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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO
CARRERA DE ARQUITECTURA
Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
Trabajo de graduación para optar al Título de Arquitecto
Autor: Ángel Andrés Neira Toapanta
Tutor: Arq. Luis Rafael Bossano Rivadeneira MDI.
Quito, noviembre 2017
v
DEDICATORIA: A todas las generaciones futuras
vi
AGRADECIMIENTO: Agradezco a mis padres, papuchos y familiares, los cuales, han
fomentado en mí sus deseos de superación.
Agradezco a mis maestros y guías que han formado parte de mi vida
académica en especial a Luis Bossano, Oswaldo Altamirano y Roberto
De la Torre por ser formidables ejemplos para mi futura vida profesional.
Agradezco a Fátima Arregui, por ser luz en mi camino.
vii
Índice de Contenido
©Derechos de autor .............................................................................. ii
Aprobación del tutor del trabajo de titulación ..................................... iii
Aprobación de la presentación oral/tribunal .........................................iv
Dedicatoria: ........................................................................................... 5
Agradecimiento: ...................................................................................vi
Índice de contenido ............................................................................. vii
Lista de tablas .................................................................................... viii
Lista de figuras .................................................................................. viii
Recumen y abstract ................................................................................ x
CAPÍTULO I
Antecedentes.......................................................................................... 1
Motivación ............................................................................................. 1
Introducción ........................................................................................... 1
Justificación ........................................................................................... 1
Recursos y residuos ............................................................................... 1
Objetivo general .................................................................................... 2
Objetivos específicos ............................................................................. 2
Fundamentación..................................................................................... 3
Desde recursos hasta desechos .............................................................. 3
Recursos naturales ................................................................................. 3
Clasificación de recursos naturales ........................................................ 3
Recursos minerales en Ecuador ............................................................. 3
Extracción de recursos para la producción ............................................ 4
Antecedentes para una sociedad de consumo ........................................ 5
Inicios de la cultura de consumo ........................................................... 5
Comportamiento influido....................................................................... 6
Vida líquida ........................................................................................... 7
Saturación del consumismo, “obsolescencia”........................................ 7
Conclusión ............................................................................................. 8
Gestión de residuos sólidos urbanos .................................................... 10
Generación ........................................................................................... 10
Origen y tipo de residuo ...................................................................... 11
Almacenamiento y separación ............................................................ 11
Recolección y transporte ..................................................................... 12
Composición y caracterización ........................................................... 12
Materiales recuperables ....................................................................... 12
Mercado de materiales ........................................................................ 13
Tratamiento ......................................................................................... 14
Disposición final ................................................................................. 14
Conclusiones ....................................................................................... 15
CAPÍTULO II
Sistema de gestión de RSU del DMQ ................................................. 16
Infraestructura y espacios vulnerables ................................................ 16
CEGAM .............................................................................................. 16
Recolección de los RSU en el DMQ ................................................... 17
Estaciones de transferencia norte y sur ............................................... 17
Relleno sanitario ................................................................................. 18
Planta de tratamiento de lixiviados ..................................................... 20
Composición de los residuos sólidos urbanos en el Distrito
Metropolitano de Quito ....................................................................... 20
Selección de materiales ....................................................................... 20
Poliestireno ......................................................................................... 22
Procesos para obtener poliestireno expandido y extruido ................... 22
Propiedades del poliestireno ............................................................... 23
Conclusiones ....................................................................................... 24
CAPÍTULO III
Método experimental .......................................................................... 25
Experimento 1: poliestireno molido .................................................... 25
Objetivo............................................................................................... 25
Diseño ................................................................................................. 25
Muestra ............................................................................................... 26
Probetas ............................................................................................... 26
Proceso poliestireno ............................................................................ 26
Instrumentos ........................................................................................ 27
Datos y conclusiones ........................................................................... 27
Recomendación ................................................................................... 28
Experimento 2: platos de poliestireno ................................................. 28
Objetivo ............................................................................................... 28
Diseño .................................................................................................. 28
Muestra ................................................................................................ 28
Proceso ................................................................................................ 29
Instrumentos ........................................................................................ 29
Datos y conclusiones ........................................................................... 29
Recomendaciones ................................................................................ 29
Discusión ............................................................................................. 30
Formación de los arquitectos ............................................................... 30
La práctica profesional ........................................................................ 30
Sistema de tratamiento de desechos .................................................... 31
Conclusiones generales ....................................................................... 32
Sistema de RSU ................................................................................... 32
Método experimental ........................................................................... 32
Anexos ................................................................................................. 34
A.- ........................................................................................................ 34
Era de los nuevos materiales ............................................................... 34
Antecesores de los plásticos ................................................................ 34
Inicios de la industria del plástico ....................................................... 35
Primer termoestable ............................................................................. 35
Polímeros ............................................................................................. 35
Termoplásticos .................................................................................... 36
B.- ........................................................................................................ 36
Casos de estudio de materiales ............................................................ 36
Bambú guadua-recurso natural para el desarrollo ............................... 36
Proceso de transformación................................................................... 36
Lamiando de la caña ............................................................................ 37
Ensayos ................................................................................................ 37
Conclusiones ....................................................................................... 37
Bloqueplas ........................................................................................... 38
viii
Propiedades y proceso ......................................................................... 38
Sistema modular .................................................................................. 38
Bibliografía .......................................................................................... 39
Lista de tablas
Tabla 1 Separación Mecanizada .............................................................. 14
Tabla 2 Composición promedio de RSU en estación de transferencias sur
(izquierda) y norte (derecha) ................................................................... 20
Tabla 4 Vida útil de los materiales reciclables ........................................ 21
Tabla 4 Selección de materiales para experimentación ........................... 21
Tabla 5 Propiedades físicas ..................................................................... 23
Tabla 6 Propiedades Químicas ................................................................ 23
Tabla 7 Propiedades mecánicas ............................................................... 24
Tabla 8 Propiedades de diseño como plato desechable ........................... 24
Tabla 9 Propiedades biológicas y ambientales ........................................ 24
Tabla 10 Dosificación de poliestireno molido ......................................... 25
Tabla 11 Probetas con diferentes porcentajes de poliestireno ................ 26
Tabla 12 Grupo de control ....................................................................... 26
Tabla 13 Resultados ensayo a la compresión .......................................... 29
Lista de gráficos o figuras
Figura 1 Contaminación ambiental (2017) [Fotografía] Recuperado:
https://www.teknologeek.com ; http://www.nacion.com........................... 1
Figura 2 Propia del Autor. (2017). Diagrama Recursos. Fuentes:
https://geogirls.wordpress.com/2008/10/25/definicion-y-clasificacion/ .... 3
Figura 3 Varios Autores (2017) Paisajes del Ecuador Recuperado:
http://laestrella.com.pa; http://www.elcomercio.com; https://k36.kn3.net 4
Figura 4 Día de sobregiro (2017) [Gráfico] Fuente:
http://www.unpuntoenelinfinito.com .......................................................... 4
Figura 5 Propio del autor. (2017) Consumo [Diagrama] Fuente:
(Ventura J. P., 2013) .................................................................................. 5
Figura 6 Sociedad del futuro
Fuente:http://www.scoopnest.com/ - http://www.bbc.com/news/business-
30513670 - sparth.tumblr.com -
