I+D+i - Montalbán y Rodríguez

Entendemos que invertir decididamente en I+D+i es clave para mejorar la competitividad y encontrar soluciones innovadoras a los retos globales que nos planteamos como sociedad.

I+D+i, Pavimentos

Sistema GAUSS, pavimentos resistentes ante cargas de tráfico

Gauss, pavimentos resistentes ante cargas de tráfico

El desarrollo del sistema autoblocante Gauss® a partir de los ensayos de rodadura para adoquines y baldosas

«Adiós al asfalto y hola a pavimentos más pensados para las personas y la vida vecinal que para los coches.»

Así comenzaba Clara Blanchar el artículo Las cuatro nuevas calles del Eixample no tendrán asfalto, publicado en El País.

En él contaba como en Barcelona, como en tantos otros lugares, se está apostando por pavimentos más sostenibles, agradables y drenantes que el asfalto.

En este contexto, las soluciones de pavimentación con adoquines y baldosas están experimentando un gran auge y se han incrementado los estudios sobre su durabilidad.

Fig. 1 | Fotografía del modelo de celosía Nature con tratamiento fotocatalítico. Fuente: elaboración propia, Ecomyrsa.

Una de sus patologías habituales es la rotura a causa de las fuerzas horizontales y de vuelco producidos por el tráfico rodado. El paso de vehículos sobre los adoquines genera unos esfuerzos considerables en las secciones con menor inercia de las piezas, que empeoran cuando los vehículos efectúan giros -ya que se suman las tensiones tangenciales.

Fig. 2 | Disposición en espiga y principales esfuerzos que absorben los pavimentos de adoquines debidos al tráfico rodado. Fuente: Guía técnica de ANDECE – Pavimentos con adoquines de hormigón.

Si se quiere encontrar formas de evitar o minimizar estos daños, parece sensato empezar entonces por caracterizar estos procesos mediante ensayos de laboratorio específicos, para después aplicar las conclusiones al diseño de nuevos pavimentos.

Esta aproximación fue la manera en la que se articuló la colaboración entre el Centro Tecnológico de la Construcción – CTCON y Montalbán y Rodríguez y que concluyó con el desarrollo del sistema autoblocante Gauss: una tecnología para la mejora de la resistencia de los pavimentos al vuelco y deslizamiento ante cargas de tráfico rodado.

1ª Fase: diseño y puesta en marcha de los ensayos

La primera fase de este proyecto consistió en diseñar y probar un nuevo método de ensayo que permitiera determinar la estabilidad de diferentes tipos de adoquines y baldosas ante cargas de tráfico continuadas.

Puesto que no existe una normativa específica para este tipo de ensayos, se partió de la norma UNE EN 12697-22 “Mezclas bituminosas. Métodos de ensayo para mezclas bituminosas en caliente. Parte 22: Ensayo de rodadura” y se adaptó para su aplicación a paños de adoquines.

Se simuló el paso de unos 15.600 vehículos durante 5 horas sobre paños de adoquines de 1,5 x 2 metros. Además, se estudió la forma de colocación de varios tipos de adoquín ejecutados de forma similar a como lo estarían en una obra real.

Fig. 3 | Fotografías de los ensayos. Fuente: Centro Tecnológico de la Construcción – CTCON.

Los resultados de los ensayos mostraron que los movimientos críticos se producen por la movilización de todo el paño de adoquines y no por la deformación de las juntas, y que están debidos principalmente a cargas tangenciales.

Puede consultar con más detalle las características y resultados de los ensayos en el artículo publicado en la revista PHI en colaboración con el CTCON: Diseño de ensayo para determinar el comportamiento de pavimentos de adoquín bajo cargas de tráfico.

2ª Fase: investigación aplicada en el sistema Gauss®

A partir de los resultados de laboratorio se empezó a trabajar en la modificación de algunos modelos de baldosas y adoquines de la gama de pavimentos de Montalbán y Rodríguez.

