El uso del aerogel en la construcción

El aerogel o el humo helado es un término muy amplio utilizado para hablar de un extraordinario grupo de materiales que se han utilizado desde la década de 1960 en los viajes espaciales, pero que ahora están encontrando múltiples usos gracias a sus propiedades. Por ejemplo, es el material sólido mas ligero que existe hoy en día (algunos solo 3 veces más pesados que el aire). El aerogel en su forma sólida tiene una textura similar a la de poliestireno espumado (el famoso corcho blanco de bolitas) y solided parecida a la del vidrio. Se trata de un material coloidal similar al gel, en el cual el componente líquido es cambiado por un gas, obteniendo como resultado un sólido de muy baja densidad (3 mg/cm³ ó 3 kg/m³) y altamente poroso, con ciertas propiedades muy sorprendentes, como su enorme capacidad de aislante térmico.

Este material está generalmente compuesto por un 90,5% a un 99,8% de aire, es mil veces menos denso que el vidrio y unas tres veces más denso que el aire. Familiarmente es denominado humo helado, humo sólido o humo azul debido a su naturaleza semitransparente, sin embargo, tiene al tacto una consistencia similar a la espuma de poliestireno. 

Lo que más destaca del aerogel es su poco peso. Al fin y al cabo, está compuesto por hasta un 99,8% de aire, lo que le proporciona una densidad mil veces menor a la del cristal, y es solo unas tres veces más denso que el aire. En algunos ámbitos se lo denomina “humo helado” o “humo sólido”, por su aspecto semitransparente. Al tacto, tiene una  consistencia similar a la espuma plástica. A pesar de su fantasmagórico aspecto, tiene una resistencia mecánica muy elevada: puede soportar más de 1000 veces su propio peso.

Posee un índice de refracción de 1,0, muy bajo para un sólido. La velocidad del sonido a través de él es muy baja, 100 m/s.

Samuel S. Kistler, en 1931, hizo una apuesta con su colega Charles Learned, sobre si era posible o no reemplazar el líquido de un tarro de mermelada por un gas sin que el volumen del mismo disminuyera. Como ocurre a veces, el resultado de un experimento que solo tenia como fin el desafío entre dos científicos dio como resultado una sustancia maravillosa "el aerogel".

El aerogel se puede fabricar a partir de muy diferentes materiales; las investigaciones de Kirstler consistían en aerogeles basados en sílice, circonio, alúmina, óxido de cromo, estaño y carbono.

PROPIEDADES

   - El material de menor densidad (más ligero), por lo general una 15 veces más pesado que el aire, aunque algunos pueden llegar a solo 3 veces más.

   - Gran aislante térmico y acústico. Es capaz de proteger 39 veces más que la mejor fibra de vidrio. De hecho su uso industrial más difundido es el empleo como aislante térmico en las ventanas de los edificios para evitar la pérdida de calor o frío.

   - Gran resistencia a altas y bajas temperaturas. Puede colocarse para proteger incluso de las llamas.

   - Material muy transparente.

   - Bajo índice de refracción, el más bajo para un sólido. Esta propiedad hace que no se distorsionen las cosas al verlas a través del aerogel.

   - La velocidad del sonido a través de él es muy baja, 100 m/s. 

   - Ultra resistente. No debemos confundirnos con su apariencia y su fragilidad. Este material es capaz de soportar mil veces su propio peso, pero ojo un pequeño golpe lo rompería ya que es muy frágil.

   - El aerogel de tipo translúcido, permite la entrada de la radiación solar pero impide el escape de calor, como en el caso de los cristales.

   -  Gran capacidad de absorber líquidos, ya que comparado con los materiales actuales, que solo pueden absorber 10 veces su propio peso, este material puede absorber 900 veces su propio peso. Puede ser un material muy bueno para el tratamiento de los vertidos de petróleo en el mar.

   La peor propiedad del aerogel es que es un material muy frágil, es decir se rompe al darle un golpe muy fácilmente. El aerogel al golpearlo se convierte prácticamente en arena. Ya existen algunas soluciones a este problema. Una de ellas es echar el aerogel líquido alrededor de una manta de fibra de poliéster. Esta manta sirve de esqueleto del aerogel cuando solidifica y lo hace menos frágil. Esto se llama "tela de aerogel".