https://publicdomainreview.org/collections/france-in-the-year-2000-
1899-1910/ - https://www.pinterest.com 5
Figura 7 Estereotipos urbanos años 50 en USA (2017) [Fotografía]
Recuperado: www.pinterest.com; http://www.legalmenteentaco12.com . 6
Figura 8 Alex Gross (2017) Sociedad actual [arte digital] Recuperado de:
http://weareselecters.com/2012/07/the-art-of-alex-gross/;
http://arrestedmotion.com; http://olga-
totumrevolutum.blogspot.mx/2015/04/la-critica-figuracion-de-alex-
gross.html .................................................................................................. 7
Figura 9 Propio del Autor (2017) Consumismo Fuente: (Procuraduría
Federal del Consumidor, 2013) ................................................................. 8
Figura 10 Inventos absurdos (2017) [Fotografía] Fuente:
http://www.20minutos.es; http://elmeme.me; http://megavision.com.sv .. 8
Figura 11 Propio del Autor (2017) Encuentros Inesperados en Pedernales
y Quito [Fotografías] Recuperado: fuente propia..................................... 9
Figura 12 Propio del autor (2017) Gestión de residuos sólidos urbanos
[diagrama] Recuperado: (Díaz & Janon, 2010)....................................... 10
Figura 13 Propio del autor (2017) Producción anual [Diagrama]
Recuperado: (The World Bank, 2012) .................................................... 10
Figura 14 Propio del aturo (2017) Fuente de generación de RSU
[Diagrama] Fuente: https://aulagaasociacion.files.wordpress.com ......... 11
Figura 15 Colores del reciclaje (2017) [Diagrama] Recuperado:
http://www.inforeciclaje.com .................................................................. 11
Figura 16 Propio del Autor (2017) Tipos de Residuos [Diagrama]
Fuente: (Díaz & Janon, 2010) ................................................................. 11
Figura 17 Sistema de recolección de RSU (2017) [Fotografías]
Recuperado: MisionesOnline; http://www.triciclos.cl;
http://www.andina.com.pe ...................................................................... 12
Figura 18 Propio del autor (2017) RSU en el ambiente [Fotografía]
Recuperado: (McDonough & Braungart, 2002) ...................................... 13
Figura 19 Materiales de reciclaje (2017) [Fotografías] Recuperado:
http://www.comunidadism.es/wp-content/uploads/2013/05/reciclaje-
pl%C3%A1stico.jpg ................................................................................ 13
Figura 20 Propio del autor (2017) Ecuador y manejo de RSU Fuentes:
http://www.ambiente.gob.ec/programa-pngids-ecuador; Análisis sectorial
de RSU en el Ecuador.............................................................................. 15
Figura 21 Propio del autor (2017) Generación de RSU [diagrama]
Recuperado:
http://www.emaseo.gob.ec/documentos/pdf/Caracterizacion_residuos.pdf
................................................................................................................. 16
Figura 22 El comercio (2016) Camión recolector [fotografía]
Recuperado: http://www.elcomercio.com ............................................... 17
Figura 23 Julio Estrella (2017) Centro de gestión ambiental la delicia
[Fotografía] Recuperado:
http://www.elcomercio.com/tendencias/reciclaje-hogares-ecuador-
crecimiento-inec.html .............................................................................. 17
Figura 24 Fátima Arregui (2017) Estación de transferencia Sur
[Fotografía] Recuperado: fuente propia.................................................. 18
Figura 25 Fases de ejecución del relleno sanitario (2017) Recuperado:
https://rellenosanitariocsi.wordpress.com/ .............................................. 18
Figura 26 Fátima Arregui (2017) Relleno sanitario El Inga [fotografía]
Recuperado: fuente propia ....................................................................... 19
Figura 27 Fátima Arregui (2017) Gestión de Lixiviados [Fotografía]
Recuperado: fuente propia ....................................................................... 19
Figura 28 Poliestireno visto a través del microscopio (2017) Recuperado:
http://www.aipex.es/poli_desc_po.php?idioma=po&s=5 ........................ 22
Figura 29 Propio del Autor (2017) Estructura molecular del PS [gráfico]
Recuperado: https://es.wikipedia.org/wiki/Poliestireno .......................... 22
Figura 30 Proceso de transformación de poliestireno [Diagrama]
Recuperado: http://www.aipex.es ............................................................ 23
Figura 31 Propio del Autor (2017) Método Experimental [diagrama]
Fuente: (Hernández Sampieri, Fernández Collado, & Baptista Lucio,
2010) ........................................................................................................ 25
Figura 32 Propio del autor (2017) Materiales reciclables como basura
[Fotografía] .............................................................................................. 25
Figura 33 Propio del autor (2017) Recuperado: fuente propia (laboratorio
Facultad de Ingeniería Química)); http://www.aipex.es .......................... 26
ix
Figura 34 Propia del autor (2017) XPS reciclado Recuperado: fuente
propia ....................................................................................................... 26
Figura 35 Propio del autor (2017) Instrumentos de laboratorio A-204
facultad de ingeniería química [fotografías] Recuperado: laboratorio
Facultad de Ingeniería Química ............................................................... 27
Figura 36 Resultados de CAMSIZER P4 Recuperado: laboratorio
Facultad de Ingeniería Química ............................................................... 27
Figura 37 Propio del autor (2017) Método de ensayo a la compresión
Recuperado: laboratorio de ensayo Faculta de Ciencias Físicas y
Matemática .............................................................................................. 28
Figura 38 Propio del autor (2017) Dimensiones de plato de poliestireno
Recuperado: fuente propia ....................................................................... 28
Figura 39 Informe laboratorio de Ingeniería Ciencias Físicas y
Matemática (2017) Resultados de ensayos a compresión Fuente:
laboratorio de ensayos Faculta de Ciencias Físicas y Matemática .......... 29
Figura 40 Asociación Artesanal de Reciclaje Vida Nueva (2012)
Recuperado: Asociación Artesanal de Reciclaje Vida Nueva fan page ... 32
Figura 41 Propio de autor (2017) Historia de los polímeros [Diagrama]
Fuente: (Cusa, 1979)................................................................................ 34
Figura 42 Propio del autor (2017) Estructura molecular de polímeros
Recuperado: http://termoplas.blogspot.com/2012/10/termoplasticos.html
................................................................................................................. 35
Figura 43 Propio del autor (2017) Polímeros [Diagrama] Recuperado:
Fuente especificada no válida. .............................................................. 35
Figura 44 E J. I. Moreno (2017) Ensayos en bambú Recuperado: Bambú
guadúa recurso natural para el desarrollo ................................................ 36
Figura 45 Caori Takeuchi (2015) Procesos de diseño y construcción con
caña guadúa [Fotografías] Recuperado: Bambú guadúa recurso natural
para el desarrollo ..................................................................................... 37
Figura 46 A- Bloqueplast; B-C Casa hecha con bloquepst (2017)
Recuperado: http://ecoinventos.com/casas-de-ladrillos-de-plastico/ ....... 38
Figura 47 Marquina de extrusión (2017) Recuperado de:
http://3.bp.blogspot.com/8xWX_69N70k/VerXXbQjrgI/AAAAAAAAD
LU/Z9wG336SnNI/s1600/moldeado%2Bpor%2Bextrusion2.jpg ........... 38
x
TEMA: OPTIMIZACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS PARA SU REINCORPORACIÓN EN LA
DINÁMICA URBANA, CASO POLIESTIRENO ESPUMADO
Autor: Ángel Andrés Neira Toapanta
Tutor: Arq. Luis Rafael Bossano Rivadeneira
RESUMEN
TOPIC: OPTIMIZATION OF URBAN SOLID WASTE FOR ITS REINCORPORATION IN URBAN
DYNAMICS, POLYSTYRENE FOAMED CASE
Author: Ángel Andrés Neira Toapanta
Tutor: Arq. Luis Rafael Bossano Rivadeneira
ABSTRACT
Los recursos naturales son extraídos, procesados, transformados en bienes de consumo, consumidos y finalmente
convertidos en desechos. Las principales fuentes de generación de desechos son las viviendas, sin embargo, en este
nivel no existe una respuesta apropiada por parte del arquitecto por lo que pasa a convertirse en un problema urbano
de mayor complejidad. Se realiza el análisis del sistema de gestión de desechos del Distrito Metropolitano de Quito
para entender procesos, actores y seleccionar los materiales que pueden ser recuperados al tomar en cuenta su
impacto hacia el medio ambiente.
El método experimental permite investigar con mayor profundidad estos materiales para que sean considerados
como recursos. El caso de estudio será el poliestireno con el objetivo de encontrar propiedades originales y
potenciales para su reincorporación a la dinámica urbana.
PALABRAS CLAVE: RECURSOS NO RENOVABLES, CIUDAD, RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS,
MATERIALES CONSTRUCTIVOS, ARQUITECTURA SUSTENTABLE.
Natural resources are extracted, processed, transformed into consumer goods, consumed and finally converted into
waste. The main sources of waste generation are housings, however, at this level there is no appropriate response
from the architect for what happens to become a more complex urban problem. It is carried out of the waste
management system of the Metropolitan District of Quito to understand processes, actors and select the materials
that can be recovered by taking into account their impact on the environment.
The experimental method allows to investigate in greater depth these materials to be considered as resources. The
case of study will be polystyrene with the objective of finding original and potential properties for its
reincorporation into urban dynamics.
KEYWORDS: NON-RENEWABLE RESOURCES, CITY, SOLID URBAN WASTE, CONSTRUCTIVE
MATERIALS, SUSTAINABLE ARCHITECTURE.
I CERTIFY that the above and foregoing is a true and correct translation of the original document in
Spanish
Laura Chávez Jiménez.
Certified Translator
Ecuadorian ID: 170498301-2
Italian passport: 219019H
ATIEC registration
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
1
CAPÍTULO I
Antecedentes
Motivación
Terminar los estudios de la carrera de Arquitectura y Urbanismo,
con el fin de retribuir a la sociedad su inversión en mi educación,
a través de un proyecto de trabajo de fin de carrera que aporte al
estudio de la ciudad, desde un problema arquitectónico como es la
vivienda.
Conocer sobre el campo de la investigación experimental durante
el desarrollo del trabajo, para responder varias inquietudes
formadas durante la carrera.
Encontrar una metodología de diseño más acorde a mi filosofía,
enfocada en el cuidado ambiental, calidad de vida, desarrollo
urbano con diseño sostenible y sustentable.
Abrir nuevas posibilidades de trabajo en áreas que traigan mayor
satisfacción para mi desarrollo personal y profesional.
Analizar propuestas urbanas de mayor complejidad para la
vinculación entre actores, patrones de comportamiento que
beneficien la dinámica urbana y aportar con nuevos datos para la
comprensión de la ciudad.
Investigar la abundante cantidad de recursos que son generados y
desechados en las ciudades que ocupan y contaminan otras
extensiones urbanas.
Introducción
Justificación
Recursos y residuos
El uso de recursos naturales ya no es una solución viable para el desarrollo
de las futuras generaciones. Las advertencias acerca del cambio climático,
contaminación de aire, suelo y agua (ver figura 1), extinción masiva de
especies, desastres naturales, entre otros son claros. La sociedad occidental
ya no puede mantener el estilo de vida consumista a costa de explotar los
recursos naturales y desechar todo aquello que considera sin valor
funcional y simbólico. Por estos motivos se debe cambiar el concepto que
se tiene de los residuos sólidos urbanos para que sean considerados como
recursos importantes para el desarrollo de las ciudades pues, a diferencia
de los recursos naturales, los RSU continúan en constante crecimiento
debido a su intrínseca relación con la dinámica urbana. La cantidad de
desechos que las ciudades generan se ha vuelto un inconveniente global,
por ello, afecta de igual forma al territorio ecuatoriano y al desarrollo de
sus municipios que en su mayoría carecen de los recursos económicos y
Figura 1 Contaminación ambiental (2017) [Fotografía] Recuperado: https://www.teknologeek.com ; http://www.nacion.com
Las ciudades
transforman bienes
y servicios de
consumo en
residuos sólidos
urbanos que
contaminan el
medio ambiente.
