Las casas impresas en 3D han ido ganando popularidad y, con el tiempo, se han puesto a prueba múltiples aspectos de la tecnología.
Estos incluyen resistencia estructural, durabilidad, costo y seguridad. Un aspecto importante de la seguridad es la resistencia al fuego de una casa. En el caso de que se produzca un incendio, una casa debe poder resistir los efectos durante un tiempo prolongado para que los inquilinos puedan evacuar con seguridad.
Las casas de construcción convencional tienen múltiples capas de seguridad que les dan resistencia al fuego. Esto incluye varias técnicas de construcción (que han sido probadas) que se implementan para hacerlos resistentes al fuego.
Entonces, ¿qué pasa con las casas impresas en 3D? ¿Son ignífugos? La respuesta es sí. Las casas impresas en 3D son ignífugas. Dependiendo del tipo de casa impresa en 3D, puede tener múltiples capas de seguridad contra incendios integradas. Esto puede incluir el uso de paredes más gruesas, la incorporación de medidas activas de mitigación de incendios o el uso de materiales de construcción resistentes al fuego. Todos estos métodos también se pueden usar juntos al unísono. Aunque hay varios factores a considerar, es seguro asumir que las casas impresas en 3D tienen suficientes capacidades de resistencia al fuego incorporadas.
Antes de profundizar en los métodos empleados para la resistencia al fuego, es importante hacer una distinción importante: el material utilizado para construir la casa impresa en 3D.
¿Las casas impresas en 3D son ignífugas?
¿Qué pasa con el costo de las casas impresas en 3D? Consulte el artículo sobre costos aquí.
¿Qué material se utiliza para las casas impresas en 3D?
Se han probado múltiples materiales a lo largo del tiempo para la construcción impresa en 3D. Esto incluye hormigón, madera y arcilla, entre otros.
Sin embargo, la mayoría de estos materiales se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo y la mayoría de ellos aún no se han probado para su implementación a gran escala. Esto incluye factores como la durabilidad, el mantenimiento, la seguridad y la integridad estructural.
Esto se aplica a todos los materiales excepto al hormigón. El hormigón, mucho antes de que se inventara la impresión 3D, se ha utilizado ampliamente para la construcción. Es uno de los materiales de construcción más duraderos y además tiene una excelente resistencia al fuego.
El hormigón, debido a su trabajabilidad y flexibilidad en estado húmedo, también es un material perfecto para ser utilizado en el proceso de impresión 3D. Se puede extruir fácilmente y se puede modificar para que fragüe rápidamente.
El proceso de estratificación de la impresión 3D hace que el hormigón sea una opción muy adecuada como material de construcción y la gran mayoría de las casas impresas en 3D construidas hasta ahora han sido de hormigón, por lo que nos centraremos principalmente en ellas.
¿Las casas impresas en 3D de hormigón son ignífugas?
Para que el hormigón se utilice en la impresión 3D, no es necesario realizar muchos cambios en su química. Se pueden agregar algunos aditivos para promover tiempos de fraguado más rápidos, pero esa es la medida en que generalmente se realizan modificaciones.
Dado que el concreto se usa en su configuración predeterminada, puede transferir las capacidades de resistencia al fuego que tiene. El concreto no se quema y tiene una tasa de transferencia de calor muy baja (no distribuye el calor de manera muy eficiente). (Fuente)
Además de eso, los elementos de hormigón también pueden soportar cargas en condiciones de alta temperatura. Significa que si se produce un incendio, el edificio de hormigón puede permanecer estructuralmente intacto durante un tiempo suficiente para que se lleven a cabo evacuaciones seguras.
Este es un aspecto muy importante a considerar, especialmente porque muchos otros materiales no poseen esta resistencia prolongada al fuego.
Ahora que hemos establecido el concreto como un material seguro, profundicemos en los métodos utilizados en las casas impresas en 3D de concreto que las hacen a prueba de fuego.
¿Qué métodos se utilizan para hacer que las casas impresas en 3D sean resistentes al fuego?
Hay múltiples maneras a través de las cuales esto se puede hacer. Dado que la impresión 3D ofrece la flexibilidad de imprimir casi cualquier forma, los patrones geométricos se pueden usar de manera efectiva para aumentar la resistencia al fuego de los elementos estructurales, como las paredes.
Las impresoras 3D pueden aplicar capas de hormigón de forma que se creen huecos y una capa de aislamiento del aire. Estas cavidades sirven como retardantes de fuego y evitan que el fuego se propague. Su eficacia ha sido probada a través de una extensa investigación revisada por pares. (Fuente)
Pared de la cavidad. Créditos: sipac.gov.cn
Otro método que se emplea es el uso de materiales de refuerzo alternativos para reforzar los elementos estructurales. El acero es particularmente notorio por tener poca resistencia al fuego y pierde rápidamente su fuerza bajo altas temperaturas.
