El proyecto de ingeniera civil y el medio ambiente

Ingeniera Civil y El Medio Ambiente

Marilyn Colos Pea Fiorella Rojas Fasabi

Resumen

El presente trabajo aborda la relacin de la Ingeniera Civil y Medio Ambiente, fundamentalmente en el punto de interaccin entre ambos: el ecosistema afectado. En la utopa del mundo feliz el ingeniero proyecta de modo que su diseo sea compatible con el medio ambiente, determinando, previamente, aquellos aspectos del proceso proyecto-construccin que pueden influir en el ecosistema. En la realidad de la sociedad de consumo, la ecologa es poco comprendida por los ingenieros, considerndola como una imposicin poltico-social. Esta disonancia ha producido importantes daos medio ambientales que podran haberse evitado si se hubiesen tomado las medidas preventivas adecuadas desde el inicio. El ingeniero concibe, equivocadamente por supuesto, al medio ambiente como una fuente inagotable de recursos y un inmenso vertedero; adems, el ingeniero civil, y por extensin el arquitecto, lo consideran como el escenario al servicio de sus representaciones. Cualquier proyecto implica, inevitablemente algn impacto ambiental sobre el ecosistema, lo cual no tiene porqu ser intrnsecamente negativo: todos los ecosistemas experimentan cambios con independencia de la accin humana, es por ello que tambin se puede realizar proyectos de construccin que tengan un menor impacto en el Ambiente sin perjudicar o inhabilitar la construccin y dejar que los ingenieros sigan construyendo.Palabras claves: medio ambiente, impacto ambiental, concreto ecolgico, ensayos, escombro.

AbstractThis paper addresses the relationship of Civil Engineering and Environment, mainly at the point of interaction between the two: the affected ecosystem.

In the utopia of "Brave New World" engineer projects so that your design is compatible with the environment, determining previously aspects of project-construction process can influence the ecosystem. In the reality of the 'consumer society', ecology is poorly understood by engineers, considering it as a political-social imposition. This dissonance has produced significant environmental damage that could have been avoided if they had taken appropriate preventive measures from the start. The engineer conceived, wrongly of course, the environment as an inexhaustible source of resources and a huge landfill; In addition, the civil engineer, and by extension the architect, regard it as the stage at the service of its representations.

Any project inevitably involves some environmental impact on the ecosystem, which need not be inherently negative: all ecosystems undergo changes regardless of human action, which is why we can also undertake construction projects that have less impact on Environment without harming or disable building and let the engineers keep building.Keywords: environment, environmental impact, ecological concrete, tests, rubble.

INTRODUCCIN Para abordar las relaciones y/o implicaciones que se producen entre los proyectos de ingeniera civil y el medio ambiente parece necesario, como punto de partida, hacer algunas reflexiones sobre la significacin y los conceptos que encierran estos trminos tan genricos como medio ambiente y proyecto de ingeniera civil, as como la primera relacin que, a modo reflejo, se establece entre ellos: el impacto. A su vez la forma tal y como la ingeniera podra tomar algunas bases tericas para poder producir o experimentar formas nuevas de construccin o utilizacin de materiales que no sean tan dainos para el ambiente. La industria de la construccin representa un aporte significativo a los sectores econmicos en la mayora de los pases.EL MEDIO AMBIENTE Y LOS IMPACTOS AMBIENTALES El trmino medio ambiente no tiene un significado intrnseco definido, por el contrario, su uso abarca todo un abanico de significados alternativos, utilizndose como sinnimo, parcial o total, de muy diversos conceptos relacionados con el ecosistema La variedad de significados redunda en el modo en que se maneja el concepto, considerndose muchas veces aspectos parciales del mismo, tanto material como ideolgicamente. Se considera de un modo fragmentado o en conjunto (en cuanto a los componentes biolgicos y fsicos, separados o integrados), emocionalmente o racionalmente, rayando (o entrando de lleno) en el fanatismo conservacionista o desarrollista puro y duro.

Mientras que la humanidad ha tendido siempre a supuestos antropocntricos, el medio ambiente suele entenderse en la actualidad como algo externo al hombre y del que este no forma parte, siendo fcil concluir de ello que toda actuacin humana es ajena al mismo (medio ambiente natural frente a medio ambiente artificial), y por tanto negativa. El trmino impacto, en el lenguaje comn, hace referencia tanto a consecuencias positivas como negativas; por el contrario el impacto ambiental se utiliza casi exclusivamente para designar efectos perniciosos. La verdad es que la historia, y sobre todo la historia reciente, nos ensea que en la mayora de los casos as ha sido.