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
2
técnicos para gestionar todos sus residuos. Por esta razón se plantea
explotar este tema sensible para la sociedad desde una perspectiva
arquitectónica y urbana, de este modo, identificar las conexiones en la
dinámica urbana, que pueden ser aprovechadas para desarrollar propuestas
viables para nuestro contexto. Abrir una puerta hacia el desarrollo
sostenible y sustentable de las ciudades con el fin de mantener intacto los
recursos naturales no renovables que conforma la mega diversidad del
territorio ecuatoriano.
Objetivo general .
Determinar propiedades aprovechables de un residuo sólido urbano, para
utilizarlo como material con menor impacto ambiental y nuevos ciclos de
vida dentro de la dinámica urbana.
Objetivos específicos
Plantear una visión global sobre el ciclo de recursos y su acelerado
des
Estudiar la producción de residuos en la ciudad de Quito
Clasificar los residuos (generados la ciudad de Quito)
Seleccionar los residuos aprovechables (método: en base a las
propiedades)
Implementar el método experimental en los procesos de análisis de
las propiedades de los residuos como materia prima de procesos
posteriores (diseño, construcción, entre otros)
Desarrollar un caso de estudio en el que se aplique el método
experimental para el análisis de un producto.
Aportar al conocimiento de los materiales para el desarrollo de la
carrera con una perspectiva hacia la investigación.
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
3
Fundamentación
Desde recursos hasta desechos
Recurso:
Bien material o inmaterial, medio o riqueza.
Concepto ligado a distinto ámbitos, que puede
aplicarse según el contexto (Tipos.co, 2017).
Recursos naturales
Los recursos naturales (RN) son elementos y servicios que se generan en
la naturaleza, los cuales, son utilizados por los seres vivos para satisfacer
sus necesidades biológicas: comer, respirar, vivienda, entre otros además
de deseos propios de su cultura. Por esta razón el hombre aprovecha los
recursos con ayuda de tecnología para desarrollar su contexto construido
con el fin de mejorar su bienestar.
Clasificación de recursos naturales
Entre los recursos naturales más importantes están aquellos cuyas
propiedades físicas, químicas o mecánicas les permiten ser aplicados en
diversos ámbitos para el desarrollo de la sociedad occidental, por ello, es
conveniente establecer una clasificación para entender que recursos son los
que más demanda el mercado global. Clasificación que se puede establecer
según la capacidad de regeneración que poseen (renovables, no renovables
e inagotables (Impacto ambiental - el planeta herido cap.5, 2017)), la cual,
ha sido organizada en un mapa mental (figura 2).
Renovables: plantas, animales, agua, suelo cultivable, oxígeno, es
decir que pueden utilizarse indefinidamente, sin embargo, tienen
límites o condiciones que permiten este proceso cíclico. Por ello la
actual capacidad de extracción y su uso indiscriminado ha puesto
a prueba esta capacidad.
No renovables: estos recursos son abundantes al iniciar su
proceso de extracción, como el caso de recursos energéticos
(petróleo, carbón, gas natural), minerales estratégicos (hierro,
cobre, uranio, oro, entre otros) sin embargo, su aprovechamiento
se dificulta al irse agotando las fuentes de las cuales se extraen
hasta llegar a ser prácticamente insostenibles económicamente.
Inagotables: están conformados en su mayoría por recursos
energéticos (solar, eólica, geotérmica), son denominados
inagotables pues no se terminan o gastan en el tiempo ecológico y
sus reservas son prácticamente infinitas.
Recursos minerales en Ecuador
Estudios geológico-mineros realizados hasta el 2005 cuantificaron la
existencia de materia prima en el Ecuador determinando que posee grandes
reservas de recursos (Paladines, 2005). Por esta razón el sector minero
presenta las mejores posibilidades de desarrollo como industria en el
país. Estas reservas de materia prima son las siguientes:
4.500 millones de barriles de petróleo liviano y semi pesado
5.000 millones de barriles de petróleo pesado y asfalto
700 toneladas. oro
1.600 toneladas plata
1.500.000 toneladas cobre
167 manantiales de aguas termales y minerales
Otros: gas natural, materia prima para diferentes tipos de cemento,
cerámica, vidrio plano y derivados, rocas ornamentales y mármol, abonos
fosfatados, nitrogenados y aditivos para mejorar los suelos, y reales
expectativas de metales como plomo, zinc y antimonio.
El hombre ha
clasificados los
recursos, sin
embargo, en la
naturaleza estos se
encuentran unidos y
conforman con sus
características los
diversos ecosistemas.
Figura 2 Propia del Autor. (2017). Diagrama Recursos. Fuentes: https://geogirls.wordpress.com/2008/10/25/definicion-y-clasificacion/
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
4
Con ellos se prevé impulsar en el país una política energética y minera con
el fin de fortalecer los pilares básicos de la economía nacional:
construcción y vialidad, agrícola pecuario, producción industrial e
industrialización del petróleo y gas. (Paladines, 2005), con el fin de lograr
satisfacer las necesidades internas de bienestar y procurar generar un
excedente exportable. Sin embargo, esta ideología no es novedosa, ni
innovadora pues, los recursos naturales son explotados para abastecer con
el flujo de material que necesitan las ciudades para su desarrollo, sin
importar las consecuencias para el medio ambiente.
Extracción de recursos para la producción
Si bien el hombre con el uso de la tecnología ha demostrado ser capaz de
explotar grandes reservas de recursos en pro del desarrollo de la sociedad
y de las ciudades, las consecuencias de esta voraz actividad ya son latentes
como: pérdida masiva de especies, ecosistemas, calentamiento global,
contaminación, desastres naturales de mayor magnitud, entre otros. Entre
ellas está la capacidad de regeneración que poseen los recursos, la cual,
que se ha visto rebasada por la demanda de insumos, producto del aumento
de la población así como de la cantidad de bienes y servicios consumidos
per cápita. La organización sin fines de lucro Global Footprint fundada en
el año 2003 cuya misión es procurar un futuro sostenible para todas las
personas, realizó un estudio para determinar cuántos recursos se extraen
anualmente a nivel global y de este modo tener en cuenta la huella de
carbono de los recursos consumidos para la pesca, la ganadería, la
agricultura, así como la construcción. En base a lo planteado nace el
concepto de “el día de sobregiro” definido como el momento del año en
que la humanidad consume los recursos que la Tierra puede regenerar en
doce meses. Desde 1970 ese día llegó el 23 de diciembre y desde entonces,
no ha cesado de adelantarse (ver figura 4). En el 2016, el día del sobregiro
llegó el 8 de agosto, de este modo actualmente se necesitan 1.6 planetas
por año para satisfacer las necesidades y deseos de consumo.
Figura 3 Varios Autores (2017) Paisajes del Ecuador Recuperado: http://laestrella.com.pa; http://www.elcomercio.com; https://k36.kn3.net
Figura 4 Día de sobregiro (2017) [Gráfico] Fuente: http://www.unpuntoenelinfinito.com
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
5
Antecedentes para una sociedad de consumo
“Una sociedad es un grupo con ciertas características,
territoriales, reproductivas, culturales (conocimiento,
creencias, artes, moral, leyes, costumbres y aptitudes
sociales)” (Johnson, 1968)
Inicios de la cultura de consumo
A mediados del siglo XX durante la depresión de la post guerra de la
Segunda Guerra Mundial, las industrias norteamericanas se encontraban en
un dilema pues, la constante acumulación de inventario y reducción de la
producción debido al problema del desempleo desencadenó un cuello de
botella en sus ventas, por este motivo, los vendedores reaccionaron ante
este problema con un programa de ventas realmente intenso, de manera
que las industrias y dirigentes de gobierno incitaban al ciudadano a
comprar por su propio bien, un ejemplo claro fue el caso del presidente
Eisenhower que a través de una conferencia de prensa expresaba que
“comprar” es lo que se debería hacer para vencer la recesión, poco después
rectificó su respuesta diciendo “el público debería comprar sólo lo que
necesita y quiere”, de este modo, la sociedad empieza a experimentar un
crecimiento en sus niveles de consumo que logran vencer la recesión
entrados los años 50, a pesar de que sus objetivos ya fueron cumplidos, por
miedo a nuevas recesiones se establece en la sociedad norteamericana la
necesidad de aumentar los niveles de consumo por lo menos un 4%
anual.
Según el libro “Los artífices del derroche”, (Packard, 1983) se relatan los
hechos consumistas en un artículo tomado de la revista “Time” a principios
de los años 60. “La fuerza que proporciona el impulso a la economía
norteamericana es engendrada cada vez más en los bullentes pasillos de las
tiendas de la nación… los consumidores de los Estados Unidos no se
aferran a los trajes, las chaquetas y los vestidos como si fuesen legado;
muebles, refrigeradoras, alfombras –otrora comprados para que durasen
muchos años, o toda la vida-, son remplazados ahora con una regularidad
que hace tintinear la registradora.” de este modo surgió la idea de crear una
nueva raza de superconsumidores, capaces de absorber todo aquello que la
industria automatizada pueda ofrecer, mediante la comercialización
insistente y continua propaganda publicitaria, que establece varios de los
estilos de vida y comportamientos sociales hasta la actualidad (ver figura
6).
Figura 5 Propio del autor. (2017) Consumo [Diagrama] Fuente: (Ventura J. P., 2013)
Figura 6 Sociedad del futuro Fuente:http://www.scoopnest.com/ - http://www.bbc.com/news/business-30513670 - sparth.tumblr.com - https://publicdomainreview.org/collections/france-in-the-year-2000-1899-1910/ - https://www.pinterest.com
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6
Comportamiento influido
¿Y qué importancia tiene la introducción de nuevos bienes de consumo, si
cada individuo tiene el derecho de decidir lo mejor para sí mismo? Al
modificar el medio ambiente se puede influir fuertemente en el
comportamiento del individuo, es decir, que las características materiales
del medio condicionan la conducta de la persona. “La persona que moldea
el medio ambiente y resuelve la ecuación entre los patrones de conducta
deseable y el escenario en el cual la gente actúa, obtiene una posición de
poder tan grande como la del político” (Moles, 1989).
