La construcción es una de las actividades humanas más grandes y consumidoras de recursos. Desde la extracción de materiales hasta la eliminación de residuos de construcción, la construcción tiene un gran impacto en el medio ambiente. Es por eso que la construcción con materiales reciclados se ha vuelto cada vez más popular, ya que ofrece una forma más sostenible y ecológica de construir.
Antecedentes del uso de materiales reciclados en la construcción
La construcción con materiales reciclados no es una práctica nueva, ya que se ha utilizado durante siglos en diferentes culturas. Sin embargo, en las últimas décadas ha habido un aumento en la conciencia ambiental y la necesidad de reducir la cantidad de residuos que se generan. Esto ha llevado a un aumento en la investigación y el desarrollo de materiales de construcción reciclados que incluye vidrio, plásticos, metales y madera pudiéndose encontrar en edificios nuevos y existentes.
Ejemplares
Un ejemplo de construcción con materiales reciclados es el uso de neumáticos reciclados en la construcción de edificios. Los neumáticos se han utilizado para crear paredes resistentes y aislantes, así como para reemplazar materiales de construcción convencionales como ladrillos y bloques. Otro ejemplo es el uso de botellas de plástico recicladas como bloques de construcción en casas y edificios comerciales.
Sin embargo, los materiales reciclados pueden utilizarse de diversas formas en la construcción, no solo como bloques o paredes. Por ejemplo, se puede utilizar vidrio reciclado en superficies de pisos, encimeras de cocina y baño, así como también para la creación de paneles solares. Además, los materiales reciclados se pueden utilizar como aislamiento de construcción, lo que ayuda a reducir aún más la huella de carbono de un edificio. Existen muchos ejemplos de proyectos que utilizan materiales reciclados en su construcción. Algunos de ellos son:
Figura 1. Construcciones con materiales reciclados.
Nota: Las imágenes muestran solo algunos ejemplos de construcciones con materiales reciclados en España, Estados Unidos y Ecuador. Elaboración: Propia.
Tendencias futuras e innovaciones
La tendencia futura en la construcción con materiales reciclados es hacia una mayor investigación y desarrollo de nuevos materiales. Por ejemplo, se están investigando materiales de construcción hechos a partir de residuos de plástico o bien de bambú o cáñamo, que son renovables y menos dañinos para el medio ambiente. También se está trabajando en el desarrollo de materiales de construcción que sean más resistentes y duraderos. Además, se espera que la construcción con materiales reciclados se convierta en una práctica más común en la industria de la construcción en el futuro.
Así mismo, se espera que la impresión 3D sea cada vez más común en la construcción con materiales reciclados. Se están explorando nuevas técnicas y tecnologías que permitan la impresión de materiales reciclados en formas más complejas, lo que permitiría una construcción más eficiente y sostenible.
Beneficios y desafíos
La construcción con materiales reciclados tiene muchos beneficios, como la reducción del impacto ambiental y la disminución de la cantidad de residuos que se generan. Además, puede ser una práctica más económica y crear oportunidades de trabajo en la industria de reciclaje. Sin embargo, también presenta algunos desafíos, como la falta de regulación e información sobre materiales potencialmente recuperables, la ausencia de infraestructura de almacenamiento y la práctica abrumadora de la demolición en lugar del desmontaje.
Comentarios finales
La construcción con materiales reciclados es una práctica cada vez más común en la industria de la construcción. Existen muchos ejemplos de proyectos que utilizan materiales reciclados en su construcción, y se espera que esta tendencia continúe en el futuro. La investigación y el desarrollo de nuevos materiales de construcción reciclados es una de las tendencias futuras en este campo. La construcción con materiales reciclados es una forma importante de reducir el impacto ambiental y disminuir la cantidad de residuos que se generan. A pesar de los desafíos que presenta, la innovación en la construcción con materiales reciclados está llevando a la creación de nuevas oportunidades y soluciones en la industria de la construcción.
Referencias Bibliográficas
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Escrito por Leydi Carol Ricalde Cotohuanca para KONSTRUEDU.COM
El concreto (hormigón) es uno de los materiales más usados en el sector construcción tradicional. Según Oficemen, la Agrupación de Fabricantes de Cemento de España, el hormigón es el segundo material más consumido del mundo después del agua. Su preferencia se debe, principalmente, a sus capacidades de resistencia y versatilidad en las diferentes obras civiles como puentes, edificaciones, obras lineales, infraestructura, etc. Sus ventajas frente a otros materiales, han colaborado para que durante los últimos años se haya puesto empeño en la investigación con el fin de generar innovaciones con este material enfocado en mejorar sus propiedades y características de durabilidad, resistencia, apariencia, trabajabilidad, biodegradabilidad, aislamiento térmico, optimización de recursos, etc.
En este artículo se describen 5 innovaciones en concreto desarrolladas por patentes alrededor del mundo.
