Producción de componentes prefabricados a partir de residuos de construcción
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Producción de Componentes Prefabricados para la Construcción a partir de Concreto Elaborado con Agregados Reciclados de RCD. 2011 Arq. Jaime M. Villarroel R. | IX Maestría en Desarrollo Tecnológico de la Construcción Taller de Desarrollo Tecnológico II Profesores: Alfredo Cilento/ Beatriz Hernández/ Antonio Conti/ Mary Ruth Jiménez/ Ernesto Lorenzo. Arq. Jaime Villarroel Proyecto de Investigación Producción de Componentes Prefabricados para la Construcción a partir de Concreto Elaborado con Agregados Reciclados de RCD. RESUMEN La presente investigación aborda el tema de la utilización de agregados obtenidos del reciclado de Residuos de Construcción y Demolición (RCD) provenientes de bloques de concreto y arcilla y elementos de concreto, como un aporte a la solución de problemas ocasionados por la generación de RCD, fundamentalmente el impacto ambiental que tales residuos generan. Los residuos de bloques de concreto y arcilla y de estructuras de concreto predominan en el ámbito de la practica constructiva venezolana tanto en construcción formal como informal y representan un porcentaje importante del total de residuos y escombros generados en los procesos de construcción y demolición de nuestro país. Se propone la utilización de estos agregados en la preparación de concreto para la confección de componentes prefabricados para la construcción. Palabras claves: Residuos de construcción y demolición. Valorización. Caracterización. Componentes Constructivos. Reciclado. Sostenibilidad. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La utilización de agregados provenientes del reciclado de RCD constituye una práctica que en los últimos años ha cobrado mucha relevancia. Sobre todo porque en si misma constituye una estrategia bastante efectiva para abordar el tema de la gestión de RCD y consecuentemente para dar respuesta al problema del impacto ambiental que tales residuos generan. La industria de la construcción es la mayor consumidora de recursos naturales a nivel mundial; por ejemplo, el consumo de áridos utilizados en la preparación de concreto para diversos fines. “Anualmente se producen cerca de 11 billones de toneladas de hormigón, empleando para ello alrededor de 8 billones de toneladas de áridos naturales” (Suarez, M; Defagot, M y otros. 2006).
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RCD.
2011
Arq. Jaime M. Villarroel R. |
IX Maestría en Desarrollo Tecnológico de la Construcción
Taller de Desarrollo Tecnológico II Profesores: Alfredo Cilento/ Beatriz Hernández/ Antonio Conti/ Mary Ruth Jiménez/ Ernesto Lorenzo.
Arq. Jaime Villarroel
Proyecto de Investigación
Producción de Componentes Prefabricados para la Construcción a partir de
Concreto Elaborado con Agregados Reciclados de RCD.
RESUMEN
La presente investigación aborda el tema de la utilización de agregados
obtenidos del reciclado de Residuos de Construcción y Demolición (RCD)
provenientes de bloques de concreto y arcilla y elementos de concreto, como un
aporte a la solución de problemas ocasionados por la generación de RCD,
fundamentalmente el impacto ambiental que tales residuos generan.
Los residuos de bloques de concreto y arcilla y de estructuras de concreto
predominan en el ámbito de la practica constructiva venezolana tanto en
construcción formal como informal y representan un porcentaje importante del total
de residuos y escombros generados en los procesos de construcción y demolición
de nuestro país.
Se propone la utilización de estos agregados en la preparación de concreto
para la confección de componentes prefabricados para la construcción.
Palabras claves: Residuos de construcción y demolición. Valorización. Caracterización. Componentes
Constructivos. Reciclado. Sostenibilidad.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La utilización de agregados provenientes del reciclado de RCD constituye
una práctica que en los últimos años ha cobrado mucha relevancia. Sobre todo
porque en si misma constituye una estrategia bastante efectiva para abordar el
tema de la gestión de RCD y consecuentemente para dar respuesta al problema
del impacto ambiental que tales residuos generan.
La industria de la construcción es la mayor consumidora de recursos
naturales a nivel mundial; por ejemplo, el consumo de áridos utilizados en la
preparación de concreto para diversos fines. “Anualmente se producen cerca de
11 billones de toneladas de hormigón, empleando para ello alrededor de 8 billones
de toneladas de áridos naturales” (Suarez, M; Defagot, M y otros. 2006).
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Por otra parte, se presenta la generación de residuos y escombros (RCD), lo
que constituye un aspecto que reviste un nivel de gravedad considerable. Las
actividades de construcción y demolición generan enormes volúmenes de residuos
y escombros que, por lo general, terminan arrastrados hacia quebradas o cauces
de ríos causando serios problemas medioambientales. Toneladas de escombros
están dispersas por todo el país, “originados por miles de obras de reforma en
viviendas, fábricas u oficinas, el derribo de edificios ruinosos u obsoletos y la
construcción de puentes, carreteras, viaductos y, sobre todo, nuevas
edificaciones. Estos millones de toneladas de residuos, falsamente equiparados a
simple basura, acababan en cañadas, hendiduras o depresiones de nuestros
campos o, en el mejor de los casos, en vertederos municipales más o menos
controlados” (Disponible en: http://www.arquitectura-tecnica.com/ARTCERCH72-
1.htm. Consultado el 02/11/2010).
