importante de contaminación del agua.

La naturaleza tiene su propia forma de filtrar las toxinas del agua de lluvia . El suelo es un magnífico filtro para metales y otros materiales inorgánicos. A medida que el agua de lluvia desciende a través de los niveles del suelo, los microorganismos y las raíces de las plantas absorben el exceso de productos químicos [fuente : ESA ]. Sabiendo esto, los ingenieros han creado un nuevo tipo de hormigón permeable que permite que el agua de lluvia atraviese el pavimento y deje que la naturaleza haga su trabajo.

El concreto permeable o permeable está hecho con granos más grandes de roca y arena, dejando entre 15 y 35 por ciento de espacio abierto en el pavimento [fuente: EPA ]. Las losas de concreto permeable se colocan sobre grava u otro material base poroso que permite que el agua de lluvia se asiente en el sustrato del suelo debajo. El concreto permeable es un excelente reemplazo del asfalto en los estacionamientos. No solo disminuye significativamente la escorrentía, sino que también el color más claro del concreto refleja la luz del sol y se mantiene más fresco en el verano.

Si la famosa estatua de mármol del David de Miguel Ángel estuviera hecha de aerogel , ¡pesaría solo 4 libras (2 kilogramos)! El aerogel es una de las sustancias menos densas de la Tierra, un material sólido similar a la espuma que mantiene su forma a pesar de ser casi tan ligero como el aire. Algunos tipos tienen densidades solo tres veces más pesadas que el aire, pero normalmente los aerogeles son 15 veces más pesados ​​que el aire [fuente: Aerogel.org ].

Puede pensar en el gel como una sustancia húmeda, como el gel para el cabello. Pero el aerogel se hace quitando el líquido de un gel. Todo lo que queda es la estructura de sílice , que es 90 a 99 por ciento de aire. El aerogel es casi ingrávido, pero se puede hilar en finas láminas de tejido de aerogel. En proyectos de construcción, la tela de aerogel demuestra propiedades "superaislantes". Su estructura porosa dificulta el paso del calor. En las pruebas, la tela de aerogel tenía de dos a cuatro veces el poder aislante de la fibra de vidrio tradicional o el aislamiento de espuma [fuente: LaMonica ]. Una vez que el precio baje, podría ser ampliamente utilizado en la construcción.

Si estabas vivo en 1991 y vivías en la superficie, es muy probable que tuvieras una camiseta Hypercolor. Por algún milagro científico, un milagro llamado tinte termocrómico , la gente de Hypercolor hizo camisetas que cambiaban de color con la temperatura de tu cuerpo. Los comerciales lo hicieron lucir súper genial y sexy; tu novia podría poner sus manos calientes en tu pecho y dejar una marca brillante. Pero en realidad, las partes más calientes de tu cuerpo suelen ser tus axilas . Axilas resplandecientes = no super sexy.

En la actualidad, una empresa llamada Moving Color fabrica baldosas decorativas de vidrio recubiertas con pintura termocrómica que "cobran vida" con los cambios de temperatura de la superficie. A temperatura ambiente, los mosaicos son de un negro brillante, pero cuando los toca, o los golpea con luz directa o agua tibia, los colores se transforman como la aurora boreal en azules, rosas y verdes iridiscentes. La aplicación más genial tiene que ser la ducha que cambia de color . La buena noticia para Moving Color es que las casas no tienen axilas.

Uno de los constructores más ingeniosos de la naturaleza es la humilde termita . Con un cerebro del tamaño de un grano de arena, trabaja junto a cientos de miles de compañeros de montículo para construir colosales y complejas estructuras de barro. Las termitas captaron la atención de los investigadores de robótica de Harvard porque los insectos no reciben órdenes de ningún arquitecto central de termitas. Cada termita trabaja sola de acuerdo con reglas de comportamiento genéticamente programadas. Juntos, como un enjambre de personas decididas, crean obras monumentales de barro.

Inspirándose en las termitas, los investigadores del Grupo de Investigación de Sistemas Autoorganizados de Harvard han construido pequeños robots de construcción programados para trabajar juntos como un enjambre. Los robots de cuatro ruedas pueden construir paredes de ladrillo levantando cada ladrillo, escalando la pared y colocando el ladrillo en un lugar abierto. Tienen sensores para detectar la presencia de otros robots y reglas para apartarse unos de otros. Al igual que las termitas, nadie las "controla", pero están programadas para construir colectivamente un diseño específico.

Imagine las aplicaciones: robots enjambres que construyen muros de diques a lo largo de una costa peligrosamente inundada; miles de diminutos robots construyendo una estación espacial en Marte; o tuberías de gas submarinas profundas ensambladas por enjambres de robots que nadan. Un experimento similar usó un enjambre de robots voladores autónomos para construir una torre de ladrillo ingeniosamente ondulada [fuente: Liggett ].

