Estrategias de optimización de materiales reciclados y su eficiencia energética en la rehabilitación by Sergio A. Ballén Zamora

ESTRATEGIAS DE OPTIMIZACIÓN DE MATERIALES RECICLADOS Y SU EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA REHABILITACIÓN DE EDIFICACIONES EN ALTURA EN EL CENTRO DE BOGOTÁ Luz Amparo Hinestrosa Ayala, Roció Bello Galindo, Adriana Cubides Pérez, Sergio Alfonso Ballén Zamora, Bogotá D.C., 2015

Resumen Las actividades del hombre han afectado el planeta y agotado sus recursos; la industria de la construcción causa los mayores impactos a los ecosistemas; frente a ello, se requiere implementar estrategias para recuperar y optimizar el uso de recursos, reducción de residuos, producción de materiales reciclados, utilizar sistemas constructivos eficientes, entre otros. Incorporar estrategias de eficiencia energética y aprovechamiento de residuos de construcción generados por edificaciones nuevas, demoliciones, restauraciones, contribuyen a disminuir impactos ambientales al re-incorporar edificios rehabilitados en la ciudad de Bogotá, reduciendo la demanda de nuevos materiales, la producción de residuos de construcción y demolición (RCD). Estas estrategias son aplicables en viejas y/o obsoletas edificaciones, especialmente en zonas urbanas con potencial de ser renovadas según los proyectos prioritarios y planes dispuestos para la ciudad de Bogotá. Tienen potencial para repercutir en las políticas nacionales y locales de generación de vivienda, renovación urbana, eco urbanismo y de construcción sostenible. Palabras claves: sostenibilidad, rehabilitación, recursos, reciclaje, eficiencia, impacto, energía.

materiales,

edificación,

Desarrollo La población mundial va en aumento constante, especialmente en las grandes ciudades, así mismo sus diferentes necesidades, entre ellas la de espacios habitables. Por tanto, se hace necesario el construir nuevas edificaciones, pero los recursos se pueden agotar en un futuro y las condiciones climáticas del planeta están en continuo cambio, por lo que se busca aplicar de manera responsable estrategias de bajo impacto ambiental y el uso de residuos y elementos derivados de la obra constructiva, y de esta manera, determinar las premisas y la relación costo – beneficio para las ciudades medias y altas. Una de las posibles estrategias es el fomento de la rehabilitación de edificaciones, la cual comprende las obras que mejoran edificios obsoletos; por tanto, “prolongar la vida útil de las edificaciones es una forma de reuso, evitando la construcción de unidades nuevas y reduciendo la generación de residuos y economizando recursos naturales y financieros, energía y tierra virgen urbana” (Flach, González, y Kern, 2008). Acerca del déficit de vivienda social en Colombia y en Bogotá, según un informe del Índice de Costos de la Construcción de Vivienda (ICCV) del Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE) del 2004, los costos de construcción de Vivienda de Interés Social presentó en los primeros cinco meses del 2004 una variación de 0.46%, la segunda tasa más alta desde 2000 y menor que la del 2003 (0.61%) y respecto al Índice de Precios al Consumidor (IPC) para ingresos bajos, que se ubica en 0.62%. Este informe también señala que los costos de construcción de vivienda unifamiliar aumentó un 7.21%, al igual que en la vivienda multifamiliar, cuyo incremento fue de 8.27%, tasa superior en 0.39 puntos frente al total del ICCV (7.88%), lo que pone a la vivienda multifamiliar o en altura con el mayor incremento de costos así como su contribución al parque habitacional (Ballén, 2010). Los precios de la vivienda social se han incrementado por diversas razones, una de ellas es la escasez y los precios de suelo urbano donde construir. Este fenómeno ha conducido a arquitectos, constructores y urbanistas a pensar en la renovación urbana de ciertas zonas deterioradas de la ciudad como respuesta a la generación de suelo, cubrir el déficit habitacional, superar problemas económicos, aprovechar redes de servicios públicos consolidados y evitar la generación de guetos urbanos relacionados con la baja calidad urbana de zonas antiguas. La renovación urbana es una alternativa para dar solución a situaciones y problemáticas urbanas, a través de intervenciones urbanísticas que enfrentan las consecuencias negativas que presentan las ciudades en su ciclo evolutivo, mediante soluciones que permiten ajustar sus tejidos urbanos y sociales a las necesidades del tiempo y a los cambios demandados por la dinámica urbana. De esta manera, la renovación urbana se convierte en una operación de gran magnitud que tiene repercusiones sobre los índices de producción de vivienda 2