En consecuencia, el alto consumo de materias primas, los intereses
económicos, y las problemáticas resultantes de los severos impactos generados
por la acumulación de esos desechos, obligan a la búsqueda de usos alternativos
en este campo.
Podríamos decir que es a partir de 1945 en que se inicia el desarrollo de
importantes experimentos para el reciclado de RCD. Para ese entonces, se oriento
su utilización como rellenos en la elaboración de carreteras y pavimentos.
Posteriormente se adelantaron importantes investigaciones que han permitido
determinar con mayor rigor las características físico – mecánicas de este tipo de
agregado, en especial cuando se utiliza en la preparación de morteros y
concretos.
Estudios recientes demuestran la factibilidad de incorporar agregados
reciclados de RCD en la confección de nuevos componentes constructivos. Al
respecto, se han llevado a cabo experiencias que van desde el estudio
granulométrico, propiedades físico – mecánicas de los agregados, hasta el
comportamiento frente a determinadas solicitaciones de componentes
constructivos elaborados a partir de la incorporación de un importante volumen de
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agregados reciclados. Se han desarrollado ensayos para“… determinar densidad,
resistencia a compresión, módulo de elasticidad, tracción por compresión
diametral, contracción por secado, absorción de agua, profundidad de penetración
de carbonatación, y capacidad y velocidad de succión capilar” (Suarez, M;
Defagot, M y otros. 2006) a objeto de evaluar las características de resistencia y
durabilidad del concreto.
Durante los últimos años, se han venido desarrollando trabajos de
investigación aplicada en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de
Madrid, a través del Laboratorio Oficial para Ensayo de Materiales de
Construcción (LOEMCO), en los cuales se han desarrollado experiencias en las
que se han empleado RCD en la fabricación de concreto y mortero.
En relación a la fabricación de concreto estos estudios se culminaron con la
puesta en marcha de la primera experiencia española a escala industrial de
fabricación de hormigón en una planta convencional de fabricación de concreto
preparado. Una de las conclusiones más importantes de estas experiencias, es
que el concreto preparado con áridos reciclados puede obtenerse con los mismos
métodos de dosificación que son empleados habitualmente en la obtención de
concreto convencional.
No obstante, en la mayoría de las experiencias conocidas, elevados
porcentajes de utilización de áridos reciclados, provocan una disminución de la
calidad del concreto resultante, por lo que se recomienda emplear una
combinación de árido reciclado y árido natural. “Este porcentaje no se recomienda
que supere el 50 % en peso del árido grueso total. Para porcentajes por debajo del
20 % de sustitución de árido grueso, no se aprecia un empeoramiento notable de
las propiedades. Sin embargo, en el empleo de árido fino reciclado, provoca
importantes disminuciones de resistencia”. (Castilla, J. 2005)
Según Suarez, M; Defagot, M y otros (2006) los resultados indican que, “si
bien no es posible obtener con estos residuos concretos para uso estructural,
existen oportunidades para su aprovechamiento, además de las aplicaciones
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tradicionales, en la fabricación de elementos constructivos tales como bloques de
hormigón para mampostería y bloques para forjados”.
En este sentido, consideramos importante los avances que a nivel normativo
se han venido desarrollando en Europa, como por ejemplo las regulaciones
establecidas en el Borrador 0 de la norma española EHE 2007, en la cual se
establece que un concreto reciclado es el que posee un porcentaje de árido
grueso reciclado no superior al 20%, en cuyo caso, se pueden utilizar las fórmulas
del articulado para el cálculo de la resistencia a tracción.
Las recomendaciones establecidas en estas normas plantea que para
porcentajes de sustitución mayores del 20% la resistencia a la tracción se ve poco
afectada, aunque se recomienda la realización de ensayos en cada caso. Según
Gómez-Soberón (Citado por Martínez, P. 2005) la utilización de estos concretos
con fines estructurales es aceptable, siempre y cuando se tengan en cuenta los
parámetros e incrementos en los coeficientes de fluencia de forma adecuada.
Belén González (2002), ensaya dos tipos de concreto uno con áridos
reciclados y otro con áridos reciclados más la aportación de humo de sílice, las
conclusiones a las que llegó fue que los valores de densidad en estado fresco y en
estado endurecido son inferiores a los concretos convencionales. Igualmente se
aprecia que la densidad de los concretos que incorporan humo de sílice es inferior
a la de los que no lo incorporan. En cuanto a los resultados de resistencia a
compresión, estos indican que la sustitución del 50% de las fracciones gruesas de
áridos convencionales por áridos reciclados proporciona concretos de
características similares, presentando, a partir de los 7 días una mayor resistencia
los concretos que incorporan humo de sílice frente a los que no lo hacen.
En los últimos años, estudios nacionales e internacionales han demostrado
que las propiedades físicas y mecánicas del concreto constituido por adiciones
racionales de árido reciclado en su mezcla garantiza la utilización adecuada de
este material (Aguilar 2005; Montoya ,2005; Rakshvir y Barai, 2006; Sánchez y
Alaejos, 2006; Topcu, 1997; Topcu y Guncan, 1995; Topcu y Sengel, 2004)
(Citado por Valdés, G y Rapimán, J. 2007)
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Los estudios que por su parte a realizado Sanchez, M. (2004) en los cuales
se han ensayado propiedades del concreto como, consistencia, contenido de aire
ocluido, resistencia a compresión, resistencia a tracción, módulo de elasticidad y
retracción, con porcentajes de árido grueso reciclado de 20%, 50% y 100%,
establecen las correcciones que deben realizarse en la tecnología del hormigón
convencional para su aplicación en hormigón reciclado. “Los resultados finales
indican que hormigones de hasta 50 N/mm2 con un 20% de árido grueso reciclado
procedente de hormigón pueden presentar una calidad admisible para su
utilización como hormigón estructural”.
