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鈥淐uando la gente me pregunta qu茅 hago鈥� mi respuesta habitual es: 鈥樎縃as visto Los Picapiedra?鈥欌��, dice Joel Galassini, vicepresidente ejecutivo de la divisi贸n de cemento comercial de Cemex, una empresa de materiales de construcci贸n con sede en M茅xico.

Los Picapiedra es un dibujo animado estadounidense de la d茅cada de 1960 ambientado en una Edad de Piedra romantizada.

Su respuesta jocosa sugiere que el sector en el que trabaja es anticuado.

鈥淢e describo a m铆 mismo como una caricatura de la Edad de Piedra, pero tenemos muchas personas que son Los Supers贸nicos鈥�, a帽ade.

Los Supers贸nicos fueron los personajes principales de otra comedia animada estadounidense (llamada simplemente Los Supers贸nicos) de los a帽os 60, que segu铆a a una familia en un entorno idealizado del futuro.

Un sector en evoluci贸n

Justo detr谩s del hombro de Galassini, mientras cuenta esta an茅cdota, se encuentra el Lote Sur del Centro de Convenciones de Las Vegas, repleto hasta los topes de sofisticados equipos de construcci贸n, tecnolog铆a y ciencia de 煤ltima generaci贸n en exhibici贸n para World of Concrete 2024.

Ha tomado tiempo, dijo el vicepresidente de Cemex, pero cree que la industria del concreto est谩 avanzando a pasos agigantados hacia el futuro.

鈥淓stamos usando IA en muchas de nuestras operaciones, estamos utilizando drones y estamos estudiando veh铆culos aut贸nomos y todas esas cosas鈥� Lo describo como Los Picapiedra, pero, en realidad, tenemos muchas cosas de Los Supers贸nicos鈥�, dijo.

Soluciones bajas en carbono

Ya sea impulsada por misiones internas de la empresa, regulaciones gubernamentales o estipulaciones contractuales, la industria del hormig贸n ha necesitado hacer enormes avances, r谩pidamente, en la creaci贸n de m谩s productos a partir de materiales reciclados con menores huellas de CO2.

Una m谩quina de impresi贸n 3D RIC en exhibici贸n en World of Concrete en Las Vegas, EE. UU., 2024 (Imagen: Mitchell Keller)

Para satisfacer la demanda de los consumidores y cumplir con las normas ambientales, muchas empresas reconfiguraron su proceso de fabricaci贸n de cemento. El cemento es un ingrediente clave del hormig贸n, pero uno de los principales productores de carbono del mundo.

Esto ha significado una mayor participaci贸n de la comunidad cient铆fica, que a nivel mundial ha encontrado soluciones con bajas emisiones de carbono para las mezclas de cemento, incluidos los investigadores de Empa, los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y 罢别肠苍辞濒辞驳铆补 de Materiales.

鈥淟as principales innovaciones en productos de cemento y hormig贸n en los 煤ltimos a帽os han sido impulsadas por la necesidad de mejorar la sostenibilidad y reducir las emisiones鈥�, confirm贸 el Dr. Mateusz Wyrzykowski, l铆der del grupo de tecnolog铆a del hormig贸n en el laboratorio de hormig贸n y asfalto de Empa.

Desde el grafeno, el c谩帽amo, el caf茅 y una serie de nuevos aditivos y sustancias sint茅ticas especializadas se han ido introduciendo en el hormig贸n y el cemento. Los resultados y las intenciones var铆an, pero la experimentaci贸n es fundamental para descubrir productos innovadores que puedan ayudar a reducir las emisiones.

鈥淕racias a la reducci贸n de residuos y al uso responsable de los recursos se han logrado avances importantes鈥�, a帽ade Wyrzykowski.

Uno de los materiales m谩s intrigantes para el cemento que Empa ha estudiado es el biocarb贸n, un material rico en carbono creado a partir de la pir贸lisis de la biomasa; en otras palabras, es el bioproducto de calentar materiales org谩nicos sin ox铆geno.

En teor铆a, el hormig贸n elaborado con cemento de biocarb贸n, a partir de materiales org谩nicos, podr铆a eliminar el carbono de la atm贸sfera. En la actualidad, el biocarb贸n se ha utilizado con 茅xito como forma de aislamiento.

Algunos productos ya est谩n en el mercado, pero Empa sugiere que, con investigaciones adicionales, se lanzar谩 una versi贸n m谩s fuerte y segura de un aditivo de biocarb贸n.