No es fácil conjeturar la existencia del ser humano en un hábitat carente de
objetos, ni tampoco es fácil entender los procesos de construcción del
medio ambiente artificial que dejan de lado a sus principales actores y
elementos naturales. Los objetos creados son extraños en el medio natural
como también el hombre es extraño al medio, los ambientes saludables en
todas las escalas continúan lejanos sí el hombre no da sentido a los cambios
que crea en su entorno (Bossano, 2005). Por estas razones se entiende que
la arquitectura y el urbanismo también se han convertido en un bien de
consumo como sistemas a gran escala, los cuales, modifican contexto y
comportamientos del hombre. Las cáscaras, como las denomina Moles,
pueden dividirse en tres categorías:
Objetos individuales: aquellos que pueden ser manipulados por
los seres humanos.
Entorno (decoración): la totalidad de objetos materiales que
envuelven a los individuos en una cáscara personal.
Sistemas a gran escala: ambientes urbanos o de trabajo tarea de
arquitectos y planificadores urbanos.
Estereotipos de
consumo
establecidos a
partir de los años
50, belleza,
tecnología,
entretenimiento,
entre otros.
Figura 7 Estereotipos urbanos años 50 en USA (2017) [Fotografía] Recuperado: www.pinterest.com; http://www.legalmenteentaco12.com
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7
Vida líquida
La sociedad de productores que expresaba el desarrollo en base al trabajo
artesanal y el deseo humano de seguridad con sueños de un estado estable
y definitivo, no puede ser aplicado a la sociedad de consumidores
dependientes de la producción, debido a que, el deseo humano de
estabilidad deja de ser una ventaja para convertirse en una falla
potencialmente fatal para el propio sistema. El consumismo no asocia tanto
la felicidad con la gratificación de los deseos, (…) sino con un aumento
permanente del volumen y la intensidad de los deseos, lo que a su vez
desencadena el reemplazo inmediato de los objetos pensados para
satisfacerlos…” (Bauman, 2010)
Bauman un importante sociólogo y filósofo polaco, a través de sus obras
cuestiona las clases sociales, el socialismo, el consumismo y la
globalización. Al desarrollar nuevos conceptos como la “modernidad
líquida” haciendo referencia a la maleabilidad, fragilidad y desarraigo
constante en la sociedad actual, analiza la sociedad europea como un
producto de transición entre la libertad y la comodidad para disfrutar de
nuevos niveles de beneficios y de seguridad, no experimentados durante la
historia. (Biografías y vidas, 2017).
Las ciudades modernas se pueden interpretar como máquinas que
consumen recursos e incuban una sociedad basada en la velocidad de los
cambios en su contexto construido, trabajos precarios, exclusión social y
crecimiento demográfico. Las últimas décadas del siglo XX se destacan
por la abundante vida basura, expresado así por los fenómenos que
caracterizan a la vida contemporánea individual y colectiva: comida
rápida, programas de telebasura, donde predomina el cotilleo y la
violencia, contratos basura temporales, abundantes y mal renumerados.
Finalmente los bienes y servicios de consumo por medio de la propaganda
y la insatisfacción de sus usuarios, hacen que la sociedad occidental sea
dependiente de los medios productores, que sin duda han logrado
identificar los patrones de conducta y deseos, para seguir con el
abastecimiento de todo aquello que sea novedoso, lo cual, no dista de los
objetivos de aquellos vendedores de los años 50 con una sociedad de
superconsumidores.
Saturación del consumismo, “obsolescencia”
Necesitamos lo que compramos en la medida en que nos auto-
convencemos (o nos convencen) de que el producto en cuestión nos va a
ayudar a ser más felices y a vivir mejor. En ese sentido, con la sociedad
de consumo el individuo tiene como principal actividad consumir. (Ventura,
2013).
El consumo en la sociedad occidental siguen en aumento este
comportamiento es incentivado por estrategias de mercado, siendo la más
representativa la obsolescencia, clasificada en dos tipos:
Programada, que se origina por el deseo de los medios
productores por incrementar sus ventas, interviniendo en la calidad
de sus productos para hacerlos durar un lapso de tiempo
preestablecido; de este modo, los bienes de consumo simplemente
dejan de funcionar o necesitan reparación con partes costosas o
difíciles de obtener, por ello, el consumidor tiende a ir por el
camino más fácil que previamente el sistema se ha encargado de
adoctrinar, es decir, deshacerse del que ya posee y comprar otro
nuevo.
Relatos de la
condición moderna
sobre el caos,
seres humanos
sedados por el
capitalismo,
belleza y
paisajes
Figura 8 Alex Gross (2017) Sociedad actual [arte digital] Recuperado de: http://weareselecters.com/2012/07/the-art-of-alex-gross/; http://arrestedmotion.com; http://olga-totumrevolutum.blogspot.mx/2015/04/la-critica-figuracion-de-alex-gross.html
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8
Percibida: que genera en el consumidor la idea de la moda, esto
se refiere al valor que le asigna la sociedad al objeto por razones
subjetivas, culturales e ideológicas (ver figura 9), con esto el
usuario se encuentra atrapado en una red de consumo que le hace
incapaz de satisfacer sus necesidades como individuo y en la
sociedad. Ambos tipos de obsolescencia aumentan el volumen de
materiales que termina como desecho, poniendo en riesgo la salud
de la biodiversidad, por lo cual, en los capítulos siguientes se
tratará con mayor profundidad el tema de los desechos.
Los ejemplos claros del consumo irracional se muestran en la figura 10 con
la creación de varios inventos con funciones muy específicas, algunas
cuestionables en cuanto a su valor funcional, sin embargo, varios de ellos
alcanzaron ventas millonarias, como el caso de Pet Rock, de esta forma se
puede conjeturar que el deseo de acumular sin llegar a estar totalmente
satisfecho se debe a la sugestión y condicionamiento de cada individuo
para preservar los valores culturales que son defendidos actualmente como
sociedad, siendo el despilfarro consumista el requisito necesario para “ser
feliz”. Hoy por hoy, no existen estándares para alcanzar, o mejor dicho,
estándares que, una vez alcanzados siempre serán inferiores a las
satisfacciones del ideal humano.
En el 2003, investigadores de la Universidad de Georgia y del Centro de
Primatología Yerkes de la Universidad Emory, Sarah Brosnan y Frans de
Waal respectivamente, desarrollaron un experimento que demostraba
como algunos monos rechazaban realizar una tarea, de recibir una piedra y
devolverla, si observaban que otro mono recibía una recompensa mejor por
la misma tardea. La neurocientífica Brosnan S. explica que desde el punto
de vista evolutivo este comportamiento se denomina codicia, definido
como la recolección de mayor cantidad posible de recursos, y explica que
la mayoría de los animales viven más cerca del mínimo existencial que la
mayor parte de los humanos, por eso, si no aspiran a obtener la mayor parte
de alimentos posibles sería un gran riesgo para su supervivencia. En las
sociedades humanas la codicia, es la necesidad de apropiarse de todo lo
posible a expensas de los demás.
Conclusión
Los ciclos lineales utilizados en los recursos naturales desde su extracción
hasta su disposición final resultan insostenibles como modelo de
desarrollo, debido a la limitación de varios recursos, no es posible
mantener un crecimiento constante de la economía en un planeta con
recursos finitos. Si las ciudades e individuos continúan con el modelo
económico establecido, basadas en el consumo dependiente de recursos, se
pronostica un colapso en la economía que pone en peligro la integridad de
la sociedad como se conoce.
Varias de estas costumbres de producción y consumo resultan por el
momento muy difíciles de modificar debido a la fuerte influencia de los
medio productores y el deseo de consumo; sin embargo, la cantidad de
bienes y recursos que ya se encuentran presentes en la dinámica urbana
podrían ser aprovechados como recursos al ser incorporados en nuevos
ciclos pero que aún no son considerados como tal, por la falta de
investigación y podrían ser la solución para el desarrollo sostenible y
sustentable.
Figura 9 Propio del Autor (2017) Consumismo Fuente: (Procuraduría Federal del Consumidor, 2013)
El supermercado global
de las ciudades ricas,
se olvida de informar
al consumidor, el
origen de las cosas
que terminan en los
carritos de la compra,
del mismo modo, los
consumidores no están
motivados para
preguntarlo.
Figura 10 Inventos absurdos (2017) [Fotografía] Fuente: http://www.20minutos.es; http://elmeme.me; http://megavision.com.sv
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9
El desperdicio de
recursos resulta
evidente debido a
la saturación de
bienes y servicios
de consumo que la
sociedad
occidental
dispone.
Figura 11 Propio del Autor (2017) Encuentros Inesperados en Pedernales y Quito [Fotografías] Recuperado: fuente propia
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10
Gestión de residuos sólidos urbanos
Basura
“Aquellas materias generadas en las actividades de
producción y consumo que no han alcanzado un
valor económico en el contexto en el que son
producidas.” (Colomar Mendoza, 2007)
Residuo
“Residuo es un recurso desechado por su poseedor o
usuario (residencia, comercio, industria, gobierno)
debido a que aparentemente ya no le es útil a éste.”