si es debidamente orientada por la administración pública 1. Por otro lado, se estima que en el centro de Bogotá “hay 800.000 m² de suelo subutilizados” construidos en edificios abandonados (El Nuevo Siglo, 2012), los cuales serán probablemente utilizados gracias a normativas dirigidas a aumentar la generación de vivienda social como la ley 1537 del 20 de junio de 2012 sobre aspectos para facilitar el desarrollo urbano y el acceso a vivienda. Desde la década del 70 en Bogotá, la normativa urbana apuntaba hacia la compactación de la ciudad, facilitando la sustitución de predios existentes (redensificación) y la renovación urbana, en concordancia con los modelos incorporados del economista canadiense Lauchlin Currie; de esta manera, las “ciudades dentro de la ciudad” que constan de centralidades densificadas con edificaciones en altura se establecen como una respuesta al conjunto de problemáticas (déficit habitacional, circulaciones de capital, desarrollo urbano, falta de regulaciones legales y normativas, etc.) para la consolidación de la ciudad y su competitividad. Hoy en día, aunque los modelos urbanos y económicos han cambiado, las edificaciones en altura siguen teniendo gran oferta debido a los mismos problemas por los que se promueve la renovación urbana, en especial, la escasez de suelo urbano y sus altos precios. Debido al potencial de incorporar estas edificaciones al parque habitacional útil2, se hace necesario realizar operaciones de rehabilitación de las mismas, lo cual requiere el consumo de recursos, materias primas, procesos constructivos y su posterior ocupación por familias o trabajadores; junto con estos consumos, está implicado la generación de impactos en el ambiente y prácticas poco eficientes de la construcción tradicional que fueron descritas anteriormente. De otro lado, un aspecto a considerar es la rehabilitación energética de las edificaciones y el desempeño energético del uso de materiales y elementos, para que, al ser instalados en la edificación existente garanticen una adecuada transmitancia térmica y buen desempeño en condiciones climáticas determinadas. La mayoría de los edificios construidos en las últimas décadas, en especial las viejas edificaciones de los centros urbanos, presentan graves deficiencias estructurales, patológicas, energéticas y ambientales, no cuentan con la infraestructura adaptativa para buscar cumplir con los requerimientos mínimos de sostenibilidad, como lo es el ahorro energético, relacionado con la inercia térmica de las envolventes, según la orientación de la fachada y la configuración de los elementos que la componen (Gómez, 2010).

Estas intervenciones también pueden contemplar la producción de vivienda social, sin embargo, varios autores manifiestan escepticismo ante estas iniciativas implementadas en el centro de la ciudad o en procesos de renovación urbana. Estas acciones pueden ser posibles siempre y cuando estén orientadas y acompañadas por la administración pública y no solo por la acción espontánea del mercado. 2 O como oficinas, debido a su gran demanda en el centro de la ciudad.

Rehabilitación de edificaciones El término rehabilitar, en el que se suele englobar toda la actividad, está definido en el diccionario de la lengua de la Real Academia Española como “habilitar de nuevo o restituir una persona o cosa a su antiguo estado”. Aplicándolo a nuestro caso, quedaría como: “habilitar de nuevo el edificio, haciéndolo apto para su uso primitivo”; también se puede hacer extensible a convertir el edificio en habitable y cambiar el uso original a uno más acorde a determinadas necesidades.

