Esta web utiliza cookies para que podamos ofrecerte la mejor experiencia de usuario posible. La información de las cookies se almacena en tu navegador y realiza funciones tales como reconocerte cuando vuelves a nuestra web o ayudar a nuestro equipo a comprender qué secciones de la web encuentras más interesantes y útiles.
Smart concrete: hacia una construcción sostenible y digitalizada
N#10
15.10.2024
Por Leticia
Presa Madrigal y
Jorge
L. Costafreda Mustelier
El papel de la tecnología en el desarrollo de procesos y materiales de construcción sostenibles.
Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha dado un paso significativo y escalable hacia la mejora de los procesos de construcción con el desarrollo, a partir de sensores económicos y la plataforma Tellus IoT y gracias al apoyo del Laboratorio Oficial de Ensayos de Materiales de Construcción (LOEMCO-FGP), de un diseño para la monitorización del tiempo de fraguado del hormigón en tiempo real. Este avance, publicado recientemente en la revista Applied Sciences, y titulado “Cost-Effective Temperature Sensor for Monitoring the Setting Time of Concrete” no solo promete optimizar la calidad y durabilidad del hormigón, sino que también tiene implicaciones directas para la eficiencia y sostenibilidad de las infraestructuras modernas.
La investigación, liderada por Leticia Presa Madrigal y su equipo, se centró en la creación de un prototipo con sensores económicos que utiliza la tecnología del Internet de las Cosas (IoT) gracias a la plataforma Tellus IoT (figura 1), para proporcionar mediciones en tiempo real del comportamiento térmico del hormigón durante su proceso de fraguado que podían ser analizadas en tiempo real. Este enfoque innovador permite asegurar una correcta evolución del fraguado lo que hace posible una rápida actuación para evitar problemas futuros.
Este estudio es fruto de la combinación de ideas, aprendizajes y prototipos derivados tanto de la tesis de Leticia Presa Madrigal como de la de Juan Antonio Rodríguez Rama, sumados a la experiencia y orientación de los profesores Domingo A. Martín Sánchez, Jorge Luis Costafreda Mustelier y José-Luis Parra y Alfaro de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía (ETSIME-UPM) y Miguel Ángel Sanjuán profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos (ETSCCP-UPM) de la UPM. Contamos con el apoyo del LOEMCO-FGP y su equipo, así como con el grupo de trabajo Tellus UPM, cuyo trabajo fue esencial para lograr los resultados de la investigación (figura 2).
En el desarrollo de este proyecto, denominado Smart Concrete, diseñado y ejecutado conjuntamente por Tellus UPM y el LOEMCO-FGP, se ha dado lugar al artículo científico “Cost-Effective Temperature Sensor for Monitoring the Setting Time of Concrete“. Este proyecto también ha resultado en la presentación del póster “Monitorización del tiempo de fraguado de probetas de hormigón mediante sensores de temperatura” en el 3er Congreso Anual Internacional de Estudiantes de Doctorado organizado por la Universidad Miguel Hernández (III CAIED) y en el Trabajo Final de Grado (TFG) “Transformación digital aplicado en los laboratorios de ensayo: Smart concrete” defendido por la estudiante Paloma Álvarez Hervás, tutorizada por Domingo Alfonso Martín Sánchez, Leticia Presa Madrigal y Juan Antonio Rodríguez Rama y calificado con Matrícula de Honor.
El equipo realizó mediciones de temperatura en 12 especímenes de hormigón, que incluían cuatro mezclas diferentes de cemento con y sin aditivos, evaluadas en tres edades de fraguado (28, 90 y 180 días). Los sensores fueron seleccionados debido a su versatilidad, bajo costo y resistencia a ambientes húmedos. Se caracterizaron y calibraron gracias a la colaboración del Laboratorio de Ensayos y Calibraciones de la ETSIME-UPM – Metrología de la Temperatura (LECEM-MT).
Los resultados de las pruebas experimentales fueron prometedores (figura 3):
- Adecuación de los sensores: Los sensores puede detectar cambios de temperatura con precisión, indicando los tiempos inicial y final de fraguado sin comprometer las propiedades estructurales del hormigón.
- Monitorización en Tiempo Real: La capacidad de obtener datos en tiempo real sobre la temperatura del hormigón durante el fraguado permite una monitorización continua, facilitando la detección temprana de posibles problemas.
