CESAR ADOLFO GÓMEZ BRITO
Estudió Ingeniería Civil en la Fundación Universitaria del Área Andina, recinto en el que hizo parte del Semillero de Investigación Fluencia Dinámica. Allí inició su proyecto de investigación sobre Concreto Permeable permitiéndole participar en el “Encuentro Departamental de Semilleros de Investigación 2019”. Al año siguiente logró culminar su proyecto, el cual fue publicado en la REVISTA LASIRC. Actualmente ejerce su profesión en el ámbito constructivo e ingenieril.
EN MIS ÉPOCAS COMO ESTUDIANTE universitario, adquirí nuevos conocimientos y experiencias que cambiaron mi vida y la perspectiva que tenía del mundo. En muchos momentos de nuestra vida deseamos aportar una ayuda desde nuestros conocimientos frente a un problema que aqueja a algo o a alguien y son aquellos ideales los que impulsan al mundo a evolucionar y lograr una sociedad que cree en sí misma, capaz de elaborar proyectos de valor intrínseco, social, ambiental y económico.
En estos tiempos de crisis sociales, económicas y ambientales es necesario que todas las clases de sociedades le hagamos un aporte positivo al planeta Tierra, esta requiere de una coordinación internacional que busque cambiar los hábitos de la sociedad con el fin de minimizar los impactos negativos al medio ambiente, ya que este ha venido presentando cambios drásticos respecto a su comportamiento climático culpa del accionar desmedido que lleva el ser humano, sobreexplotando sus recursos naturales, presentando un estilo de vida insostenible y sobrepasando los límites planetarios. Los límites planetarios son las capacidades que tiene la biosfera de recuperarse por sí misma ante las actividades que realiza el ser humano. Este concepto permite conocer mejor las condiciones y funcionamiento de la biosfera y el riesgo que representan las actividades del ser humano en desestabilizar el sistema. Son cuatro límites planetarios de los cuales se han sobrepasado: cambio climático, integridad de la biosfera, cambio del uso del suelo e interferencia con los ciclos. Esto se puede apreciar en el incremento de la temperatura media global, los desastres ambientales, la escasez de agua en muchas regiones, climas cada vez más severos e inesperados.
Más allá de generar problemas de bienestar social, la crisis ambiental también llega a afectar la economía internacional debido a que en muchas regiones están ocurriendo fenómenos climáticos en épocas inesperadas siendo el sector agropecuario el más afectado, obligándolo a cambiar sus cosechas y en el peor de los casos, a perderlas. Pensemos en la variabilidad de las precipitaciones, llevando al incremento de sequías o inundaciones que puede desencadenar como consecuencia migraciones y alterar la estabilidad sociopolítica.
Si cada persona de este planeta aporta desde su experiencia una ayuda para reducir los impactos negativos que genera el accionar del ser humano, se tendrán mejores expectativas de mejoría climática, garantizando la estabilidad del planeta y la permanencia en ella de la humanidad y todas sus formas de vida, esto es, además, generar soluciones basadas en la naturaleza para también recuperar la economía. En el año 2015, miembros alrededor de todo el mundo tales como ONGs, ciudadanos y la ONU, establecieron un listado de 17 objetivos que busquen equilibrar la balanza en todo el mundo para tres dimensiones de desarrollo sostenible las cuales son: ambiental, económica y social. Por lo tanto, crearon una agenda internacional que busque cumplir cada uno de los objetivos, estableciendo el año 2030 como fecha para lograrlo. Sin embargo, para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible, se requiere que los gobiernos tracen sus planes de desarrollo en pro de avanzar proyectos que planteen una solución a las diversas problemáticas que tiene su país; deben generar estrategias de campaña conjunta con todos los sectores involucrados (industria, comercio, agricultura, minería, entre otros) que busquen soluciones realizables para mitigar los daños causados en sus procesos.
