Gesa Todt
Durante mucho tiempo se ha estado ofreciendo piedra natural reforzada con fibra para encimeras de cocina, suelos de ascensores o baños de lujo. Las últimas investigaciones de la compañía de Munich TechnoCarbon amplían esta gama de aplicaciones y pueden hacer de la piedra natural un importante material de construcción respetuoso con el medio ambiente.
En los últimos diez años, el ingeniero eléctrico Kolja Kuse, su hermano Björn, marmolista, y el ingeniero especializado en plásticos Siegfried Brauner han estado trabajando en algo absolutamente novedoso: ¿la piedra natural como sustituta del aluminio? ¿piedra natural en lugar de hormigón reforzado? ¿piedra natural como alternativa a los tornillos de acero laminado en camiones? ¿piedra natural como parte de las alas de los aviones o de los rotores de los helicópteros?
En comparación con todo esto, las encimeras de cocina extrafinas con placas invisibles o las paredes térmicas de los baños resultan algo muy normal. Estas ideas, que se presentaron en las ferias Materialica, EuroLite o Stone+tec, pueden resultar atrevidas, pero no una locura. Son simplemente innovadoras. Los compuestos de fibra de carbón reforzada se conocen desde hace algún tiempo. Ligeras y robustas estructuras de bicicletas, de coches, refuerzos para construcciones de hormigón, para baldosas finas de piedra natural, etc. se han hecho con este material.
Alta resistencia a la compresión y a la tensión
¿Cuáles son las ventajas de la combinación de piedra natural y fibra de carbón? Es muy sencillo de explicar: la piedra con fibra de carbón tiene mejores propiedades, como piedra natural proporciona una enorme resistencia a la presión y puede ser comprimida, mientras que la fibra de carbón garantiza una gran resistencia a la tensión combinada con un bajo alargamiento por la tracción. Si la piedra se pre-estresa y luego se une con una alta tracción mediante resina epoxy, se puede cargar y formar con un grado increíble sin rotura.
El secreto de este método patentado consiste en comprimir sólo la piedra, mientras que la fuerza de tracción la absorbe la lámina de carbón sin estirar. Esto se hace visible con una tabla de granito de 3 mm de espesor y un tamaño de 3,5 metros cuadrados, reforzada en su parte inferior. Si dos personas levantan esta tabla, se comba más de 30 cm, pero no se daña en absoluto. Pero si se le diera la vuelta se rompería inmediatamente.
En esto es en lo que se basa la segunda idea innovadora de Kuse y sus colegas: qué ocurriría si se reforzara ambas partes de la piedra con estas fibras y se produjera una material de construcción que fuera ligero y robusto al mismo tiempo, y que consumiera durante su producción menos energía que el acero, el aluminio o el hormigón y, además, ofreciera ventajas tecnológicas hasta ahora no muy conocidas.
Ligereza y estabilidad dimensional
Hay más ventajas: el peso específico del granito corresponde al peso específico del aluminio (algo que resulta difícil de creer) y pesa sólo una tercera parte de lo que pesa el acero. Esto significa que ¡la piedra es más ligera! Sin embargo, la capacidad de carga de presión del granito es tan alta como la del acero para construcción y cuatro veces mayor que la de un hormigón normal.
Aún más, la expansión de la piedra natural, relacionada con la temperatura (que es baja, en cualquier caso) se compensa por la expansión longitudinal de la fibra de carbón relacionada con la temperatura negativa. Se contrae cuando sube la temperatura pero se hace más ancha. Esto significa que la piedra con fibra de carbono se puede fabricar de una manera que prácticamente no provoca cambios en sus dimensiones bajo cambios de temperatura, lo que supone una gran ventaja frente al metal.
Elasticidad y absorción de golpes
Ciertas características específicas se pueden crear mediante la elección de la piedra natural (por ejemplo, las diferencias entre granito y gneiss con considerables) y la alineación de la fibra de carbón. Cuando más alineada está la fibra de carbón en la dirección longitudinal del elemento de construcción, menos flexible se vuelve. Y viceversa: la fibra se alinea diagonalmente al eje del elemento de construcción, se vuelve más dúctil y más resistente. Así es como se puede adaptar la elasticidad a muchas gamas de aplicaciones, y también mediante el ratio piedra-fibra de carbón. Resulta más sorprendente el hecho de que se pueda evitar el doblamiento permanente: tan pronto como se retira la carga, el elemento de construcción vuelve a su forma original.
