DARPA da nueva vida a las viejas estructuras de hormigón mediante la «vascularización». El programa BRACE pretende revitalizar las infraestructuras heredadas del Departamento de Defensa para ampliar su capacidad de servicio
El hormigón es un material de construcción omnipresente, y a menudo se cita como el producto más consumido en la Tierra, sólo superado por el agua potable.
1. A medida que la infraestructura de hormigón envejece, el mantenimiento y la reparación del hormigón tienen cada vez mayor importancia estratégica para las infraestructuras civiles y de defensa. Los silos de misiles y los muelles navales, por ejemplo, suelen tener muchas décadas de antigüedad y no son fáciles de reemplazar, y el Departamento de Defensa depende de los pavimentos de hormigón de los aeródromos, que están sujetos a daños por exceso de uso o por ataques y requieren una rápida reparación para mantener altos tempos operativos.
2. El agrietamiento del hormigón y el deterioro corrosivo son los que más contribuyen a la degradación y a la pérdida de capacidad de servicio de las estructuras reforzadas con acero.
3. Pero la tecnología actual se limita a tratamientos superficiales de corta duración y no aborda las causas subyacentes del deterioro. Sin embargo, nuevas investigaciones sugieren que pueden emplearse tecnologías interdisciplinares para dotar al hormigón envejecido de capacidades de autocuración.
Para explorar esta posibilidad, DARPA está lanzando un nuevo programa denominado Bio-inspired Restoration of Aged Concrete Edifices, o BRACE, cuyo objetivo es desarrollar tecnologías que impartan una capacidad de autocuración duradera al hormigón en profundidad, para reparar las grietas de forma temprana, prevenir su propagación y ampliar la capacidad de servicio de las infraestructuras críticas.
Inspirado en los sistemas vasculares que apoyan la reparación continua en los organismos multicelulares y los ecosistemas, BRACE desarrollará enfoques para integrar una «vasculatura» curativa para la reparación y prevención de daños prolongados.
«El Departamento de Defensa de hoy ha heredado y depende de una cantidad significativa de infraestructuras de hormigón de los años 40 y 50 que no pueden sustituirse fácilmente», señaló el Dr. Matthew J. Pava, director del programa BRACE. «El programa BRACE, si tiene éxito, evitará nuevos daños, acortará el tiempo de reparación y reducirá los costes de mantenimiento, lo que permitirá prolongar la vida útil de las infraestructuras».
El proyecto de investigación, de 4,5 años de duración, incluirá dos áreas técnicas (TA) centradas en el desarrollo de sistemas de larga duración para el transporte de sustancias curativas a través del hormigón, así como de herramientas prácticas para aplicar, mantener y predecir la función y el rendimiento a largo plazo de estos sistemas.
La TA1 abordará los retos de la ingeniería de enfoques bioinspirados para establecer estructuras vasculares de larga duración en el interior del hormigón, tanto para reparar grietas como para proporcionar señales de autodiagnóstico que permitan al usuario saber que siguen funcionando después de años o décadas.
En la TA2, los ejecutores desarrollarán métodos para aplicar y mantener los sistemas TA1 en el hormigón, bancos de pruebas de envejecimiento rápido para el hormigón vascularizado y modelos que predigan la eficacia del sistema para evitar la necesidad de futuras reparaciones.
Los participantes responderán a las dos TA, y BRACE perfeccionará estas capacidades en dos vías alineadas con las reparaciones a largo plazo (por ejemplo, infraestructuras marinas o enterradas reforzadas con acero) y rápidas (por ejemplo, reparación de pistas de aterrizaje de aeródromos expedicionarios).
Aunque el programa se centrará en estos casos de uso, las tecnologías desarrolladas en BRACE podrán adaptarse eventualmente a las infraestructuras civiles.
«Estados Unidos ocupa el decimotercer lugar en el mundo en cuanto a la calidad general de las infraestructuras», añadió Pava. » Aunque el BRACE se centrará en las aplicaciones del Departamento de Defensa, nuestra esperanza es que las tecnologías generadas tengan también potenciales beneficios civiles».
Los ejecutores de BRACE colaborarán con las partes interesadas del gobierno estadounidense y del Departamento de Defensa, así como con las autoridades reguladoras correspondientes. La seguridad es primordial, y toda la investigación se someterá a la revisión periódica tanto de un laboratorio independiente como de las agencias reguladoras para garantizar que las tecnologías BRACE no supongan una amenaza para la salud humana o estructural. Además, los equipos deberán colaborar con expertos en cuestiones éticas, legales y sociales (ELSI) y asegurarse de que la investigación aborda cualquier problema relacionado.
Para obtener información sobre el anuncio de la agencia BRACE (BAA), visite: https://sam.gov/opp/6ddd8c6934b24da5bcfefaa2ebf0e843/view.
Fte. DARPA