Frente al impacto ambiental, de este modo considerado, se ha opuesto el de conservacin, trmino que, con su alta componente esttica, encierra una oposicin al concepto de la naturaleza, evolutiva y dinmica. Muchas de las catstrofes ecolgicas artificiales provocadas por el hombre se han producido a lo largo de la historia del planeta de un modo natural (desaparicin de especies en el proceso evolutivo, cambios climticos por erupciones volcnicas, etc.). Una de las principales diferencias estriba en la velocidad que la actuacin humana imprime a esos procesos y las consecuencias multiplicativas que conlleva. No estamos haciendo una defensa numantina de las acciones del hombre o pretendiendo darle una patente de corso que le permita actuar por encima de todo; pero la negacin total para dichas actuaciones, o la conservacin a ultranza de un estado determinado, puede resultar tambin muy negativa para la naturaleza, sobre todo si consideramos que El hombre es tambin una especie biolgica incluida en el ecosistema (Istock, 1973). Se trata de que las actuaciones del hombre, como integrante del medio ambiente, tengan un dinamismo positivo. Por supuesto, el meollo de la cuestin radica en determinar cuando el dinamismo es positivo o negativo y, sobre todo en qu y con qu escala de medida y/o apreciacin?; principalmente porque los impactos pueden ser muy diversos, tanto en tipologa como en magnitud y consecuencias, y no solo los impactos materiales (en el medio biolgico o en la materia del medio fsico, en cuanto afeccin al medio biolgico) sino tambin los sensoriales, que no afectan a la evolucin natural del planeta pero si a la percepcin que (el ser humano) tiene del mismo (impactos paisajsticos).

En lneas generales, podrn tener escalas de variacin en: Gnesis (evitables-inevitables).

Materialidad (real y tangible o subjetivo-percepcin humana).

Grado de percepcin (manifiesto o enmascarado).

Efecto singular o multiplicativo (como accin aislada o desencadenante de procesos).

Magnitud (del impacto propiamente dicho, de su extensin espacial, temporal,...).

Correccin o atenuacin (irreversible-atenuable-reversible),... Asumido que la actividad humana va a generar impactos en mayor escala e intensidad que lo puede hacer otra especie animal, la valoracin de un impacto (en cualquiera de sus escalas) y/o comparacin con otro alternativo, ser de gran dificultad, adems de un punto imprescindible para poder ordenar adecuadamente las actuaciones humanas. Esta valoracin, en los proyectos de ingeniera civil, se lleva a cabo a travs de los Estudios de Impacto Ambiental.LOS IMPACTOS DE LAS INFRAESTRUCTURAS Toda actividad humana requiere, en mayor o menor medida, de infraestructuras. Los impactos de estas infraestructuras tendrn toda la diversidad de caractersticas expuestas anteriormente, pero ser muy importante discernir los impactos en funcin del momento del ciclo vital (dentro del proceso proyecto-construccin que se comentar ms adelante) de la infraestructura en el que se producen, pudiendo considerarse tres fases:

Proyecto y definicin Eleccin, obtencin y/o Proceso y mtodo Como elementofabricacin de las materias de construccin implantado

primas para la realizacin o implantacin. Proceso de explotacin

En la primera fase (qu y con qu se va a construir) quedarn definidos los parmetros que gobernarn parte de los impactos que se generen en el resto de las fases (fundamentalmente el impacto como elemento implantado en la naturaleza).En esta primera fase hay que distinguir claramente, dentro del proyecto y definicin de la infraestructura, la eleccin de los materiales con que se realizar, cuya fabricacin o proceso de obtencin puede generar impactos que no deben considerarse ajenos a la infraestructura. En otros casos un proyecto ms adecuado ecolgicamente que otro puede basarse en impactos de partida no deseables. Por ejemplo, en la construccin de un muro, dejando a parte los posibles impactos como barrera biolgica, etc, se buscar que el impacto visual sea el mnimo; esto se consigue con los denominados muros verdes frente a los clsicos de hormign; el muro verde se integra totalmente en la naturaleza pero, para su construccin, se utilizan productos geosintticos que pueden estar formados por compuestos no reversibles y tener procesos de fabricacin altamente contaminantes. La ventaja del muro verde frente al de hormign puede verse reducida si se comparan los potenciales contaminantes de la fabricacin e implantacin en la naturaleza de los geosintticos y del hormign.

En la segunda fase (cmo se va a construir) pueden producirse en muchas ocasiones los mayores niveles de impacto negativo. Los mtodos utilizados, generalmente ajenos a las infraestructuras, pueden quedar al margen de la fiscalizacin a la que se va someter (estudios de impacto ambiental, etc.).

A la ltima fase (qu presencia material tiene lo que se ha construido y cmo funciona) es a la que ms atencin suele prestarse, aunque no siempre justificadamente. Es muy importante diferenciar entre las infraestructuras pasivas e infraestructuras activas.

Las primeras (p.e. un viaducto o un muro) corresponden a infraestructuras que en su uso no tienen un intercambio con el medio natural y producen solo impactos visuales cuando se ha realizado una cuidadosa planificacin de la primera y segunda fase, existiendo siempre mtodos para disminuir e incluso eliminar los impactos fsicos de la fase final (barreras biolgicas, ruidos, etc.). Las infraestructuras activas son aquellas que presentan intercambios de entrada y salida con la naturaleza, y el impacto puede ser variable segn su modo de funcionamiento. (p.e. una estacin depuradora).