(Díaz & Janon, 2010)
Residuo sólido urbano:
Sustancia u objeto generado en los domicilios,
comercios, oficinas y servicios, así como todos
aquellos que no tengan clasificación de peligrosos, y
que por su naturaleza o composición puedan
asimilarse a los producidos en los anteriores lugares
o actividades. (Calvo, 2000)
Generación
¿Cuánta cantidad de desperdicios más se puede tirar, enterrar o quemar si
la población y las ciudades continúan con el modelo de crecimiento
establecido? Los RSU generados en las ciudades en el 2002 eran de 0.64
kg/persona/día. En el 2012 se estimó el crecimiento a 1.2 kg/persona/día,
para el 2025 se proyecta una producción de 1.42 kg/persona/día (The
World Bank, 2012).
En tiempos pasados la relativa baja densidad de población concentrada en
ambientes urbanos, las posesiones materiales de los individuos eran
escasas, afín con un estilo de vida más simple, razón por la cual, la gestión
de RSU era considerado un problema de menor magnitud. Las ciudades en
los últimos siglos aceleran su desarrollo como sistema complejo que
modifica esta situación de manera continua (consecuencia de “que en ella
confluyen múltiples elementos y sus interrelaciones confirman la
estructura de un sistema que funciona como totalidad organizada” (Di
Pace, María ; Caride Bartrons, Horacio;, 2004)) Los cambios de mayor
importancia para la generación de RSU son: cuantitativos debido a la alta
densidad de la población en grandes ciudades que aumenta a su vez en la
producción de desechos (ver figura 12) (la mayor fuente de generación de
RSU en las ciudades son hogares) y cualitativos por la composición de los
residuos (plástico, papel, aluminio, vidrio, orgánico, metales, entre otros)
de tal manera que su descomposición no se resuelve de forma natural, lo
que demanda un tratamiento y disposición específicos con el fin de evitar
una amenaza para la salud del medio ambiente.
Según (Díaz & Janon, 2010) existen cuatro tendencias en la variación de
generación de RSU de una ciudad a otra:
1.- La cantidad de generación de residuos per cápita (PPC).
2.- Nivel de desarrollo social con el aumento del uso y disposición
de papel.
3.- Consecuencia de la segunda en base a los desarrollos técnicos
y económicos.
Figura 13 Propio del autor (2017) Producción anual [Diagrama] Recuperado: (The World Bank, 2012)
Figura 12 Propio del autor (2017) Gestión de residuos sólidos urbanos [diagrama] Recuperado: (Díaz & Janon, 2010)
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11
4.- Aumento en la densidad de los residuos debido a una mayor
proporción de basura de cocina con un alto contenido de humedad,
ceniza y polvo.
Por estas razones, es necesario conocer tanto como sea posible acerca
de los RSU para el diseño de las operaciones y elementos asociados a
las funciones durante su gestión, estos elementos básicos son: origen,
tipo de residuo, datos sobre la composición y tasas de generación.
Origen y tipo de residuo
Las fuentes de generación se clasifican dependiendo del uso ó lugar que
son generados, como se muestra en la figura 13. La vivienda es el mayor
generador de residuos dentro del contexto urbano, seguido por el comercio
y mercados, es decir que la producción depende intrínsecamente de las
funciones. La tipología de los RSU establece la información de
reciclabilidad y susceptibilidad frente a la proyección de tratamientos
posteriores, así como, el estudio de mercado, una evaluación económica
preliminar para el desarrollo de operaciones, que incluyen: localización,
diseño de planta, alternativas de producción, capacidad de los equipos de
procesamiento, costos y rentabilidad. La tipología se parte de tres
categorías (ver figura 15) el grado de desarrollo de la ciudad, fuente
principal y composición urbano (áreas metropolitanas con altas densidades
de población) o rural (pequeñas comunidades). La tipología se establece
en cuatro grupos:
Residuos domésticos: en consecuencia de las actividades
domésticas.
Residuos comerciales: de origen propios de la actividad comercial
al por mayor, así como los que pertenecen al sector servicios.
Residuos industriales: de procesos de fabricación, transformación
y otras actividades generados por la industria.
Residuos peligrosos: aquellos que contiene características
peligrosas, así como recipientes y envases que los contengan.
Almacenamiento y separación
El manejo técnico del almacenamiento temporal de los RSU es a través de
recipientes separados con un sistema de diferentes contenedores diseñados
para entornos urbanos o domésticos, clasificados por colores de reciclaje
(ver Figura 16) o también se pueden almacenar mediante una separación
en la fuente, esto se refiere a diferenciar las características físicas y
biológicas de los materiales, obteniendo un grupo húmedo o seco de bajo
valor y de alto valor para el mercado del reciclaje. El segundo método
facilita procesos posteriores de recolección y transporte en ciudades que
no presentan el sistema de diferenciación por colores, además de ser un
método de menor costo. La importancia del almacenamiento temporal
radica en varios factores que intervienen: bio-degradabilidad, volumen,
área disponible, frecuencia de recolección y ubicación de contenedores
exterior e interior (CENICA, 2006).
En ciudades que han desarrollado programas de separación de RSU por
más de tres décadas, sus ciudadanos son capaces de identificar más de
cinco fracciones de residuos (orgánicos, papel, plástico, cartón, vidrio,
Figura 14 Propio del aturo (2017) Fuente de generación de RSU [Diagrama] Fuente: https://aulagaasociacion.files.wordpress.com
Figura 16 Propio del Autor (2017) Tipos de Residuos [Diagrama] Fuente: (Díaz & Janon, 2010)
Figura 15 Colores del reciclaje (2017) [Diagrama] Recuperado: http://www.inforeciclaje.com
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metal y otros). En el 2010 los Países Bajos obtuvieron los siguientes
resultados, un 80% de los residuos reciclados, 16% incinerados y apenas
un 3 a 4% de los desechos fueron a parar a los rellenos sanitarios. En
ciudades que aún no manejan este tipo de programas, la separación por
fracciones implicaría la toma de decisiones equivocadas por lo que se
debería aplicar otro tipo de fracciones, divididos en aprovechables, no
aprovechables e higiénicos (Díaz & Janon, 2010).
Recolección y transporte
El sistema de recolección debe establecer métodos para recoger los RSU
desde la fuente, a la espera de su transferencia. Entre los métodos de
recolección están: el de parada fija, el método de acera, el método intra-
domiciliario o de llevar y traer y el método de contenedores. Existen varios
aspectos a considerar para aplicar cada método como: la ruta de
recolección con su equipo respectivo siendo el más usado para este servicio
un vehículo especializado capaz de almacenar hasta 8m3 de RSU, otros
elementos de recolección y limpieza como se pueden observar en la figura
17, distancias entre paradas, estaciones y frecuencias de recolección.
Además dependiendo del tipo de demanda exigida y el grado de
tecnificación se establece para el método las siguientes opciones:
Manual: con personal encargado de la limpieza de calles y espacios
públicos.
Semi-automático: con personal y maquinaria especializada
encargada de recolectar, lavar, limpiar espacios públicos, entre
otros
Automáticos: que en general se utilizan para la recolección de RSU
en depósitos de almacenamiento de gran volumen (contenedores).
Una vez dispuestos los RSU en los camiones recolectores estos son
transportados para su siguiente etapa en plantas de transferencia o
separación.
Composición y caracterización
En base a las fuentes de generación anteriores (ver figura 14) se obtiene la
composición de los residuos generados, seleccionados aquellos de interés
específico para sistemas de tratamiento y reciclaje. Un adecuado manejo
de los RSU implica conocer con exactitud las características (propiedades
químicas, físicas y térmicas) y cantidades de los materiales a ser
procesados, debido a que, entre los materiales recuperables que componen
los RSU se encuentran recursos capaces de sustituir insumos vírgenes con
un alto valor comercial y de gran utilidad para la industria de la producción.
La composición de RSU depende básicamente de los siguientes factores:
Nivel de vida económico de la población
Actividad de la población
Climatología general de la zona
La caracterización de los RSU se lleva a cabo en un relleno sanitario o
estación de transferencia, con un análisis para establecer los diferentes
porcentajes de RSU que se pueden encontrar en un metro cuadrado de
muestra. Finalmente se calcula la tasa de generación per cápita (PPC) con
una metodología utilizada a nivel internacional con los siguientes puntos:
Balance de masas (flujo de materiales que ingresa)
Muestreo directo (pesaje de los residuos desde la fuente
generadora)
Pesaje total (pesaje de los residuos en el vehículo recolector de una
ruta determinada)
Peso-volumen (pesaje de los residuos en el vehículo recolector y
cuando se ha procedido a la descarga).
Materiales recuperables
Los materiales recuperables son aquellos recursos rescatados y reciclados
para ser transformados mediante procesos mecánicos o químicos, debido
al potencial de sus propiedades y características, con el fin de ser
nuevamente aprovechados como materia prima en la industria de la
Los equipos del
sistema de
gestión urbana de
RSU, a nivel
general se
encuentran
diferenciados:
mecánicos y
manuales.
Figura 17 Sistema de recolección de RSU (2017) [Fotografías] Recuperado: MisionesOnline; http://www.triciclos.cl; http://www.andina.com.pe
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13
producción, considerando el tipo de insumos vírgenes a los que pueden
sustituir.
Los procesos convencionales que recuperan recursos, los clasifican y
transforman con el fin de alargar la vida útil de los recursos, por el contario,
no logran cambiar el ciclo lineal preestablecido en el momento que
ingresan a formar parte del metabolismo urbano. Los nuevos productos
vuelven a tener un tiempo de vida útil corto o de mediano plazo, pero al
final terminarán convertidos en desperdicios, por ello, si son descartados
fuera del sistema que los recupera, es decir si son desechados en un espacio
urbano vulnerable su cadena de reciclaje terminará. El reciclaje se puede
entender como un arma de doble filo pues, no incide en el modelo de
consumo de productos, lo que del mismo modo sigue consumiendo una
cantidad importante de recursos vírgenes.