Al mismo tiempo, la piedra con fibra de carbono no muestra fatiga: después de un millón de veces de colocar y descolocar la carga, no se pueden ver ni medir cambios estructurales en la tabla recubierta por ambas partes.
Además, la piedra con fibra de carbón garantiza una absorción lineal de los golpes. Esto significa que el material deja de moverse después de un impacto, mientras que las estructuras de metal tienden a oscilar durante mucho tiempo y si este movimiento se produce bajo condiciones desfavorables (frecuencia de la resonancia) podría provocar su autodestrucción. Hoy en día esto se puede eliminar con un gran esfuerzo y reducirlo parcialmente mediante complicados controles de ingeniería, pero en el futuro se podrá evitar completamente mediante la piedra con fibra de carbono. Una de sus primeras aplicaciones será el posicionamiento extremadamente seguro de algunas partes de las máquinas.
Versatilidad y respeto al medio ambiente
Con piedra con fibra de carbono se pueden fabricar elementos de construcción y estructuras de soporte flexibles y a la vez resistentes a la presión, ligeros y resistentes a la torsión, que absorben las vibraciones y son resistentes a la fatiga y por último, aunque no menos importante, resistentes a la corrosión química. Además, los elementos de construcción de piedra con fibra de carbono se pueden taladrar y cortar con los métodos aplicados habitualmente en la industria de la piedra y se pueden unir con tornillos e incluso con pegamentos.
Si usted está abierto a las oportunidades que ofrece la piedra con fibra de carbono, pronto tendrá más ideas nuevas: las vigas de piedra con fibra de carbono podrían cambiar completamente las estructuras y sustituir al acero o incluso al hormigón. Se podrían construir edificios resistentes a los terremotos y tejados ligeros a prueba de derrumbes sin necesidad de caros sistemas de compensación de oscilaciones. Un gran fabricante de paneles solares ha mostrado algún interés en reemplazar el aluminio de los marcos de ensamblaje y el acero de las vigas por un material menos problemático.
La carrocería de los coches sería mucho más ligera y segura en caso de accidentes si se hicieran con piedra con fibra de carbono. En el caso de construcción de barcos, la piedra con fibra de carbono combinaría una alta resistencia a la torsión con una gran resistencia a la rotura. En el terreno de la ingeniería mecánica, donde las oscilaciones son un gran problema, se podrían crear con piedra con fibra de carbono diseños más ligeros pero más fuertes, resistentes a la fatiga y casi libre de oscilaciones. Esto también sería muy importante para las cortadoras de puente y las máquinas manuales pesadas con movimientos rápidos para grandes cantidades. Finas “hojas” reforzadas por ambas caras ya se está empleando como producto semiacabado en construcciones ligeras para ingenierías mecánicas.
No hay un camino muy largo desde estos productos hasta la aplicación de la piedra con fibra de carbono en rotores de plantas de energía eólica o en las alas de los aviones, ya que requieren alta resistencia y elasticidad, poco peso y alta absorción de las vibraciones, así como una extremadamente alta resistencia a la fatiga, y todos esos requerimientos los cumple la piedra con fibra de carbono.
Y también cumple otro requerimiento, que para Kolja Kuse es más importante: está hecha de material bruto que se puede obtener y procesar sin dañar el ambiente y consumiendo bastante menos energía que la producción de acero, aluminio y hormigón. Además, el acero y el aluminio es cada vez más escaso y está resultando cada vez más caro.
Ventajas en las aplicaciones clásicas
Hay ideas viejas y nuevas incluso en la gama común de aplicaciones de la piedra natural: como ya se ha mencionado, los granitos con fibra de carbono de un espesor de 10 mm como encimeras de cocina, superficies con placas de inducción para cocinas incluidas o aglomerados para enfriamiento, como los fabricados para los hoteles Marriott en Paris, Zurcih y Pilsen, combinan la clásica belleza de la piedra natural con lo más moderno. Los que pueden permitírselo (todavía hay fabricantes que producen prototipos manualmente que, por lo tanto, son bastante caros) pueden tener una cocina maravillosa con una encimera totalmente de granito en la que se pueda freír un huevo aparentemente “en cualquier sitio de la encimera”.
En la feria Stone+tec, el stand de Rossittis presentó un baño con elementos hechos con tablas de granito con fibra de vidrio de sólo 3 mm de espesor. Tenía una lámina térmica de sólo 0,1 mm de espesor detrás de la capa de piedra con fibra de carbón, que podía calentar la superficie de la piedra hasta 26 grados centígrados en 90 segundos. Este método de calentamiento ahorra energía, pese a funcionar con energía eléctrica, ya que calienta inmediatamente y sólo hay que conectarlo lo que sea necesario. Los elementos de recubrimiento, que no hay que inclinarlos cuando está húmedos se pueden fabricar para todas las aplicaciones internas y ya hay planes para hacer mobiliario de jardinería resistente a las inclemencias meteorológicas en el futuro.