En consecuencia, consideramos de vital importancia continuar desarrollando
experiencias orientadas a la utilización de agregados reciclados de RCD en la
elaboración de concreto; por una parte en el contexto de nuestra realidad nacional
y por otra, con miras a diversificar sus aplicaciones.
Específicamente, esta investigación se propone estudiar su aplicación a la
elaboración de componentes prefabricados para la construcción de viviendas de
desarrollo progresivo. No obstante, que en una primera fase, la investigación
abordara el tema de la producción de agregados a partir del reciclado de RCD y su
aplicación en la elaboración de concreto. Posteriormente, se evaluará su
utilización en la confección de componentes prefabricados de junta seca.
Entendemos, entonces, que está totalmente justificado el estudio del
reciclado de RCD como material de construcción, ya que desde el punto de vista
tanto técnico como medioambiental, es un material totalmente válido, a la vez que
se contribuye a solucionar graves problema de la sociedad industrializada, en
especial en el caso de Venezuela, como es el enorme destino de materiales a
vertederos, así como el excesivo consumo de agregados proveniente de la
explotación de fuentes naturales.
En síntesis, la presente investigación está orientada al desarrollo
componentes prefabricados de concreto con agregados reciclados de RCD
obtenidos a partir de escombros de concreto y bloques de arcilla y concreto.
Implica, por una parte, aplicar métodos de caracterización a los materiales a
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reciclar a partir de los cuales se obtendrá los agregados. Y por otra, establecer los
diseños de mezcla según la función de cada componente a fin de determinar los
porcentajes máximos de agregados reciclados con relación a su comportamiento
mecánico frente a las solicitaciones a que será sometido.
Se considera de vital importancia la utilización del material proveniente del
reciclaje de los RCD en la confección componentes constructivos dependiendo de
los usos, cargas aplicadas, factores ambientales, etc.
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar la producción de componentes prefabricados para la construcción a
partir de concreto preparado con agregados reciclados de RCD.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
a. Aplicar métodos de caracterización de RCD provenientes de bloques de
arcilla y concreto y estructuras de concreto para su utilización como
agregados en la preparación de concretos.
b. Desarrollar ensayos a fin de determinar las características físico –
mecánicas de concretos preparados con agregados reciclados de RCD
provenientes de bloques de arcilla y concreto y estructuras de concreto.
c. Aplicar métodos de evaluación a fin de determinar los diseños de
mezclas de cemento con agregados reciclados adecuados a las
exigencias de desempeño de componentes constructivo prefabricados.
d. Evaluar los tipos de componentes constructivos prefabricados a producir
con concreto elaborado con agregados reciclados de RCD.
e. Desarrollar detalles constructivos derivados de la aplicación de
componentes prefabricados en el diseño de viviendas de crecimiento
progresivo.
ESTADO DEL ARTE
En avances anteriores hemos abordado el tema relacionado con las causas
que generan problemas con los RCD, así como los factores que no permiten su
adecuada gestión. En este avance dedicaremos esta sección al estudio de
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algunas experiencias relacionadas con aplicaciones concretas de RCD en la
preparación de mezclas de concreto con agregados reciclados, elaboración de
componentes y experimentos que han sido orientados a la caracterización de
agregados obtenidos por trituración de RCD.
En líneas generales se trata de evaluar que tipos de agregados se obtienen a
partir del reciclado de RCD, tipos de componentes que se producen, y
experiencias que se han desarrollado en cuanto a la producción de componentes
prefabricados, entre otros aspectos.
1. CARACTERÍSTICAS Y TIPOS DE AGREGADOS SEGÚN LOS RCD Y TÉCNICAS DE
PROCESADO.
Basados en datos suministrados por el Ministerio de Ambiente de España,
podemos apreciar que el mayor volumen de escombros provenientes de
demoliciones está constituido por materiales cerámicos y hormigón. Según el
gráfico 1, se trata del 66% del volumen total; aspecto altamente significativo en
cuanto a la inmensa cantidad de material disponible, del cual un importante
porcentaje puede ser reciclado.
Fig. 1- Distribución de los residuos de construcción y demolición según Ministerio de Ambiente de España (Fuente:
MAE. http://www.cedexmateriales.vsf.es/view/ficha.aspx?idresiduo=447&idmenu=448. Consultado el 03/12/2010)
Este aspecto de los RCD ha sido respaldado en estudios posteriores.
Mercante, T. (2008); Mendoza, I. 2008, Calvo, B; Parra, J; Astudillo, B. y otros.
(2003), refieren que el volumen total de escombros cerámicos y de hormigón, en el
caso de España, Cuba y Colombia es en algunos casos superior al 60% del total
de RCD.
