El inventor de la casa impresa en 3D, Ma Yihe, muestra un modelo en Shanghai, Porcelana, 2014. Ver fotos de construcción de viviendas. © Pei Xin / Xinhua Press / Corbis 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 majestuosas estructuras como el Panteón de Roma, sigue siendo la cúpula de hormigón no reforzado más grande del mundo [fuente:Pruitt].
A través de los siglos, ingenieros y arquitectos han ideado formas siempre nuevas de construir más alto, creaciones más fuertes y hermosas que utilizan materiales que cambian el juego como vigas de acero, cimientos antisísmicos y muros cortina de vidrio.
Pero, ¿qué le depara el futuro a la tecnología de la construcción? ¿Llegará el día en que los ruidosos equipos de construcción sean reemplazados por enjambres de nanobots autónomos? ¿Se curarán milagrosamente algún día las grietas de los cimientos de hormigón? ¿O las estaciones de servicio serán reemplazadas por autos eléctricos que funcionen en carreteras con carga automática?
Siga leyendo para conocer nuestra lista completa de las 10 innovaciones de construcción más emocionantes del futuro cercano. Algunos incluso están en uso hoy.
Si el hormigón de la carretera pudo curarse a sí mismo, las ciudades podrían ahorrar mucho dinero. Justin Sullivan / Getty Images 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]. Piensa en todas las casas de hormigón edificios de oficinas, iglesias y puentes construidos cada año. El hormigón es barato y ampliamente adaptable, pero también es susceptible de agrietarse y deteriorarse bajo tensiones como el calor y el frío extremos.
En el pasado, la única forma de reparar el hormigón agrietado era parchearlo, reforzarlo, o derribarlo y empezar de cero. Pero ya no más. En 2010, un estudiante de posgrado y profesor de ingeniería química en la Universidad de Rhode Island creó un nuevo tipo de concreto "inteligente" que "cura" sus propias grietas. La mezcla de hormigón está incrustada con diminutas 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 autocuración del hormigón. 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 medioambientales. La producción mundial de hormigón representa actualmente el 5 por ciento de las emisiones globales de dióxido de carbono [fuente:Rubenstein]. El hormigón inteligente no solo haría nuestras estructuras más seguras, pero también reducir los gases de efecto invernadero.
Los nanotubos de carbono tienen la relación resistencia-peso más alta de cualquier material en la Tierra y se pueden estirar un millón de veces más que su espesor. © Arte digital / Corbis Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro. Eso es increíblemente pequeño. Una sola hoja de papel es 100, 000 nanómetros. Su uña crece aproximadamente 1 nanómetro por segundo. Incluso una hebra de su ADN tiene 2,5 nanómetros de ancho [fuente:NANO.gov]. Construir materiales a 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, la proporción de su área superficial a su masa aumenta. Estos nanotubos de carbono tienen la relación resistencia-peso más alta de cualquier material en la Tierra y pueden estirarse un millón de veces más que su espesor [fuente:NBS]. Los nanotubos de carbono son tan ligeros y fuertes que pueden incrustarse en otros materiales de construcción como metales, hormigón, 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].
El aluminio transparente podría usarse para construir rascacielos con paredes de vidrio imponentes que requirieran menos soporte interno. claser / E + / Getty Images Por décadas, Los ingenieros químicos han soñado con un material que combine la resistencia y durabilidad del metal con la pureza cristalina del vidrio. Este "metal transparente" podría usarse para construir rascacielos con paredes de vidrio que requieran menos soporte interno. Los edificios militares seguros podrían instalar ventanas delgadas de metal transparente impermeable al fuego de artillería de mayor 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 pulverulenta de aluminio, oxígeno y nitrógeno. Una cerámica es dura material generalmente cristalino que se obtiene mediante un proceso de calentamiento y enfriamiento. En este caso, el polvo de aluminio se coloca bajo una inmensa presión, calentado durante días a las 2, 000 grados C (3, 632 grados F) y finalmente pulido para producir un perfectamente claro, material similar al vidrio con la resistencia 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 ópticas.