Desde luego, en la mayora de los casos, no existen unas caractersticas claras que puedan delimitar que una infraestructura es de un tipo u otro, e incluso algunas, con un marcado carcter esttico, pueden provocar cambios enormes en el medio ambiente (p. e., una presa). Todos estos aspectos deben estudiarse y desarrollarse, como se dijo, en el Estudio de Impacto Ambiental dentro del Proyecto de Ingeniera Civil.EL PROYECTO DE INGENIERA CIVIL Podemos definir un proyecto como la accin de idear, trazar, disponer o proponer el plan y los medios para la ejecucin de una cosa (acepcin 2.a del Diccionario de la R.A. de la Lengua), es decir, la combinacin de recursos unidos en una organizacin temporal para conseguir un propsito determinado. Esta definicin de proyecto es la ms utilizada en ingeniera industrial as como en el mundo sajn (project). No obstante, la acepcin 5.a del Diccionario de la R.A. de la Lengua considera un proyecto como un conjunto de escritos, clculos y dibujos que se hacen para dar idea de cmo ha de ser y lo que ha de constar una obra de arquitectura o ingeniera, lo que significa un conjunto de documentos ordenados para proceder con precisin a ejecutar una obra o poner en explotacin un servicio. Esta definicin de proyecto es la habitualmente utilizada en ingeniera civil y arquitectura; en el mundo sajn se emplea la expresin design project.

Es obvio que la acepcin 2.a del Diccionario de la R.A. de la Lengua es ms amplia, e incluye la 5.a. En cualquier caso, el paso de la idea a la realidad (proyecto segn la acepcin 2.a del D.R.A.L.) es un proceso durante el cual se precisa, durante diferentes fases adecuadamente programadas y desarrolladas, la redaccin de uno o varios proyectos (segn la acepcin 2.a del D.R.A.L.) que den lugar a la ejecucin de las obras previstas en ellos y a su posterior explotacin. Por lo tanto podemos diferenciar en todo el proceso tres fases: diseo (redaccin de proyectos), construccin (ejecucin de obras) y uso y explotacin de la infraestructura.

Este proceso tiene como puntos de partida:

1. La deteccin de la necesidad o del problema.

2. La decisin de resolverlo.

3. La planificacin inicial.

A continuacin se adjunta el esquema general del proceso resumido:

Durante la fase de diseo deben plantearse las posibles alternativas existentes, analizar la viabilidad de las mismas y, a travs de un estudio comparativo, justificar la propuesta de la solucin que se considere ms idnea en los aspectos tcnicos, medio ambientales, constructivos, estticos y econmicos. Esta solucin posteriormente debe quedar suficientemente definida, descrita y valorada en los correspondientes documentos constituyentes del proyecto para poderse construir y explotar. En definitiva, la fase de diseo consiste en:

Planteamiento de alternativas.

Anlisis comparativo de su viabilidad.

Justificacin de la solucin propuesta, desde el punto de vista:

Tcnico.

Social.

Medio ambiental.

Constructivo.

Esttico.

Econmico.

Redaccin de los documentos necesarios para su construccin y explotacin. Si el promotor es la administracin pblica estamos en presencia de una obra pblica. Cules son las caractersticas de una obra pblica?:

Es construida directamente por encargo de un ente pblico.

Es construida por necesidad o conveniencia general.

Est ligada a la accin de fomento que debe asumir la administracin pblica en torno a los intereses generales.

Da lugar a problemas tcnicos, jurdicos, institucionales y poltico-administrativos.

Puede ser fruto de la planificacin, adelantndose a los acontecimientos, o de la demanda social.

En la Administracin Pblica, el nacimiento de una idea, ya sea para mejorar una situacin actual o solucionar un problema existente, supone el desencadenar toda la maquinaria administrativa para que se redacten los estudios y proyectos necesarios y, posteriormente, se ejecuten las obras correspondientes que conviertan la idea en realidad. Para las obras pblicas es de aplicacin de Ley de Contratos de las Administraciones Pblicas (Real Decreto Legislativo 2/2000 de 16/06/00 por el que se aprueba el texto refundido de las leyes 13/1995 y 53/1999). El artculo 124 de la Ley especfica el esquema genera que debe seguir el proyecto:

1. Memoria.Incluye los siguientes anejos obligatorios: Estudio geotcnico.

Replanteo.

Programa de trabajos.

2. Planos.

3. Pliego prescripciones tcnicas particulares.

4. Presupuesto:

Mediciones.

Cuadros de precios.

Presupuesto.

5. Estudio de seguridad y salud.

6. Estudio de impacto ambiental

Obligatorio segn indique la legislacin ambiental vigente.