1. Concreto autoreparable
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (Holanda), Henk Jonkers y Eric Schlangen, desarrollaron un bio-hormigón o bio-concreto experimental capaz de repararse a sí mismo. El funcionamiento de está tecnología consiste en la implementación de cápsulas que contienen bacterias y nutrientes, de manera que al aparecer una grieta la lluvia quiebre estas cápsulas y genere una reacción química para posibilitar su reparación. Esta reacción consiste en la producción de calcita que llena la grieta, recuperándola y generando nuevamente consistencia. Esta tecnología actúa frente al micro fisuramiento, fisuramiento y agrietamiento (hasta 0.8mm) propio del concreto generado por el tiempo, impidiendo, de esta manera, que ingresen gases o fluidos nocivos que pueden afectar la durabilidad del concreto.
Figura 1.1. Infografía de “Concreto autoreparable”.
Nota: La figura muestra gráficamente el paso a paso del actuar de las bacterias. Fuente: El comercio.pe, 2015.
La preparación de este tipo de concreto es prácticamente igual a la de un concreto tradicional. Consiste en la mezcla de concreto simple con las cepas de la bacteria (Genus bacillus) muy resistentes y de gran longevidad que pueden durar hasta 200 años en la estructura, además de lactato de calcio, fósforo y nitrógeno.
Figura 1.2. Ejemplo de autoreparación sobre una grieta.
Nota: La investigación, por el momento, está limitada a sellar solo grietas no estructurales. Fuente: Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, 2016.
Los beneficios de este tipo de concreto se reflejan principalmente en el aumento de la durabilidad del concreto, menos costos de mantenimiento y la aplicación en estructuras especiales donde no es aconsejable la intervención humana, como contenedores con residuos peligrosos, por ejemplo.
2. Concreto translúcido
Los inventores de este material son los ingenieros civiles mexicanos Joel Sosa Gutiérrez y Sergio Omar Galván Cáceres, quienes en 2005 lograron la creación de un concreto polimérico con características mecánicas superiores a las del concreto tradicional siendo 15 veces más resistente (4,500 kg/cm2) pero 30% más liviano y capaz de ser colado bajo el agua. Además de estas ventajas mecánicas, estéticamente, permite el paso de la luz hasta en un 70% lo que le atribuye el nombre de “traslúcido” gracias a la incorporación en su composición de un aditivo llamado “ilum” incluso teniendo 2 m de grosor sin distorsión evidente.
Figura 2.1. Evidencia del concreto translúcido de la empresa Concretos Translúcidos S.L.R.
Fuente: El constructor 10 (elconstructor10.mx), s.f.
Consecuentemente, empresas europeas, entre las que destaca LiTraCon, desarrollaron la misma idea pero bajo una composición química diferente patentándola en 2009 y cuya disimilitud de la una con la otra está en la forma de comercialización. Mientras que LiTraCon la comercializa solo en forma de prefabricados (bloques o planchas), Concretos Translúcidos S.L.R. (empresa mexicana) es capaz de fabricarla in situ, aunque solo bajo personal certificado por la empresa creadora de este concreto.
Del mismo modo, en la Semana del Diseño Holandés en 2017, la empresa Van Delft Westerhof (VDW) presentó Zospeum, un nuevo material que además de ser traslúcido es aislador ofreciendo resistencia térmica, lo que lo diferencia de las otras dos.
Figura 2.2. Comparativa entre productos de concreto translúcido.
Nota: (a) Producto de la empresa LiTraCon. (b) Producto de la empresa Van Delft Westerhof (VDW). Fuente:Litracon.hu y Archello, s.f.
3. Concreto impreso
La impresión de concreto tridimensional ha adquirido relevancia desde que la empresa china WinSun se atrevió por primera vez a construir una casa impresa en 3D, logrando imprimir 10 viviendas en un período de 24 horas en el año 2013. Por ejemplo, en 2018, la startup Apis Core, de San Francisco, logró construir exitosamente una residencia en solo un día, proceso que costó unos US$10.000. En Países Bajos, el 2020, se decidió dar un siguiente paso al crear el primer Centro de Impresión de Concreto en la ciudad de Eindhoven. Mientras en Dubai se creó un plan que considera que la cuarta parte de las nuevas edificaciones hasta el 2025 se construyan bajo el sistema de impresión 3D.
Figura 3.1. Residencia construida a base de impresión 3D.
Fuente: ICON e New Story, s.f.
Los dispositivos de impresión 3D en concreto ofrecen un método rápido (velocidad en la impresión de muros), económico (la primera casa habitada impresa en 3D, costó un 20% menos que si se hubiera hecho por métodos tradicionales), de bajo consumo energético, ecológico (reduce la producción de residuos y emplea materiales reciclados) y fácil para la construcción civil, creando formas tridimensionales simples y complejas a través de un proceso controlado por ordenador reduciendo así la posibilidad de errores. Básicamente, una máquina dispone de capas de concreto que gradualmente construyen las paredes de la casa, necesitando sólo un pequeño equipo de personas para operarla remotamente vía tablet.