- Optimización de la Calidad: Al existir una relación entre la temperatura de fraguado y la resistencia del hormigón, se pueden tomar medidas correctivas oportunas para garantizar la calidad del material.
- Eficiencia y Sostenibilidad: Este sistema no destructivo y de bajo coste reduce la necesidad de pruebas frecuentes y costosas, optimizando el uso de materiales y mejorando la sostenibilidad de las estructuras.
Este avance representa un paso importante hacia la digitalización de la construcción. La integración de tecnologías IoT en los procesos constructivos no solo mejora la eficiencia y reduce costos, sino que también contribuye a la sostenibilidad al asegurar la durabilidad de las infraestructuras. La implementación de este sensor podría convertirse en una referencia en la industria, promoviendo prácticas más innovadoras y responsables (figuras 4.a y 4.b).
Este trabajo nos ha permitido profundizar en las sinergias entre la digitalización y la industria, abriendo nuevas vías para mejorar y comprender los procesos involucrados.
Este desarrollo demuestra el compromiso de la UPM con la innovación y la sostenibilidad en la construcción, reafirmando su posición como líder en investigación aplicada.
Contribución al cumplimiento de los ODS del proyecto.
v ODS 4: Educación de Calidad
§ Metas 4.4 y 4.7: El proyecto contribuye a la educación superior en ingeniería mediante la integración de tecnologías avanzadas como IoT y la realización de investigaciones aplicadas. Esto promueve un aprendizaje práctico y relevante para el desarrollo profesional y personal.
v ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura
§ Meta 9.4: Mejora la sostenibilidad y calidad de las infraestructuras con técnicas avanzadas de construcción, promoviendo un uso más eficiente de los recursos y la adopción de tecnologías limpias.
§ Meta 9.5: Fomenta la innovación y la investigación científica mediante la aplicación de IoT y sensores económicos en procesos constructivos.
v ODS 11: Ciudades y Comunidades Sostenibles
§ Meta 11.3: Optimiza el uso de materiales y promueve la gestión sostenible de recursos a través de monitoreo en tiempo real durante la construcción.
§ Meta 11.b: Contribuye al desarrollo de ciudades resilientes mediante la implementación de principios de sostenibilidad en el diseño y construcción de infraestructuras.
v ODS 12: Producción y Consumo Responsables
§ Meta 12.2: Promueve la gestión sostenible de recursos naturales con técnicas de construcción que minimizan el desperdicio.
§ Meta 12.4: Reduce la generación de desechos y mejora la gestión de productos químicos a través del uso de tecnología de sensores que disminuyen la necesidad de pruebas destructivas.
v ODS 13: Acción por el Clima
§ Meta 13.2: Ayuda a integrar medidas contra el cambio climático en las políticas y planificación del sector construcción mediante estrategias de reducción del impacto ambiental.
Este proyecto demuestra un esfuerzo integral por integrar tecnologías digitales y principios de sostenibilidad en el campo de la construcción, alineándose con múltiples metas de los ODS y promoviendo un impacto positivo duradero en el sector.
Acceso al Artículo Completo: Para aquellos interesados en más detalles sobre este proyecto y su investigación, se puede acceder a través del siguiente enlace a toda la documentación.
Autores:
Leticia Presa Madrigal [Profesor Ayudante ETSIME-UPM (Departamento de Ingeniería Geológica y Minera) / Responsable de Internacional de la UESEVI
Jorge L. Costafreda Mustelier. Profesor Contratado Doctor ETSIME-UPM (Departamento de Ingeniería Geológica y Minera) / Responsable de Cooperación de la UESEVI] ·
Juan Antonio Rodríguez Rama. Doctorando ETSIME-UPM (Departamento de Ingeniería Geológica y Minera)/ Responsable del Ecosistema Tellus UPM (UESEVI)
Domingo Alfonso Martín Sánchez [Profesor Contratado Doctor de la ETSIME-UPM (Departamento de Ingeniería Geológica y Minera) / Director Académico de la UESEVI
José Luis Parra y Alfaro [Profesor Titular de la ETSIME-UPM (Departamento de Ingeniería Geológica y Minera) / Adjunto a Dirección para Comunicación y Relaciones Institucionales de la ETSIME-UPM
Javier Maroto Lorenzo. Director de la UTIC-ETSIME-UPM / Responsable de I+D+i de UESEVI
Miguel Ángel Sanjuán [Profesor asociado ETSICCP-UPM