Recibido: 9 de diciembre de 2020
Aceptado: 16 de abril de 2021
Disponible: 2 de junio de 2021
El sector de la construcción es un pilar fundamental para la economía y el desarrollo del país. En años recientes, este ha tenido un crecimiento a gran escala, pero también ha sido uno de los sectores donde se generan más residuos sólidos, tanto ordinarios como de construcción y demolición, los cuales son dispuestos en botaderos a cielo abierto o en escombreras, con una gestión deficiente, provocando diversos problemas a la comunidad cercana y al medio ambiente. El aprovechamiento de residuos sólidos aplicados a proyectos constructivos ha sido considerado como una alternativa de sostenibilidad ambiental; por lo anterior, en esta investigación se implementaron residuos de construcción y demolición, botellas de tereftalato de polietileno (PET, por sus siglas en inglés), tierra, guadua, residuos madereros, restos de alambre y envolturas plásticas en la construcción de galpones como alternativa de mejora en comunidades rurales afectadas por la violencia en Antioquia, específicamente en el corregimiento El Prodigio del municipio de San Luis. Como resultados se determinó que la implementación de materiales alternativos en la construcción de galpones permitió la integración social y la reducción del deterioro ambiental debido al uso de 1864 kg de materias primas residuales consideradas para la comunidad como desechos, y 279 kg de materiales no residuales, donde un elemento natural como la guadua ocupó el mayor valor porcentual con 95 %, y el 5 % restante, correspondiente a materiales propios del sector de la construcción. Por lo tanto, la aplicación de la sostenibilidad dirigida al campo avícola promueve el uso de materiales alternativos en lugares donde es necesario su aprovechamiento como mejora ambiental y social; es por lo anterior que en esta investigación surge como objetivo general minimizar los residuos plásticos presentes en la parte urbana y rural de la zona de estudio.
Palabras clave: Construcción sostenible, integración social, reúso de materiales, botellas tereftalato de polietileno, residuos de construcción y demolición.
The construction sector, fundamental for the economy and development of Colombia, has experienced an enormous growth in recent years. However, it is also one of the sectors that generate most solid wastes (ordinary, construction, and demolition wastes), which are disposed of in open or mismanaged dumps, causing various problems to nearby communities and the environment. The use of solid waste in construction projects has been considered an alternative for environmental sustainability. Consequently, in this study, construction and demolition waste, polyethylene terephthalate bottles, soil, guadua, wood waste, wire waste, and plastic wraps were used to build chicken coops in El Prodigio (San Luis, Antioquia, Colombia) as an alternative to improve the well-being of its rural communities affected by violence. As a result, it was determined that using alternative materials in the construction of chicken coops fostered social integration and reduced the environmental impact of 1864 kg of residual raw materials (usually considered waste) and 279 kg of non-residual materials. Guadua, a natural fiber, was the most commonly used material, as it composed 95 % of the constructions described here; the remaining 5 % was made of elements widely employed in the building industry. Applying sustainability principles in the poultry sector promotes the use of alternative materials in communities that need environmental and social improvements, such as the minimization of plastic waste in urban and rural areas.
Keywords: Sustainable construction, social integration, reused materials, polyethylene terephthalate bottles, construction and demolition waste.
Ubicado al Noroeste de Colombia, Antioquia es uno de los 32 departamentos que conforman el país, caracterizándose por su riqueza agrícola, fauna, flora, fuentes hídricas, minerales, clima y ubicación geográfica. Adicionalmente, debido a su cercanía con los océanos Atlántico y Pacífico, y al estar atravesado por la cordillera de los Andes, es considerada una zona montañosa con gran biodiversidad [
Actualmente, no se presentan problemáticas de violencia en el municipio de San Luis ni en el corregimiento El Prodigio, esto como consecuencia de las intervenciones militares realizadas por parte del Estado colombiano; sin embargo, debido al inadecuado manejo de residuos en este municipio, el corregimiento El Prodigio presenta problemáticas ambientales. En San Luis, anualmente hay un incremento promedio del 11 % en la generación de residuos sólidos, equivalentes a unas 5200 toneladas, donde aproximadamente el 8 % es reutilizado [
Por otro lado, [
Debido a la importancia de la problemática de estudio, en esta investigación de enfoque mixto se determinó, a través de la construcción sostenible, la importancia del aprovechamiento de residuos en la ejecución de elementos arquitectónicos alternativos como: muros, revoques, estructura vertical y horizontal, cubiertas y pisos, destinados a la ejecución de espacios correspondientes a la producción avícola. El desarrollo experimental de este proyecto se dividió en 5 etapas: i) Análisis de entorno, con la finalidad de determinar cuáles son los residuos y materiales más comunes y aprovechables en el corregimiento El Prodigio (considerados por la comunidad como residuos sólidos); ii) Análisis de materiales, con el propósito de establecer las caracterices físicas de los insumos a implementar (tierra, guadua, RCD, botellas PET y madera); iii) Propuesta arquitectónica, la cual permitirá idealizar el proyecto mediante los diseños correspondientes a las diferentes vistas (fachada y 3D), iv) Construcción y puesta en funcionamiento, esto de forma conjunta con la comunidad y mediante capacitaciones técnicas previas; y v) Se procedió a verificar, mediante procesos de inspección ocular, el comportamiento de los sistemas constructivos frente a los agentes externos, lo anterior posterior a nueve meses de su construcción.