Figura 3.2. Proceso de impresión del concreto.
Nota: El proceso consiste en tres etapas: preparación de datos, preparación de concreto y la impresión propiamente tal. Fuente: Costos Perú, 2021.
Por otro lado, pese a sus ventajosas características, esta tecnología aún sigue presentando limitaciones, pues solo es posible imprimir muros de edificios no muy altos (no es posible imprimir cimentaciones, techos o incorporar instalaciones, accesorios, complementos arquitectónicos, etc.) bajo la supervisión de mano de obra calificada que incluye la logística, la instalación y el mantenimiento de una impresora 3D en el sitio de construcción además de la alta inversión inicial que significaría incorporar maquinarias de impresión 3D para la empresa constructora.
Video 3.1. Proceso de impresión 3D.
Nota: Actualmente, la empresa Techint viene trabajando en la impresión de concreto reforzado. Fuente: Techint E&C, 2021.
4. Concreto permeable
Este tipo de concreto innovador resulta de la mezcla de cemento, agua, agregado grueso y aditivos, los cuales dan como resultado una estructura con vacíos interconectados que permiten el ingreso del agua y aire.
Figura 4.1. Wimpey Houses, Escocia.
Nota: El primer registro que se tiene de su utilización en la actividad constructiva data del año 1852 en Reino Unido, en el que se construyeron dos casas con este concreto. Fuente: Rivera, V., 2020 y Revista Costos, 2021.
Su uso más común está vinculada a la ejecución de pavimentos de bajo tráfico en calles residenciales, parques, áreas para peatones y ciclovías, debido a su capacidad drenante, puesto que permite que el agua, al caer a la superficie, se infiltre instantáneamente, llegando, de esta manera, al sistema de drenaje y de aquí pasar al terreno natural y alimentar las reservas subterráneas, o al alcantarillado de aguas de lluvia. Entre otras ventajas, está el hecho de que absorbe las emisiones de ruido de vehículos y soluciona problemas de inundaciones, agotamiento de los mantos acuíferos y escasez de agua.
Figura 4.2. Concreto permeable en pavimentación de bajo volumen de tránsito.
Nota: La caracterización del concreto poroso implica la realización de ensayos de compresión, flexotracción, permeabilidad y porcentaje de vacíos de acuerdo a las normas ACI y ASTM, aunado a las caracterización preliminar (de rutina) que corresponde a cada uno de sus componentes. Fuente: 360 en concreto, s.f.
5. Concreto flexible
Este material está compuesto por agua y cemento tradicional, pero para crear las características de flexibilidad en su estructura, los agregados son reemplazados por arena de sílice, cenizas volantes y fibras sintéticas de alcohol de polivinilo. Estos componentes permiten que el concreto se doble ante tensiones o sobrecargas aumentando su capacidad de deformación a tracción y flexotracción y, en caso de sufrir pequeños agrietamientos, estos se sellan automáticamente a partir del carbonato de calcio que se forma con la combinación del cemento, dióxido de carbono del ambiente y agua de lluvia.
Estudios realizados en la Universidad de Swinburne (Australia) sobre concreto flexible desarrollado con productos de desechos industriales (principalmente cenizas de centrales térmicas de carbón añadido con pequeñas fibras poliméricas), mostraron que este nuevo sistema contribuye considerablemente con la sostenibilidad ambiental, puesto que emplea un 36 % menos de energía y emite aproximadamente un 76 % menos dióxido de carbono, en comparación con el concreto tradicional.
Figura 5.1. Comparación de comportamiento entre concreto tradicional y flexible.
Nota: La alta capacidad de disipación de energía y control de daño de material permite su uso en elementos estructurales altamente solicitados, favoreciendo la reducción del refuerzo longitudinal y transversal. Fuente: Putzmeinster, s.f.
Video 5.1. Comparación de comportamiento entre concreto tradicional y flexible.
Nota: Este material es capaz de doblarse cuando se le aplica fuerza, lo que significa que es mucho más probable que las estructuras construidas con él permanezcan intactas durante terremotos, huracanes, impactos de proyectiles y explosiones. Fuente: Swinburne University of Technology, 2021.
Otras innovaciones
Además de las innovaciones abordadas, existen otras que contribuyen al desarrollo tecnológico y evolución de la tecnología del concreto entre las que tenemos: concreto avanzado, concreto vivo, concreto de rendimiento ultra alto o concreto de alto desempeño (concreto avanzado), concreto bajo el agua, concreto de escoria o concreto reciclado, concreto autocompactante, concreto estructural, etc. Y no cabe duda que el avance tecnológico y las futuras investigaciones seguirán aportando de manera sustancial a esta rama de la ingeniería.
Referencias Bibliográficas
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Por Leydi Carol Ricalde Cotohuanca para KONSTRUEDU.COM