Cuando llegó a mí la oportunidad de investigar un nuevo material el cual busqué mejorar las condiciones de un ecosistema, fue de mucho agrado y emoción, porque siempre he querido realizar un aporte a la sociedad desde mis conocimientos y poder mejorar las condiciones de este planeta.
LA HUMANIDAD A LO LARGO de toda la historia se ha visto beneficiada por los servicios que ofrecen los ecosistemas que existen en las zonas donde habitan, convirtiéndolos en sus hábitats y adaptando su cultura y formas de vida a ello. Sin embargo, a pesar de que los seres humanos hemos evolucionado y creado nuevas formas de vivir, no se ha podido crear conciencia respecto a la manera desmedida en que hemos estado viviendo y abusando de la naturaleza. Cada ecosistema posee características particulares de especies animales y vegetales, teniendo un complejo dinámico que cumple una función vital para la supervivencia de todas las formas de vida que habitan en él y cuya condición puede verse alterada cuando un agente externo ingresa, modificando su equilibrio, debido a que existen redes de subsistencia y recursos naturales que crean vida y, por tanto, servicios ambientales.
Un servicio ambiental es un beneficio intangible que ofrece un ecosistema, como los recursos naturales de los que la sociedad tiene a disposición para su uso. Entre estos “servicios” se pueden destacar el oxígeno producido por los bosques y selva; la regulación del clima por las características topográficas y geográficas; la provisión del agua; la captura de carbono, entre otros. Usualmente este término suele confundirse con los bienes ambientales, siendo estos aquellos que obtenemos físicamente tales como la madera y el carbón. Los bienes ambientales suelen ser sobre explotados al no poseer políticas reguladoras adecuadas para otorgarles el verdadero valor que poseen. Es por ello que se debe incentivar la exigencia de políticas ambientales que vayan en pro de proteger los distintos ecosistemas del país.
La grava y la arena son bienes ambientales. Estos recursos naturales han tenido gran cantidad de demanda en los últimos tiempos debido al incremento en las construcciones de obras civiles requeridas para satisfacer las distintas necesidades que requiere la sociedad. Estos materiales suelen ser extraídos de canteras o de ríos y, en distintos casos, suelen alterar las condiciones naturales en la que se encontraba el lugar donde estos materiales fueron extraídos, cambiando el paisaje, contaminando las fuentes hídricas e incluso, llevándolas a la desaparición.
En el inicio de mi investigación, realicé una visita a una cantera en donde se extraía grava y arena, materiales que utilicé en el transcurso de la investigación. Sumado a la adición de cemento y agua, pasan a ser materiales para la elaboración del concreto,- siendo el material por excelencia para la construcción de muchas obras civiles-. De esta mezcla se obtiene un material maleable en su etapa fresca que puede utilizarse en la construcción de edificios y carreteras. Una vez adquirido su tiempo de secado o fraguado, obtiene una resistencia de diseño para el cual fue elaborada su mezcla. Usualmente, la comunidad constructora ha estado realizando distintos diseños de mezcla que se ajusten a la demanda de la obra en la que se utilizará el concreto, ya sea para incrementar su resistencia, controlar su manejabilidad o en su debido caso, mejorar su permeabilidad.
Un material permeable tiene la propiedad de permitir el paso del agua. Por lo tanto, un concreto permeable es aquel en que el flujo de agua es capaz de caminar o transitar a través de su masa gracias a los pequeños espacios o poros que posee. Existen distintas técnicas o diseños para lograr que el concreto logre ser permeable, una de ellas es eliminar la arena de la mezcla y agregar un aditivo para lograr mayor cohesión entre la pasta de cemento y la grava. En mi caso, decidí reutilizar material de llanta reciclada, siendo este un material que se encuentra en desecho y causante de distintos problemas ambientales y sociales.