Este nuevo hotel con servidores inform谩ticos en Heidelberg, Alemania, se considera el edificio impreso en 3D m谩s grande de Europa (Imagen: SSV Architekten)

鈥淓l biocarb贸n es muy poroso y absorbe mucha agua, pero tambi茅n los costosos aditivos que se utilizan en la producci贸n de hormig贸n鈥�, explica Wyrzykowski. 鈥淓s dif铆cil de manipular y no es totalmente inocuo鈥�.

Seg煤n Empa, el polvo fino de biocarb贸n es problem谩tico para las v铆as respiratorias humanas y conlleva riesgo de explosi贸n.

Por ello, se contin煤a investigando si el material se puede procesar en pellets.

鈥淵a existen agregados ligeros de este tipo a partir de otros materiales, como arcilla expandida o cenizas volantes鈥�, afirma Wyrzykowski, se帽alando que existen algunos precedentes. 鈥淓l conocimiento sobre el manejo de estos materiales est谩 disponible en la industria, y esto aumenta las posibilidades de que el concepto se ponga en pr谩ctica鈥�.

Rean谩lisis de la producci贸n de cemento

De regreso a Cemex, Galassini dijo que su compa帽铆a ha elaborado productos con menos cl铆nker que el cemento tradicional y productos con cenizas volantes, los cuales ayudan a reducir las emisiones de carbono.

Pero reanalizar toda la producci贸n de cemento, dijo, es tan importante como ajustar su composici贸n qu铆mica.

鈥淓n nuestros hornos quemamos otras cosas en lugar de carb贸n鈥�, explica. 鈥淧odemos quemar desechos reciclados, neum谩ticos, combustible residual, residuos industriales y dom茅sticos鈥� Tenemos algunos desechos que podemos recoger del ganado, de los cad谩veres de las vacas, y desecharlos de manera responsable para utilizarlos como combustible para los hornos鈥�.

El sistema, se帽ala, no est谩 totalmente libre de emisiones, pero 茅stas se reducen considerablemente y ayudan a facilitar mayores ganancias, incluidos ahorros de costos por las fuentes de combustible recicladas.

Los usuarios trabajan en el tablero electr贸nico de un mezclador volum茅trico de Cemen Tech, que activa el veh铆culo para mezclar diversos materiales para la producci贸n de concreto en el lugar (Imagen: Mitchell Keller)

鈥淣uestra planta de cemento en Berl铆n consume un 98% de producto reciclado鈥�, afirma Gassalini, se帽alando que el pa铆s abandon贸 la eliminaci贸n de residuos en vertederos a mediados de la d茅cada de 2000. 鈥淭omamos todos esos residuos, los granulamos y los quemamos en el horno. As铆 que, en lugar de arrojarlos a un vertedero y generar metano, que creo que es 30 veces m谩s potente que el CO2, podemos quemar esos residuos, crear cemento y crear un producto鈥�.

Esta forma de pensar no es aislada: la mayor铆a de los principales actores mundiales han adoptado enfoques agresivos para reducir las emisiones de carbono y aumentar la circularidad.

El grupo alem谩n Heidelberg Materials lanz贸 una serie de productos con bajas emisiones de carbono en 2023 y planea abrir una instalaci贸n de almacenamiento de captura de carbono (CSS) en una planta de cemento en Noruega para fines de 2024.

鈥淣uestro proyecto CSS en la planta noruega de Brevik comenz贸 como una idea ambiciosa a mediados de la d茅cada de 2000鈥�, dijo un portavoz de Heidelberg.

鈥淟as ideas iniciales se convirtieron en un estudio te贸rico. En diciembre de 2020, el gobierno noruego dio la aprobaci贸n final y el apoyo para la construcci贸n de la primera instalaci贸n de captura de carbono a escala industrial del mundo en una planta de cemento鈥�.

Este proyecto eliminar铆a el carbono del sitio y lo depositar铆a en un dep贸sito submarino.

鈥淯na vez que est茅 en funcionamiento, se capturar谩n 400.000 toneladas de CO鈧� al a帽o y se transportar谩n por barco a una terminal terrestre en la costa oeste de Noruega鈥�, explic贸 Heidelberg. 鈥淒esde all铆, el CO鈧� licuado se transportar谩 por tuber铆as hasta el lugar de almacenamiento bajo el Mar del Norte, donde se almacenar谩 de forma permanente鈥�.