APLICACIONES

   - Material para la eliminación de residuos, por ejemplo manchas de petróleo en el mar. Hay un aerogel diseñado para absorber el plomo y el mercurio del agua.

   - Material a prueba de balas. Hay aerogeles basados en titanio de 2 mm de grueso que pueden detener una bala. Se está probando para cubiertas y armaduras a prueba de bombas y explosivos, así como para vehículos militares.

   - Aislante térmico y del ruido en ventanas y paredes.

   - Revestimientos antirreflectantes.

   - Trajes para soportar altas y/o bajas temperaturas. Ya se han fabricado prendas de vestir con aerogel y plantillas en zapatos para escaladores.

   - Contenedores para el combustible de las naves espaciales muy ligeros. También placas para revestir la nave y soportar las altas temperaturas de la entrada en la atmósfera.

   - Súper condensadores.

   - Pigmentos para tinta de la impresora.

   - Un componente de pasta de dientes. Si, si, parece raro pero así es.

   - Reemplazo para el papel en conos de altavoces.

 -  Almohadillas aislantes para proteger a los usuarios contra el calor de los ordenadores portátiles.

   - Vasos que tras ser rotos, se disuelven en el agua y no contaminan, pues son básicamente arena.

   Seguramente debido a sus increíbles propiedades, y en cuanto el proceso de fabricación reduzca sus costes, aparecerán muchísimas más aplicaciones.

SUS APLICACIONES EN LA CONSTRUCCIÓN.

El aerogel es un material técnico que viene siendo utilizado desde hace muchos años en aplicaciones de gran exigencia técnica. La NASA lo ha empleado como aislante para sus trajes espaciales y transbordadores (una capa de 13 mm puede proteger a un astronauta a temperaturas inferiores a -130ºC). Actualmente ya se está utilizando en fachadas de oficinas para mantener un cierto equilibrio térmico, u otras posibilidades como chalecos antibalas, parachoques, o absorbedores de petróleo en accidentes marítimos. 

Su poco peso y la capacidad de funcionar como un  aislante térmico lo hacen adecuado para la construcción de estructuras aéreas, lo que permitiría a estas flotar indefinidamente en el aire. Por ejemplo, una cúpula geodésica construida con aerogel sería tan ligera, que la diferencia de temperatura entre el aire del interior con el exterior bastaría para hacerla flotar. Esto reduciría el peso total de la estructura (y su costo), al no necesitar vigas de soporte.  Casi 5 veces menos que los aislantes de poliuretano más eficaces. Los aerogeles pueden definirse claramente como nanoespumas. Lo habitual y tradicional en temas de aislamiento térmico es el uso de espumas de tamaño micrométrico. Aquí damos un paso adelante y nos adentramos en el impresionante mundo de la nanotecnología. Con un tamaño de celda alrededor de 10-20 nanómetros es lógico pensar que el material resultante sería espectacularmente ligero, aproximadamente un 99% compuesto por aire. 

El aerogel traslúcido no permite la fuga de calor pero sí la entrada de radiación solar, tal como lo hace un cristal, lo que se permite la flotación indefinida mientras le dé el Sol. La altura de la cúpula puede variarse simplemente incrementando el diferencial de temperatura interior/exterior.

Si algún día construyésemos dirigibles o globos con este material, podríamos  elevarlos miles de metros y gracias a las diferencias de temperaturas (unos 80ºC a 8.000 metros) flotarían indefinidamente.  

Empresas especializadas en aislamiento están empezando a producir productos basados en el aerogel para el aislamiento en los edificios, aunque el mayor mercado que tiene es aún en la industria. Para comprobar la propiedad aislante del aerogel, basta con apuntar por un lado con un soplete para comprobar que no se puede prender una cerilla en el lado contrario.El Aerogel se usa en ventanas de los edificios de oficinas, como aislante térmico, ya que por sus particulares propiedades sirve para evitar la pérdida de calor o frío. 

Existen marcas que fabrican materiales aislantes que ya comercializan el aerogel como por ejemplo la que presento aquí abajo:

SPACELOFT, una manta de aerogel .