Figura 1.1. Definición de la Rehabilitación de la edificación. Fuente: Elaboración propia

Para definir el término “rehabilitar”, se compara con el significado de restaurar según Coscollano (2003); restaurar tiene como objeto la restitución de un edificio o parte del mismo a sus condiciones originales, con una intervención metodológica que la sitúe en su tiempo histórico y la aplicación de la tecnología existente, no deformando el testimonio histórico – artístico y posibilite su lectura a las futuras generaciones. Y rehabilitar en su sentido más amplio, se consideran las obras encaminadas a restituir, recuperar o mejorar la calidad de un edificio, proporcionando cualidades que otorguen mayor confort, visto desde la calidad de vida que este brinde a para sus ocupantes. Coscollano (2003) hace énfasis en que si se recupera para devolver al edificio al uso inicial, usualmente estas acciones se asocian como restaurar, sustituir y reformar, entendiendo que dentro del concepto de rehabilitación se encuentran los centros urbanos y por consiguiente sus edificaciones. Las directrices a nivel mundial sobre restauración están encaminadas en el tema de reconocimiento y protección del patrimonio histórico, como las cartas Restauro en Boito (1883); así mismo se elaboró una carta de 95 puntos dedicadas a la conservación del patrimonio histórico (Comité Internacional de Arquitectura Moderna 1933). 4

Se definió como restauración por parte del Ministerio de Instrucción Pública de Italia (1973), “A cualquier intervención destinada a mantener en funcionamiento un edifico o monumento, así como los objetos de arte, para facilitar su lectura y trasmitir íntegramente al futuro las obras y patrimonio artístico”. A nivel distrital y teniendo en cuenta el Plan de Ordenamiento Territorial Excepcional del distrito de Bogotá, MEPOT (2013), define rehabilitar como el proceso constructivo para adaptar un inmueble mejorando sus condiciones estructurales, constructivas de habitabilidad, preservando sus características técnicas y funcionales que permitan optimizar y mejorar su uso.

Figura No 1.2. La edificación y sus afectaciones. Fuente: Elaboración Propia

Tomar la decisión de rehabilitar un edificio de forma unilateral por parte de los copropietarios sin el apoyo del estado dificulta toda intervención; en países como España las intervenciones de rehabilitación son responsabilidad del distrito previa solicitud de los propietarios, donde pueden presentarse casos en que una edificación posible de rehabilitarse se declare como “ruina” económica, técnica o urbanística. La declaración como ruina económica se refiere cuando el costo de las obras de rehabilitación supera el 50% del valor actual del edificio para alcanzar sus condiciones de seguridad y salubridad óptimas y no se tiene en cuenta el valor del suelo. La ruina técnica se considera cuando el edificio presenta un agotamiento general de todos sus elementos estructurales, que originan un peligro de estabilidad de la edificación, evaluando por porcentajes la cantidad de elementos estructurales que tiene la edificación contra la cantidad de 5

elementos dañados. La ruina urbanística se considera cuando se han realizado obras no autorizadas en el edificio y no están dentro de lo planteado en el Plan General de Ordenación Urbana. Para el caso Bogotá, se encuentra conveniente promover campañas de educación y concientización ante los usuarios de las edificaciones, ya que su vida útil depende en gran parte del cuidado que se haga de ellas. Esto no es sólo al interior de la edificación, también se debe tener en cuenta el entorno y las actividades que allí se generan con el paso del tiempo. Para lograr la conservación de los barrios tradicionales se requiere de trabajo cooperativo entre la comunidad y con el apoyo del estado ya que es una responsabilidad conjunta. Criterios para rehabilitar Las políticas urbanas y ambientales se estructuran para contribuir a la conservación y mejora de la salud humana, solucionar los problemas estructurales de nuestras ciudades, promover una ciudad inclusiva y la adecuada utilización de los recursos naturales en la construcción, con el objetivo de aprovechar las condiciones ambientales, optimizar el uso de los materiales y sus residuos y generar más y mejores soluciones sobre el medio construido. Pero la puesta en marcha de estas iniciativas no es posible si no se establecen criterios para rehabilitar el parque residencial obsoleto, el manejo de materiales reciclables en el proceso industrial de la construcción, al incorporar lineamientos de eficiencia energética y determinando una evaluación de los impactos de estas prácticas. Antes de ejecutar una intervención en una edificación, se requiere hacer un análisis detallado de las condiciones del edificio que permitan determinar su estado estructural, el deterioro en el que se encuentra, la vetustez, los cambios de usos, las variaciones en el diseño arquitectónico, el funcionamiento de los sistemas instalados, el cumplimiento del ciclo de vida que depende de los cuidados recibidos, lo que permite prolongar la vida útil de los materiales que lo componen en la mayoría de los casos, para así indagar con más profundidad la causa de posibles daños.

