Las técnicas y materiales de construcción están en permanente evolución. En este proceso, algunos equipos de investigación, también en España, buscan resolver algunos de los problemas más acuciantes, como lograr mayor eficiencia energética o integrar en los propios elementos constructivos funciones como la climatización o la iluminación. Son avances como el hormigón que genera electricidad y analiza los edificios o los ladrillos hechos con huevo pero altamente resistentes los que están llevando la tecnología constructiva un paso más allá.

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Ahora, investigadores del Empa, instituto de investigación interdisciplinar especializado en materiales con sede en Zúrich (Suiza), acaban de presentar Aerobrick, un nuevo tipo de ladrillo translúcido y relleno de aerogel de sílice. Este revolucionario elemento de construcción, descrito con detalle en la revista científica Journal of Building Engineering, cumple el mismo papel que los ladrillos tradicionales, pero añade la capacidad de transmitir la luz natural al interior y una capacidad aislante y de resistencia muy superiores.

De hecho, el equipo liderado por los ingenieros Jannis Wernery y Michal Ganobjak ya había presentado una versión inicial del Aerobrick en 2017, pero han mejorado su diseño, composición y proceso de fabricación para lograr mayores prestaciones. El objetivo, poder construir paredes enteras translúcidas con un aislamiento térmico eficaz, ya es una realidad. Así, estos nuevos ladrillos servirán para ahorrar costes de calefacción, sin necesidad de aplicar una capa aislante adicional a la mampostería, y también de electricidad, al proporcionar una iluminación difusa en todo tipo de estancias.

Vidrio y aerogel

Wernery, Ganobjak y sus compañeros del departamento de Materiales y Componentes Energéticos para la Construcción del Empa querían desarrollar un material que fuera fiel a los principios que el arquitecto romano Vitruvio consideraba imprescindibles para un edificio: durabilidad, función y belleza.

Para ello, probaron distintos diseños, tamaños y combinaciones, pero los ingredientes principales siempre fueron los mismos: vidrio flotado (fabricado haciendo flotar el vidrio fundido sobre una capa de estaño fundido para lograr un grosor uniforme y una superficie muy plana), resina epoxi y granulado de aerogel de sílice. Todos estos materiales fueron seleccionados para que tuvieran una alta claridad óptica, para dejar pasar el máximo de luz posible pero sin que el resultado final fuera transparente.

Prototipo del ladrillo Aerobrick Empa Omicrono

Tras realizar cientos de simulaciones por ordenador, el diseño final tomó forma con cuatro paneles de vidrio flotado de 12 mm conectados con espaciadores, con las caras laterales, inferior y superior selladas con una capa de epoxi de 1,5 mm. Los espaciadores se fundieron directamente entre los cristales con la ayuda de moldes de silicona. Esta técnica permitió pegar los cristales y crear al mismo tiempo varias cámaras entre ellos, para optimizar el aislamiento térmico.

Para mejorar su rendimiento, dejaron una pequeña abertura en el sello de cada una de las seis cavidades resultantes: cuatro en la capa intermedia del ladrillo y una en cada capa exterior. Estos 'huecos' se rellenaron con gránulos de aerogel sin aglutinante y, finalmente, las aberturas se sellaron con cinta adhesiva transparente. Las dimensiones finales del ladrillo son de 500 mm × 136 mm x 84 mm.

Uno de los ladrillos Aerobrick en una prensa industrial Empa Omicrono

Una vez obtenidos los primeros prototipos, la labor del equipo de investigadores se centró en poner a prueba sus capacidades, tanto en simulaciones por ordenador como en el laboratorio. Sometido a una prensa hidráulica, el Aerobrick demostró tener una resistencia a la compresión de cerca de 45 megapascales (MPa), superior a la de cualquier ladrillo presente en el mercado.

En cuanto a la conductividad térmica, el ladrillo de vidrio relleno de aerogel no superó los 53 mW/(m-K), el registro más bajo de todos los existentes. Y a eso hay que sumar su capacidad para transmitir la mayor parte del espectro de luz visible. Así, este elemento puede convertirse en un nuevo elemento estructural de fachada gracias a sus altas prestaciones y cualidades estéticas.

Casos de uso

El ladrillo de vidrio de aerogel es ideal, según los investigadores, para espacios que no deben tener línea de visión directa con el exterior por razones de privacidad, seguridad o para evitar molestias, pero que permitan la entrada de luz diurna difusa en el interior. El equipo destaca su utilidad principalmente en edificios de oficinas, bibliotecas, museos y otros lugares públicos.

También destacan su versatilidad en construcciones en las que hay que aprovechar al máximo la luz del día y ahorrar espacio. Como ejemplo, ponen los barrios urbanos densamente urbanizados con edificios altos y muchos apartamentos, una descripción aplicable al centro de Madrid, Barcelona o cualquier otra ciudad grande. Además, destacan los beneficios que este tipo de iluminación puede tener en los ocupantes de los edificios y en su ritmo circadiano, en referencia a los cambios físicos, mentales y conductuales que siguen un ciclo de 24 horas y se regulan en gran medida a través de la luz diurna.

Ilustración que muestra un muro de carga construido con Aerobrick Empa Omicrono

En ese mismo sentido, el de los ritmos circadianos saludables, también se incluyen lugares como hospitales y residencias de ancianos, así como zoológicos, establos y otras instalaciones de cría de animales. Las plantas que no requieren luz solar directa también pueden salir muy beneficiadas en invernaderos construidos con este tipo de ladrillos.

Ahora, mientras siguen pendientes de la aprobación de la patente y de posibles socios industriales, los responsables de Aerobrick se muestran muy orgullosos de una solución que permite conseguir muros perimetrales ligeros, finos y energéticamente eficientes: "creemos que el ladrillo de vidrio relleno de aerogel puede aportar más luz a los interiores de los edificios a través de la envolvente del edificio, al tiempo que mejora la salud y ayuda a ahorrar la energía necesaria para la iluminación y la calefacción".

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