El hormigón no es algo que normalmente se considere un conductor eléctrico, ¡pero en realidad lo es! Usted, como muchos otros entusiastas del hormigón, se estará preguntando por qué.
El hormigón conduce la electricidad a través de los iones que contiene. Hay varios factores que pueden afectar qué tan bien el concreto conduce la electricidad y los métodos mediante los cuales se puede aumentar o disminuir su conductividad, incluida la resistividad y el contenido de agua.
Repasemos algunas de las condiciones que conocemos que influyen en la conductividad del hormigón.
Entonces, ¿qué hace que algo conduzca la electricidad en primer lugar?
Todo comienza en el nivel atómico. En sustancias como la madera o el vidrio, los átomos están muy juntos y los electrones se adhieren a sus átomos. Especialmente cuando los compuestos que componen la sustancia son muy estables, esto hace que sea poco probable que los electrones de esta sustancia se muevan, lo que significa que se necesita una mayor carga eléctrica para atravesarlos.
Estas sustancias se conocen como resistencias. La electricidad rara vez pasará a través de resistencias debido a la gran cantidad de energía que se necesita para hacerlo.
Por el contrario, los conductores eléctricos tienen muchos electrones libres flotando por toda la sustancia. En las sustancias más conductoras, como el cobre o el oro, hay tantos de estos electrones libres que forman una especie de sopa de electrones, con todos los electrones compartidos por todos los átomos . Esto facilita el paso de la electricidad.
Entonces, ¿qué pasa con el concreto que lo hace conductivo?
El hormigón es un caso interesante. Mientras que el hormigón puede convertirse en un conductor de electricidad, el hormigón natural es en realidad mucho más una resistencia. El hormigón seco sin nada más que los ingredientes habituales del hormigón (arena, agua, áridos naturales, etc.) es un terrible conductor de electricidad y, de hecho, puede utilizarse como aislante . De hecho, mientras que muchas sustancias se vuelven más conductoras a medida que se calientan, el hormigón hace lo contrario, aumentando su resistencia a niveles ridículos.
Durante el proceso de mezcla del hormigón, lo primero que ocurre es una fuerte disminución de la resistividad a medida que se agrega agua a la mezcla seca para darle su moldeabilidad. Luego, a medida que el concreto se mezcla y luego se seca, se puede observar que la resistividad disminuye, a veces cien veces. Este proceso es bastante impredecible, ya que cada lote de hormigón pierde conductividad a una velocidad diferente y alcanza diferentes alturas de resistividad.
Aquí es donde reside el misterio. Los investigadores aún desconocen la razón por la que cada lote es diferente
Los investigadores han pasado una cantidad significativa de tiempo tratando de descubrir cómo disminuir la resistividad en el concreto. Una forma en que lo han hecho es agregando materiales que conducen muy bien la electricidad, como varios metales. El problema con esto es que el concreto es una sustancia altamente alcalina, lo que significa que devorará los metales que se encuentren en su interior hasta que desaparezcan.
El aumento del contenido de agua en el concreto también puede aumentar su conductividad. Sin embargo, cuanta más agua haya en la mezcla de hormigón, generalmente se debilitará. Dependiendo del uso previsto del hormigón, esto puede ser un problema grave. Sin embargo, si el hormigón solo necesita ser un poco conductivo, esto suele ser una gran solución al problema de la conductividad.
Algunas empresas también han comenzado a utilizar una especie de agregado a base de carbono para producir hormigón eléctricamente conductor. Esta es una de las tecnologías de concreto conductor más prometedoras, pero tiene algunos efectos adversos sobre la absorción de agua.
Factores adicionales de conductividad
El tamaño y la forma de un objeto también pueden afectar seriamente la conductividad. Un objeto muy grueso conducirá mejor que un objeto delgado, y un objeto corto conducirá mucho mejor que uno largo.
Finalmente, la temperatura de un objeto puede aumentar seriamente la conductividad. Algunas resistencias, como el vidrio, se convierten en conductores extremadamente buenos cuando están muy calientes. Los superconductores hacen lo contrario, conducen la electricidad extremadamente bien, pero solo a bajas temperaturas.
Buena pregunta. Aparte del hormigón alterado científicamente, el hormigón no tiene mucha conductividad por sí solo. Sin embargo, hay un par de situaciones que ocurren a menudo en la construcción que pueden hacer que el hormigón aislante del molino sea mucho más conductor de electricidad.
Una forma común en la que el hormigón puede volverse conductor es cuando se ha colocado en un ambiente húmedo. El hormigón es bueno para absorber agua y, como se mencionó anteriormente, el hormigón es más conductor cuando tiene un mayor contenido de agua. Esto significa que si se coloca dentro de un suelo húmedo o en un ambiente lluvioso, mientras permanezca húmedo, podrá convertirse en conductor de electricidad.
La otra situación en la que el hormigón se vuelve conductor es cuando se ha fundido alrededor de barras de acero. Casi todas las estructuras de hormigón no triviales incluyen algún tipo de barra de refuerzo, y la presencia de metales en el hormigón puede convertirlo en un conductor bastante fuerte. Esto probablemente se deba a que el acero en sí es un conductor capaz, por lo que la electricidad puede usar ese acero como una especie de carretera a través del hormigón.
Debido a estas dos situaciones muy comunes, la mayor parte del hormigón utilizado en muchos proyectos de construcción es al menos un poco conductor, incluso si no es así de forma natural.
¿Por qué querría alguien que su hormigón fuera conductor?
El hormigón conductor tiene muchos usos valiosos. Por un lado, el hormigón que conduce muy bien la electricidad se puede usar para calentar carreteras y hacerlas más seguras para usar en la nieve. De hecho, solía vivir en una parte muy nevada de Japón donde se hacía esto. Mientras no hubiera demasiada nieve, ¡raramente necesitarían quitanieves para despejar las carreteras! Esta misma tecnología incluso puede reutilizarse para proporcionar calefacción radiante para hogares en lugares fríos.
Otro uso valioso del hormigón conductor es como conexión a tierra para pararrayos. Los pararrayos deben tener una contraparte conductora en el suelo para redirigir los rayos que atrapan, y en muchos lugares el suelo no siempre es muy conductor. En esos casos, los cimientos de hormigón de un edificio a menudo pueden servir como base para su pararrayos, protegiendo a las personas que viven en el interior.
Es importante recordar que incluso si el concreto con el que entra en contacto todos los días puede parecer que no debe conducir la electricidad, aún podría hacerlo. Incluso si sabe que es cemento natural, nunca debe contar con el concreto para mantenerse a salvo de la electricidad viva. A menos que la electricidad sea un rayo y esté seguro dentro de su casa. En ese caso, el hormigón podría estar a punto de salvarle la vida.