Mezcla de concreto realizada y se le añade el agregado de caucho (se aprecia en color negro)
Las llantas que son desechadas por los vehículos en uso alrededor de todo el mundo, son responsables de ocasionar problemas a las autoridades ambientales porque poseen un nivel de degradación de hasta 1000 años, siendo este, un proceso muy lento para las metas, que con urgencia han sido trazadas para el año 2030.
Las llantas, requieren de mucho espacio para su disposición en botaderos. Además, las ciudades colombianas como Valledupar, no poseen un sitio adecuado para el almacenamiento de este tipo de desecho, yendo a parar a lugares indebidos tales como: ríos, acequias, reservas naturales e incluso en las calles de la ciudad misma. La incorrecta disposición de las llantas desechadas atrae la proliferación de roedores e insectos, causa por la cual la comunidad está expuesta al contagio de diversos virus y enfermedades que estos vectores traen consigo. Por lo tanto, además de dañar un ecosistema, también se consigue que comunidades enteras se están enfermando. Por este motivo, la comunidad opta por incinerar las llantas, esperando disminuir los volúmenes que se encuentran acumulados en su sector. Ignoran que el neumático posee altos contenidos de compuestos contaminantes como los bifenilos policrolados (PCB), los cuales son tóxicos y muy peligrosos. Si estas y otras sustancias son liberadas pueden alterar las condiciones del ecosistema, disminuir la calidad del aire e incluso acidificar el agua y los océanos.
La mejor solución ante la contaminación generada por las llantas desechadas es darle una segunda vida. Reciclarlas. Pasarlas por un proceso de separación de las partes metálicas de la llanta; filtrarlas y secarlas para obtener gránulos de llanta que pueden tener distintos diámetros para aumentar el espectro de uso. Tenemos la posibilidad y el deber de realizar acciones convergentes basadas en la naturaleza para la recuperación de la economía cuyo pilar sea buscar estabilidad entre los distintos actores involucrados en los ecosistemas. “Las Soluciones basadas en la naturaleza ofrecen varias ventajas: generan ganancias económicas, trabajo, seguridad alimentaria y disponibilidad de agua…”
Reciclando los residuos que se consideran un desperdicio se puede iniciar un proceso de transición sostenible ya que se le da una nueva circulación en el mercado, creando un nuevo producto cuyo propósito es satisfacer o mejorar las condiciones de vida de una comunidad así como también se reducen los focos de contaminación tanto en el perímetro urbano como en las reservas naturales.
El concreto posee propiedades físicas y mecánicas con las cuales nos permite observar su comportamiento ante distintas pruebas que se realizan en laboratorio y cuyo objetivo es evaluar si es apto para su uso en construcción, esto se mide bajo distintas normas que se encuentran reguladas por instituciones nacionales e internacionales. Las propiedades mecánicas del concreto son aquellas en las que se mide la capacidad que tiene este de soportar distintas cargas que pueden ser de distintos tipos y se divide en resistencia a la flexión y compresión. La resistencia a la compresión del concreto es aquella en la que se mide la capacidad de soportar una carga aplastante, esto se traduce en la capacidad que tiene un cuerpo de sostener un peso encima de él. La resistencia a la flexión mide la capacidad que posee el concreto para evitar que una carga lo flexione o lo doble. Ambas poseen un límite de resistencia y esta depende de las características de diseño para la cual fue planeada.
Entre las propiedades físicas del concreto podemos encontrar: absorción capilar, permeabilidad al agua, cambio longitudinal o retracción del concreto.
La absorción capilar corresponde a la acción atractiva que ejerce el agua hacia las capas que posee el concreto y su capacidad de fluir a través de él; para que el concreto posea mayor absorción debe tener un mayor porcentaje de poros u orificios en su masa. La permeabilidad al agua y la absorción capilar son dos propiedades que van ligadas una a la otra debido a lo mencionado anteriormente, al obtener un valor de alta absorción se espera que la permeabilidad sea a su vez alta. El cambio longitudinal o retracción se da en la etapa en la que la mezcla del concreto se empieza a endurecer. El concreto se
puede dividir en dos etapas: la etapa de expansión y otra de retracción. En la etapa de expansión la mezcla de concreto empieza a expandirse debido a las reacciones químicas internas que ocurren entre el agua y el cemento, una vez que el agua se agota, el concreto inicia la etapa de retracción la cual consiste en que la mezcla empieza a endurecerse.