En ese caso, se puede utilizar refuerzo de fibra de vidrio. No solo es más liviano y resistente, sino que, dado que tiene una conductividad térmica más baja y una temperatura de fusión alta, puede resistir los efectos del fuego durante más tiempo manteniendo su integridad estructural.
Otros materiales de refuerzo también han mostrado mejoras sobre las barras de refuerzo de acero, pero las fibras de vidrio en general han mostrado la mayor resistencia térmica. (Fuente)
Refuerzo de fibra de vidrio. Créditos: newcivilengineer.com
¿Qué factores afectan a la resistencia al fuego de una casa impresa en 3D?
En una casa impresa en 3D de hormigón, se pueden modificar muchas variables para aumentar la resistencia al fuego de los elementos estructurales.
La investigación ha demostrado que alterar el grosor de las paredes solo en un pequeño porcentaje puede mejorar considerablemente el aislamiento contra incendios. Además de eso, la densidad de la pared también se puede modificar para aumentar la resistencia al fuego y se ha demostrado que es más efectivo que los cambios de espesor. (Fuente)
Estos métodos son efectivos no solo porque son fáciles de modificar (un cabezal de impresión 3D es bastante versátil y las dimensiones de las capas se pueden cambiar fácilmente), sino también porque el material adicional que se utiliza no afecta mucho el costo.
Esto se debe a que el concreto es un material ampliamente disponible y el costo del material adicional se compensa con las ventajas que ofrece. En comparación con el precio adicional del concreto, reparar una casa después de un incendio sería mucho más costoso.
Dado que la densidad de la pared es más efectiva para detener incendios que el grosor de la pared, se puede usar un híbrido de paredes de alta densidad y cavidades. Esto también cancela el costo del material adicional requerido, ya que se usa menos material en general.
Un factor poco intuitivo que también afecta la resistencia al fuego de los elementos estructurales es la carga que soportan.
Los investigadores han encontrado que las paredes que están bajo cargas más altas tienden a tener una mejor resistencia al fuego en comparación con las paredes que tienen cargas más bajas o que son independientes. (Fuente)
Aunque aún no se entiende la razón de este comportamiento, ha habido muchas hipótesis sobre por qué sucede. Una razón podría ser la presión a la que está sometido el muro. Hace que la pared se comprima y, por lo tanto, evita el desconchado (desprendimiento del hormigón de la superficie).
Sin sonar demasiado científico, la adición de presión tiene algo que ver con los cambios moleculares en la matriz del hormigón y eso acaba haciéndolo más resistente al fuego. Puede consultar la fuente anterior para obtener más detalles.
Todos estos métodos (además de mejorar la seguridad contra incendios) son rentables y mantienen los bajos costos de construcción de una casa impresa en 3D, que es uno de sus mayores puntos de venta.
¿Qué es Rockwool y cómo mejora la seguridad contra incendios?
La lana de roca se usa ampliamente en casas convencionales como aislante y también tiene una gran capacidad de resistencia al fuego. Se fabrica tejiendo una mezcla de fibras de roca fundida y cerámica.
La lana de roca ha demostrado una gran resistencia al fuego en las paredes de las cavidades de las casas impresas en 3D. En comparación con una pared hueca aislada con aire, una pared hueca aislada Rockwool tiene mejores capacidades de resistencia al fuego y supera a una pared hueca vacía en casi todas las condiciones de prueba (ya sea aislamiento o resistencia térmica). (Fuente)
Aislamiento de lana de roca. Créditos: ifpmag.mdmpublishing.com
Dado que este también es un material ampliamente disponible, el costo adicional es mínimo. El material también es liviano, por lo que no agrega una carga considerable a los miembros estructurales de la casa.
¿Son seguras las casas impresas en 3D?
Después de todo, esta es la pregunta más importante a la que los propietarios quieren una respuesta. Hay varios factores a considerar aquí, pero en general, las casas impresas en 3D deberían ser tan seguras de ocupar como las construidas convencionalmente.
Son estructuralmente sólidos, duraderos y, como hemos visto anteriormente, también tienen una amplia resistencia al fuego.
Si aún no está convencido, puede consultar publicaciones interesantes aquí y aquí y nuestra publicación sobre seguridad contra huracanes, donde cubrimos otros aspectos de seguridad y durabilidad con mucha mayor profundidad. Todas las afirmaciones en estas publicaciones han sido respaldadas por una investigación rigurosa revisada por pares y, en mi opinión, todas las indicaciones han sido optimistas.
No significa que no haya mejoras por hacer. Siempre hay margen de mejora y eso es lo mejor de la tecnología.
Siempre nos esforzamos por lograr lo siguiente mejor y ese enfoque ha llevado a algunos avances fascinantes a lo largo de la historia. Si digo que las casas impresas en 3D se encuentran entre esos avances, no me equivocaría.
Hay mucho que aprender y mucho que mejorar, pero el futuro de la tecnología es brillante y, con suerte, veremos que se implementará a una escala mucho mayor en el futuro.