Un proceso con una estructura de pensamiento diferente se basa en la
filosofía del libro de la Cuna a la Cuna, el cual, propone reducir químicos,
tóxicos y encontrar nuevas áreas de aplicación en cada proceso de reciclaje
(es decir no hacer botellas si se recuperan botellas) con el fin de mejorar la
calidad de los nuevos productos o materia y pensar en ciclos cerrados que
logren reincorporar los recursos transformados poco a poco en la
naturaleza, hasta que se convierta en alimento y pueda ser asimilado por el
medio ambiente de forma natural (McDonough & Braungart, 2002) (ver
figura 18)
Mercado de materiales
El mercado de materiales recuperables, (ver figura 19) depende del tipo,
calidad y ubicación de los materiales, se puede dar de dos formas: venta
directa a industrias productoras (caso que se presenta cuando los
municipios aprovechan los RSU) y/ó la reventa a intermediarios que
procesan el material o lo venden directamente a fabricantes. Ambos casos
utilizan los diferentes recursos recuperados para generar nuevos insumos
que reemplazan materiales vírgenes. Por esta razón los materiales
recuperados son de gran interés, al presentar nuevos beneficios en cuanto:
al costo, menor consumo de energía para su transformación, menor
consumo necesidad de materia prima para crear productos, fuentes más
accesibles, además de los beneficios ambientales y promocionales.
Entre los materiales que presentan la mayores tasas de reciclaje se
encuentra el papel y sus diversos tipos como: papel periódico, cajas
corrugadas, revistas, papel de alto grado y mixto, materiales que siguen el
proceso: recolección, selección, clasificación, empaque y embarque y que
son reincorporados a través de cuatro grandes industrias las cuales
procesan los materiales para obtener diferentes productos:
Productos de papel: papel periódico, papel para impresión y
escribir, empaque, bolsas y costales, papel de seda y papel toalla.
Productos de cartón: cajas corrugadas, cintas de papel corrugada,
caja de zapatos, carpetas de archivos.
Papel de construcción: materiales para techado, losetas acústicas.
Productos de pulpa moldeados: cajas de huevos, capas separadoras
para envases de frutas.
El vidrio ocupa el segundo puesto entre los materiales reintroducidos al
mercado; puede ser reciclado infinitamente (el inconveniente que presenta
es la dificultad para separar los diferentes colores en los que está fabricado
el vidrio por lo que el subproducto ya no es transparente). En la
transformación se ahorra hasta un 60% de energía en comparación a
material virgen. Se comercializa como insumo para la fabricación de vidrio
para envases, focos, vasos, artículos de cocina y vidrio plano.
Figura 18 Propio del autor (2017) RSU en el ambiente [Fotografía] Recuperado: (McDonough & Braungart, 2002)
Los materiales
con mayores tasas
de reciclaje en
el mercado son:
vidrio, papel,
cartón, aluminio,
metales ferrosos.
Figura 19 Materiales de reciclaje (2017) [Fotografías] Recuperado: http://www.comunidadism.es/wp-content/uploads/2013/05/reciclaje-pl%C3%A1stico.jpg
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En tercer lugar están los metales ferrosos aprovechados varias veces, sin
perder su calidad. Los productos de donde se obtiene este recurso son latas
de envases para alimentos y bebidas, automóviles viejos, restos de
construcciones y estructuras antiguas además de mermas industriales; la
industria siderúrgica incorpora en su producción estos insumos,
actualmente se incorpora un 60% en la producción.
En cuarto lugar tenemos el aluminio que reduce en un 95% la
contaminación en relación al material virgen, al utilizar menor cantidad de
energía eléctrica en comparación al proceso de material virgen. Los
productos de donde se recupera este material son latas, perfiles, aparatos,
entre otros.
Finalmente tenemos el grupo de los polímeros sintéticos, materiales más
nuevos con diversas aplicaciones en la vida moderna (juguetes, envolturas,
artículos para el hogar, carrocería, partes de elementos arquitectónicos,
accesorios, entre otros) que han reemplazado varios recursos naturales de
elevado costo; debido a esto, son los materiales que más abundan y
destacan entre los RSU. Los polímeros que pueden ser reciclados son los
termoplásticos entre los más conocidos están: Polietilén tereftalato PET,
Poliestireno (PS), Polietileno (PE), Polipropileno (PP), Polietileno de alta
densidad (PEAD), Polietileno de baja densidad (PEBD), Policloruro de
vinilo (PVC) que pueden ser recuperados en un 100% y un número
indeterminado de veces (aunque pueden presentar pérdida de calidad
debido a los elementos climáticos, especialmente los rayos UV).
Tratamiento
Se inicia con el ingreso de los camiones recolectores a la planta de
transferencia, los cuales, depositan su contenido en tolvas que dirigen los
RSU a cuchillas encargadas de abrir las bolsas. A continuación se inicia la
separación de los diferentes componentes mediante dos pasos:
1. Separación manual que se lleva a cabo a través de una banda
seleccionadora en la que los residuos pasan delante de los
trabajadores que separan los elementos voluminosos de otros
específicos y contaminantes.
2. Separación mecánica mediante varios tipos de procesos unitarios
que incluyen: trituración, clasificadores de aire, cribas,
separadores magnéticos, separadores de vidrio y de aluminio,
secadores, densificadores y equipo de manipulación (procesos
detallados en la tabla 1).
Pasado este punto el diseño para la recuperación de materiales se vuelve
mucho más específico mediante el diseño de una Planta de Recuperación
de Materiales (PRM) que depende del tipo de producto a recuperar. Los
requisitos para el diseño de una PRM incluyen los siguientes puntos:
1.- Frecuencia de entrega: recibir los RSU de los diversos tipos de
vehículos recolectores y coordinar la cantidad de residuos en la instalación.
2.- Grado de automatización: depender de trabajo manual cuando se carece
de automatización, este proceso se aplica en organizaciones de minadores
o pepenadores.
3.- Cantidad de producto: en base a la caracterización de los componentes
en una planta de transferencia o relleno sanitario.
Al finalizar esta etapa los materiales que no son recuperados, pasan a una
banda transportadora para ser vertidos en camiones tipo bañera para ser
llevados hasta su disposición final, sin embargo, este proceso también
puede ser efectuado con una máquina compactadora de residuos, con la
finalidad de aprovechar la capacidad máxima de carga de los vehículos.
Disposición final
Existen varias infraestructuras encargadas de recibir los RSU entre ellas
están las plantas incineradoras, rellenos sanitarios, botaderos a cielo
Tabla 1 Separación Mecanizada
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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abierto, pasivos ambientales, entre otros. Los lugares para la disposión
final de mayor aplicación son los rellenos sanitarios, pues cumplen con el
método técnico, sanitario, además por ser considerados la solución más
segura y económica que posibilitan el confinamiento adecuado de los RSU
para su controlada degradación evitando su contacto con agentes
ambientales, posibles afectaciones a la salud de habitantes y ecosistemas.
Las condiciones que deben cumplir estos sitios para su ubicación son:
Disponer de un acceso transitable para vehiculos especializados,
durante todo el año.
No estar muy alejado de la ciudad
Contar con el área suficiente para diseñar la infraestructura
necesaria y que tenga una vida útil no menor a 5 años.
No debe mezclarce con ninguna otra funcion o uso: urbana,
industria, ganadera, agrícola, entre otros.
Distante a lugares densamente poblados
Espesor del suelo de por lo menos a 9 metros y con una pendientre
entre el 3 al 12%.
Nivel freatico a una profundidad mayor a los 3 metros, durante
todo el año.
Permeabilidad baja, menor a 0.00001 cm/s. Si presenta otra
condición es necesario impermeabilizar la superficie.
Suelo de tipo areno-limo-arcilloso
Que no pueda undirse, presentar deslizamientos o asentamientos.
El manejo tecnico debe contemplar: la captación y control de
biogases generados, captación y extracción de lixiviados, control
de dispeción de materiales ligeros.
Para el diseño del relleno se debe conocer las cantidades actuales y futuras
de los RSU generados, con un periodo no menor a 5 años. Durante los
procesos de descomposición se liberan lixiviados, que son líquidos
residuales de la descomposición de materia orgánica y agua lluvia que
ingresa a la masa de basura, por ello, es necesario dotar de un sistema de
captación y drenaje interno dentro del cubeto. Otro de los productos que se
generan durante la descomposición son gases como el metano, por lo cual,
se debe incluir una chimenea, que evite la acumulación de bolsas de gas o
canalizar al igual que los lixiviados mediante tuberías. Este proceso de
captación de biogas, producto de la descomosición, puede ser aprovechado
y transformado en energía.
Conclusiones
Las ciudades dependen de sistemas complejos para el manejo de RSU pues,
este servicio resulta fudamental para preservar y mejorar la calidad de vida
de sus habitantes, con el fin de evitar plagas, enfermedades, contaminación
del suelo, fuentes de agua subterranea, entre otros. Estos sistemas de
gestión de RSU se vuelven mucho más específico dependiendo del tipo de
materiales a procesar, además deben ser capaces de manejar grandes
volúmenes de materiales desde su fuente de generación hasta instalaciones
técnicamente habilitadas como estaciones de transferencia y plantas de
tratamiento. Sin embargo, para que este proceso se lleve a cabo se necesitan
Figura 20 Propio del autor (2017) Ecuador y manejo de RSU Fuentes: http://www.ambiente.gob.ec/programa-pngids-ecuador; Análisis sectorial de RSU en el Ecuador
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
16
grandes cantidades de recursos económicos, equipamiento, humanos, entre
otros factores. Por ello resultaría dificil aplicar todos estos requerimientos
en todo el territorio ecuatoriano, debido claro está a que el país aún
proyecta superar otras necesidades básicas (alcantarillado, vivienda, salud,
víalidad, plazas de trabajo). Otra de las razones es que desde sus habitantes
hasta las autoridades que las gobiernan no consideran este sensible tema
con mayor profundidad y conexión dentro de la dinámica urbana, y así
solucionar los principales problemas que presentan es decir gestionar
nuevos ciclos, para el aprovechamiento de las propiedades de los RSU que
se mantienen presentes. Por ello se considera primordial difundir el
potencial que este tema maneja para cambiar el concepto actual de los RSU
generados en las ciudades, como fuentes inagotables de recursos, desde la
arquitectura y el urbanismo hacia la dinamica urbana para poner a
disposición como material aprovechable 5.4 millones de toneladas
métricas de RSU que el Ecuador generará en el año 2017 (ver figura 17).
