Aprovechamiento de los residuos de construcción y demolición en ingeniería y arquitectura

Por Ana Sofía Figueroa Infante, Paula Andrea Cifuentes Ruiz, Elsa Beatriz Fonseca Santanilla y 2 más

La obra presenta no solo el contexto teórico y normativo sino además las aplicaciones de los residuos de construcción y demolición (RCD) para su uso en espacios urbanos, vías y construcción. También incluye ejemplos y casos como el realizado con el apoyo de la Unidad Administrativa Especial de Rehabilitación y Mantenimiento Vial, en la construcción de una vía local en Bogotá, D. C. utilizando RCD en sus diferentes capas estructurales e instrumentada desde la subrasante hasta la capa de rodadura, para realizar un seguimiento del desempeño de estos materiales bajo cargas y efectos ambientales reales.

• Idioma: Español
• Editorial: Universidad de La Salle
• Fecha de lanzamiento: 5 jun 2024
• ISBN: 9786287645400

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Aprovechamiento de los residuos de construcción y demolición en ingeniería y arquitectura / Ana Sofía Figueroa Infante, Paula Andrea Cifuentes Ruiz, Elsa Beatriz Fonseca Santanilla, [y otras dos] - Primera edición. – Bogotá, Colombia: Ediciones Unisalle, 2024.

1 recurso en línea (194 páginas: ilustraciones, gráficas, mapas, fotografías), 23 cm

Incluye referencias bibliográficas

          ISBN 978-628-7645-39-4 (impreso)

                  978-628-7645-41-7 (pdf)

                  978-628-7645-40-0 (ePub)

1. Materiales de construcción – Arquitectura – Siglo XXI – Colombia 2. Materiales de construcción – Ingeniería y construcción – Siglo XXI – Colombia 3. Residuos de construcción y demolición – Reciclaje – Siglo XXI – Colombia. 4. Análisis del impacto ambiental – Ingeniería y construcción – Siglo XXI – Colombia 5. Economía circular – Ingeniería y construcción – Siglo XXI – Colombia I. Figueroa Infante, Ana Sofía, autora. II. Cifuentes Ruiz, Paula Andrea, autora. III. Fonseca Santanilla, Elsa Beatriz, autora. IV. Uribe Celis, Sandra Liliana, autora. V. Molina, Lizeth del Carmen, autora.

CDD 691.9 ed.22

CEP-Universidad de La Salle. Dirección de Bibliotecas y Recursos de Apoyo

Aprovechamiento de los residuos de construcción y demolición en ingeniería y arquitectura

© Universidad de La Salle

© Facultad de Ingeniería

© Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo

© Escuela de Ciencias Básicas y Aplicadas

© Ana Sofía Figueroa Infante

© Paula Andrea Cifuentes Ruiz

© Elsa Beatriz Fonseca Santanilla

© Sandra Liliana Uribe Celis

© Lizeth del Carmen Molina

Primera edición: Bogotá, D. C., junio del 2024

ISBN papel: 978-628-7645-39-4

ISBN ePub: 978-628-7645-40-0

ISBN PDF: 978-628-7645-41-7

DOI: 10.19052/9786287645400

EDICIÓN:

Ediciones UniSalle

Cra. 5 n.° 59A-44. Edificio Hno. Justo Ramón, 7.o piso

Bogotá, D. C., Colombia

PBX: 348 8000, extensión: 1224

[e-mail]

https://ediciones.lasalle.edu.co/

Dirección editorial: Diego A. Martínez Cárdenas

Coordinación editorial: Andrea del Pilar Sierra Gómez

Corrección de estilo: Sabina Ojeda

Diagramación y diseño de portada: Luigi Tovar

Queda prohibida la reproducción total o parcial de este libro por cualquier procedimiento, conforme a lo dispuesto por la ley.

Hecho en Colombia.

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Agradecimientos

Este libro refleja nuestro esfuerzo y compromiso con el medioambiente integrado al desarrollo de la infraestructura rural y urbana en entornos sostenibles. Su consolidación no habría sido posible sin el apoyo de quienes hicieron parte del equipo de financiamiento y ejecución. Nuestro agradecimiento se extiende de manera especial a la Vicerrectoría de Investigación y Transferencia (VRIT) de la Universidad de La Salle (Bogotá, D. C., Colombia), a la Unidad Administrativa Especial de Rehabilitación y Mantenimiento Vial (UMV), a la Facultad de Ingeniería de la Universidad de La Salle y a todos los estudiantes de los semilleros de investigación, en particular a Green Roads y Asombro, que dieron aportes invaluables al desarrollo de los procesos a lo largo de los años de ejecución del proyecto.