7. Estudio econmico-financiero.Obligatorio cuando las obras vayan a ser objeto de concesin administrativa.

8. Reglamento de explotacin.

Obligatorio cuando las obras vayan a ser objeto de concesin administrativa.

En el sector privado los proyectos de obras de ingeniera civil no tienen la obligacin de seguir el formato de la administracin pblica. No obstante, es habitual en la mayora de los casos que el esquema general sea el mismo, debido fundamentalmente a la costumbre establecida y a la supervisin realizada por los Colegios Profesionales.EL ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL

El Estudio de Impacto Ambiental debe consistir en una evaluacin ambiental justificada que permita establecer un balance entre la naturaleza existente, cuando sta pueda resultar afectada por la obra que se proyecta, y la que se presuma en el futuro, e incluya los efectos de las medidas correctoras cuando corresponda.

Dependiendo del anlisis y del desarrollo de los trabajos realizados durante la fase de diseo se plantearn diferentes alternativas de redaccin del Estudio de Impacto Ambiental. En general, la mayor parte de casos pueden reducirse a dos, tal y como se expone a continuacin:

El Estudio de Impacto Ambiental se redacta conjuntamente con el Estudio Informativo, Anteproyecto o Proyecto Bsico. Esta combinacin presenta dos ventajas incuestionables:

El Estudio de Impacto Ambiental influye en el planteamiento de alternativas y en la justificacin de la solucin adoptada. En el posterior Proyecto de Construccin se recogen las conclusiones de la Declaracin de Impacto Ambiental, tanto en el diseo como en la valoracin y exigencia de las medidas correctoras y protectoras del Estudio de Impacto Ambiental.

El Estudio de Impacto Ambiental se incluye como un documento independiente dentro del Estudio Informativo (doc. N 3), Anteproyecto (doc. N 4) o Proyecto Bsico (doc. N4).

Es de destacar positivamente el planteamiento que realiza, en este sentido, la Direccin General de Carreteras del Ministerio de Fomento. Los Pliegos de Prescripciones Tcnicas Particulares que rigen los concursos para la contratacin del Estudio Informativo prevn tres fases que, a su vez, complementan el proceso de Evaluacin de Impacto Ambiental:

En la fase A se recopilan los datos bsicos necesarios para definir la zona de estudio al objeto de calificarla desde el punto de vista medio ambiental y poder obtener los corredores compatibles con el mismo. De este modo se obtienen alternativas integradas en el medio ambiente y con los criterios de funcionalidad previstos.

En la fase B se analizan cada una de las alternativas planteadas con el fin de establecer el impacto ambiental residual, la funcionalidad y el coste. Finalmente se opta por la solucin ptima aplicando el mtodo multicriterio.

Con esta fase se finaliza el documento que sirve de base a la informacin pblica y se pone en marcha el procedimiento de Declaracin de Impacto

Ambiental.

En la fase C se contestan las alegaciones producidas durante la informacin pblica y se incorporan al Estudio Informativo las prescripciones de la Declaracin de Impacto Ambiental.

En el posterior Proyecto de Construccin se adjunta un anejo de Ordenacin Ecolgica, Esttica y Paisajstica donde se incluyen las medidas correctoras y protectoras a considerar, tanto en fase de construccin como de explotacin, y cualquier otro tipo de prescripciones derivadas de la Declaracin de Impacto Ambiental, as como el embellecimiento y proteccin de las zonas marginales de la obra. Especficamente se desarrolla el Programa de Vigilancia Ambiental. El Estudio de Impacto Ambiental se incluye en el Proyecto de Construccin, si no se han redactado previamente ninguno de los estudios anteriores. Esta combinacin no es aconsejable porque las conclusiones de la Declaracin de Impacto Ambiental pueden contradecir el diseo del Proyecto de Construccin, que tendra que rehacerse. En este caso el Estudio de Impacto Ambiental se adjunta como un documento independiente (documento N 6) o como un anejo ms del documento N 1: Memoria (lo cual no es correcto).

EL ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL Y SUS ACTORES No vamos a entrar aqu en como debe realizarse un Estudio de Impacto Ambiental ni en cual debe ser su contenido exacto; la variabilidad de las infraestructuras, de los posibles impactos y de las formas de producirse estos, exige ms espacio del que aqu se dispone y adems, hay bastante literatura al respecto. En el apartado anterior se ha tratado el Estudio de Impacto Ambiental y ahora nos centraremos en la reflexin de quien o quienes deben ser los actores del Estudio de Impacto Ambiental: La Ingeniera Civil o las Ciencias Ambientales? En el primer momento en que se plantea la necesidad (y tras ello la obligatoriedad) de realizar el Estudio de Impacto Ambiental, es el ingeniero civil quien lo hace. La formacin ambiental, de partida, es mnima y as se proyectan y/o construyen infraestructuras de alto impacto. Los ingenieros tienden a contemplar el mundo como una fuente inagotable de recursos y un inmenso escenario donde llevar a cabo sus representaciones. Con la preparacin adecuada y el asesoramiento de expertos en Ciencias Ambientales, las trabas de la situacin anterior se transforman en reparos, y se disean infraestructuras de menor (pero an alto) impacto.