La impresión 3D finalmente se ha generalizado. Makerbot está vendiendo ingeniosas (y casi asequibles) máquinas de escritorio que pueden imprimir juguetes de plástico, joyas, piezas de máquinas y miembros artificiales en 3D completamente renderizados. Pero, ¿y si quieres imprimir algo más grande que una caja de zapatos? ¿Podría realmente construir una impresora 3-D lo suficientemente grande como para imprimir una casa de plástico?

La respuesta es sí." Una firma de arquitectura holandesa ha lanzado un ambicioso proyecto de arte público para construir una casa impresa en 3D. Pero primero, tuvieron que construir una de las impresoras 3D más grandes del mundo, llamada Kamermaker o "fabricante de habitaciones". Usando el mismo material de origen plástico que las impresoras 3-D a pequeña escala, el Kamermaker puede imprimir grandes componentes de plástico similares a LEGO que se ensamblarán en habitaciones individuales de la casa. Luego, las habitaciones se unirán, nuevamente, piense en LEGO, con los exteriores impresos de la casa diseñados para parecerse a una casa tradicional holandesa del canal.

Mientras tanto, una empresa de construcción china está construyendo casas utilizando una impresora 3D gigante que rocía capas de cemento y desechos de construcción para armar las casas. La compañía dice que las casas costarán menos de $ 5,000 cada una, y puede producir hasta 10 de ellas en un día [fuente: Guardian ].

Google está acaparando todo el protagonismo con su coche autónomo , pero ¿de qué sirven los coches inteligentes si todavía tienen que conducir por carreteras "tontas"?

Una de las nuevas ideas más emocionantes es una calzada que actúa como cargador para vehículos eléctricos. Una empresa de Nueva Zelanda ya ha construido una gran "plataforma de energía" que puede cargar de forma inalámbrica un automóvil eléctrico estacionado [fuente: Barry ]. El siguiente paso es integrar la tecnología de carga inalámbrica en la superficie de la carretera real para que los vehículos eléctricos puedan recargarse en movimiento. ¡No más estaciones de servicio!

Otras ideas intrigantes que pueden hacerse realidad algún día incluyen superficies de carreteras que absorben la luz solar para generar electricidad o, aún más genial, incrustar en la carretera cristales piezoeléctricos que capturan las vibraciones de los automóviles que pasan y las convierten en energía utilizable [fuente: Zero to 60 Times ].

El dióxido de carbono (CO2) emitido por las centrales eléctricas y los automóviles es la mayor fuente de gases de efecto invernadero producidos por el hombre. Cada año, bombeamos más de 30 mil millones de toneladas métricas (33 mil millones de toneladas) de CO2 a la atmósfera, donde acelera los efectos dañinos del calentamiento global [fuente: Trafton ]. Mientras que el sector de la energía experimenta atrapando o "secuestrando" las emisiones de CO2 bajo tierra, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha utilizado con éxito levadura modificada genéticamente para convertir el gas CO2 en materiales de construcción sólidos a base de carbono.

Al igual que el equipo de termitas de Harvard, los investigadores del MIT también se inspiraron en la naturaleza, esta vez en el abulón. Al igual que otros crustáceos , el abulón puede convertir el CO2 y los minerales transportados por el océano en carbonato de calcio para construir sus caparazones duros como rocas. Los investigadores aislaron la enzima que usan los abulones para mineralizar el CO2 y diseñaron un lote de levadura para producirla. Un vaso de precipitados lleno de levadura modificada genéticamente puede producir 2 libras (1 kilogramo) de carbonato sólido a partir de solo 1 libra (0,5 kilogramos) de C02 [fuente: Trafton ]. Imagínese cuántos ladrillos de carbono podrían hacer con 30 mil millones de toneladas métricas de CO2.

Para obtener más listas de inventos que cambiarán el mundo y predicciones futuristas, consulte los enlaces relacionados en la página siguiente.

Nota del autor: 10 materiales de construcción futuristas

Hay algo a la vez emocionante y aterrador en ver un enjambre de robots voladores autónomos construir algo hermoso, o un automóvil robótico autónomo.deténgase sin problemas en el autoservicio de Taco Bell. Estamos creando máquinas cuya inteligencia artificial pronto rivalizará con nuestra propia inteligencia "orgánica". En el 99 por ciento de los casos, esto será invariablemente algo bueno, haciendo que las carreteras sean más seguras (los autos de Google aún no han tenido un accidente o recibido una multa) y automatizando tareas que solían requerir cientos de horas de trabajo humano peligroso. Pero si Hollywood nos ha enseñado algo, es que las máquinas inteligentes eventualmente se rebelarán contra nosotros y cosecharán nuestros órganos para obtener energía de las baterías. Solo espero que nuestra carrera por el progreso científico se mantenga bajo control mediante un fuerte interruptor ético de "apagado". Solo para estar seguro, desenchufo todos mis electrodomésticos "inteligentes" por la noche. Me gusta mi bazo justo donde está, gracias.

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