Vigueta a prueba de resistencia a la flexión
Cilindro de concreto No 2 luego del ensayo a compresión.
Cilindro de concreto No 1 luego del ensayo a compresión.
Trozo desprendido de vigueta. Se aprecian los granos de caucho.
Para mi investigación, he planteado una mezcla de concreto elaborada con material de llanta reciclada, esta mezcla es apta para su uso en distintas obras civiles, debido a que su capacidad de carga a flexión y compresión es mayor a las cargas mínimas que exige la Norma Sismorresistente Colombiana, es decir, un piso elaborado con esta mezcla es capaz de soportar el peso que ejerce un vehículo sin agrietarse o fisurarse, además, permite el drenaje del agua a través de su masa debido a su gran porcentaje de porosidad y permeabilidad al agua. Además, las partículas de caucho mejoran el comportamiento retractivo del concreto a causa de sus propiedades elásticas que posee lo que puede contribuir a la disminución de la aparición de fisuras en el concreto a edades tempranas. Sin embargo, es necesario que se someta a otras más pruebas de laboratorio para poder determinar su durabilidad en el tiempo.
La principal ventaja que presenta esta mezcla es que permite el paso del agua a través de su masa. En ciudades como Bogotá y Barranquilla se ha observado que luego de una fuerte tormenta (e incluso leves lloviznas) el agua en las calles y senderos peatonales se queda empozada formando arroyos que son capaces de arrastrar vehículos y poner en riesgo la vida de seres humanos. Esto es a causa de que el concreto naturalmente es impermeable, no permite el paso del agua y tampoco se traza un correcto sistema de drenaje para aguas lluvias. A su vez, al impedir el libre flujo del agua a través del terreno natural producto de los pisos en concreto, encontramos problemas ambientales, en el cual se destaca la alteración del ciclo hidrológico del agua.
La Tierra posee circulación continua del agua en sus diferentes estados. Este es un proceso que no tiene ni principio ni fin y varía dependiendo del ecosistema en donde se encuentren los cuerpos de agua. El entendimiento de estos procesos es complejo pero se cree que este proceso inicia por el agua de los océanos, la radiación solar pasa a evaporar el agua del océano y este vapor de agua se condensa dando lugar a las nubes, cuando adquieren una carga importante se da origen a la precipitación en
Esquema descriptivo. Agua estancada en las calles.
todas sus formas. El agua que cae se puede escurrir a través de toda la superficie llegando a los grandes depósitos superficiales de agua (lagunas, ríos, lagos, entre otros), o se puede infiltrar al subsuelo, una parte es retenida por las raíces de los árboles y las plantas, el excedente de estas aguas continúa bajando, producto de la acción de la gravedad y las propiedades drenantes de los materiales que posea el terreno, llegando hasta reservorios de agua subterráneos. De esta forma se crean los acuíferos y pasan a ser una masa importante de agua alrededor del mundo ya que es un depósito de agua que los seres humanos tenemos a nuestra disposición para su consumo.
Los acuíferos otorgan diferentes servicios ambientales que dependen de sus capacidades y cambian según su nivel geográfico de los cuales se destacan: sus servicios de apoyo a los ecosistemas que son dependientes de los depósitos subterráneos y servicios culturales en donde son aprovechados para actividades de ocio o tradicionales que tienen un valor simbólico o religioso y son dependientes del lugar.