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En Holanda y Dinamarca se han hechos estudios teóricos y prácticos sobre
materiales reciclado. En dichos países se calcula que entre un 80 y un 85% de los
residuos de la construcción vienen del hormigón y albañilería. Sólo el hormigón
cubre un 30-40%.
Los materiales obtenidos a partir del reciclado de RCD pueden ser utilizados
según las características que presenten una vez procesados. Según el Catalogo
de Residuos de Construcción de la Comunidad de Madrid (CRCM), las
características de los áridos reciclados dependen:
a) De las características de los materiales de los que proceden.
b) De las características de los equipos de machaqueo utilizados en su
producción.
c) De la naturaleza de los cribados que se hayan utilizado.
d) De los procedimientos utilizados para eliminar impurezas.
Los resultados obtenidos en las investigaciones del Mendoza, I. (2008)
evidencian que es posible obtener distribuciones granulométricas similares a las
conseguidas con áridos naturales. Los cuadros siguientes muestran la distribución
granulométrica obtenida con trituradoras de cono y rotor, tanto para escombros de
concreto como de escombros provenientes de obras de albañilería, entendiendo
que los procesos de triturado producen características físicas diferentes
dependiendo del tipo de equipo aplicado.
Triturado de escombros de Concreto Trituradora de Cono Trituradora de Rotor
No. De clase Dp (mm) yi(%) yi(%)
1 9,520 100 100
2 4,760 100 100
3 2,380 88 89
4 1,190 66 70
5 0,590 45 48
6 0,297 25 28
7 0,149 7 9
Promedio de partículas finas 1,75% 2,05%
Cuadro 1. Distribución Granulométrica y % de Partículas finas en el triturado de escombros de concreto. Fuente: “Diseño de Planta de Reciclado de Escombros”. Mendoza, I. (2008). Dp: Distribución Granulométrica Promedio de
cada muestra, Vi: % de material retenido en los tamices según tipo de trituradora.
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Triturado de escombros de Albañilería Trituradora de Cono Trituradora de Rotor
No. De clase Dp (mm) yi(%) yi(%)
1 9,520 100 100
2 4,760 100 100
3 2,380 89 93
4 1,190 67 76
5 0,590 46 53
6 0,297 28 34
7 0,149 12 15
Promedio de partículas finas 3,14% 4,04%
Cuadro 2. Distribución Granulométrica y % de Partículas finas en el triturado de escombros de albañilería. Fuente: “Diseño de Planta de Reciclado de Escombros”. Mendoza, I. (2008). Dp: Distribución Granulométrica Promedio de
cada muestra, Vi: % de material retenido en los tamices según tipo de trituradora.
En el período 1981 - 1988 se realizaron estudios referidos a la calidad y
cumplimiento de las especificaciones técnicas de las materias recicladas sobre la
demolición y reutilización del hormigón y elementos de mampostería. Los
resultados se presentaron en informes elaborados por RILEM TC- 37- DCR
(Reunión Internacional de Laboratorios de Ensayos e Investigación sobre los
Materiales y las Construcciones), constituyendo un documento titulado "Los
agregados reciclados y el hormigón agregado reciclado, estado actual de la
cuestión, 1945-1985", Torben C. Hansen. Se muestra como los fragmentos de
hormigón triturados son reutilizables y capaces de cumplir las especificaciones
para los materiales agregados utilizados en el concreto en nuevas estructuras.
El Ministerio del Medio Ambiente en Dinamarca desarrolló un plan de acción
para antes del final de la década de los 90, conseguir que se recicle el 50% del
total de residuos producidos. Hahn, N. (1992) presidente del Grupo de Trabajo de
Reciclaje de ISWA, califica como de excelentes los avances obtenidos en este
país.
Llorente, J. (2009) del Departamento de Medio Ambiente del Gobierno de
Aragón ha desarrollado estudios recientes sobre “El reglamento de residuos de
construcción y demolición de la Comunidad Autónoma de Aragón. La prestación
del servicio público de valorización y eliminación de escombros en Aragón”.
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Así mismo, Sánchez de Juan, M. y Alaejos, P. (2006, 2009), Directora del
Área de Ciencia de Materiales del CEDEX – España, han realizado
investigaciones sobre el panorama actual en España de la utilización de residuos
en construcción, así como sobre las propiedades del árido reciclado. Ambos
estudios permiten establecer los siguientes criterios:
2. ASPECTOS QUE INFLUYEN EN LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS AGREGADOS
OBTENIDOS A PARTIR DE RCD
1. Los procesos de demolición selectivos permiten un manejo adecuado de los
escombros y consecuentemente un proceso de caracterización y
valorización que garantiza óptimos resultados.
2. El tamaño de los escombros es muy heterogéneo, aspecto que va a
depender del tipo de demolición aplicada. Así mismo, la granulometría
obtenida va a depender del tipo de trituradora utilizada.
3. La distribución granulométrica obtenida a partir de la trituración de
escombros, tanto para agregados gruesos como agregados finos cumple
con las normas vigentes a nivel nacional e internacional para los agregados
utilizables en la preparación de concretos y morteros.
4. Las propiedades químicas son importantes y requieren de estudios que nos
permitan apreciar sus efectos sobre los materiales reciclados.