El agregado más grande y la falta de arena en el asfalto permeable (que se muestra aquí) crea vacíos interconectados, permitir que el agua fluya a través de la superficie en lugar de salir de ella, que reduce la escorrentía de aguas pluviales. BanksPhotos / E + / Getty Images Durante una fuerte tormenta, mantos de agua de lluvia caen sobre las carreteras, aceras y estacionamientos, limpiando escombros y contaminantes de la superficie y lavando químicos potencialmente tóxicos como gasolina directamente en alcantarillas y arroyos. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (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 pasa a través de los niveles del suelo, los microorganismos y las raíces de las plantas absorben el exceso de sustancias químicas [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 hormigón permeable o permeable se fabrica con granos más grandes de roca y arena, dejando entre el 15 y el 35 por ciento del 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 hormigón permeable es un excelente sustituto del asfalto en los estacionamientos. No solo reduce significativamente la escorrentía, pero también el color más claro del hormigón refleja la luz del sol y se mantiene más fresco en el verano.
Una esponja de carbono hecha de aerogel descansa sobre esta flor de cerezo. Aunque es más ligero que el helio, puede absorber aceite 250-900 veces su propia masa. © Imaginechina / Corbis Si la famosa estatua de mármol del David de Miguel Ángel estaba 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 típicamente los aerogeles son 15 veces más pesados que el aire [fuente:Aerogel.org].
Podría pensar en el gel como una sustancia húmeda, como gel para el cabello. Pero el aerogel se fabrica quitando el líquido de un gel. Todo lo que queda es la estructura de sílice, que es de 90 a 99 por ciento de aire. El aerogel es casi ingrávido, pero se puede hacer girar en finas láminas de tela de aerogel. En proyectos de construcción, La tela de aerogel demuestra propiedades "superanlaminantes". Su estructura porosa dificulta el paso del calor. En pruebas, La tela de aerogel tenía de dos a cuatro veces el poder aislante del aislamiento tradicional de fibra de vidrio o espuma [fuente:LaMonica]. Una vez que baje el precio, podría ser ampliamente utilizado en la construcción.
Esta mesa cambia de color cuando algo cálido descansa sobre ella, gracias a una superficie reactiva a la temperatura. Estudios de color en movimiento Si estuvieras vivo en 1991 y vivieras en la superficie, es muy probable que tengas una camiseta Hypercolor. Por algún milagro científico, un milagro llamado tinte termocrómico - la gente de Hypercolor fabricaba camisetas que cambiaban de color con la temperatura corporal. Los comerciales lo hacían lucir super cool 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 brillantes =no super sexy.
Hoy dia, 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 azulejos son de un negro brillante, pero cuando tocas las baldosas, o las golpeas con luz directa o agua tibia, los colores se transforman como la aurora boreal en azules iridiscentes, rosas y verdes. 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.
Kirstin Petersen, becario académico en inteligencia artificial en la Universidad de Harvard, demuestra robots inspirados en termitas en la reunión de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en Chicago en 2014. KERRY SHERIDAN / AFP / Getty Images 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 estructuras de barro colosales y complejas. 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 individuos decididos, crean obras monumentales de barro.
Inspirado por 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 parecidas a ladrillos levantando cada ladrillo, escalar la pared y colocar el ladrillo en un lugar abierto. Tienen sensores para detectar la presencia de otros robots y reglas para apartarse unos de otros. Como termitas nadie los "controla", pero están programados para construir colectivamente un diseño específico.
Imagínese las aplicaciones:Enjambres de robots 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 que se ensamblan mediante enjambres de robots nadadores. Un experimento similar utilizó un enjambre de robots voladores autónomos para construir una torre de ladrillos ingeniosamente ondulante [fuente:Liggett].
Ma Yihe (izquierda) muestra las paredes impresas en 3D de las casas que está construyendo su empresa en Shanghai, Porcelana. Su empresa planea construir 10 de estos en un día. © Pei Xin / Xinhua Press / Corbis La impresión 3D finalmente se ha generalizado. Makerbot está vendiendo máquinas de escritorio ingeniosas (y casi asequibles) que pueden imprimir juguetes de plástico 3D totalmente renderizados. joyas, partes de máquinas y miembros artificiales. Pero, ¿y si quieres imprimir algo más grande que una caja de zapatos? ¿Podría realmente construir una impresora 3D lo suficientemente grande como para imprimir una casa de plástico?
