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ADVANTIC

Innovadores crean materiales compuestos de construcción en entornos extremos

The Future of Making Things

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Estructura de cubierta reforzada sobre Kalgoorlie Consolidated Gold Mines en el interior de Australia. Gentileza de Advantic.

Los materiales estructurales avanzados amplían el juego de herramientas para constructores e ingenieros

El óxido, la corrosión y la exposición a las inclemencias del tiempo son factores que suelen erosionar las estructuras envejecidas de acero y hormigón. Sin embargo, los tiempos han cambiado y los materiales han evolucionado. Advantic, con sede en Dayton, Ohio, EE. UU., diseña y fabrica compuestos de polímeros innovadores que ofrecen alternativas de alto rendimiento al hormigón y el acero tradicionales, lo que revoluciona el sector de la construcción con materiales más ligeros y duraderos que ayudan a las estructuras a soportar condiciones ambientales extremas.

Incorporación de la tecnología aeroespacial en los materiales de construcción

Advantic es una empresa de reciente creación orientada a la distribución de materiales avanzados para el sector de la construcción. La compañía crea materiales compuestos personalizados que ofrecen una nueva gama de opciones a ingenieros y constructores que se enfrentan a condiciones ambientales extremas. "Somos la solución sencilla, si es que existe algo así, en el sector de la construcción", comenta el presidente de Advantic, Brad Doudican. "Si los materiales compuestos son la solución correcta, encontraremos el material adecuado que solucione el problema específico".

Los materiales compuestos utilizan dos materiales diferentes y los combinan para crear una alternativa más ligera o de mayor duración. "Lo que estamos haciendo, principalmente con fibra de vidrio y algunos tipos diferentes de componentes químicos de resina, es utilizar los materiales que se han desarrollado en la industria aeroespacial y aprovechar esa tecnología en el mercado civil y la construcción", comenta el vicepresidente de operaciones de Advantic, Jeff Nielsen.

Fabricación previa in situ en la sede de Advantic de Dayton, Ohio, EE. UU. Gentileza de Advantic.

Cada proyecto de Advantic es único y conlleva una amplia colaboración con los clientes, desde la elaboración de presupuestos preliminares, la ingeniería y las metodologías de materiales hasta el asesoramiento en la construcción y la instalación. La fabricación de Advantic se realiza internamente mediante la creación de componentes atornillados que no requieren soldadura. "Por lo general, lo que solemos obtener y lo que proporcionamos al cliente es un kit, un conjunto de instalador", comenta Doudican. "Es un conjunto integral de componentes, con hasta tuercas y pernos, que se proporciona en un palé y se distribuye en camiones hasta el lugar de trabajo".

Demostración de las ventajas de los materiales compuestos en la construcción

Advantic culminó su gran proyecto en 2013, cuando la compañía ayudó al sistema de metro de la ciudad de Nueva York a cumplir los nuevos requisitos de ventilación de la normativa contra incendios mediante la fusión de compuestos de polímeros. El nuevo material es un 75 % más ligero que el hormigón, mantiene la misma resistencia a la compresión, no es corrosivo y es mucho más permeable a las frecuencias de radio, lo que es vital para los requisitos de mantenimiento del proyecto.

El siguiente proyecto de Advantic demostró ser un desafío aún mayor: reforzar una estructura de cubierta de acero corroído del tamaño de un estadio sobre Kalgoorlie Consolidated Gold Mines en el interior de Australia. ¿El inconveniente? El equipo solo contaba con 10 días para completar esta tarea.

La solución de Advantic para las minas de Kalgoorlie, denominada cubierta sintáctica estructural, era lo suficientemente ligera como para enviarse a Australia desde Ohio. A la derecha, una imagen detallada de las cubierta en contexto. Gentileza de Advantic.

Newmont Mining Corporation había estado años buscando una solución para Kalgoorlie y ahora se enfrentaba a un posible cierre en breve. La lentitud y el coste de las opciones de refuerzo tradicionales, que requerían una gran cantidad de personal de instalación, eran una limitación importante. Cuando se pusieron en contacto con ellos, Advantic asumió el reto al instante.

"Hicimos algunos de nuestros primeros trabajos de ingeniería con ellos y les mostramos dónde se podían aprovechar los materiales compuestos, livianos e increíblemente resistentes, y las funciones de diseño de la empresa para hacer frente a los problemas estructurales específicos de ese desafío", comenta Doudican. "Esto dio como resultado una serie de productos que solucionaban los problemas asociados a los elementos estructurales principales. Los fabricamos internamente en los Estados Unidos y eran tan increíblemente ligeros que resultaba económico trasportarlos en avión a Australia".