3.1 Etapa 1: análisis de entorno
El Prodigio se encuentra localizado en el municipio de San Luis al oriente de Antioquia, en Colombia (Figura 2), se caracteriza por sus ecosistemas kársticos y riqueza en mármol, de ahí que este material pétreo se encuentre distribuido en toda la superficie de estudio. Para realizar esta etapa preliminar se efectuó una entrevista a 20 estudiantes de la Tecnología en Gestión Ambiental de la Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia sobre las problemáticas ambientales y las necesidades presentes en el corregimiento El Prodigio. Todos los encuestados, pertenecientes a la comunidad de estudio, estaban conformados en su mayoría (90 %) por madres cabezas de familia, con un rango de edades entre los 20 años y los 45 años.
Una vez analizadas las problemáticas ambientales relacionadas con la sobreproducción de residuos, se procedió a hacer la verificación mediante la realización de una inspección visual de forma conjunta con los estudiantes; lo anterior como método de recolección de información, con la cual se determinó que las zonas urbanas y boscosas carecían de acopios para la disposición de residuos sólidos; de ahí que la presencia de botellas PET y envolturas plásticas fueran un problema ambiental para la comunidad, situación que fue considerada punto de partida para el aprovechamiento de estos residuos mediante la aplicación de la construcción sostenible. Además de los desechos plásticos, se pudo establecer que la presencia de recursos como guadua, retales de madera, tierra y RCD eran de fácil disponibilidad. Este tipo de materiales y residuos han sido implementados a través de la arquitectura en la construcción de edificaciones como alternativa de sostenibilidad ambiental [
3.2 Etapa 2: análisis de materiales
Una vez realizado el análisis de entorno e identificadas las problemáticas respecto a la presencia de residuos sólidos (botellas PET), y estudiada la disponibilidad de otros recursos alternativos (tierra, madera, guadua y RCD), se procedió con la caracterización física de estos materiales. Las densidades fueron determinadas mediante correlaciones de masas y volúmenes, garantizando siempre que los recursos analizados estuvieran secos y con una humedad de equilibrio del 10 % al 13 % en materiales higroscópicos. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 1.
Para la caracterización, inicialmente se analizó la tierra proveniente de zonas boscosas de El Prodigio mediante pruebas organolépticas de campo [
Posterior al análisis de la tierra, se procedió con la caracterización de residuos de madera y de guadua presentes en las zonas boscosas y urbanas de El Prodigio; para este estudio se tomaron cuatro muestras de cada uno de los recursos forestales, las cuales fueron sometidas a un proceso de secado en un laboratorio a temperatura constante de (100 ± 3) °C durante 24 horas [
Se efectúa análisis organoléptico de las muestras de madera (Tabla 2) con la finalidad de determinar su tipología a través del uso de fuentes bibliográficas para la identificación de recursos madereros [
Por último, se procede con la caracterización de los RCD y las botellas PET; los residuos de demolición y construcción en su gran mayoría corresponden a restos de concreto, los cuales fueron triturados, tamizados y sometidos a un proceso de análisis granulométrico bajo parámetros de la norma [
3.3 Etapa 3: propuesta arquitectónica
Una vez estudiados los materiales para la construcción de los galpones, se procedió con la ejecución de los diseños arquitectónicos (Figura 6). Para la realización de estos, se analizó previamente la función que desempeñarían los materiales dentro del proyecto, con la finalidad de garantizar estabilidad, funcionalidad y estética (Tabla 4).