La mejora de la situacin no debe obtenerse con una preparacin ambiental extrema por parte del ingeniero, sino a travs de la ejecucin del Estudio de Impacto Ambiental por parte de un equipo multidisciplinar, de Ingeniera Civil y de Ciencias Ambientales. El ingeniero debe tener una formacin ambiental adecuada, lo mismo que el experto en ciencias ambientales debe, para este propsito, estar orientado al campo de la ingeniera, pues de lo contrario cabe que contemple el mundo como un inmenso lienzo intocable.

La implantacin de una infraestructura humana en el medio ambiente puede realizarse de tres modos:

1. Primando la infraestructura sobre el medio.

2. Primando el medio sobre la infraestructura.

3. Integrando la infraestructura en el medio.

En el primer caso la infraestructura degrada o destruye el medio, con un proceso irreversible, de modo que ste evoluciona hacia un nuevo ecosistema ms pobre e inestable.

La consideracin del medio por encima de todo conduce a infraestructuras intiles (o que no se llevan a cabo) que terminan tambin daando al ecosistema, sobre todo si tenemos en cuenta que el hombre tambin forma parte del mismo.

En lo que puede parecer la utopa del mundo feliz el ingeniero proyectar de modo que su diseo sea compatible con el medio ambiente, determinando previamente, con un equipo multidisciplinar, aquellos aspectos del proceso proyecto-construccin que pueden influir en el ecosistema.

En la realidad, cualquier proyecto implica, inevitablemente, algn impacto ambiental residual, lo cual no tiene porqu ser intrnsecamente negativo: todos los ecosistemas experimentan cambios con independencia de la accin humana. La infraestructura proyectada debe llegar a mantener vnculos positivos de compatibilidad con el ecosistema de modo que lo preserve, le de valor aadido como recurso, retrase el deterioro ambiental modificando la tendencia de cambio o, incluso, restaure el sistema original alterando las condiciones existentes (Yeang, 1995); en una palabra que la infraestructura forme parte del medio ambiente.Proyecto sobre Agregados no convencionales para la preparacin de concretos ecolgicos El creciente desarrollo urbano y la necesidad de nuevas obras de ingeniera, mantenimiento y reemplazo de la infraestructura que ha cumplido su tiempo de servicio generan un problema de sobre explotacin de los recursos y producen enormes cantidades de material de desperdicio y escombros que son dispuestos en los sitios destinados para este propsito o en lotes o terrenos abandonados con el consecuente deterioro del paisaje y contaminacin visual. El concreto utilizado en obras civiles se obtiene de la mezcla, manual o mecnica, de cemento, agua, agregados naturales y algunas veces aditivos, que dosificados producen mezclas con la resistencia y el acabado requeridos en las obras. Este trabajo de investigacin permite estudiar los cambios en las propiedades mecnicas del concreto preparado reemplazando parte de los agregados naturales con agregados proveniente del reciclaje de escombros y limalla proveniente de la industria metalmecnica. Para este propsito se dosificaron ocho mezclas cada una con dieciocho especmenes de concreto, las cuales fueron ensayadas a compresin. La mezcla preparada 23% de agregado fino, 61% de agregado grueso, 10% de agregado proveniente del reciclaje de escombros, 6% de limalla fina y una relacin agua-cemento de 0.4, permiti obtener resistencias superiores a las resistencias obtenidas en mezclas preparadas con agregados vrgenes. Este tipo de concreto permite aprovechar hasta 0.07 m3 de escombros por cada metro cbico de concreto producido, reduciendo el uso de agregados vrgenes lo que permite mitigar el efecto ambiental generado por la sobre explotacin de estos recursos no renovables. La industria de la construccin representa un aporte significativo a los sectores econmicos en la mayora de los pases. Para el caso de Colombia, considerando nicamente proyectos de vivienda de inters social, se observ un crecimiento del 234% entre el 2006 y el 2010 [1], [2].

El concreto utilizado como material de construccin se obtiene al mezclar en forma dosificada cemento, agua, agregados naturales y en ocasiones aditivos [3]-[12]. Las propiedades mecnicas, la durabilidad y el valor esttico que se le puede proveer al concreto han hecho de este material uno de los ms utilizados para la construccin de diferentes proyectos en Colombia.

Cada uno de los insumos que dan origen a la mezcla de concreto tiene un proceso de produccin caracterstico. El cemento es producido en plantas especializadas en donde las materias primas del mismo se someten a ensayos de calidad. El agua utilizada, tanto para la obtencin de la mezcla como para el curado del concreto terminado, generalmente es el agua utilizada para consumo humano. Arena y triturado son los agregados que comnmente se utilizan en la produccin de mezclas de concreto. Estos son extrados de fuentes naturales y provienen de canteras, ros o quebradas [6]-[12].