5. “En general la calidad del árido reciclado depende estrictamente de su
tamaño, resultando el agregado fino el que presenta mayor desventaja
(menor densidad, mayor absorción, mayor contenido de mortero, mayor
contenido de impurezas, mayor contenido de partículas ligeras, mayor
contenido de cloruros y sulfatos)” (Catalogo de Residuos de Construcción
del Plan Integral de Gestión RCD de la Comunidad de Madrid (2008-2015)”
3. EXPERIENCIAS DESARROLLADAS CON APLICACIÓN DE RCD.
El tema de la gestión de RCD viene desarrollándose desde hace varias
décadas (Ploger, 1947; Buck, 1977; Malhotra, 1977; Frodistou, 1977. Citado
por Hincapié, A. y Aguja, E. 2003) realizaron investigaciones orientadas a la
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evaluación del concreto elaborado con agregados reciclados. Lograron determinar
que los agregados reciclados presentan características similares a los agregados
naturales. En esa época se desarrollaron obras de arte y bases de pavimentos
para carreteras utilizando agregados reciclados de RCD.
La Asociación Federal de Carreteras (USA), para la elaboración de los
pavimentos de hormigón durante la ampliación de siete mil carreteras en Wyoming
(1985) el agregado fue una mezcla de materiales naturales y reciclados,
constituyendo un ahorro de 16% (35.000 a 100.000 dólares por cada mil metros de
vía, en comparación a los métodos tradicionales).
En el año 2002, el Ministerio del Ambiente de España publico el “Catalogo de
Residuos Utilizables en la Construcción” con la finalidad de dar a conocer los
residuos o materiales reciclados que pudieran tener aplicación en la construcción.
Calvo, B; Parra, J; Astudillo, Beatriz y otros. (2003), presentan los
resultados obtenidos en la caracterización mineralógica y química de los áridos
reciclados, procedentes de residuos de construcción y demolición, para su
utilización como materia prima en la fabricación de hormigones y morteros.
Hincapié, A. y Aguja, E. (2003), evalúan las propiedades físicas y
mecánicas del mortero de pega elaborado con agregados provenientes de
cilindros de hormigón. Según estos investigadores, es viable su utilización. Se
evaluaron los % de absorción de agua de estos morteros y las resistencias de
adherencia obteniéndose excelentes resultados al compararlos con morteros
preparados con áridos naturales.
Botasso, H. y Fenssel E. (2004), adelantan un proyecto de reciclado de
residuos para las obras civiles (PROCQMA). Pretenden establecer un clara
identificación de los RCD y Residuos de Procesos Industriales (RP) en las
diferentes regiones de Argentina, así como definir criterios específicos de
factibilidad de rehúso de los mismos en la construcción civil jerarquizando el
estudio desde la química, los materiales y el medio ambiente.
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Alaejos, P; Sánchez, M; Barra, M y otros. (2006), abordan un proyecto
para la elaboración de concreto estructural con agregados reciclados, llegando a
las siguientes conclusiones:
El árido reciclado se puede utilizar como componente del hormigón estructural si:
1) Proviene de la demolición de estructuras de hormigón de origen conocido y
exento de patologías.
2) Se sustituye únicamente la fracción gruesa preferentemente en un
porcentaje máximo del 20 % del total.
3) Presenta una absorción de agua máxima del 7 %.
4) Es conveniente una adecuada caracterización del mismo, para así ajustar
las dosificaciones a los usos previstos
Estefano, M. (2006), desarrolló investigaciones orientadas a la elaboración
de concretos estructurales con agregados reciclados; observando que a mayor
porcentaje de agregado reciclado menor resistencia a la compresión simple, sin
embargo las diferencias en la tensión de adherencia acero – concreto son muy
pequeñas comparadas con concretos elaborados con agregados naturales. Este
mismo investigador desarrollo concretos estructurales con agregados reciclados
reforzados con polímeros en solución acuosa e inyección de aire. Los
componentes elaborados presentaron buena impermeabilidad, disminución de
masa específica y reducción de la relación agua-cemento; además de adecuada
resistencia a la compresión axial en elementos de baja exigencia y baja elasticidad
del concreto.
Tavares, L; Ferreira, G y Santos, M. (2007), Elaboran elementos de
concreto no estructurales con agregados reciclados de RCD. A diferencia de la
mayoría de los autores consultados, estos investigadores plantean que el concreto
preparado con 50% de agregados reciclados presenta mayor resistencia,
adherencia y trabajabilidad que el mortero convencional, pero una relación agua –
cemento mucho mayor.
Domínguez, J y Martínez, E. (2007), desarrollaron proyectos de viviendas
con aprovechamiento de RCD. Plantean que es posible la reinserción de RCD al
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CV de las edificaciones. Sus principales conclusiones en cuanto a los áridos
reciclados de residuos de construcción y demolición (ARRCD) son:
1) Los % de absorción de agua de los agregados provenientes de RCD
(ARRCD) es mayor al de los agregados naturales.
2) La granulometría presenta % elevados de fracción fina.
3) La densidad del ARRCD es menor.
4) Los componentes producidos con ARRCD cumplieron las normas de
resistencia a la compresión.
Conrado, F y Barros, M. (2008), plantea el aprovechamiento de residuos
pétreos proveniente del aserrado de mármoles para concretos con cemento
portland. Concluye que los concretos producidos presentan características
semejantes a los 7, 14 y 21 días al concreto convencional (Rcr. cercanas a
35MPa).