Tipología según su origen | Material | Elemento constructivo | Función |
Residual | Tierra | Revoque (Bahareque) | Estética |
Residual | Madera | Viguetas | Estabilidad |
Residual | Botellas PET | Muros, lleno y aislamiento | Funcionalidad y estabilidad |
No residual | Emulsión asfáltica Sika® | Impermeabilizante | Funcionalidad |
Residual | Boñiga | Revoque (Bahareque) | Funcionalidad |
No residual | Cemento | Piso y estabilizante | Funcionalidad |
Residual | Envolturas plásticas | Relleno de Botellas PET | Funcionalidad |
No residual | Tornillos | Conectores | Estabilidad |
No residual | Malla plástica Proplantas S.A. | Malla de amarre Revoque (Bahareque) | Estabilidad |
Residual | Restos de alambre | Amarres | Estabilidad |
No residual | Guadua | Columnas, compuertas, muros | Estabilidad y Funcionalidad |
Residual | RCD | Llenos | Estabilidad |
Los planos arquitectónicos fueron desarrollados conforme a las necesidades presentadas por la comunidad y su construcción fue determinada como una alternativa de sostenibilidad, mejora socioambiental y económica de las familias más desfavorecidas. Las dimensiones del galpón para un área de 4.8 m2, con una distribución de 2.4 m2 en la parte inferior y de 2.4 m2 en la parte superior, correspondieron a: altura de la fachada frontal: 2.5 m, altura de la fachada posterior: 1.5 m, ancho entre ejes de columna: 1.2 m, largo entre ejes de columnas: 2 m.
3.4 Etapa 4: construcción y puesta en funcionamiento
Para la tangibilidad de los diseños arquitectónicos, inicialmente se procedió con la cuantificación de materias primas y elementos constructivos (Tabla 5), esto mediante el despiece de los planos arquitectónicos y la correlación entre volúmenes y densidades de los materiales (Tabla 1) necesarios para la construcción de un galpón.
Material | Elemento constructivo | Masa (kg) | Cantidad |
RCD | Llenos | 1665 | 0.9 m3 |
Madera | Viguetas inferiores | 11 | 2.2 m |
Guadua | Viguetas superiores | 43 | 17.3 m |
Guadua | Columnas | 25 | 10 m |
Guadua | Cubierta | 150 | 7.7 m2 |
Guadua | Piso intermedio | 14 | 2 m2 |
Guadua | Muros (Esterilla) | 31 | 6.2 m2 |
Emulsión asfáltica Sika® | Impermeabilizante | 0.6 | 0.8 m2 |
Boñiga | Revoque (Bahareque) | 30 | 1 saco |
Cemento | Piso y estabilizante | 15 | 0.3 bulto |
Envolturas | Relleno de Botellas | 44 | 1 saco |
Tornillos | Conectores | 0.5 | 1 caja |
Malla plástica Proplantas S.A. | (Bahareque) | 0.09 | 6.2 m2 |
Restos de alambre | Amarres | 2 | 2 kg |
Tierra | Revoque (Bahareque) | 103 | 3.1 m2 |
Botellas PET | Cerramiento, lleno y aislamiento | 9 | 434 unidades |
Por otro lado, en la Tabla 6 se muestra la inversión en materiales no residuales realizada para la construcción del galpón, excluyendo la guadua que era un material abundante en el sector.
Como actividades previas a la realización del galpón, inicialmente se designó el lugar de construcción y al mismo tiempo se realizó el proceso de recolección de materiales residuales como botellas PET y envolturas plásticas para su llenado; la distribución por cantidades porcentuales de cada uno de los materiales utilizados se muestra en la Figura 7.
Para la construcción del galpón intervinieron madres cabezas de familia con sus respectivos hijos y familiares (Figura 8); lo anterior como un proceso de sensibilización y educación ambiental en el corregimiento El Prodigio.
La cantidad de residuos por botella fue determinada mediante la diferencia de pesos entre botellas con y sin envolturas, donde se estableció un valor por botella vacía de 0.02 kg y botella llena de 0.12 kg, para un valor aproximado de residuos de 0.1 kg por botella de 600 ml; fuera de lo anterior, se determinó la cantidad de botellas a utilizar por m2 de muro con espesor de 0.12 m, correspondiente al galpón. Para este análisis las botellas utilizadas en su gran mayoría presentaban una longitud de 0.24 m y diámetro de 0.06 m; a partir de la correlación entre alturas, longitudes y ancho de un 1 m2 de muro con las dimensiones de la botella, se estableció un valor de 139 unidades de botellas PET por m2 de muro. Una vez recolectados los materiales (residuales y no residuales) (Tabla 4) de forma conjunta con la comunidad, se procedió con la designación y realización de actividades para el desarrollo de esta etapa (Figura 9), el cual tuvo una duración aproximada de ocho días. Posterior a la culminación del primer prototipo, dicha actividad fue replicada alrededor de tres veces entre la comunidad de El Prodigio y estos procesos fueron direccionados por líderes comunitarios que asumieron la tarea de darle valor a los residuos como material alternativo aplicado a la construcción sostenible (Figura 10).