Los resultados apuntaban la posibilidad de que la mejora de la traba entre las piezas del paño de pavimentación pudiera servir para dispersar mejor los esfuerzos tangenciales y minimizar los movimientos críticos al hacer trabajar solidariamente a un mayor número de piezas.

Siguiendo esta línea, se desarrolló el sistema autoblocante Gauss® rediseñando la forma y disposición de los tetones de contacto entre piezas en relación a la geometría de las mismas.

El sistema se aplicó entonces a los modelos de baldosa Europa de espesor 10 cm y formato 100 x 100 cm. También al modelo de adoquín Europa combinado de 16 x (12/16/24) para espesores de 5 y 7 cm.

Todos los ensayos dieron resultados satisfactorios.

Fig. 4 | Sistema autoblocante Gauss incorporado en modelos de adoquines y baldosas para mejorar la estabilidad de los paños ante vuelcos y deslizamientos. Fuente: Ecomyrsa.

Agradecimientos

Carlos Rodríguez y Miriam Hernández, Departamento de Materiales de la Construcción del Centro Tecnológico de la Construcción Región de Murcia – CTCON > https://ctcon-rm.com/es

Bibliografía

Rodríguez, C. y M. Hernández (2019). Diseño de ensayo para determinar el comportamiento de pavimentos de adoquín bajo cargas de tráfico. PHI – Planta de Hormigón Internacional, 2019(3), 62-67. https://www.cpi-worldwide.com/uploads/journals/pdf/2019/03/es/es_03_2019_62_67.pdf

UNE EN 12697-22 “Mezclas bituminosas. Métodos de ensayo para mezclas bituminosas en caliente. Parte 22: Ensayo de rodadura”.

Manual Técnico para la correcta colocación de los Euroadoquines. MTCE–04, 2014. Euroadoquín – Asociación Española para la Investigación y Desarrollo del adoquín de hormigón. https://docplayer.es/60115130-Manual-tecnico-para-la-correcta-colocacion-de-los-euroadoquines.html

Guía Técnica – Pavimentos de adoquines de hormigón. ANDECE – Asociación Nacional de la Industria del Prefabricado de Hormigón. https://docplayer.es/60115130-Manual-tecnico-para-la-correcta-colocacion-de-los-euroadoquines.html

Enlaces de interés

Centro Tecnológico de la Construcción Región de Murcia – CTCON | https://ctcon-rm.com/es

ANDECE – Asociación Nacional de la Industria del Prefabricado de Hormigón | https://www.andece.org/

Autoría del artículo

Dpto. Ecomyrsa, Montalbán y Rodríguez, 2022.

21-01-2022/por Montalbán y Rodríguez

I+D+i, Pavimentos

ECOPAVEMENTS, apostando por la revolución de la fotocatálisis

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Ecopavements, la revolución de la fotocatálisis

La fotocatálisis supone un cambio de paradigma que permite diseñar materiales de construcción capaces de descontaminar el ambiente.

¿Podría una baldosa ayudar a descontaminar el aire como lo hace una planta?

Parece una pregunta con trampa y ciertamente lo es, porque antes de contestar es necesario conocer un concepto: la fotocatálisis.

La fotocatálisis es una reacción que convierte la energía solar en energía química en la superficie de un catalizador, mientras neutraliza en el proceso muchas sustancias nocivas presentes en el ambiente.

Por eso se ha comparado muchas veces con la fotosíntesis, ya que también es una reacción que contribuye a mejorar la calidad del aire a partir de la energía solar.

Introducidos estos conceptos, a la pregunta inicial se puede contestar afirmativamente, ya que una baldosa podría contribuir a filtrar el aire de forma análoga a como lo hace una planta gracias a la tecnología fotocatalítica.

Celosía con forma de rombo situada sobre el césped — Fig. 1 | Fotografía del modelo de celosía Nature. Fuente: elaboración propia, Ecomyrsa.

Pensar en que los materiales de construcción pueden funcionar así, filtrando el aire y el agua para eliminar sustancias contaminantes, dibuja un horizonte propicio para transitar hacia modelos urbanos más saludables y respetuosos con el medioambiente.