Astudillo, B y Parra, J. (2008), desarrollaron investigación referente a la
evaluación de las propiedades físicas y mecánicas del concreto elaborado con
RCD; obteniendo que el agregado reciclado de RCD es adecuado para la
fabricación de hormigón, no obstante que estos agregados presenta un elevado
coeficiente de absorción de agua, así como un elevado porcentaje de partículas
blandas. Según dichos autores, estructuralmente, los hormigones con áridos
reciclados no presentan diferencias significativas con el concreto convencional.
Vegas, I; Azkarate, I; y otros (2008), abordan la utilización de fracción fina
de áridos reciclados de escombro de hormigón en la fabricación de morteros de
albañilería. Esta experimentación les permite establecer que los morteros de
cemento para albañilería pueden incorporar un 25% como máximo de árido
reciclado, sin evidenciar pérdidas significativas de prestaciones mecánicas,
trabajabilidad y retracción, y por otra parte, que las características críticas de los
áridos reciclados de concreto para su utilización en la fabricación de morteros de
albañilería son la absorción y el contenido en compuestos de azufre.
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Mendoza, I. (2008), viene trabajando en la elaboración de componentes
prefabricados de concreto elaborados con agregados reciclados de RCD. De sus
investigaciones destacan las siguientes conclusiones:
1) En porcentajes bajos de sustitución (hasta el 25 %), la calidad del árido
reciclado apenas influye en las propiedades del hormigón fresco como en el
endurecido con respecto a las propiedades del hormigón convencional.
2) En hormigones reciclados con porcentajes altos de sustitución (>50 %) de
árido reciclado se produce una reducción importante en las propiedades
mecánicas y cuanto mayor es el porcentaje de sustitución.
3) Hormigones fabricados con porcentajes altos de áridos reciclados de alta
capacidad de absorción (>7 %) experimentan una pérdida considerable de
fluidez, por lo que requieren de aditivos súper plastificantes para mantener
la laborabilidad.
Por otra parte, Mendoza, I. (2008) aborda la problemática del diseño de
planta para el reciclaje de los componentes pétreos de los escombros. Plantea
una caracterización cualitativa y cuantitativa de los escombros existentes en la
ciudad de Santa Clara (Cuba), mostrándose posteriormente el diseño del
Esquema de Trituración de la planta.
Miró, A. (2009) responsable de Calidad y Medio Ambiente FEROVIAL –
España, realizó un estudio y dirigió el proyecto Reciclaje Total de Residuos en
Obras de Edificación: Experiencia en la construcción de la Cárcel de Girona.
Romera, M. (2009) desarrolla investigaciones sobre utilización de áridos
reciclados finos en elementos prefabricados no estructurales. Es importante
destacar que en España el sector privado ha venido desplegando importantes
aportes en esta área, allí podemos subrayar los trabajos de Iñiguez, A. (2009)
directivo del Grupo de Empresas Mariano López Navarro orientados al Uso de
materiales de RCD en Obras Civiles.
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4. SISTEMAS PREFABRICADOS DE JUNTA SECA.
Para ubicarnos en el estado del arte es importante lo que al respecto de la
prefabricación en todas sus variantes acota Paparoni (2000), quien presenta una
clasificación generalizada en ocho grupos, dicha clasificación la realiza en función
del peso de los componentes y de las técnicas aplicadas o de la combinación de
estas y de los materiales utilizados:
Prefabricación Liviana
Prefabricación Pesada
Prefabricación de pequeños componentes repetitivos
Mixtas (prefabricación + Vaciado en Sitio).
Estructuras de paneles livianos con materiales mixtos
Estructuras de Paneles Metálicos, con rellenos variados.
Sistemas Novedosos basados en alivianamientos extremos y acabados de
poco espesor
Construcciones de Madera.
Los sistemas prefabricados a base de pequeños componentes repetitivos
aplicados a viviendas de interés social o de bajo costo vienen desarrollándose con
relativa intensidad desde mediados del siglo XX. A modo de referencia podemos
mencionar que en Argentina, por ejemplo, se ha adoptado clasificar a los sistemas
constructivos por el peso máximo de sus componentes y el de realización en obra.
Dentro de esta clasificación, los sistemas prefabricados están catalogados según
el peso de los componentes y no por su tamaño. Se clasifican entonces en:
Sistemas livianos hasta un máximo de 100 Kg.
Sistemas semi pesados de 101 hasta 500 Kg.
Sistemas pesados con componentes de más de 500 Kg.
Sistemas "in situ" por realizar parte importante de la obra en el lugar y usar
equipos y máquinas en obra gruesa y terminaciones.
Los sistemas prefabricados basados en componentes de bajo peso, no
necesariamente de pequeñas dimensiones, ofrecen ventajas comparativas
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importantes frente a los sistemas constructivos tradicionales o los sistemas
prefabricados de grandes componentes. Las principales bondades de los sistemas
livianos lo constituye su manejabilidad tanto en los procesos de producción de
componentes como de su puesta en obra. Entre otras cosas, en ambos procesos,
se logra una importante disminución de consumo energético y consecuentemente
disminución de emisiones a la atmosfera.