Esa solución de 700 piezas en total se instaló fácilmente con equipos de dos operarios y una plataforma de elevación, en nueve días y medio, antes del plazo previsto y con un ahorro para Newmont de aproximadamente 6 millones de dólares australianos. La validación en el mundo real de ese trabajo llegó en pocos meses en un mensaje de correo electrónico con una línea de asunto siniestra: "Enorme tormenta en Kalgoorlie". Una fuerte tormenta se había abierto paso a través del interior de Australia, lo que había dañado varias estructuras de la comunidad. Sin embargo, adjunto al mensaje de correo electrónico se incluía una imagen de la tormenta, con la estructura de Advantic resistiendo firmemente en pie. "Vaya, enhorabuena, ha superado la prueba de carga a gran escala", indicaba el resto del mensaje.

En otra prueba de los materiales de Advantic, Cleveland Metroparks Zoo se puso en contacto con la empresa para modificar el recinto destinado a los gorilas. Para ayudar al zoológico a introducir un nuevo gorila en el entorno y darle más espacio a todos los animales, Advantic diseñó Gorilla Chute, un túnel elevado que ofrecía a los gorilas una vista de 360 grados de su hábitat. En esta situación, era preferible utilizar vigas de material compuesto para reducir las molestias de los gorilas y los animales próximos.

La solución Gorilla Chute de Advantic proporciona a los gorilas del Cleveland Metroparks Zoo una vista de 360 grados del recinto. Gentileza de Advantic.

"Con la fabricación de acero, se generan gases tóxicos por la soldadura, la instalación es ruidosa e intrusiva y, por lo general, el entorno es más molesto", afirma el técnico de ingeniería de CAD de Advantic, Luke Sideras. "Pudimos cortar y perforar todas las vigas en nuestro almacén, incluso antes de que llegaran al zoológico. Esto reduce considerablemente el tiempo durante el que deben desplazarse los gorilas, lo que puede provocar estrés a los animales. Fue un proyecto muy divertido en el que trabajar y los resultados fueron muy satisfactorios para todos".

Creciente entusiasmo por los materiales avanzados

Son éxitos como estos los que ayudan a Advantic a progresar en el sector de la construcción, que ha tardado en adoptar esta tecnología debido a su fuerte arraigo por los medios y los métodos tradicionales de finalización de proyectos. Sin embargo, como indica Doudican, los materiales nuevos son un riesgo para los propietarios, los contratistas y los ingenieros, por lo que le corresponde a su equipo reforzar esa tolerancia al riesgo mediante la confianza. Gracias al uso de Autodesk Fusion 360, los empleados de Advantic pueden trabajar con dibujos al instante sobre el terreno y en el taller de Ohio, con todos los cambios reflejados en tiempo real. "Nos ayuda a optimizar el proceso de entrega de proyectos", comenta Doudican. "Y, al fin y al cabo, genera confianza entre nuestros clientes, que es nuestra máxima aspiración".

Obtenga información sobre cómo Advantic desarrolla sus materiales compuestos con Fusion 360. Ver el vídeo (2:03 min).

Advantic también genera confianza gracias a la resistencia y el rendimiento de sus materiales compuestos, que ofrecen una duración muy superior a la de los materiales convencionales. "Podemos generar los mismos perfiles de resistencia que los materiales de hormigón y con un 50 %, 60 % y 75 % más de ligereza", afirma Doudican. "Un hormigón increíblemente liviano ofrece una oportunidad real en la construcción porque gran parte del coste de la construcción no está asociado con el material en sí, sino con el transporte de ese material al emplazamiento y su colocación segura".

Los polímeros fundidos suponen las alternativas de hormigón más ligeras de Advantic, que a menudo se pueden maniobrar sin necesidad de equipos de elevación caros y peligrosos. Advantic también desarrolla formulaciones patentadas de polímeros de hormigón que son más pesadas que los polímeros fundidos para revestir bóvedas y zanjas debido a que no son susceptibles a la corrosión alcalina y no presentan problemas de permeabilidad. "Con las alternativas de hormigón y acero, estos materiales compuestos amplían considerablemente el juego de herramientas con el que debe trabajar un constructor o un ingeniero", comenta Nielsen.

Doudican está de acuerdo y señala que los constructores aún pueden mostrar reticencias al descubrir por primera vez los materiales de Advantic. «Sin embargo, la primera vez que un instalador de acero te comenta: "Vaya, esto es increíble, hemos podido transportarlo cargándolo sobre nuestros hombros" o "Montamos esto hasta tres, cinco o diez veces más rápido de lo que hubiésemos tardado con materiales convencionales", ese tipo de comentarios te indica que vas por el camino correcto», comenta.

Ese camino está sembrado de entusiasmo por los nuevos materiales, una hazaña notable en un sector tan tradicional. "Lo que ha sido realmente divertido al revolucionar la construcción con la introducción de materiales compuestos es comprobar la rapidez con la que adoptan esta novedad las personas aferradas a su juego de herramientas tradicional de acero, bloques de hormigón y madera", afirma Nielsen. "Es muy interesante comprobar cómo otros reconocen sus ventajas con tanta rapidez".

 

Una versión de este artículo se publicó anteriormente en Redshift (inglés).

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