Si bien los m茅todos de captura y secuestro de carbono a煤n son imperfectos, Heidelberg se帽al贸 que son solo una palanca de innovaci贸n sustentable.

鈥淪eguimos descarbonizando nuestra cartera de productos a trav茅s de medidas convencionales de reducci贸n de carbono鈥�, afirma la empresa. 鈥淒urante a帽os, nuestros equipos han trabajado para reducir el contenido de cl铆nker en nuestros productos, modificar la cartera de productos y aumentar la proporci贸n de combustibles alternativos鈥�.

Las m谩quinas ayudan a la innovaci贸n

Si bien el hormig贸n y el cemento experimentan cambios f铆sicos, la maquinaria que mezcla y vierte la sustancia tambi茅n debe adaptarse a los nuevos tiempos.

Los camiones mezcladores volum茅tricos o m贸viles no son nuevos, pero los avances en tecnolog铆a inform谩tica, almacenamiento de materiales y catalogaci贸n de datos han hecho que estas herramientas, ya de por s铆 valiosas, lo sean enormemente en la era moderna.

Una p谩gina de inicio de un producto evoBuild (Imagen: Heidelberg Materials Group)

Cemen Tech se autodenomina el mayor fabricante mundial de soluciones de dosificaci贸n volum茅trica y mezcla continua de hormig贸n y ha estado en el negocio de la mezcla volum茅trica desde el principio.

Con todos los materiales de concreto necesarios almacenados y mezclados en el cami贸n y en el sitio, los gerentes de proyecto promocionan ahorros en transporte, pero la sofisticada tecnolog铆a de la unidad tambi茅n garantiza que el desperdicio sea limitado y que la producci贸n de concreto cumpla con las expectativas para el trabajo y el clima.

Zach McQuay, que dirige McQuay Construction en Oklahoma, EE. UU., utiliza una Cemen Tech C-Series y observa el orden que una m谩quina puede aportar a un trabajo.

鈥淭ienes el control total鈥�, afirma. 鈥淓s una planta m贸vil, por lo que no tenemos que desplazarnos. Podemos cargar todo el material en el lugar y recorremos 402 metros al d铆a con solo tres camiones鈥�.

En comparaci贸n con el uso de una planta de hormig贸n premezclado fuera del sitio, McQuay estim贸 que un trabajo similar requerir铆a 20 o m谩s camiones, adem谩s del tiempo de viaje y la carga y descarga.

McQuay explica que, con una mezcladora volum茅trica, 鈥渘o fabricamos hormig贸n hasta que pulsamos el bot贸n de inicio. Recibimos hormig贸n fresco cuando lo necesitamos鈥�.

Las pruebas de aire se pueden realizar en el sitio y el mezclador puede crear lotes peque帽os a la vez, lo que seg煤n McQuay reduce el desperdicio.

鈥淓n el mundo de la mezcla preparada, si no pasan la prueba de aire, se rechaza toda la carga鈥�, explic贸, y se帽al贸 que las mezcladoras volum茅tricas pueden simplemente preparar un nuevo lote (y hacer ajustes a la mezcla entre medias). 鈥淓n el mundo volum茅trico, si nos equivocamos en la prueba de aire, vamos a tener menos de media carretilla para reciclar鈥�.

Con arena, roca, agua, productos qu铆micos y materiales sint茅ticos necesarios para producir hormig贸n en el cami贸n, una interfaz de computadora permite a los usuarios gestionar la composici贸n exacta de su mezcla y ajustarla seg煤n sea necesario.

鈥淭enemos una relaci贸n agua/cemento en tiempo real. Tenemos una tasa de dosificaci贸n en tiempo real de nuestros productos qu铆micos. Tenemos una clasificaci贸n en tiempo real de nuestra arena, roca y agua, por lo que podemos ajustar cualquiera de esos aspectos en cualquier momento durante el proyecto鈥�, agreg贸 McQuay.

Una impresora 3D en el exterior del Centro de Convenciones de Las Vegas durante la exposici贸n World of Concrete 2024 (Imagen: Mitchell Keller)

Los datos de registro crean una red de informaci贸n confiable que los pavimentadores o colocadores pueden recordar para trabajos similares o en entornos comparables.