Asimismo, a quienes en algún momento estuvieron vinculados a esta investigación y hoy no son parte del equipo porque buscaron otros horizontes, como el ingeniero Efraín Bernal Alzate, el profesor Jesús María Cárdenas Beltrán y la ingeniera Silvia Pilar Forero Bonilla.

Fueron muchos y mencionarlos a todos no es sencillo, pero agradecemos a aquellos que dieron un pare o siga en la vía y también a quienes leyeron con su experticia y conocimiento de la ciencia este libro para dar validez a un trabajo riguroso y de aporte a nuestra sociedad.

A todos, muchas gracias.

Las autoras

Prefacio

DEBIDO A LA ALTA DEMANDA de materiales de construcción necesarios para responder al creciente número de proyectos de infraestructura urbana y edificaciones, la valorización de los residuos de construcción y demolición (RCD) se ha convertido en un tema crucial para el desarrollo sostenible del planeta, en especial en los países en desarrollo como Colombia, donde el fenómeno es más pronunciado.

La extracción de agregados naturales de los lechos de los ríos y sistemas montañosos ha destruido ecosistemas vitales; al mismo tiempo, ha generado conflictos sociales por el acceso a agua potable, alimentos y otros recursos naturales. Además, los procesos de fabricación de algunos materiales de construcción generan una cantidad significativa de gases de efecto invernadero y material particulado. Por ejemplo, solo para producir una tonelada de cemento Portland, aproximadamente una tonelada de dióxido de carbono (CO2) se libera a la atmósfera durante el proceso de clinkerización. Considerando la fabricación de otros materiales de construcción, tanto para infraestructura como para edificaciones, el sector de la construcción es responsable del 20 % de las emisiones de gases de efecto invernadero (Globe, 2021). Del mismo orden de magnitud es el impacto al final del ciclo de vida de las edificaciones e infraestructura, donde los RCD representan del 30 % al 40 % de los residuos sólidos de los diferentes sectores económicos reportados en el ámbito global (Maury-Ramírez et al., 2022).

Aunque la sociedad civil, los gobiernos, las industrias y la academia han realizado numerosos esfuerzos para valorizar RCD en nuevos materiales de construcción, se requiere mucha más investigación aplicada, así como políticas públicas que propendan al desarrollo de modelos de economía circular en el sector de la construcción. En este sentido, el libro Aprovechamiento de los residuos de construcción y demolición en ingeniería y arquitectura se convierte en un aporte valioso al estado del arte de esta temática.

La obra se desarrolla en cuatro capítulos. El primero presenta las generalidades de los RCD, incluyendo su manejo, gestión y normativa tanto en el ámbito nacional como en el internacional. El segundo muestra los impactos ambientales ocasionados por los RCD sobre todo en zonas vulnerables de Bogotá, D. C. como Bosa, Suba, Kennedy y Ciudad Bolívar. El tercero expone propuestas de aprovechamiento de los RCD en lo urbano y en la construcción en general. Finalmente, el cuarto incluye interesantes propuestas de aprovechamiento de los RCD en la infraestructura vial.

Por los elementos descritos, el libro tiene el potencial de contribuir de manera sustancial al desarrollo de la economía circular en el sector de la construcción. Con base en lo expuesto, la economía circular se puede concebir como un sistema de producción y consumo que promueve la eficiencia en el uso de materiales, agua y energía, teniendo en cuenta la capacidad de recuperación de los ecosistemas y el uso circular de los flujos de materiales a través de la implementación de innovaciones tecnológicas, alianzas y colaboraciones entre los actores, y el impulso de nuevos modelos de negocio que respondan a los fundamentos del desarrollo sostenible (Departamento Administrativo Nacional de Estadística [DANE], 2020).

Aníbal Maury Ramírez, IC, Ph. D.

Contenido

Agradecimientos

Prefacio

Introducción

Capítulo 1. Generalidades de los residuos de construcción y demolición

Definición y clasificación

Manejo y gestión de RCD en el ámbito mundial

Planeación

Normativa de los RCD

Normativa de uso de RCD en arquitectura y construcción

Normativa ambiental de los RCD

Directrices de organismos internacionales

Normativa ambiental colombiana

Capítulo 2. Impactos ambientales ocasionados por los residuos de construcción y demolición

Determinación de localidades afectadas por la disposición inadecuada de RCD en la ciudad de Bogotá, D. C.

Características de las localidades afectadas por disposición inadecuada de RCD en Bogotá, D. C.

Localidad de Bosa

Localidad de Suba

Localidad de Ciudad Bolívar

Localidad de Kennedy

Características de los sitios representativos de disposición inadecuada de RCD en Bogotá, D. C.

Identificación de impactos ambientales ocasionados por la disposición inadecuada de RCD en la ciudad de Bogotá, D. C.