Figura No 1.3. Situación de las edificaciones en el centro de Bogotá Fuente: Elaboración Propia

De igual forma, es importante conocer el tipo de materiales utilizados, deben ser apropiados para conservar la salud de sus habitantes, o si por el contrario estos materiales se encuentran contaminados por bacterias, buscar posibles deficiencias en iluminación en cada uno de los espacios internos de la edificación, los niveles de temperatura, y el exceso de ruido o humedad que puedan influir en el estado físico y anímico de las personas. Analizar, seleccionar y clasificar de materiales que puedan ser reciclados y empleados en las intervenciones que se van a efectuar. Otro aspecto a considerar previo a una rehabilitación, es conocer el entorno del edificio a intervenir, la edad del barrio, su ubicación, la cercanía a vías de alto tráfico que puedan alterar de alguna forma la tranquilidad al interior de esta, la existencia o no de espacios públicos, los usos actuales, la seguridad, etc., que son factores que inciden en el deterioro del barrio, entre otros. Cuando a los barrios o sectores de una ciudad se les cambia el uso para el cual fue diseñado inicialmente se generan una serie de actividades como ocurrió en el centro de Bogotá, donde se construyeron edificaciones para vivienda y el uso actual es comercio informal, casas de lenocinio, venta de drogas psicoactivas, generando inseguridad, deterioro del sector, incomodidad a los transeúntes, caos vehicular etc. Al realizar una intervención, se busca devolver las condiciones iniciales proyectadas, por lo que es necesario identificar si ésta es recuperable o es más conveniente su demolición bajo parámetros de sostenibilidad. Todo orientado a mejorar sus condiciones actuales, aprovechando los avances en el diseño de nuevos materiales y nuevas tecnologías. Entonces se sugiere tener en cuenta: el uso de la edificación, (vivienda, oficinas, comercio e institucionales), para que en cada caso se determinen los parámetros que hacen la diferencia; hacer un reconocimiento de daños en materiales y en cuanto a la funcionalidad del 7

edificio; una vez reunida la información del edificio se reconocen las alteraciones que todo esto ha causado en los usuarios de la edificación. La intervención en la rehabilitación sostenible incluye la reutilización de materiales que se encuentren en buen estado una vez se les trate adecuadamente para su recuperación, el uso de materiales con contenido reciclado para obras nuevas, y si es necesario, hacer ajustes en el diseño arquitectónico y utilizar nuevas tecnologías. Las condiciones de habitabilidad en una edificación se definen desde la primera fase, en el diseño e implantación del proyecto, para lo cual es necesario conocer las condiciones físicas y ambientales del lugar a edificar; a esto le sigue su construcción, puesta en operación, uso y mantenimiento regular dado por sus usuarios a través de los años. La edificación debe conservar el estado físico y funcional de materiales, equipos, y la forma como sus habitantes viven cada uno de sus espacios, el lugar para cada función para lo cual fue construido, incluso varios años después de su entrega y en uso, puesto que debe seguir brindando protección del medio ambiente externo.

Figura No 1.4. Relación edificación – necesidades de los usuarios Fuente: Elaboración propia

Condiciones de habitabilidad La edificación tiene la función de proteger a sus usuarios, así como brindar confort y calidad de vida a sus habitantes, también cubrir sus necesidades espaciales, funcionales, de espacios interiores con excelente calidad de iluminación, temperatura, aire interior, control de ruido, control en el consumo de recursos y costos de operación que ello implica.