En otros lugares, los avances en inteligencia artificial, escaneo e impresi贸n 3D y tecnolog铆a de sensores han ayudado enormemente a las pavimentadoras y otras m谩quinas enfocadas en el hormig贸n. Una pavimentadora de encofrado deslizante del grupo alem谩n Wirtgen es un ejemplo.

鈥淎l extender hormig贸n con las extendedoras de encofrado deslizante de Wirtgen se pueden utilizar diferentes funciones autom谩ticas, como el sistema AutoPilot 2.0 o el insertador autom谩tico de pasadores鈥�, explica la empresa. 鈥淓l sistema de control AutoPilot 3D desarrollado por Wirtgen permite controlar de forma precisa y sin necesidad de cables las extendedoras de encofrado deslizante durante la creaci贸n de todo tipo de perfiles desplazados e insertados.

鈥淟a creaci贸n de un modelo de datos geod茅sicos por parte de un top贸grafo ya no es necesaria. La instalaci贸n y retirada de un cable de gu铆a, como es habitual en un sistema de control de maquinaria convencional, ha quedado obsoleta.

鈥淟a m谩quina se desplaza a lo largo de una l铆nea de gu铆a virtual con posicionamiento por sat茅lite. Tanto el ajuste de altura como la direcci贸n de la m谩quina se controlan autom谩ticamente鈥�.

Impresi贸n 3D y hormig贸n

Uno de los avances en automatizaci贸n del hormig贸n m谩s tentadores y visualmente estimulantes es la impresi贸n 3D.

Las m谩quinas de impresi贸n 3D por extrusi贸n en capas, que utilizan una boquilla controlada que exprime con precisi贸n una pasta cementicia capa por capa, fueron algunas de las demostraciones m谩s populares en World of Concrete.

Las pilas de hormig贸n con forma de "pasta de dientes" se pueden construir tan altas como lo permita la impresora o el entorno, y algunas impresoras son lo suficientemente grandes como para imprimir edificios enteros.

El a帽o pasado, en Heidelberg (Alemania), se construy贸 en una impresora 3D de COBOD International, un producto con sede en Dinamarca, el edificio m谩s grande impreso en 3D de Europa. El edificio tiene 54 m de largo, 11 m de ancho y 9 m de alto.

La impresora 3D COBOD BOD2 puede crear formas geom茅tricas no cuadradas adem谩s de estructuras en forma de caja. La construcci贸n comenz贸 a mediados de 2023 y tom贸 aproximadamente 172 horas.

鈥淓speramos que las impresoras duren entre cinco y diez a帽os鈥�, afirma Philip Lund-Nielsen, cofundador de COBOD, y se帽ala que la longevidad de las m谩quinas est谩 aumentando. 鈥淓l 90 % de las m谩quinas son de acero galvanizado. La mayor铆a de los problemas que tienen nuestros clientes en la obra son la elecci贸n correcta de los materiales; una vez que dominan esa tarea, se vuelven realmente eficientes鈥�.

Poni茅ndolo todo junto

As铆 como el hormig贸n es un producto hecho de elementos particulares que trabajan en conjunto, los l铆deres de la industria deber谩n seguir trabajando en colaboraci贸n para hacer avanzar el producto.

"Realmente se trata de trabajar con propietarios, arquitectos e ingenieros para garantizar que estamos dise帽ando un edificio, una acera o un pavimento de forma adecuada y no exagerando", afirma Galassini. "Si nos fijamos en el hormig贸n que se vierte en la mayor铆a de las aceras de una ciudad, es una receta que especifica la ciudad.

鈥淓sa receta crear谩 una acera que tenga, digamos, entre 6.000 y 8.000 PSI de resistencia, lo que ser铆a similar a una pista de aterrizaje de aeropuerto. As铆 que puedo aterrizar un 747 en una acera que solo necesita 2.500 PSI de resistencia鈥�.

Con toda esta informaci贸n y tecnolog铆a disponible para abordar este ejemplo de sobreingenier铆a, Galassini cree que es hora de encontrar soluciones a largo plazo.

Y aquellos que no se modernicen y contribuyan a resolver el problema pueden quedarse atr谩s.

鈥淐reo鈥�, afirma Galassini, 鈥渜ue quienes sigan innovando y esforz谩ndose ser谩n los m谩s propensos a ganar. En alg煤n momento, quienes se resistan al cambio llegar谩n a un punto de inflexi贸n en el que, de repente, no tendr谩n otra opci贸n, o tal vez sea demasiado tarde鈥�.