Spaceloft es un aislamiento que combina las propiedades del aerogel con un refuerzo de fibras de PET, se vende en rollos de 1440mm de anchura, con espesores de 5 y 10mm, es altamente recomendable en aquellas situaciones en las que las limitaciones de espacio sean muy importantes, ya que con muy poco espesor de material aislante podremos conseguir un aislamiento similar al ofrecido por un material convencional. No es de extrañar que sea el material preferido como aislante cuando se trata de acondicionar los contenedores marítimos, caracterizados por tener poca anchura.  Ofrece casi el doble de aislamiento que los mejores paneles aislantes que se pueden encontrar hoy día.

El precio del aerogel es tres veces superior al del cristal.

Estamos ante un material del futuro. Sus excepcionales propiedades serán en poco tiempo toda una revolución en la elaboración de nuevos tipos de ventanas, aislamientos, tabiques, cerramientos,…

El hipotiroidismo, una enfermedad endocrina

El paciente cuando llega a la consulta presenta los siguientes síntomas:

• Se encuentra deprimido.
• Tiene una reducción del ritmo cardiaco y un latido irregular. 
• Leve  bradicardia (tiene la frecuencia cardíaca más baja de lo normal)
• Presenta sintomas de fatiga y somnolencia.
•  Se queja de dolor muscular y articular.
• Me comenta que ha sufrido un aumento de peso sin haber cambiado la dieta ni sus hábitos de ejercicio.
• Sufre estreñimiento.
• Presenta un estado de la piel, cabello y uñas débiles.
• Presenta rostro, manos y pies hinchados.

Para poder diagnosticar al paciente realicé las siguientes pruebas:

 Solicité una analítica (análisis de sangre) para medir el nivel de la hormona estimuladora del tiroides, llamada TSH, y de tiroxina. Igualmente, se hacen exámenes para comprobar los niveles de colesterol, del conteo sanguíneo (hemograma), de enzimas hepáticas, de prolactina y de sodio.

En los casos en que se produzca el hipotiroidismo a causa del bocio, se lleva a cabo una ecografía tiroidea.

He solicitado  el análisis de sangre,  porque conociendo los síntomas del paciente (en este caso se trata de un varón) mi hipótesis de partida era que probablemente me encontraba ante un caso de hipotiroidismo porque el hipotiroidismo puede provocar un descenso del ritmo cardiaco, intestinal, un aumento de peso e incluso depresión.

A pesar de que las mujeres tienen diez veces más posibilidades de contraer hipotiroidismo que los hombres, no he descartado esta posibilidad debido a los fuertes síntomas del paciente que concuerdan perfectamente con dicha enfermedad y que es mayor de 50 años y esta enfermedad existe en su familia.

Una vez vistos los resultados de los análisis de sangre del paciente el diagnóstico es que el paciente padece hipotiroidismo, es decir, un trastorno de la tiroides que afecta a la glándula tiroides y provoca que se produzca una menor cantidad de hormonas tiroideas (tiroxina y triyodotironina) de lo habitual. 

Las hormonas tiroideas son las encargadas de estimular distintos tejidos del cuerpo para que produzcan proteínas, y de aumentar la cantidad de oxígeno que usan las células.

En este caso el paciente sufre   Hipotiroidismo primario, es decir, un defecto de la tiroides  que provoca una hipofunción. La causa se halla en el propio órgano. Se trata de un hipotiroidismo congénito  originado por una alteración de los valores de yodo condicionada genéticamente, es decir, el cuerpo dispone de suficiente yodo, pero es incapaz de incorporarlo en la hormona tiroidea.

El tratamiento a utilizar en esta enfermedad consiste en:

Vamos a  utilizar un tratamiento con levotiroxina, que se administra por vía oral en forma de pastilla. La levotiroxina repone el nivel de hormonas que el paciente debería tener, por lo que la dosis variara entre diferentes personas afectadas.

En cuanto al seguimiento, el paciente tendrá que someterse a revisiones cada dos o tres meses durante el comienzo del tratamiento para comprobar su nivel de hormonas. Le iremos monitorizando la dosis del medicamento y se le irá ajustando la misma en función de su evolución.

El pronóstico de esta enfermedad es bueno, aunque tendrá que seguir tomando levotiroxina durante el resto de su vida, así como acudir a las revisiones periódicas. Podrá llevar una vida normal.