Oportunidades para la industria de la piedra natural
Por el momento, los trabajos individuales como calibrado, recubrimiento, separación, molido y pulido, así como corte con chorro de agua y acabado de tablas se están llevando a cabo con empresas como Grein, Becke, Augst, Tabarelli o Udo Huber en varios lugares y son por lo tanto bastante complejos. Por eso resulta urgente elaborar un plan de montaje para una primera línea de producción integrada, y también debería seguirse otra vía tecnológica de aplicación.
La cooperación es bien recibida. El lema es “diseñar bajo demanda”. La idea es dar a las empresas de piedra la oportunidad de abrir nuevos segmentos del negocio mediante la piedra con fibra de carbono y desarrollar ideas propias de nuevos productos en colaboración con TechnoCarbon. Pueden surgir campos de aplicación y clientes totalmente nuevos para la industria de la piedra. Además, como este desarrollo se encuentra en sus inicios, hay que probar qué tipo de piedra es la más adecuada para cada aplicación.
Ingenieros y arquitectos deberían conocer este material y desarrollar diseños completamente nuevos. Las pruebas a largo plazo y la experiencia práctica demostrará sus posibilidades y sus límites. Hay que aplicar los permisos de las autoridades de construcción y proveer los certificados requeridos. Esto sólo será posible en el relativamente corto periodo de tiempo que desean Kuse y sus actuales diez socios si se unen a ellos nuevos socios e inversores de otras ramas de la industria y les ayudan a seguir realizando este proyecto y sus aplicaciones prácticas.
Oportunidades para el clima
El propio nombre comercial de este producto, “CFSinside” es su objetivo (CFS son las siglas en inglés de “piedra con fibra de carbono”; inside significa “interno”). Un día, la piedra recubierta con fibra de carbono desarrollada por TechnoCarbon, estará presente como un versátil y ligero material de construcción en casi todas las áreas de la vida, así como los procesadores Intel están en los ordenadores, reduciendo emisiones de CO2 a la atmósfera. “Como sigue diciendo un famoso investigador climático alemán, tenemos que reducir las emisiones de CO2 en 100 años un 20% bajo los valores actuales, si queremos un cambio climático bajo control, aunque sólo sea parcialmente”, dice Kuse, que está concienciado y a la vez animado. “Este es un objetivo ambicioso especialmente para países altamente industrializados y la piedra con fibra de carbono podría contribuir considerablemente a conseguir este objetivo”. Por lo tanto, tratamos de que esté disponible en todo el mundo lo más rápidamente posible y queremos promocionar esta idea de la manera más fácil y barata posible. “Si se puede reducir la aplicación de acero y aluminio, se ahorrará mucha energía. Además, la piedra con fibra de carbono posibilita la fabricación manual en el lugar de la obra de una amplia gama de productos, lo que crea y garantiza puestos de trabajo. Por otro lado, también se pueden producir productos de masa de forma más barata en líneas de producción automatizadas, así que la piedra con fibra de carbono puede demostrar los beneficios ecológicos y tecnológicos a gran escala”. Estas son algunas de las razones de la estrategia abierta de Kuse.
Después de todo, no es sorprendente que TechnoCarbon tomara parte en la conferencia internacional sobre el clima que se celebró en Bali en Noviembre de 2007, en la que presentó sus innovadoras ideas a los que toman las decisiones en todo el mundo. Como mencionó Kolja Kuse, especialmente el llamado “tercer mundo” mostró un máximo interés en este nuevo material, porque el desarrollo tecnológico de estos países está bajo una gran presión debido a la falta de acero y aluminio, que son muy caros.
Finalmente, se ha fundado una nueva organización: GRANIDUS (Granito para Uso Industrial, en sus siglas en inglés). Es una asociación internacional que tiene el objetivo de introducir la piedra natural, especialmente el granito, en todo el mundo para su uso industrial en varios campos de la construcción de edificios y de la ingeniería. GRANIDUS es una plataforma de investigación y promoción de materiales básicos neutros en CO2 basados en la piedra natural. Para más información: www.granidus.eu
TechnoCarbon Technologies GbR, D - 81925 München. Tel. 0049 89 929 54 22 www.technocarbon.com - kk@technocarbon.de