Calle construida con soluciones construidas respetuosas con el medio ambiente — Fig. 2 | Infografía de una regeneración de espacio público que aprovecha el efecto combinado de productos fotocatalíticos, sistemas de drenaje urbano sostenible, de jardinería eficiente y pavimentos reciclados. Todas estas tecnologías se encuentran en desarrollo en el departamento de Ecomysa. Fuente: Elaboración propia, Ecomyrsa.

Sin embargo, pese a que la tecnología fotocatalítica está suficientemente desarrollada y no resulta complicada o cara de implementar, su uso aún no se ha extendido en el ámbito de la construcción.

El motivo principal parece ser que no se conoce lo suficiente: ni cómo funciona, ni sus beneficios o a qué normativa está sujeta.

Sirva este artículo para aportar un granito de arena en favor de su divulgación, en la línea del estupendo trabajo que están desarrollando organizaciones sin ánimo de lucro como la Asociación Ibérica de la Fotocatálisis (AIF), y de cuyo Libro Blanco de la Fotocatálisis (2020) se nutren muchos datos de este artículo.

Fotocatálisis: origen, fundamentos y propiedades

En 1967, el entonces doctorando Akira Fujishima y su supervisor, el profesor Kenichi Honda, registraron por primera vez lo que ocurría al exponer el dióxido de titanio (TiO₂) a la luz ultravioleta: durante la reacción, el agua se descomponía produciendo hidrógeno y oxígeno. Fue el principio de la fotocatálisis como tecnología aplicada.

Este descubrimiento se llamó “efecto Honda-Fujishima” y se publicó en 1972 en la revista Nature, posibilitando que la investigación siguiera evolucionando en laboratorios de todo el mundo aplicándose a materiales como la cerámica, el vidrio o el hormigón.

Fig. 3 | P.h.D. Fujishima (izquierda) y Dr. Onda (derecha) en el laboratorio de la Universidad de Ciencias de Tokio en 1967, en Japón. Fuente: www.japan.go.jp

El siguiente paso fue la constatación de que al incorporar un catalizador a otros materiales, se les podía conferir propiedades descontaminantes. Una vez tratados, reaccionaban a la luz (solar o artificial) -en especial a la luz UV-A, descomponiendo y mineralizando sustancias como los óxidos de nitrógeno, los óxidos de azufre así como otros compuestos nocivos para la salud.

Desde entonces, la investigación aplicada en el sector de la construcción se ha centrado especialmente en desarrollar pavimentos de hormigón con propiedades fotocatalíticas, ya que pueden actuar directamente en dos de los focos más importantes de emisiones contaminantes: en zonas urbanas e industriales con elevados niveles de tráfico rodado.

Esquema del funcionamiento de un pavimento fotocatalítico — Fig. 4 | Esquema de funcionamiento de un material fotocatalítico en exteriores. Fuente: elaboración propia, Ecomyrsa.

La fabricación de piezas de hormigón destinada a pavimentación con propiedades fotocatalíticas aporta dos beneficios fundamentales que se suelen mencionar en la literatura especializada como air-cleaning y self-cleaning.

El air-cleaning o purificación del aire se refiere a la capacidad de estos pavimentos para oxidar los contaminantes (NOx, COVs…) y convertirlos en sustancias inocuas, agua e iones inorgánicos, como se ha mencionado anteriormente.

La propiedad de self-cleaning o autolimpieza es menos conocida pero igualmente relevante. Esta característica de los pavimentos fotocatalíticos facilita el arrastre de partículas con la lluvia (o durante una limpieza artificial con agua o desengrasantes) para eliminar manchas orgánicas o inorgánicas recientes.

La normativa de referencia

La necesidad de desarrollar un marco normativo que sirviera para evaluar la eficacia de los productos fotocatalíticos -principalmente de los utilizados en el sector de la construcción, ha ido creciendo en paralelo a la maduración de esta tecnología.

En España, la normativa de referencia es la UNE ISO 127197-1:2013, que clasifica los productos prefabricados de hormigón fotocatalíticos según su rendimiento para purificar el NOx del aire en tres clases.