Los escombros son residuos inertes provenientes de distintas actividades de la construccin. En general, se puede decir que el escombro est compuesto por un 20% de hormign, un 50% de material de albailera (cermico, tubera, uniones, etc.), un 10% de asfalto y un 20% de otros elementos como maderas [12], [13]. A pesar de la existencia de leyes relacionadas con la

disposicin de escombros, en pases como Colombia la gestin integral de los residuos de construccin ha sido muy deficiente [14], [15]. La limalla, al igual que el escombro, es un residuo inerte. La limalla es proveniente en su mayora del maquinado de motores de combustin y en general de las actividades de la industria metalmecnica de modo que sus caractersticas pueden variar de una industria a otra. Estudios realizados han demostrado que este residuo inorgnico es potencialmente reciclable [5], [11], [16], [17].

La naturaleza inerte tanto de la limalla como de los escombros permiti su uso en la produccin de concreto. En este estudio se observa la factibilidad de utilizar estos residuos como una proporcin de los agregados naturales. De esta manera se est contribuyendo a mitigar la incorrecta disposicin de los residuos y el excesivo consumo de los agregados naturales, favoreciendo con ello la sostenibilidad del medio ambiente [17].

Este trabajo presenta alternativas de agregados no convencionales, escombro y limalla, para la preparacin de mezclas de concreto en las cuales se ha reemplazado el porcentaje de agregados naturales.

1. Metodologa

El mtodo adoptado para el diseo de la mezcla de concreto usando agregados reciclados de escombros y residuos de la actividad metalmecnica se basa en: (a) Desarrollo del diseo experimental adecuado, (b) seleccin de una mezcla de concreto apropiada, (c) Preparacin de la mezcla, fundicin y curado de los cilindros y vigas de concreto y (d) Pruebas de laboratorio llevadas a cabo sobre cilindros y vigas, siguiendo la Norma Tcnica Colombiana (NTC) para ensayo de materiales. La actividad ms importante, antes de la preparacin de la mezcla de concreto, es la seleccin de los materiales. De esta manera, para obtener un concreto con la resistencia y manejabilidad requerida, es necesario determinar las proporciones adecuadas de los agregados y la relacin agua-cemento ms conveniente. Por lo tanto, los materiales deben ser caracterizados adecuadamente, especialmente cuando se utilizan materiales no convencionales tales como materiales reciclados.

1.1 Seleccin y ajuste de los materiales

En trminos generales, los agregados naturales son materiales de construccin que se obtienen comercialmente y son el producto de la explotacin de canteras y ros. Los escombros provenan de residuos de concreto, mortero y ladrillo; estos materiales se ajustaron a un tamao de 3/8 y 1/4" con el propsito de reemplazar parte de la porcin de grueso y fino, respectivamente. La limalla fue proporcionada por LAVCO, una empresa metalmecnica; este material fue caracterizado como agregado fino (Ver Figura 1).

Figura. 1. Material granular natural y no convencionalCaracterizacin de los escombros y limallaLos agregados naturales son usualmente caracterizados en parmetros como granulometra, masa unitaria, gravedad especfica, resistencia qumica y humedad natural y absorcin, atendiendo a las normas tcnicas colombianas establecidas para estos ensayos. En el caso de agregados no convencionales, como los escombros y la limalla, es necesario caracterizarlos con el fin de verificar el cumplimiento de las propiedades para su uso en mezclas de concreto.1.2 Caracterizacin de los materiales y preparacin de la mezcla de concreto

En el caso del cemento, se determin el peso especfico del material obtenido en la planta de produccin siguiendo la Norma Tcnica Colombiana NTC 221. Los agregados utilizados en la preparacin del concreto fueron clasificados granulomtricamente con base a la NTC 77, expedida por el Instituto Colombiano de normas Tcnicas y Certificacin ICONTEC. As mismo, fueron sometidos a ensayos de: densidad (NTC 276), absorcin (NTC 237) y masa unitaria segn (NTC 92). En cuanto a las propiedades del concreto en estado plstico, es decir antes de endurecer, se siguieron las normas que indican el procedimiento para determinar el asentamiento (NTC 396) (Ver Figura 3) y el rendimiento volumtrico (NTC-1926).

Figura. 3. a) Preparacin de la mezcla de concreto, b) llenado y compactado 25 golpes distribuidos en tres capas de altura tercios cada capa, c) prueba de asentamiento

1.3 Pruebas mecnicas del concreto en estado endurecido

Los materiales compuestos como el concreto, generalmente son caracterizados con base en sus propiedades fsicas para propsitos de control de calidad. Varias pruebas de laboratorio son utilizadas para caracterizar la mezcla de concreto y predecir las propiedades del concreto terminado.