CAPÍTULO II
Sistema de gestión de RSU del DMQ
Las empresas públicas que forman el sistema que administra y manejan los
residuos sólidos urbanos generados en el Distrito Metropolitano de Quito
son: la Empresa Pública Municipal de Aseo (EMASEO) encargada de la
recolección mecanizada, no mecanizada y la limpieza en eventos masivos;
y la Empresa Pública Metropolitana de Gestión Integral de Residuos
Sólidos (EMGIRS) encargada de: “planificar, construir, mantener, operar,
explotar la infraestructura del sistema municipal de gestión de residuos
sólidos.” (EMGIRS-EP, 2015). Aparte existen otras instituciones privadas
como: gestores ambientales (minadores), plantas de reciclaje, Centros de
educación y gestión ambiental (CEGAM) que complementan los servicios
de recolección y reciclaje.
Según (EMASEO-EP, 2016) la generación de RSU en el DMQ en el año
2013 sobrepasó las 2000 toneladas al día, lo que al proyectarlo al 2021 que
mantiene su crecimiento constante (figura 20-A) en relación al crecimiento
de la población urbana. Las fuentes de generación que mayor impacto al
sistema de gestión son: doméstica, comercio, mercados, centros educativos
(ver figura 20-B).
Infraestructura y espacios vulnerables
Las dos empresas públicas antes mencionadas administran las siguientes
infraestructuras: cuatrocientos treinta y cinco puntos de acopio para todo
tipo de residuos como aceite de cocina usado, tetrapack, césped,
electrodomésticos, enlatados, llantas, medicinas caducadas, plásticos,
tereques, vidrio, focos, escombros domésticoFuente especificada no
válida.; cuatro Centros de Educación y Gestión Ambiental (CEGAM)
donde se acopia y procesa el material recolectado, para su posterior
comercialización; dos estaciones de transferencia Norte y Sur la que
incluye una planta de separación inaugurada en el año 2016; el relleno
sanitario (RS) El Inga, además de las escombreras Troje 4, Oyacoto y
Piedras Negras (mina que ahora es utilizada a fin de generar un pasivo
ambiental).
Se denominan espacios urbanos vulnerables aquellos que son utilizados
como botaderos clandestinos, entre ellos están: quebradas, lotes baldíos,
calles poco transitadas, ríos, entre otros. Los principales usuarios de estos
espacios son habitantes cercanos a estos puntos, que por falta de cobertura
del servicio de recolección tienen la necesidad de deshacerse de sus RSU,
proceso que a su vez degenera la calidad del espacio, incrementan los
problemas ambientales y vectores como mosquitos, ratas, animales
callejeros, entre otros.
CEGAM
Los Centros de Educación y Gestión Ambiental (CEGAM) son espacios
de acopio de materiales reciclables, gestionados por el Municipio de Quito
a través de la EMGIRS EP. En Quito existen cuatro centros CEGAM: Eloy
Alfaro, La Delicia, Manuela Sáenz y Tumbaco, ubicados en el sur, norte,
centro y en la parroquia Pifo respectivamente. El promedio mensualmente
de RSU comercializado de los cuatro centros es de 145 toneladas de RSU,
beneficiando a 111 familias de gestores ambientales antes denominados
minadores (ver figura 22). Su trabajo consiste en recolectar materiales
reciclables depositados en las calles del DMQ a través de la modalidad “Pie
de vereda”, a través de los Puntos Limpios, así también, la ciudadanía
puede acercase directamente a los CEGAM para entregar los materiales.
Figura 21 Propio del autor (2017) Generación de RSU [diagrama] Recuperado: http://www.emaseo.gob.ec/documentos/pdf/Caracterizacion_resi duos.pdf
A
5
5
5
2
2
2
2
2
2
2
2
B
5
5
5
2
2
2
2
2
2
2
2
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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Los centros reciben la coordinación de la EMGIRS-EP, a través de la
unidad de comercialización de la cuya labor incluye contactar con clientes
estratégicos como: centros comerciales, conjuntos residenciales y
empresas para que entreguen los RSU reciclables, además de contactar con
compradores directos de estos elementos y brinda apoyo a los gestores
ambientales para negociar este valor con la finalidad de que sea justo y
dignifique su trabajo. La separación de residuos es importante porque
presenta los siguientes beneficios:
Disminuye de costos operativos.
Alarga la vida del relleno sanitario y los equipos de trasporte.
Impulsa el sistema tecnificado de gestión de RSU en el DMQ.
Brinda a la industria nacional materias primas que aseguren un
crecimiento sustentable.
Recupera materiales reciclables como: papel, cartón, plásticos
reciclables (Polietileno Tereftalato (PET), polietileno de alta
densidad (PHD, polietileno de baja densidad (PLD), vidrio, entre
otros), metales ferrosos y no ferrosos).
(EMGIRS-EP, 2015)
Recolección de los RSU en el DMQ
El método de recolección de RSU que predomina dentro del DMQ es de
acera o a pie de vereda, modalidad que fija rutas para camiones
especializados (ver figura 23) con la finalidad de recolectar punto a punto
las fundas ubicadas en las veredas, cestas particulares o contenedores. El
día y frecuencia está establecido por EMASEO, a partir del volumen de
generación y costes para el servicio; a este método se incluyen otros actores
independientes denominados minadores que logran incrementar
sustancialmente la cantidad de residuos reciclables recuperados, por tener
un mayor acercamiento y participación de la comunidad, que reconoce al
reciclador de su sector para la entrega de los materiales diferenciados
(EMASEO-EP, 2016).
Estaciones de Transferencia Norte y Sur
Existen dos estaciones de transferencia (ET) en el DMQ, infraestructuras
que tienen la función de almacenar los RSU en galpones o plataformas. La
cantidad promedio de RSU que ingresa a cada una de las Estaciones de
transferencia Norte y Sur (ET1 y ET2) es de 1200 y 800 toneladas al día
respectivamente; sin embargo en épocas festivas se han registrado hasta
1500 toneladas. Por un lado está la ET Sur infraestructura de carga directa
de alta capacidad con compactadora de desechos, encargada de receptar los
RSU generados en la zona sur del DMQ. El proceso inicia cuando un
camión recolector o un vehículo privado ingresa a la planta, el cual, es
pesado en una balanza para vehículos, posteriormente se dirige a descargar
su contenido en la plataforma y nuevamente es pesado para obtener una
estimación de los RSU gestionados (en el caso de los vehículos privados
para establecer el cobro respectivo). Los RSU se almacenan bajo techo en
un galpón con una superficie de 1800 m2 para evitar que se contamine con
agua lluvias, se genere más lixiviados y aumente los costos de transporte.
El tiempo máximo que permanecen en la estación es de 3 horas
aproximadamente.
El siguiente paso consiste en depositar los desechos con ayuda de una
cargadora frontal que empuja los RSU en una tolva conectada a una
máquina block pack que compacta la basura en bloques para reducir el
volumen y optimizar su trasporte; estos son empujados hacia un vehículo
de trasporte especializado denominado “bañera” proceso que dura 15
minutos, con una capacidad de carga entre 21 a 27 toneladas (promedio de
3 bloques); antes de salir los vehículos son pesados. Finalmente los RSU
se trasportan hacia el relleno sanitario El Inga (recorrido de ida y vuelta
que toma un tiempo de 2 horas 20 minutos). Además en la ET Sur en el
año 2017, se ha puesto en marcha la planta de separación (orgánicos e
inorgánicos) con una capacidad de procesamiento del 12% material
recibido (proceso que aún sigue en estudio pues, se quiere recuperar la
materia orgánica para producir compost y encontrar los clientes interesados
en este insumo).
Por otro lado está la ET Norte, infraestructura de descarga y
almacenamiento de alta capacidad, ubicada en el sector de Zámbiza la cual
recibe los residuos generados en la zona centro-norte del DMQ. En ella se
maneja un proceso similar al de la ET Sur, los camiones ingresan a la
planta, son pesados y depositan los RSU en la plataforma durante un
periodo de tiempo de 2 a 4 horas antes de ser trasvasados. Los residuos son
separados y seleccionados por grupos de gestores ambientales “Asociación
Vida Nueva” integrada por 225 recicladores, divididos en dos turnos: día
150 y noche 75 personas, proceso de poca capacidad que no supera el 2.5%
de material recibido, aproximadamente 580 toneladas mensuales, debido
a que se lo realiza de forma manual. Los materiales recuperados se Figura 22 El comercio (2016) Camión recolector [fotografía] Recuperado: http://www.elcomercio.com
Figura 23 Julio Estrella (2017) Centro de gestión ambiental la delicia [Fotografía] Recuperado: http://www.elcomercio.com/tendencias/reciclaje-hogares-ecuador-crecimiento-inec.html
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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clasifican en grupos de: botellas PET, aluminio, cartón, papel y vidrio.