Además, cabe mencionar la norma UNE 83321 EX/2017 para hormigón con actividad fotocatalítica, que ha sido propuesta recientemente para su aprobación como Norma Europea

Rangos de rendimiento de purificación del aire por fotocatálisis — Tabla 1 | Tabla de rendimientos de purificación de aire según normativa vigente UNE 127197-1:2013. Fuente: Elaboración propia a partir de normativa, Ecomyrsa.

Ecopavements®: la apuesta de Montalbán y Rodríguez por los pavimentos descontaminantes

Teniendo en cuenta lo expuesto anteriormente, es fácil enmarcar la fotocatálisis como una tecnología que puede ser útil para avanzar en los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la Agenda 2030, ya que puede contribuir a la construcción de ciudades más sostenibles, a la lucha contra el Cambio Climático y a la conservación de los ecosistemas.

De acuerdo con estos objetivos, Montalbán y Rodríguez desarrolla varias líneas de investigación entre las cuales se encuentra la de MR Eco-Lab, dedicada a explorar soluciones encaminadas a mejorar la sostenibilidad en nuestros productos, sus propiedades descontaminantes, de permeabilidad y durabilidad. Y como no podía ser de otra manera, una de estas tecnologías con proyección de futuro es la de la fotocatálisis.

Objetivos de Desarrollo Sostenible 11,12 y 15 — Fig. 5 | Objetivos de Desarrollo Sostenible de la Agenda 2030 directamente relacionadas con la tecnología fotocatalítica. Fuente: elaboración propia, Ecomyrsa.

Gracias a la colaboración con entidades como la ya mencionada Asociación Ibérica de la Fotocatálisis (AIF) y al trabajo con laboratorios especializados como los de EPTISA, CARTIF o el Instituto AICE-ITC, esta línea de investigación ha cristalizado en nuestra gama de pavimentos fotocatalíticos con propiedades descontaminantes: los Ecopavements®. Para saber más sobre estos productos, sobre sus características y los proyectos piloto donde se han implementado, puede consultar nuestro dossier informativo.

Folletos explicativos de los productos Ecopavements con tecnología fotocatalítica. — Fig. 6 | Dossier de productos Ecopavements de Montalbán y Rodríguez. Fuente: elaboración propia, Ecomyrsa.

La fotocatálisis como un “juego de suma positiva”

Para concluir, cabe remarcar que la fotocatálisis supone un verdadero cambio de paradigma en la producción de elementos constructivos, sobre todo en el ámbito de los prefabricados de hormigón.

El desarrollo de esta tecnología está propiciando un verdadero proceso de Coopetition -concepto que define “juegos de suma positiva” donde se da al mismo tiempo la cooperación y la competición entre participantes. Las múltiples acciones y proyectos desarrollados por la AIF y sus socios, dan muestra de ello.

Si las principales empresas del sector, las asociaciones y los organismos públicos continúan apostando decididamente por la fotocatálisis, será posible que en un breve espacio de tiempo se consiga dar un salto sustancial en la propagación de esta tecnología y así contribuir significativamente a transitar hacia modelos de ciudad más sostenibles, más saludables y eficientes.

Ponentes del 1er Congreso Nacional de Fotocatálisis celebrado en Madrid en — Fig. 7 | Fotografía del I Congreso Nacional de Fotocatálisis. Fuente: David Almazán, Pdte. De la AIF.

Bibliografía

Almazán, D., Fresno F. y Rovito, G. (2020). La fotocatálisis y sus aplicaciones. AIF – Asociación Ibérica de la Fotocatálisis (Coords. y Eds.), Libro Blanco de la Fotocatálisis (pp. 25-42). AIF. https://www.fotocatalisis.org/libro-blanco/

Almazán, D., (2018, 16-18 Octubre). Pavimentos fotocatalíticos. Avances, aplicaciones y retos [Comunicación]. Simposio Nacional de Firmes SNF-2018: En ruta hacia una economía circular, Madrid, España. http://www.eptisa.com/ficheros/pavimentos-fotocatal-ticos.-av.pdf