La resistencia a la compresin y la resistencia a la flexin de cualquier material de construccin son variables fundamentales en el diseo de elemento hecho con ese material.

La resistencia a la compresin es el parmetro que define la capacidad de un concreto endurecido para soportar cargas y permite prever el comportamiento de la estructura bajo condiciones de carga establecidas. Para determinar la resistencia a la compresin desarrollada por los ocho diferentes diseos de mezcla seleccionados, se prepararon, con cada uno de los diseos de mezcla, 18 especmenes cilndricos de 150 mm de dimetro y 300 mm de altura. Todas las muestras se probaron utilizando la mquina de compresin, lo que permiti determinar la resistencia a compresin del material compuesto con base en los estndares establecidos por la norma NTC-673.

Figura .2. Ensayo a la compresin2. Resultados Las mezclas de concreto fueron preparadas con una relacin agua/cemento de 0.4 (Ver Tabla 1, Tabla 2, Tabla 3). Un total de ocho mezclas fueron preparadas con diferentes porcentajes de agregados, de escombros y de limalla considerando la proporcin de mezcla de agregados que arrojara el menor porcentaje de vacos.

Tabla 1, Mezclas preparadas con agregados no convencionales como proporcin (%) del agregado grueso

Nota Tabla 1: En cuanto al cemento, se obtuvieron los valores del peso especfico PE del cemento, valor que oscil entre 2.85 y 3.1 g/cm3, que es el PE del cemento comnmente utilizado en obra. Se observ adicionalmente que las mezclas de concreto preparadas 40% con arena, 50% triturados y 10% de escombros, con una relacin de 0.4 a/c.Tabla 2, Mezclas preparadas con agregados no convencionales como proporcin (%) del agregado fino

Nota Tabla 2: Se observa adicionalmente a las mezclas de concreto preparadas con 30% de arena, 60% triturado y 10% de ladrillo FINO, con una relacin de agua cemento de 0.4 gr.Tabla 3, Mezclas preparadas con agregados no convencionales como proporcin (%) de los agregados naturales

Nota tabla 3: El comportamiento mecnico de las mezclas confirm que proporciones del 23% de agregado fino, 61% de agregado grueso, 10% de escombros y 6% de limalla presentaron resistencias superiores a las resistencias obtenidas en mezclas sin agregados no convencionales (Testigo).

En general, las mezclas con adiciones de limalla y escombros presentaron resistencias promedio superiores a un 40% en todos los casos frente a las mezclas preparadas con agregados convencionales.

La verificacin de la calidad de los agregados no convencionales (escombros y limalla) y la comparacin del comportamiento mecnico de los mismos con los agregados naturales demuestra la factibilidad del uso de materiales reciclados en la preparacin de mezclas de concreto por cuanto sus especificaciones se ajustan a las Normas Tcnicas Colombianas de calidad y a las normas del Instituto Nacional de Vas (INVE).

CONLUSIONES En conclusin se podra decir que el ambiente que nos rodea se ve afectado por la contaminacin y la ejecucin de obras civiles que proyectan los ingenieros civiles, pero que al quitar esa actividad tampoco seria una solucin ya que tambin hay otros factores que afectan al medio ambiente que son generadas por el mismo hombre, esto quiere decir que los ingenieros podramos minimizar el impacto que se genera con las obras de construcciones civiles en el ambiente de tal manera que el porcentaje de contaminacin sea mnimo para el ambiente. Para el diseo de mezclas de concreto se utiliz el criterio del menor porcentaje de vacos en las cantidades de los agregados. Tanto en la mezcla preparada con escombros como la mezcla preparada con escombros y limalla el porcentaje de vacos de los agregados oscil entre 30 y 42%, y que en las proporciones evaluadas en este estudio la resistencia del concreto estuvo por encima del valor de la resistencia del concreto normal (210 kg/cm2).Conclusiones del proyecto

El trabajo presenta una alternativa de aprovechamiento de residuos proveniente de la industria de la construccin y la industria metalmecnica, buscando producir materiales compuestos alternativos con resistencias iguales o superiores a aquellas obtenidas con agregados naturales. De esta forma, se reducen los impactos negativos generados por la disposicin inadecuada de los residuos o material de desecho producido por el sector industrial. Aunque la mezcla de concreto preparada con limalla y agregados reciclados presentan resistencias promedio superiores hasta en un 40% a la resistencia de diseo esperada (i. e. 210 kg/cm2(21MPa), es necesario continuar el estudio para verificar la durabilidad de las mezclas preparadas considerando el efecto en la porosidad y en la variacin de las propiedades fsico-qumicas de las mismas.REFERENCIAS

BUCHHOLZ, R. A.; MARCUS, A. A., y POST, J. E. (1992). Managing Environmental Issues: a Casebook,Prentice-Hall.