Es importante destacar que de cierta manera los prefabricados livianos han
ido desplazando los sistemas pesados que se impusieron a mediados del siglo
XX, sobre todo por el manejo en obra, lo cual hacía muy poco rentable estos
sistemas, en particular para desarrollar complejos habitacionales, ya que se
requería de grandes equipos y maquinarias para poder manipular componentes de
mucho peso. A continuación haremos referencia a una serie de sistemas
prefabricados basados en componentes de bajo peso y de junta seca.
a.- Sistema Paneli: (Figura 2), se basa en pequeñas piezas prefabricadas cuya
longitud máxima es de 2,50m. Para su colocación se utiliza una suerte de
estantillos en los cuales se encaja el panel prefabricado; tanto en posición vertical
u horizontal, según se requiera
.
Figura 2. Vivienda terminada y proceso de montaje con Sistema Paneli. Fuente: Catalogo Sistema Paneli.
http://www.escosacr.com/galeria-vivienda.htm. Actualizado marzo 2011
b) Sistema Contec: Paneles de concreto cuyo peso oscila entre 45 y 85Kg por
pieza. El montaje en obra es muy similar al Sistema Paneli. No obstante, se trata
de un panel con refuerzo metálico cuyo disminución de peso se logra a partir de la
utilización de concreto celular o aireado, (Figura 3). El concreto celular o aireado
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consiste en una mezcla compuesta de arena, agua, cemento y espuma y tiene una
densidad entre 350 kg/m3 y 900 kg/m3.
Este sistema aplica uno de los recursos, en nuestra opinión, más importante
en lo que respecta a los sistemas prefabricados como es la disminución del peso.
Figura 3. Componentes y ensamble Sistema Contec. Fuente: Catalogo Sistema Contec.
http://hrbldg.com/technology.html. Actualizado marzo, 2011
c) Sistema de paneles de hormigón y perfiles metálicos: Utiliza paneles de
hormigón armado y una cubierta de madera con planchas acanaladas metálicas.
Los bordes superior e inferior de los paneles forman una junta en V que se sella
con mortero luego del montaje. (Figura 4)
Figura 4. Ensamblado de los componentes y detalle de unión entre paneles. Fuente:
http://www.fastonline.org/. Actualizado marzo, 2011
d) Sistema Sandino: En este caso los paneles son de hormigón simple y las
columnas de hormigón pretensado. El cerramiento es en todos los casos con
soluciones de hormigón armado monolítico. Para los entrepisos y techos se han
utilizado diversas variantes in situ y prefabricadas, ligeras y pesadas.
Recientemente se ha desarrollado una versión denominada «Simplex» en el que
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se han mejorado las soluciones de los paneles, reduciendo el consumo de
cemento, su peso e introduciendo terminaciones integrales. (Figura 5). Se basa en
paredes compuestas por pequeñas columnas de 11 x 11cm y paneles
prefabricados de concreto cuyo peso es de 65 Kg.
Figura 5. Sistema Sandino. Fuente: Actualizado marzo, 2011
http://construccion32008.weebly.com/uploads/5/3/6/3/536327/080909_prefabricacin.pdf.
Sistema Tangram: Sistema formado por columnas prefabricadas de hormigón
armado espaciadas a 76 cm y pequeños paneles cerámicos de cierre de muy bajo
peso (Figura 6). A diferencia de otros sistemas posee cimientos aislados y zapatas
prefabricadas. Uno de los aspectos más relevantes de este sistema es su
posibilidad de prefabricación total, desde las fundaciones, cimentación corrida,
columnas, paneles y componentes de la cubierta, todo de manera artesanal.
Figura 6. Componentes del Sistema Tangram. Fuente: http://www.fastonline.org/. Actualizado marzo, 2011
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e) Sistema Serviviendas: Está formado por placas de piso a techo, de hormigón
ligero reforzado con acero estructural de alta resistencia, que van embalsadas en
columnas de concreto reforzado. Utiliza una cimentación corrida y una solera de
cerramiento. Utiliza una cubierta ligera. (Figura 7)
Figura 7. Componentes del Sistema Servivienda. Fuente: http://www.fastonline.org/. Actualizado marzo, 2011
f) Sistema PREFA: Consiste en un Sistema prefabricado con paneles
semipesados de largo variable y columnas ranuradas, ambos de hormigón
pretensado (Figura 8). Cimientos aislados con empotramiento de las columnas.
Las placas se colocan sobre el piso. El cerramiento o solera es de madera. El
montaje se efectúa en forma manual por cuatro personas.
Figura 8. Componentes del Sistema PREFA. Fuente: http://www.fastonline.org/. Actualizado marzo, 2011
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g) Sistema de paneles prefabricados de junta seca y estructura ligera (ELS):
Se trata de armazones o marcos en acero galvanizado constituido por perfiles IPE-
140. Estos marcos se apoyan sobre zapatas aisladas fijadas a estas a través de
pernos. La pequeña separación entre los marcos permite la utilización de perfiles
de pequeñas dimensiones lo que facilita sobremanera la ejecución en obra.