4.1 Etapa 5: análisis de durabilidad
Posterior a la construcción y puesta en funcionamiento de los galpones realizados con materiales residuales y no residuales, se procedió a verificar el comportamiento de los sistemas constructivos frente a los agentes externos mediante procesos de inspección ocular, actividad ejecutada nueve meses después a la puesta en funcionamiento de los galpones. En dicha inspección se pudo determinar que los elementos constructivos correspondientes a la estructura en guadua no presentaban indicios de descomposición, lo único visible correspondía a manchas blanquecinas superficiales debido a la exposición al sol; por otro lado, el revoque de muros (bahareque) no presentaba lesiones relacionadas con humedades, fisuras ni grietas, y la cubierta solo presentó una pequeña filtración, la cual fue solucionada mediante la implementación de barreras físicas impermeables como plástico. El registro de la inspección ocular se muestra en la Figura 11. Además de lo anterior, en algunas guaduas del techo se aprecia la aparición de líquenes, musgo y hongos, debido a la humedad y a la lluvia; es por esto que, para garantizar una mayor durabilidad, se hace necesario en futuras construcciones de proyectos avícolas alternativos, generar procesos de impermeabilización e inmunización en elementos constructivos como la guadua, garantizando así una mayor protección y durabilidad frente a los agentes externos.
Para una futura investigación en comunidades rurales con relación al aprovechamiento de residuos como alternativa de construcción, los autores recomiendan realizar un proceso de indagación con mayor nivel de detalle y desagregación en cuanto a los diferentes materiales a utilizar con su respectiva caracterización físico-mecánica, análisis por elementos finitos de la estructura de soporte de los galpones alternativos y análisis de alternativas constructivas con base en las necesidades de las comunidades en estudio; además, sería pertinente realizar una evaluación ex post a nueve meses de construcción del proyecto como retroalimentación en cuanto a la mejora de los galpones, y al aprovechamiento y uso de los materiales residuales empleados.
Mediante el reúso de RCD, residuos madereros, restos de alambre, envolturas plásticas y botellas PET en la construcción de proyectos avícolas en zonas rurales, se logran minimizar impactos ambientales, mejorar la economía comunitaria y generar procesos de integración social; lo anterior debido al trabajo cooperativo, a la integración universidad-sociedad y a la aplicación de la construcción sostenible en la realización de galpones. La vinculación de los anteriores procesos enfocados a la sostenibilidad permitió la reutilización de materiales residuales que afectaban las zonas boscosas y urbanas del corregimiento El Prodigio.
En este proyecto se implementaron en total 2143 kg de materiales para la construcción de galpones como alternativa de sostenibilidad, de los cuales el 87 % correspondía a materiales residuales y 13 %, no residuales; del total de materiales no residuales, el 95 % pertenecía a materiales naturales propios de la región como es el caso de la guadua Angustifolia Kunth y 5 % a materiales de la industria de la construcción.
La aplicación de la construcción sostenible permitió en este proyecto la concientización ambiental de comunidades rurales y el aprovechamiento de residuos que eran vistos como una problemática, en una oportunidad económica para la autosostenibilidad y sostenibilidad comunitaria, enfocada a la industria avícola.
Esta investigación no pertenece a ningún proyecto de investigación que hubiera tenido financiación, sin embargo los autores agradecen a la fundación Aurelio Llano y Fraternidad y a la Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia, que hicieron posible llevar a las zonas rurales de Antioquia los procesos de formación en la Tecnología en Gestión Ambiental, además los autores agradecen enormemente a los estudiantes de la asignatura de construcción sostenible de este programa tecnológico (periodo 01-2020) y en especial a la Líder social Gloria Nancy Fernández Ceballos, por el apoyo brindado en cada uno de los procesos necesarios para lograr la concientización ambiental comunitaria y aplicación de la construcción sostenible en el Corregimiento El Prodigio en San Luis Antioquia.
Los autores no declaran conflictos de interés.