Los científicos llevan tiempo intentando abordar los problemas que existen en las infraestructuras actuales utilizando materiales y sensores que aprovechen la inteligencia artificial y el big data. El objetivo: conseguir un material adaptable, sostenible y resistente.
En concreto, un equipo de investigadores de la Universidad de Purdue (EE. UU.) está explorando la capacidad del cemento para que se repare por si solo. Luna Lu, profesora asociada en la Escuela de Ingeniería Civil de Lyles, en Purdue, está desarrollando en su laboratorio tecnología que permitiría que los puentes y carreteras pavimentados con este cemento inteligente estén equipados con materiales que respondan por sí solos a posibles daños.
En 2019, Lu colaboró con el Departamento de Transporte de Indiana para integrar tres sensores de carreteras de Indiana que desarrolló en su laboratorio. Las carreteras son Interestatal 465 cerca de Indianápolis, Interestatal 70 cerca de Plainfield e Interestatal 74 cerca de Batesville. Los datos de los sensores ofrecen recomendaciones sobre el mejor momento para abrir el tráfico después de un parcheo o un nuevo proyecto de pavimento.
SegúnPurdue, el equipo de Lu está trabajando con la Administración Federal de Carreteras para implementar los sensores en otros estados de Estados Unidos.
Y es que las carreteras, más pronto que tarde, necesitan reparaciones. Pero si el cemento pudiera “comunicarse” y repararse sin mediación de un humano, es posible que también estemos favoreciendo la seguridad en carretera y, salvando vidas. Saber en qué momento exacto una carretera recién asfaltada está lista para soportar tráfico pesado, por ejemplo, podría evitar grietas causadas por la reapertura temprana de las vías. La prevención de grietas significa menos proyectos de reparación, lo que reduciría el tráfico que habitualmente retiene el desarrollo de este tipo de proyectos in situ.
Y cómo puede repararse por sí solo el cemento?
El cemento que se autorepara sería particularmente útil durante los duros días de invierno. En muchas carreteras, el las frías temperaturas acaban congelando y descongelado el cemento en ciclos. Cuando las temperaturas caen por debajo de los 0 ºC las moléculas de agua en la superficie de la carretera se congelan y expanden, agrietando el pavimento. Estas grietas conducen a fisuras en el transcurso de varios inviernos. Algo que debería poder solucionarse de forma más autónoma, según la experta.
Los expertos están buscando varios materiales altamente porosos, similares a la arena, llamados «agentes de curado interno» para mezclar con el cemento. En el momento en que el cemento se agrieta, los agentes de curado ingieren agua y la alimentan con reacciones químicas. Estas reacciones producen sustancias vitales que sellan la grieta y «curan» el cemento. El procedimiento de “curación” o reparación evita, además, que el agua se filtre en el hormigón y el acero corroído o las armaduras de refuerzo.
«Al usar estos materiales de autocuración, podemos hacer que la infraestructura se adapte al cambio de temperatura. También estamos pensando en cómo la infraestructura inteligente podría influir y adaptarse al comportamiento humano», dice Lu.
A través de asociaciones con otras universidades, están reuniendo investigadores y recursos para habilitar este tipo de infraestructura a gran escala.
«Juntos, podemos obtener aún más datos para identificar las mejores formas de hacer que la infraestructura sea más segura y resistente», aclara Lu. «Podemos desarrollar algoritmos que mapeen vulnerabilidades en la infraestructura en el futuro«.