Figura 9. Componentes del Sistema ELS. Fuente: Revista Tectónica N° 7
Los cerramientos están constituidos por paneles macizos de concreto
prefabricado, los cuales se fijan a la estructura de marcos a través de pernos. La
estructura de marcos, losa de piso losa de techo y paneles es totalmente
desarmable. (Figura 10)
Figura 10. Sistema ELS: Marcos metálicos – losas - paneles. Fuente: Revista Tectónica N° 7
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h) Sistema de Armadura de Acero con Cerramientos Livianos: Se trata de una
estructura principal constituida por montantes de acero conformados en frio de 100
x 100 x 3mm y vigas en perfiles UPN-220 y UPN 160. A la estructura principal se
apoya una subestructura constituida de tubos de acero de 40 x 30 x 2mm que
sirve de base para la colocación de paneles prefabricados livianos. El sistema de
fijación de paneles y de toda la estructura es a través de pernos, aspecto que
permite desarmar totalmente el conjunto, (Figura 11).
Figura 11. Sistema de armadura metálica con cerramientos livianos apernados – Componentes - Montaje.
Fuente: Revista Tectónica N° 7
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5. TENDENCIAS EN CUANTO A LA PREFABRICACIÓN DE COMPONENTES DE JUNTA SECA.
Las tendencias actuales se orientan a la prefabricación diversificada de componentes:
Figura 12: Sistemas de Componentes Prefabricados de Junta Seca. Fuente: Jaime Santa Cruz - Innovación en
Materiales y Sistemas Constructivos.
a) Fundaciones: En la actualidad es posible prefabricar todo tipo de componente
para cimientos o fundaciones, desde pilotes hasta zapatas, pedestales, vigas y
losas de fundación.
Figura 13: Fundaciones prefabricadas. Fuente: Jaime Santa Cruz - Innovación en Materiales y Sistemas Constructivos.
b) Columnas: Se elaboran componentes de diversas configuraciones geométricas
y elementos de montaje y ensamblado con otros componentes.
Figura 14: Columnas prefabricadas. Fuente: Jaime Santa Cruz - Innovación en Materiales y Sistemas Constructivos.
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c) Vigas y Jácenas: Se elaboran componentes de diversas configuraciones
geométricas y elementos de montaje y ensamblado con otros componentes.
Figura 15: Vigas prefabricadas. Fuente: Jaime Santa Cruz - Innovación en Materiales y Sistemas Constructivos.
d) Losas: Son muchas las soluciones existentes en el ámbito de la construcción
prefabricada. En general se apoyan sobre vigas prefabricadas o de
construcción tradicional. Se combinan con jácenas y juntas secas de diversas
configuraciones.
Figura 16: Losas prefabricadas. Fuente: Jaime Santa Cruz - Innovación en Materiales y Sistemas Constructivos.
e) Paneles:
a. Portantes: Son paneles que soportan cargas, en general, las losas de
entrepiso y de techos, por tanto, son componentes muy pesados.
b. Autoportantes: Se trata básicamente de paneles de cerramiento que no
soportan más cargas importantes que la suya. Generalmente se
prefabrican tanto de junta seca como de junta húmeda; en ambos casos
suele utilizarse bastidores para su fijación a través de pernos o sistemas
de ajuste a presión.
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Figura 17: Paneles y cerramientos prefabricados de junta seca. Fuente: Jaime Santa Cruz - Innovación en Materiales y Sistemas Constructivos.
f) Configuración y técnicas de elaboración de juntas secas : Básicamente se
aplican tres tipos de técnicas para resolver el problema de la junta seca.
a. Junta apernada
b. Junta remachada
c. Junta a presión.
d. Juntas combinadas
Figura 18: Técnicas de junta seca. Fuente: Jaime Santa Cruz - Innovación en Materiales y Sistemas Constructivos.
6. PREMISAS PARA EL DESARROLLO DE LA PROPUESTA.
La presente investigación se debe abordar según dos ejes de desarrollo, por
una parte está el tema de la utilización del reciclado de RCD, aspecto que ya ha
sido tratado al inicio de esta formulación y por otra parte, tenemos el diseño de
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componentes constructivos de junta seca para la producción de viviendas de
crecimiento progresivo. En ese sentido se han establecido los siguientes criterios.
a) El sistema de componentes prefabricados propuestos debe permitir su
elaboración en obra o en pequeñas plantas, de manera artesanal, con
aplicación de técnica constructiva local; no obstante que se aplique una técnica
no tradicional para la elaboración del panel.
b) El montaje de elementos prefabricados debe hacerse con el menor consumo
de recursos posibles, lo que exige lograr elementos de muy bajo peso.
c) Diseñar componentes de secciones transversales que permitan una inercia
relativamente alta del componente, a la vez que se minimice el consumo de
materiales.
d) Incorporar en el diseño de los componentes, vale decir, en su constitución,
aspectos relativos al confort térmico.
e) Diseñar componentes de junta seca a fin de permitir la deconstrucción de
elementos al final de la vida útil de la edificación, refacciones y/o crecimiento
durante su ciclo de vida.
f) El Sistema debe ser orientado al desarrollo de viviendas de crecimiento
progresivo, aspecto que incide en los tipos de uniones o juntas, en lo que
respecta a su forma de ejecución, materiales a utilizar y posibilidad de ser
ejecutada con procedimientos de bajo nivel técnico.
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Prácticas de construcción sostenible en el marco del Código Técnico de la Edificación. D. Luis Vega Catalán - Instituto Eduardo Torroja.
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