Identificación de impactos ambientales en parques o vías públicas

Identificación de impactos ambientales en canales o quebradas

Identificación de impactos ambientales en humedales

Identificación de impactos ambientales en zonas rurales

Evaluación de impactos ambientales ocasionados por la disposición inadecuada de RCD en la ciudad de Bogotá, D. C.

Evaluación de impactos ambientales en parques o vías públicas

Evaluación de impactos ambientales en canales o quebradas

Evaluación de impactos ambientales en humedales

Evaluación de impactos ambientales en zonas rurales

Capítulo 3. Propuestas de aprovechamiento en el espacio urbano, la arquitectura y la construcción

Reutilización de RCD en arquitectura

Estudio de caso

Hacia una arquitectura sostenible: alternativas para la implementación del reciclaje de RCD

Análisis de ciclo de vida de los materiales

El modelado de información de construcción BIM, una herramienta esencial en el diseño

La deconstrucción como alternativa sostenible desde el diseño

Arquitectura circular

Propuestas de aplicaciones de RCD en mobiliario urbano

Mobiliario de paradero de buses

Banca de espacio público

Senderos escalonados

Biciparqueadero

Capítulo 4. Propuesta de aprovechamiento de RCD en la infraestructura vial

Reutilización de RCD en vías urbanas y carreteras

Estudio de caso

Reutilización de RCD en vías: caso en Bogotá, D. C.

Localización del proyecto

Consideraciones para el análisis de materiales granulares

Toma de muestras inalteradas de suelo natural, 30 de agosto del 2019

Análisis de tránsito en el tramo de prueba

Aforos vehiculares TPD, factor hora pico

Tránsito de diseño

Diseño del tramo de prueba

Instrumentación del tramo de prueba

Diseño de la instrumentación en cada tramo

Instalación de sensores. Celdas de carga en la subrasante

Deflectómetro de fondo

Sensor de humedad

Strain gauges (deformímetro)

Instalación de la caja de circuitos para la recolección de señales

Vista final del tramo construido

Conclusiones

Referencias

Índice de tablas

Capítulo 1.

Tabla 1.1. Clasificación de los RCD

Tabla 1.2. Flujos de RCD

Tabla 1.3. Instrumentos de planificación de RCD

Tabla 1.4. Normativa para la construcción de infraestructuras o materiales de construcción

Capítulo 2.

Tabla 2.1. Características de la localidad de Bosa

Tabla 2.2. Características de la localidad de Suba

Tabla 2.3. Características de la localidad de Ciudad Bolívar

Tabla 2.4. Características de la localidad de Kennedy

Tabla 2.5. Características de los sitios representativos por disposición inapropiada de RCD en la ciudad de Bogotá, D. C.

Tabla 2.6. Clasificación de los RCD encontrados en los sitios identificados

Tabla 2.7. Clasificación del medioambiente

Tabla 2.8. Matriz de interacción actividad-componentes

Tabla 2.9. Identificación de impactos ambientales en parques o vías públicas

Tabla 2.10. Identificación de impactos ambientales en canales o quebradas

Tabla 2.11. Identificación de impactos ambientales en humedales

Tabla 2.12. Identificación de impactos ambientales en zonas rurales

Tabla 2.13. Criterios de evaluación RIAM

Tabla 2.14. Puntajes RIAM

Tabla 2.15. Evaluación de impactos ambientales en parques o vías públicas

Tabla 2.16. Evaluación de impactos ambientales en canales o quebradas

Tabla 2.17. Evaluación de impactos ambientales en humedales

Tabla 2.18. Evaluación de impactos ambientales en zonas rurales

Capítulo 4.

Tabla 4.1. Sensores instalados por la Universidad de La Salle para la determinación de los esfuerzos y deformaciones de los materiales

Tabla 4.2. Resumen de resultados de materiales de suelo natural y de base-subbase

Tabla 4.3. Aforos de tránsito en el tramo de prueba

Tabla 4.4. Estructura del pavimento flexible con materiales convencionales en el subsegmento convencional

Tabla 4.5. Estructura del pavimento flexible con RCD en el subsegmento con RCD

Índice de figuras

Capítulo 2.

Figura 2.1. Distribución de comparendos por localidades, según el art. 111-3, para el año 2018

Figura 2.2. Distribución de comparendos por localidades, según el art. 111-8, para el año 2018

Figura 2.3. Localidades de Bogotá, D. C.

Figura 2.4. Distribución geográfica de comparendos ambientales en el año 2018

Figura 2.5. Sitios representativos por disposición inapropiada de RCD en la ciudad de Bogotá, D. C.

Capítulo 3.

Figura 3.1. Desarrollo metodológico del estudio caso

Figura