La respuesta es sí." Un estudio de arquitectura holandés 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, llamado Kamermaker o "creador de habitaciones". Utilizando el mismo material de origen plástico que las impresoras 3D a pequeña escala, Kamermaker puede imprimir grandes componentes de plástico tipo LEGO que se ensamblarán en habitaciones individuales de la casa. Las habitaciones se cerrarán juntas, de nuevo, piense en LEGO, con los exteriores impresos de la casa diseñados para parecerse a una casa de canal tradicional holandesa.
Mientras tanto, una empresa de construcción china está construyendo casas utilizando una impresora 3-D gigante que rocía capas de cemento y desechos de construcción para ensamblar las casas. La compañía dice que las casas costarán menos de $ 5, 000 cada uno, y puede producir hasta 10 de ellos en un día [fuente:Guardian].
No es necesario un automóvil con paneles solares si se nos ocurren carreteras que puedan proporcionar energía de forma inalámbrica a un automóvil eléctrico. © Chris Rogers / Corbis Google está acaparando toda la atención con su automóvil 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 potencia" que puede cargar de forma inalámbrica un coche eléctrico aparcado [fuente:Barry]. El siguiente paso es integrar la tecnología de carga inalámbrica en la superficie real de la carretera para que los vehículos eléctricos puedan recargarse en movimiento. ¡No más estaciones de servicio!
Otras ideas interesantes que pueden hacerse realidad algún día son las superficies de las carreteras que absorben la luz solar para generar electricidad, o, incluso más fresco, incrustar la carretera con cristales piezoeléctricos que capturan las vibraciones de los automóviles que pasan y las convierten en energía utilizable [fuente:cero a 60 veces].
La dura cáscara del abulón inspiró a los investigadores del MIT a aislar la enzima que utiliza el abulón para mineralizar el C02 con el fin de construir sus conchas. Un día, podríamos fabricar ladrillos de carbono a partir de CO2. Bill Brennan / Perspectivas / Getty Images El dióxido de carbono (CO2) arrojado por las centrales eléctricas y los automóviles es la mayor fuente de gases de efecto invernadero producidos por el hombre. Todos los años, 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 energético experimenta atrapando o "secuestrando" las emisiones de CO2 bajo tierra, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha utilizado con éxito levadura modificada genéticamente para convertir el gas CO2 en sólido, materiales de construcción a base de carbono.
Como el equipo de termitas de Harvard, los investigadores del MIT también se inspiraron en la naturaleza, esta vez el abulón. Como otros crustáceos, El abulón puede convertir el CO2 y los minerales del océano en carbonato de calcio para construir sus caparazones duros como una roca. Los investigadores aislaron la enzima que usa el abulón para mineralizar el CO2 y diseñaron un lote de levadura para producirlo. Un vaso de precipitados lleno de levadura genéticamente modificada puede producir 2 libras (1 kilogramo) de carbonato sólido a partir de solo 1 libra (0,5 kilogramos) de CO2 [fuente:Trafton]. Imagínese cuántos ladrillos de carbono podrían fabricar con 30 mil millones de toneladas métricas de CO2.
Para obtener mucha más lista de inventos que cambiarán el mundo y predicciones futuristas, consulte los enlaces relacionados de HowStuffWorks en la página siguiente.
Hay algo a la vez emocionante y aterrador en ver a un enjambre de robots voladores autónomos construir algo hermoso, o un automóvil robótico autónomo se detiene sin problemas hasta el servicio de 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 invariablemente será algo bueno, hacer las carreteras más seguras (los automóviles de Google aún no han tenido un accidente ni han recibido una multa) y automatizar 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 la batería. Solo espero que nuestra carrera por el progreso científico esté controlada por un fuerte interruptor ético de "apagado". Solo para estar seguros, Desenchufo todos mis electrodomésticos "inteligentes" por la noche. Me gusta mi bazo justo donde está gracias.