Figura No 1.4. Condiciones de habitabilidad requeridas en edificaciones Fuente: Elaboración propia

El objetivo de intervenir una edificación obsoleta, es devolver o proveer las condiciones iniciales (si las tuvo) y de habitabilidad del edificio; en un edificio antiguo, se producen nuevas variables según cada caso que se deben estudiar para definir la intervención a realizar; por esta razón es conveniente indagar sobre los materiales de construcción utilizados según la época, normativas de construcción, calidad de los espacios (luz, agua, aire, temperatura, ruido) y si es necesario desarrollar una actualización; en síntesis, todo aquello que facilite el desarrollo de las actividades cotidianas de sus usuarios, funcionamiento de redes de servicios públicos con el fin de establecer su calidad, conocer el entorno, si la edificación ha envejecido de igual forma y las lesiones exteriores e interiores que pueden ser causadas por las actividades desarrolladas en la cotidianidad, hacer los estudios necesarios en relación con la generación de CO2 y los impactos ambientales.

Tipos de confort en la edificación El significado de la palabra confort es relativo a cada persona, puesto que es una percepción personal, depende de la forma como cada individuo se siente en cada espacio o lugar de la edificación y en el desarrollo de sus actividades cotidianas. Lograr el confort interior y cumplir con las condiciones bioclimáticas en una construcción nueva es posible al considerar el entorno, por ello, es necesario conocer las condiciones ambientales externas y su influencia, esté o no construido el edificio; desde la fase del diseño del proyecto, se debe buscar la 9

implantación más conveniente que ofrezca las condiciones requeridas de acuerdo al lugar, uso y usuarios, una adecuada iluminación, temperatura, ventilación, dimensiones espaciales, alturas, ubicación y dimensión de vanos y otros elementos que provean buena calidad de vida. El crecimiento de las ciudades ha generado la conformación de nuevos barrios residenciales, esto trae consigo el desplazamiento de una zona a otra de residentes que conviven con buenas condiciones cualitativas urbanas, así como la expansión de áreas poco consolidadas y/o con vivienda informal y pésimas condiciones urbanas. En este proceso, los barrios antiguos son olvidados y descuidados, así como sus construcciones, dándoles un uso inadecuado y diferente al planeado inicialmente, olvidando sus condiciones de vida útil dándoles el uso y cuidado necesario. Hay factores ambientales y personales que afectan el confort y que se estudian desde que el proyecto está en la etapa de diseño para determinar mediante una tabla psicrométrica la zona de confort de un espacio. Con la utilización de la modelación energética se mejora el comportamiento energético y el confort de las edificaciones, al predecir mediante la simulación, lo que permite evaluar y cuantificar las estrategias bioclimáticas que se plantean en los proyectos y rediseñar los mismos como herramientas para mejorar las edificaciones desde el consumo, el confort y la funcionalidad. El confort térmico, requerido por el hombre para sentirse cómodo, se relaciona directamente con la temperatura que requiere para realizar sus actividades cotidianas y mantenerse en una temperatura ideal. Las condiciones ambientales y de temperatura del lugar inciden directamente en este tipo de confort, por lo que se requiere un diseño para el lugar. La temperatura ideal para cada persona no siempre es la misma, pues depende de la edad, sexo, actividades, las condiciones de salud, el lugar, etc. El confort térmico se controla y conserva utilizando estrategias de diseño y ventilación apropiadas. El Confort lumínico, se refieren a la forma como el hombre percibe la luz que recibe a través de sus ojos, y está relacionado con el confort térmico, puesto que es la radiación solar la que provee temperatura e iluminación. Es muy importante en el diseño para determinar desde el comienzo las horas de iluminación natural con que se quiere contar durante el día y reducir de esta forma los consumos de energía. El Confort acústico, o control de ruido que alteren la tranquilidad de las personas, pues existe un límite de niveles sonoros soportables por el hombre. Un ejemplo de ello es una edificación cuyos dormitorios estén sobre fachadas expuestas a alto flujo vehicular y por consiguiente ruido intenso y constante que afecta la tranquilidad y la salud de los usuarios. Independiente del uso de la edificación, es necesario diseñar los controles adecuados para aislar del ruido 10

