Estado del arte de los nanobots (mems) para la salud estructural del concreto en Colombia

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Universidad Francisco José de Caldas

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Resumen

Construction plays a crucial role in Colombia's economy, serving as a key driver for infrastructure development and social well-being. However, the industry faces significant challenges related to the quality and durability of concrete structures, essential elements for ensuring the long-term safety and functionality of buildings. In this context, accurate methods for monitoring the internal conditions of concrete during setting and throughout its service life are essential. Traditionally, assessment approaches have relied on external measurements, which do not provide reliable information on critical internal parameters such as temperature and humidity. This limitation can cause defects in the setting process and lead to premature pathologies, such as corrosion, that compromise structural integrity. The humid tropical climate of various regions of Colombia, characterized by high temperatures and constant rainfall, intensifies the risks derived from extreme variations in temperature and humidity within the concrete. These adverse weather conditions can negatively affect concrete performance, making the implementation of more accurate and effective internal monitoring systems even more urgent. In recent years, major infrastructure projects have been undertaken in Colombia, such as hydroelectric plants, dams, and bridges, requiring continuous monitoring to ensure their long-term structural performance. Given this scenario, this research proposal explores the use of nanobots, specifically microelectromechanical systems (MEMS), as an innovative solution for nondestructive monitoring of internal concrete conditions. MEMS are state-of-the-art nanobot (MEMS) devices for the structural health of concrete in Colombia. Miniaturized devices integrate micrometer-scale mechanical and electronic components, allowing their insertion into the concrete mix without affecting its properties. These nanodevices enable real-time data collection on critical variables such as temperature and humidity, providing continuous assessment of concrete condition and facilitating informed decision-making during the construction process. Nanotechnology, and more specifically the development of nanosensors, has represented a significant advance in the monitoring capacity of concrete structures. Previous research has demonstrated the feasibility of using MEMS sensors to measure essential variables within cementitious matrices, enabling precise and continuous measurements. This approach not only improves building quality but also optimizes construction processes, ensuring safer and more durable buildings.

Descripción

La construcción desempeña un papel crucial en la economía de Colombia, siendo un motor clave para el desarrollo infraestructural y el bienestar social. Sin embargo, la industria enfrenta desafíos significativos relacionados con la calidad y durabilidad de las estructuras de concreto, elementos esenciales para asegurar la seguridad y funcionalidad a largo plazo de las edificaciones. En este contexto, se hace indispensable contar con métodos precisos para monitorear las condiciones internas del concreto durante su fraguado y a lo largo de su vida útil. Tradicionalmente, los enfoques de evaluación han dependido de mediciones externas, que no proporcionan información confiable sobre parámetros internos críticos como la temperatura y la humedad. Esta limitación puede ocasionar defectos en el proceso de fraguado y dar lugar a patologías prematuras, como la corrosión, que comprometen la integridad estructural. El clima tropical húmedo de diversas regiones de Colombia, caracterizado por altas temperaturas y precipitaciones constantes, intensifica los riesgos derivados de las variaciones extremas de temperatura y humedad en el interior del concreto. Estas condiciones climáticas adversas pueden afectar negativamente el comportamiento del concreto, lo que hace aún más urgente la implementación de sistemas de monitoreo internos más precisos y efectivos. En los últimos años, se han emprendido importantes proyectos de infraestructura en Colombia, como hidroeléctricas, presas y puentes, que requieren un monitoreo continuo para asegurar su rendimiento estructural en el largo plazo. Frente a este panorama, la presente propuesta de investigación explora el uso de nanobots, en particular los sistemas microelectromecánicos (MEMS), como una solución innovadora para el monitoreo no destructivo de las condiciones internas del concreto. Los MEMS son dispositivos Estado del arte de los nanobots (mems) para la salud estructural del concreto en Colombia miniaturizados que integran componentes mecánicos y electrónicos a escala micrométrica, lo que permite su inserción en la mezcla de concreto sin afectar sus propiedades. Estos nano dispositivos permiten la recolección de datos en tiempo real sobre variables críticas como la temperatura y la humedad, proporcionando una evaluación continua del estado del concreto y facilitando la toma de decisiones informadas durante el proceso constructivo. La nanotecnología, y más específicamente el desarrollo de nanosensores, ha representado un avance significativo en la capacidad de monitoreo de las estructuras de concreto. Investigaciones previas han demostrado la viabilidad de emplear sensores MEMS para medir variables esenciales dentro de los matrices cementantes, permitiendo mediciones precisas y continuas. Este enfoque no solo mejora la calidad de las construcciones, sino que también optimiza los procesos constructivos, garantizando edificaciones más seguras y duraderas.

Palabras clave

Estado del arte, Nanobots, Nanomateriales, Mems, Salud estructural

Materias

Tecnología en Construcciones Civiles -- Tesis y disertaciones académicas , Hormigón , Nanotecnología , Ingeniería civil -- Colombia , Hormigón -- Corrosión

Citación