HERNNDEZFERNNDEZ, S. (1999). El ingeniero de Caminos y el Medio Ambiente,III Congreso Nacional de Ingeniera Civil, tomo I, pp. 269-276.

ISTOCK, C. A. (1971). Modern Environmental Deterioration as a Natural Process, International Journal of Environmental Studies, nm. 1, pp. 151-155.

YEANG, K. (1995). Designing with nature. The ecological basis for architectural design,McGraw-Hill, Inc.

REFERENCIAS DEL PROYECTO [1] DANE, Departamento Administrativo Nacional de Estadsticas, Informe de Coyuntura Econmica Regional. 2009. Banco de la Repblica. Consultado el 3 de mayo de 2011.

Disponible: http: //www.dane.gov.co/files/icer/2009/santander_icer_II_sem_09.pdf [2] Uribe Vlez, A. Mayo 2010. Informe al Congreso: Segunda Parte. Consultado el 3 de mayo de 2011. Disponible en la red: http://wsp.presidencia.gov.co/Paginas/Presidencia.aspx

[3] Torrado, L.M. Porras, N. 2009. Determinacin de los mdulos de elasticidad del concreto producido con los diferentes materiales existentes en Bucaramanga y su Area Metropolitana. Tesis de grado de Ingeniero Civil, Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga.

[4] Ferreira, J.S. 2009. Aprovechamiento de escombros como agregados no convencionales en mezclas de concreto. Tesis de grado de Ingeniero Civil, Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga.

[5] Bautista M.A. y K. Parra. 2010. Diseo de una mezcla de concreto utilizando residuos industriales y escombros. Tesis de grado. Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga.

[6] Serrano, M.F. 2010, Elaboracin de adoquines utilizando escombros como una proporcin del agregado grueso. Reporte de Investigacin financiada por la Direccin General de Investigaciones de la Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga.

[7] Serrano, M.F. 2010. Influencia de las propiedades mecnicas de los agregados en el mdulo de elasticidad del concreto. Reporte de Investigacin financiada por la Direccin General de Investigaciones de la Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga.

[8] Serrano-Guzmn, M.F. 2010. Residuos Industriales para preparacin de concreto: alianza universidad-empresa para el desarrollo del pas, Memorias Encuentro Nacional de Investigacin y Desarrollo, Universidad Nacional, Bogota.

[9] Serrano M.F. y D.D. Prez. Julio-Diciembre 2010 . Anlisis de sensibilidad para estimar el mdulo de elasticidad esttico del concreto, Concreto y Cemento: Investigacin y Desarrollo, Volumen 2, Nmero 1.

[10] Serrano M.F. y D.D. Prez. Enero/febrero 2011 a. Anlisis de sensibilidad para estimar el mdulo de elasticidad del concreto. Cemento y Hormign, Volumen 942.

[11] Serrano-Guzmn Mara F. y Diego Daro Prez Ruz. 2011. Use of Recycling Materials to Build Paver Blocks for Low Volume Roads in Developing Countries. Journal Transportation Research Record. Publisher: Transportation Research Board of the National Academies, Julio.

[12] Serrano-G., M.F., Ferreira, J.S. 2009. Aprovechamiento de los escombros para la produccin de concreto. Memorias II Simposio Iberoamericano de Residuos. Barranquilla 25-25 de septiembre.

[13] Cadena, A. 1995. Aspectos Tcnicos en el manejo de los residuos slidos. Hacia un Pacto Limpio, Reunin sobre manejo de residuos slidos y reciclaje. Bogot. Ministerio de Medio Ambiente 1995, 237p.

[14] Dominique de Suremain, M., 1995, La participacin de las organizaciones no gubernamentales en el manejo de los residuos slido y el reciclaje. Hacia un Pacto Limpio, Reunin sobre manejo de residuos slidos y reciclaje. Bogot. Ministerio de Medio Ambiente. 237p.

[15] Serrano, M.F., Prez D.. 2009. Propuesta de un Programa de Gestin Integral de Escombros. Memorias II Simposio Iberoamericano de Residuos. Barranquilla 25-25 de septiembre.

[16] Jaramillo, G.A., 1995. Que nada ni nadie sea desecho: Aspectos educativos en el manejo de residuos slidos, Hacia un Pacto Limpio. Reunin sobre manejo de residuos slidos y reciclaje. Bogot. Ministerio de Medio Ambiente. 237p.

[17] Serrano-Guzmn, M.F., Prez-Ruiz, D.D. 2001. Concreto preparado con residuos industriales: Resultado de alianza empresa-universidad. Revista Educacin en Ingeniera. Volumen 10, Junio.

Pruebas

de laboratorio

llevadas a cabo

sobre cilindros

y vigas

Preparacin de la mezcla,

fundicin y curado

de los cilindros

y vigas

de concreto

Seleccin

de una mezcla

de concreto

apropiada

Desarrollo

del diseo

experimental

adecuado

Mtodo adoptado

para el diseo

de la mezcla

de concreto