exterior, lo cual contribuye a la salud mental y física de los usuarios de la edificación. La calidad del aire interior, la calidad del aire interior se relaciona con la salud personal, salud púbica, el confort individual y común, para la actividad cerebral, el buen desempeño laboral y la calidad de vida de los individuos. La mala calidad del aire en las diferentes áreas de la edificación se origina por humedades, serpentines de enfriamiento, el crecimiento de microorganismos, por hongos y esporas, virus y bacterias generadas por los ocupantes, por toxinas distribuidas por el aire acondicionado en caso de ser utilizado en las edificaciones, y otras condiciones del exterior. No se debe permitir la aparición de estos síntomas en la edificación y si es así, estos deben ser eliminados de inmediato puesto que pueden generar problemas de tipo respiratorio. Los ductos de ventilación en contacto con el exterior facilitan el ingreso de hongos, bacterias, virus y toxinas que se encuentran en el exterior de las edificaciones, rondan por las ciudades y son perjudiciales para la salud humana. En los edificios, se presentan lesiones causadas en algunos casos por prácticas inadecuadas de construcción y en otros por el deterioro normal de las edificaciones; algunas tienen poca o ninguna ventilación o el uso de materiales inadecuados, permitiendo así, el crecimiento de bacterias y hongos que afectan la salud de las personas que los habitan; micro-organismos que crecen por la humedad de los espacios que además de la poca ventilación permite la generación de malos olores y el crecimiento de organismos afectando la calidad del aire interior en las edificaciones. Esto produce afecciones respiratorias en la mayoría de los casos. Previo a la intervención de una edificación se sugiere hacer un estudio de reconocimiento de lesiones y el análisis correspondiente visto desde la Patología de la Construcción en el que se estudian las lesiones o daños que presente el edificio, las causas que las originaron, elaborar un diagnóstico y determinar el tipo de intervención a realizar para recuperar su estado inicial. Esto puede ser clasificado como restauración, demolición o rehabilitación entre otros. El Confort visual, se relaciona con la forma como se vive cada lugar. Anteriormente, se hizo referencia de temperatura, iluminación, calidad del aire interior, entre otros. El confort visual al igual que los anteriores, afectan la tranquilidad en el interior de la edificación; cuando la vista a través de las ventanas hacia el exterior lleva a la acumulación de avisos en el exterior generan contaminación visual, unida al ruido y contaminación del aire producen sensación de disconfort. La rehabilitación de una edificación se define a partir del análisis del estado de cada uno de sus elementos constructivos de la siguiente manera: Estructurales 11

(Cimentación, muros de carga o perimetrales, zapatas, columnas y vigas), y los cerramientos (Cubiertas y fachadas del edificio).

Figura No 1.5. Sistemas en la edificación Fuente: Elaboración propia

En la edificación y en sus aspectos constructivos se tiene en cuenta cada uno de los elementos y sus componentes: el sistema estructural, la envolvente, las instalaciones y los acabados. Aspectos ambientales: (carta solar, clima, temperatura) En la edificación se tiene en cuenta los aspectos climáticos que rodean su entorno, porque a partir de ellos, se puede tomar importantes decisiones a la hora del diseño: materiales, texturas, aberturas en la fachada, alturas, etc. Los siguientes son algunos conceptos a recordar:   

Clima: Asoleación, temperatura, humedad relativa. Entorno Natural: Topografía, vegetación. Entorno Artificial: Construcciones, vías, redes.

En el contexto artificial, se tendrán en cuenta aquellas condiciones urbanísticas como son los perfiles viales, distancias entre las edificaciones, posición geográfica, asoleación, temperatura, humedad relativa dentro de la edificación y el efecto de isla del calor. Otro aspecto a considerar en una intervenciòn, es el uso de materiales con propiedades de resistencia al paso del calor, reconociendo la conductividad térmica de acuerdo al tipo de material, que además permiten la conservación de la temperatura en el interior de las edificaciones. Dentro de las propiedades térmicas de los materiales están: o o o o

Conductividad térmica Densidad Calor específico Factor de resistencia a la difusión del vapor de agua 12

La temperatura puede ser almacenada con estrategias de convección, conducción y radiación solar que también pueden permitir el aislamiento acústico. En el mercado hoy en día se encuentran materiales con contenido reciclado que cumplen estas características.

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