CLASE 04 MATERIALES MODERNOS DE LA CONSTRUCCION

DOCENTE:
MAG. MARTIN HAMILTON WILSON HUAMANCHUMO
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL
E S C U E L A U N I V E R S I T A R I A D E P O S T G R A D O
I N G E N I E R I A , A R Q U I T E C T U R A Y C I E N C I A S B A S I C A S
MAESTRIA GERENCIA DE LA CONSTRUCCION MODERNA
Docente: MAG. ING. M. HAMILTON WILSON HUAMANCHUMO
Email: mhamwil@gmail.com visite el Blog: htpp:/inghamiltonwilson.blogspot.com
Email: mhamwil@peru.com Teléf.. (051) - 956697073

ESCUELA DE POST GRADO
2DOC. MAG. . ING. M. HAMILTON WILSON H.
CLASE Nº 04
“LA NANOTECNOLOGÍA CAMBIARÁ SEGURAMENTE LA FORMA EN QUE EL HOMBRE VE
SU MUNDO, Y LO HARÁ DE TANTAS Y TAN VARIADAS FORMAS INSOSPECHADAS QUE
SERÍA PRÁCTICAMENTE IMPOSIBLE IMAGINARLAS”

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DOC. MAG. . ING. M. HAMILTON WILSON H.
 La NANOTECNOLOGÍA es la ciencia que
controla y manipula la materia a una escala
menor que un micrómetro, es decir, a nivel de
átomos y moléculas. Desde su descubrimiento
son numerosos los progresos a nivel
tecnológico, biológico, ambiental, en la
Ingeniería, entre otros
 Nano es un prefijo griego que indica una
medida, no un objeto, de manera que la
nanotecnología se caracteriza por ser un
campo multidisciplinar, y relacionado
exclusivamente por la escala de la materia
con la que trabaja.

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NANO (símbolo n) es un prefijo del Sistema Internacional de Unidades que
indica un factor de 10-9
▪ Una persona = alrededor de 2 mts.
▪ Una hormiga = 1 cm (10-2 m)
▪ Una célula = 20 micrómetros (10-6 m)
▪ Un nanómetro = (10-9 m)
▪ Un ribosoma = 25 nanómetros
▪ Un nanómetro3 = 258 átomos de carbono

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RICHARD FEYNMAN (1918 – 1988) es considerado el padre de la
nanociencia, ganador del Premio Nobel de Física en el año 1965.
El científico que creo la frase: “que hay mucho sitio al fondo“.

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LOS AÑOS 40 ERWIN MÜLLER, en Siemens, inventó el microscopio de
emisión de campo, que hizo posible la consecución de imágenes cercanas
a resolución atómica de los materiales.
1956 VON NEUMAN estudia la posibilidad de crear sistemas que se auto-
reproducen como una forma de reducir costes.
1956 RICHARD FEYNMANN habla por primera vez en una conferencia sobre el
futuro de la investigación científica: "A mi modo de ver, los principios de la Física
no se pronuncian en contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo por
átomo".
1974 NORIO TANIGUCHI de la Universidad de Ciencias de Tokio acuña el
término nanotecnología en el marco dimensional a escala atómica
1997 Y 1998 Se fabrica la guitarra más pequeña el mundo. Tiene el tamaño
aproximadamente de una célula roja de sangre, también se logra convertir a
un nanotubo de carbón en un nanolapiz que se puede utilizar para escribir
2001 JAMES GIMZEWSKI entra en el libre Guinness por haber inventado la
calculadora mas pequeña.
2008 Premio Príncipe de Asturias de Ciencia y Tecnología a los pioneros de la
Nanotecnología.

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✓ Actualmente, y entendida como un conjunto de novedosas
tecnologías, la nanotecnología es famosa fundamentalmente
por dos de sus tendencias principales: la
NANOESTRUCTURACIÓN de materiales y la creación de
NANOSISTEMAS.
✓ La NANOESTRUCTURACIÓN es producto de investigaciones
en los procesos industriales que han conducido a una serie de
nuevos materiales cuyas propiedades y características básicas
pueden ser prediseñadas antes de su creación
✓ Por otro lado, los NANOSISTEMAS pretenden generar
nanomáquinas que permitan realizar funciones de
computación, fabricación, cirugía, exploración o protección,
entre otras tantas metas fijadas

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La idea principal de los NANOSISTEMAS es
utilizar los átomos como componentes
elementales de un gran rompecabezas
cibernético. para los arquitectos, ambas
disciplinas ofrecen descubrimientos y
conocimientos prácticos que podremos
aprovechar inmediatamente en el siglo XXI
para construir edificios habitables con
materiales novedosos, cuyas apariencias y
propiedades no podrían comprender
actualmente nuestros propios padres.