Los servicios que nos ofrecen los acuíferos se han disminuido debido a las distintas actividades destructivas que realiza el ser humano en su entorno causando interferencia en los distintos procesos que necesitan los reservorios subterráneos para regenerarse, una de ellas es la alta demanda de agua extraída de pozos subterráneos, en donde la velocidad de extracción supera a la velocidad de regeneración. Sumado a esto, al incrementar las áreas de obra civil en donde se contemplen grandes áreas de concreto tales como, parqueaderos y carreteras, pueden alterar el ciclo hidrológico del agua ya que las condiciones originales del concreto son impermeables, es decir, no permiten el paso del agua hacia las siguientes capas del subsuelo.
La urbanización ha reducido el volumen de infiltración del agua de lluvia, generando un mayor impacto asociado con inundaciones, degradación de la calidad del agua superficial, pérdida de hábitat ecológico y limitada recarga de acuíferos que suelen estar ya agotados debido a su sobreexplotación (Daus, 2019, 81).
Una posible solución para disminuir los impactos que genera la urbanización en el medio ambiente es desarrollando sistemas de recolección en donde se aproveche las aguas lluvias para distintos usos sociales o ambientales en donde se garantice calidad y viabilidad. Un sistema ideal puede estar compuesto por una estructura de pavimento que sea capaz de drenar el agua a través de toda su masa y esta llegue a unas tuberías de drenaje que sirvan de colectores. Esta estructura de pavimento estaría compuesta por: la capa de concreto permeable elaborada con material de llanta reciclada que permitirá el paso del agua hacia el geodrén; segundo compuesto de la estructura y cuya función será no permitir el paso del agua hacia las siguientes capas, el geodrén posee tuberías de recolección para las aguas que se deseen drenar, las tuberías serán conducidas hacia un tanque colector de agua y que su capacidad será calculada a partir del estudio hidrológico de la zona, ya que, de este se obtiene la cantidad de lluvia que cae a lo largo de todo el año, el tanque contendrá máquinas de bombeo que llevarán el agua recolectada a las distintas zonas donde su uso sea requerido. Si se desea elaborar una estructura de pavimento que tenga la capacidad de drenar el agua a través de su masa, se deben utilizar materiales porosos y que no cambien su composición natural al entrar en contacto con el agua, esto con el fin de no generar problemas de estancamiento y permitir que esta fluya hacia el terreno natural. El terreno natural a su vez también debe ser analizado debido a que existen tipos de terrenos conflictivos y causan muchos problemas al entrar en contacto con el agua.
Al construir senderos peatonales y parqueaderos con concretos permeables elaborados con material de llanta reciclada se permite crear una sinergia entre lo económico, social y ambiental. Al fomentar la reutilización de llantas consideradas inútiles, favorece el crecimiento social gracias a la generación de empleo debido a que se crea la necesidad de tener un grupo de trabajo que se encargue de la recolección, transporte y procesamiento de las llantas desechadas. Se amplía la oportunidad de tener acceso al agua para distintos usos al consumo doméstico al implementar sistemas de recolección de aguas lluvias, la capacidad de regeneración de los acuíferos se recupera y el nivel de contaminación de las llantas desechadas se ve mitigado. Además, incluyendo este tipo de concreto en obras civiles, se incentiva a la consecución directa de los ODS: 1. Desarrollar infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible, además de fomentar la innovación; 2. Conseguir que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles. Y de forma indirecta al ODS, 3. Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos.
Por lo tanto, esta es una propuesta que busca mejorar la estabilidad y permanencia del ecosistema de las ciudades que merece ser debatida y estudiada. Es importante crear conciencia de nuestro accionar en el mundo; no poseemos, hasta ahora, la capacidad de habitar otros planetas y este es el único que tenemos a disposición. Así que tenemos todos la tarea de contribuir para mejorar nuestro hábitat y asegurar la permanencia en el tiempo de la vida en el planeta Tierra.
Encuentra la investigación completa en https://tinyurl.com/2xhdek7b
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