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La NANOTECNOLOGÍA es, sin lugar a dudas, de vital
importancia para la investigación de materiales en el
nivel mundial, por lo que, tanto en el presente como en el
futuro, para la industria de la construcción se convierte
en una tecnología fundamental.
Los MATERIALES DEL FUTURO de esta forma, sus
propiedades físicas y químicas pueden ser moduladas
sistemáticamente por la variación del tamaño, facilitando
el diseño de estructuras con nuevos materiales con un
menor consumo de recursos naturales.
Molécula de una nanoestructura

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 Se han desarrollado polímeros
integrantes de barreras protectoras
en las carreteras que reparan sus
propios desperfectos causados por
la colisión de vehículos.
Igualmente, repara fisuras y
oquedades en el Concreto y el
asfalto, sin intervención humana.

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▪ LA NANOTECNOLOGÍA se entiende el estudio, diseño, creación y aplicación de materiales a nano
escala a través del control de la materia, reordenando los átomos y la estructura molecular.
▪ Las nanotecnologías ofrecen un alto potencial para promover INNOVACIONES RADICALES y de
alto valor en la fabricación, propiedades y uso de los materiales de construcción, teniéndose
materiales más ligeros, resistentes, con menor impacto ambiental e incluso autoadaptables e
inteligentes.
▪ Es imprescindible que los materiales de construcción, y los sistemas constructivos derivados,
cumplan con varias características como son: alta durabilidad y resistencia al deterioro, buen
comportamiento mecánico, entre otras.
▪ Además la NANOTECNOLOGÍA EN LA CONSTRUCCIÓN se refiere en ciertos aspectos como la
modificación de pinturas y barnices con nanopartículas, el uso de aditivos para la optimización del
rendimiento cemento-concreto, nano compuestos poliméricos de arcilla para el reciclaje de PET,
Pegamentos rápidos y activados a distancia basados en nanopartículas de ferrita, vidrios orgánicos
como alternativa al vidrio común, entre otras.

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En la actualidad ya existen NANOMATERIALES O NANOPARTÍCULAS de TiO2 de especial
relevancia para la industria de la Construcción. Su aplicación a los vidrios, ventanas y azulejos,
permite limpiar, disolver y eliminar los gases tóxicos que contaminan el aire, al ser expuestos a
rayos solares y a la lluvia. Cuando los rayos UV entran en contacto con el dióxido de titanio se
produce una reacción catalítica que destruye las moléculas contaminantes, también tenemos como
líneas de investigacion:
✓ NANOADITIVACIÓN de cemento y otros aglomerantes para obtener compuestos que descomponen
los compuestos orgánicos volátiles, auto limpiables, antimicrobianos o para incorporar nano
sensores que controlen el estado de las estructuras o la calidad del aire en el interior de los edificios.
✓ Materiales aislantes avanzados basados en aerogeles, vidrios nano porosos o paneles aislados al
vacío.
✓ Vidrios especiales con propiedades de protección anti incendios, recubrimientos funcionales (por
ejemplo filtradores de radiaciones)
✓ Materiales autorreparables, e inteligentes que respondan a estímulos como la temperatura, la
humedad, la tensión, etc.

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 Los nanotubos de carbón son las fibras más fuertes que se conocen.
 Un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por
peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes.

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Las fibras de carbono son muy pequeñas y sumergidas en un polímetro de soporte resultan un material muy
liviano y sumamente resistente, siendo su tamaño la centésima parte de un milímetro que es muchísimo más
fino que un cabello humano.
La fibra de carbono se incluye en el grupo de los
materiales compuestos, es decir, aquellos que
están hechos a partir de la unión de dos o más
componentes, que dan lugar a uno nuevo con
propiedades y cualidades superiores, que no son
alcanzables por cada uno de los componentes
de manera independiente, que es la combinación
de un tejido de hilos de carbono (refuerzo), el
cual aporta flexibilidad y resistencia, con una
resina termoestable (matriz), comúnmente de
tipo epoxi, que se solidifica gracias a un agente
endurecedor y actúa uniendo las fibras,
protegiéndolas y transfiriendo la carga por todo el
material; por su parte el agente de curado ayuda
a convertir la resina en un plástico duro.

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▪ Es una sustancia formada por carbono puro,
con átomos dispuestos en un patrón regular
hexagonal similar al grafito, pero en una hoja
de un átomo de espesor.
▪ Es muy ligero, una lámina de 1 metro
cuadrado pesa tan sólo 0,77 miligramos.
▪ Es un elemento Flexible, impermeable,
transparente, extraordinariamente resistente,
económico y de alta conductividad,
combinado como cualquier otro material
generara mayores potencialidades físicas y
químicas

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✓ El grafeno fue descubierto en los principios del siglo XX a partir del grafito, el grafito se emplea
en ladrillos, crisoles, etc.
ESTRUCTURA DE GRAFENO ES 10 VECES MÁS FUERTE QUE ACERO
IMPORTANCIA DEL GRAFENO:
Como se ve en las imágenes de,
no se trata solo del material sino
también de la estructura, pues en
el clip, dos figuras semejantes son
sometidas a una prensa hidráulica
y solo la más delgada resiste
mucho más tiempo que aquella
que tiene partes más gruesas.

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Es una de las formas alotrópicas en las que se puede
presentar el carbono junto al diamante, los
FULERENOS, los nanotubos y el grafeno.
A presión atmosférica y temperatura ambiente es más
estable el grafito que el diamante, sin embargo la
descomposición del diamante es tan extremadamente
lenta que sólo es apreciable a escala geológica.

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✓ Se utiliza para hacer la mina de los lápices.
✓ El grafito se emplea en ladrillos, crisoles, etc.
✓ Al deslizarse las capas fácilmente en el grafito, resulta ser un buen lubricante
sólido.
✓ Se utiliza en la fabricación de diversas piezas en ingeniería. etc.
✓ Este material es conductor de la electricidad y se usa para fabricar electrodos.
También tiene otras aplicaciones eléctricas, como los carbones de un motor,
que entran en contacto con el colector.
✓ Se emplea en reactores nucleares, como moderadores y reflectores.
✓ Se puede crear Grafeno, material de alta conductividad eléctrica y térmica,
futuro sustituto del silicio en la fabricación de chips.

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✓ El grafeno es un muy buen candidato para el sector de la construcción ya que, permitirá
elaborar edificios a menor costo en cuestión de funcionamiento, se estima que para el año
2050 este será un material a bajo costo debido a su creación en masa.
✓ Uno de los primeros proyectos que se presentó –año 2011- en base a partir de un material
compuesto de grafeno fue el Hydra Skyscraper por un estudio multidisciplinar que tuvo un
reconocimiento de honor en arquitectura ante los premios EVOLO, se pretendía ante su alta
conductividad térmica y eléctrica, además de su gran resistencia superando en doscientas
veces al acero, captar la energía que se produce durante las tormentas eléctricas y almacenar
la energía producida en mega-baterías ubicadas en la base del edificio.
✓ El proyecto también incluía un centro de investigación, viviendas, y zonas de recreo para los
científicos y sus familias. Futuro o no, ya se veía venir las posibilidades de un material que está
revolucionando tanto el campo de la tecnología como las diversas aplicaciones que puede
tener. El grafeno fue descubierto en los principios del siglo XX a partir del grafito, que se
emplea en ladrillos, crisoles, etc.
PROPIEDADES Y VENTAJAS

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✓ Una característica que se explota en el grafeno es que los electrones pueden
viajar con mucha libertad a lo largo de todo el enrejado, a semejanza de lo que
ocurre con los metales, convirtiéndolo en un excelente conductor eléctrico y
además desde el punto de vista químico todo el enrejado se comporta como
una única molécula, una macro-molécula o súper-molécula como la describen.
✓ Hoy día tienen importantes aplicaciones en electrónica como en la
construcción de transistores de grandes frecuencias que permitirían aumentar
la velocidad de los procesadores. Los principales desafíos consisten en el
poder crear una capa de grafeno en una superficie adecuada y evitar el
sobrecalentamiento de los transistores.
PROPIEDADES Y VENTAJAS

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DOC. MSC. ING. M. HAMILTON WILSON H.
VIDEO: “EL DESARROLLO DE LOS NANOTECNOLOGIA”
✓Trabajo Taller Grupal (Máximo 6 participantes)
✓Resumir las oportunidades y ventajas que se dan con el
desarrollo y uso de los Nanomateriales en la Construcción.
✓Opinar de los diferentes tipos de Innovaciones tecnológicas de
acuerdo a su perspectiva profesional.
✓Tiempo de duración: 30 minutos
✓Exposición : 5 minutos

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DOC. MSC. ING. M. HAMILTON WILSON H.
! GRACIAS POR SU ATENCION !
!Continuamos la Próxima Clase!

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