Finalmente los RSU no reciclados son evacuados con maquinaria de carga
hacia los camiones bañera sin ser compactados, que los trasportan hacia el
relleno sanitario, disposición final de RSU del sistema de gestión del
DMQ.
Ambas estaciones cuentan con una flota de transporte con 11 camiones tipo
bañera (tracto camiones de tipo furgón herméticamente cerrados), que
realizan aproximadamente al mes 720 viajes (ET Sur) y 1000 viajes (ET
Norte), que trabajan en dos turnos de 10 horas en el día y noche. La
cantidad de vehículos recolectores que ingresa a la estaciones es de 2700
veces al mes (ET Sur) y 3150 veces (ET Norte) con una capacidad de 8.3
toneladas. Las operaciones de transferencias son realizados por la
Fundación SEMBRES y las de trasporte por OPTRASEMBRES
Relleno Sanitario
Dispuestos los materiales en los camiones bañera, los RSU son
transportados hacia su destino final, el relleno sanitario El Inga, ubicado a
45 Km las afueras de Quito en el sector del Inga Bajo, zona industrial de
alto impacto, ubicada en la vía E35 entre Pifo y Sangolquí. Los RSU
confinados en el relleno provienen principalmente de las ET, también se
registran descargas provenientes del Municipio de Rumiñahui y gestores
privados autorizados.
En el año 2003 inician las operaciones en el relleno sanitario, bajo la
dirección de la Fundación “Vida para Quito” a cargo de la Fundación
Natura. En el año 2010 se crea la EMGIRS EP que asume sus operaciones.
La metodología para las operaciones contempla la construcción
(excavación) de espacios configurados, técnicamente denominados
cubetos (ver figura 26), recubiertos por geo-membranas (plásticos de alta
resistencia e impermeables) que protegen la filtración de líquidos
lixiviados y biogás. Los cubetos son diseñados considerando las siguientes
condiciones:
Manejo de agua subterráneas
Características geológicas y geotécnicas del suelo
Facilidad de operación
Manejo de Lixiviados
Extracción de Biogás
Una vez elaborados los cubetos se ejecutan los siguientes procesos:
Preparación del sitio de disposición: se prepara el área conocida
como celda diaria (determinada por el operador). Se renueve la
capa superficial de tierra de cobertura para depositar la nueva capa
de RSU sobre la capa de desechos que estaba cubierta, de este
modo, se forma una sola masa que se compacta, y se evita que
quede capas de tierra en medio.
Tendido y acondicionamiento: los RSU son dispuestos en capas
no mayores a 60 centímetros, con ayuda de un tractor y un
compactador de rellenos. Se debe garantizar la adecuada
compactación de la masa para evitar problemas de estabilidad de
la celda.
Figura 25 Fases de ejecución del relleno sanitario (2017) Recuperado: https://rellenosanitariocsi.wordpress.com/
Este proceso se
ejecuta 364 días,
solo un día al
año se pueden
detener todas las
actividades,
según estipula el
contrato de la
EMAPS EP).
Figura 24 Fátima Arregui (2017) Estación de transferencia Sur [Fotografía] Recuperado: fuente propia
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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Cobertura y conformación de la celda final: se verifica la
conformación de la celda, por lo que se procede a realizar la
cobertura de los RSU con un capa de tierra de 53 centímetros de
espesor. La conformación final de la celda es el rasanteo de la
celda con una motoniveladora, posteriormente con un rodillo se
compacta la capa de cobertura.
Conformación y cobertura final de la terraza: la terraza se
encuentra constituida por dos o más niveles de celdas diarias
(altura aproximada de 5 metros, longitud y ancho dependen del
diseño). Concluida la terraza se efectúa un tendido con material de
cobertura de 50 centímetros y se compacta con un rodillo
compactador.
El relleno sanitario cuenta con tres zonas en un área de 53 hectáreas:
El Inga I: que se mantuvo en operación desde enero de 2003 hasta
mayo de 2007, con un total de 4 cubetos.
El Inga II: inicia sus operaciones en junio de 2007, el cierre
operativo fue en septiembre de 2012, contiene 2 cubetos.
El Inga III: su operación inicia en octubre de 2012, en total están
construidos 3 cubetos y actualmente siguen las operaciones en esta
zona.
En el año 2015 se implementan mejoras en el sistema de tratamiento de
residuos, dentro del relleno sanitario que incluye proyectos como: la planta
de generación de electricidad en base al biogás (sistema que incluye la
captación de gas metano en los cubetos), planta de tratamiento de
lixiviados y la planta de incineración de fauna urbana. Una vez que la
capacidad del relleno llegue al 100% finalizará de su vida útil se cerrarán
las operaciones y se proyectará la regeneración del área con la construcción
de un parque urbano.
Los lixiviados
son tratados en
19 piscinas la
más grande tiene
una capacidad de
35.000 m3
Figura 27 Fátima Arregui (2017) Gestión de Lixiviados [Fotografía] Recuperado: fuente propia
1 2
43
Relleno sanitario
EL INGA: área 53
hectáreas,
capacidad utilizada
80% (2017), desde
su puesta en marcha
año 2003, cada día
ingresan un
promedio de 2500
toneladas de RSU
Figura 26 Fátima Arregui (2017) Relleno sanitario El Inga [fotografía] Recuperado: fuente propia
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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Planta de tratamiento de lixiviados
Los lixiviados son líquidos producidos durante la descomposición de RSU
orgánicos. La gestión comienza con la recolección a través de tuberías que
drenan los lixiviados desde los cubetos a piscinas (imagen 1 en la figura
27) una vez recolectados so bombeados hasta la planta de tratamiento de
lixiviados tiene una capacidad optima de 300 m3 al día (actualmente se trata
120 m3 al día). Los líquidos son filtrados (imagen 2 en la figura 27) a alta
presión a través de seis módulos con filtros de capas filtrantes y metálicas
(cada módulo tiene una duración aproximada de un año con un costo de
trecientos mil dólares cada uno) que separan la parte sólida (lixiviados
putrefactos y elementos tóxicos) la cual queda atrapada en los filtros y agua
con un color negro y alto contenido de gases (imagen 3 en la figura 27) es
de nuevo depositada en dos piscinas de gran capacidad que disminuyen la
cantidad de gas contenido (imagen 4 en la figura 27). Posteriormente se
traspasa a una piscina de menor capacidad (100 m3) para recibir cuatro
horas de aireación con un sistema de bombas que inyectan aire (proceso
parecido a los jacuzzi) que incluye otro sistema con decantación de varios
niveles con carbón activado que elimina gas nitrógeno y metano, finalizado
el proceso el agua que se obtiene es inodora, limpia, incolora, no apta para
el consumo humano, pero puede ser descargada y reintegrada en el río El
Inga.
Finalmente el proceso de gestión de RSU en el DMQ desde su recolección
a pie de vereda hasta la disposición final tiene un costo de $54 por tonelada
aproximadamente, dato obtenido por funcionarios de la EMASEO (sin
contar el sistema de tratamiento de lixiviados). Por ello este proceso cuesta
a la ciudad miles de dólares al día, por ello resulta necesario encontrar otras
fuentes de ingresos.
Composición de los residuos sólidos urbanos en el
Distrito Metropolitano de Quito
De las 2000 toneladas diarias de RSU generadas en el DMQ se debe
establecer una caracterización, análisis que especifica en porcentajes los
diferentes elementos que componen los desechos en un metro cuadrado de
muestra del relleno sanitario o estación de transferencia. La empresa
pública EMGIRS en octubre del 2013 realizó este estudio a través de una
consultoría para “La caracterización de residuos sólidos urbanos
receptados en las estaciones de transferencia norte y sur del distrito
metropolitano de Quito”, grupos de residuos establecidos en la tabla 2.
Los resultados del estudio demuestran un porcentaje elevado de RSU
hechos con los mismos materiales como: plásticos, vidrio, papel y
derivados, además que entre el 56 y 58% es materia orgánica. De este
modo, se pueden plantear mejores alternativas económicas y técnicas para
obtener subproductos a partir de cada tipo de residuos aprovechables en la
producción de la industria de la producción.
Selección de materiales
En la tabal 3 se puede apreciar una lista con los materiales recuperables y
reciclables que presentan los mayores porcentajes en la composición de
RSU en el DMQ, cuyos procesos de tratamiento se han desarrollado a un
nivel industrial para su reciclaje (detallado en el capítulo Gestión de RSU,
tema tratamiento). Se determina el tiempo de vida útil que tienen los
productos en base a la presentación como bienes de consumo. El caso que
destaca es el grupo con los objetos hechos a partir poliestireno espumado
(PS) que por lo general es aplicado en productos descartables, con un
tiempo de vida útil varía entre 20 minutos hasta un máximo de 12 horas.
El inconveniente que se presenta con varios de estos productos plásticos es
el tiempo en que tardan en ser asimilado por el ambiente, proceso que varía
Tabla 2 Composición promedio de RSU en estación de transferencias sur (izquierda) y norte (derecha)
Fuente: Informe de rendición de cuentas 2015 EMGIRS-EP
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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según las condiciones climáticas entre los 150 a 1000 años. Sin embargo,
tienen la ventaja de ser 100% reciclables.
A partir de la tabla 2 (caracterización de RSU de las estaciones de
transferencia Norte y Sur del DMQ) se elabora otra selección más discreta
(tabla 4) materiales con un alto nivel de reciclaje (ya establecidos en el
mercado). El porcentaje total de estos materiales es de 41.349% que
equivale a 826.98 toneladas al día que podrían ser recuperadas e
incorporadas en la industria u otros procesos productivos. Por ello se
establecen los costos de los materiales obtenidos por una encuesta
telefónica a dos grandes empresas recicladoras de Quito: Graham y
Reciclar. Al aplicar un caso hipotético donde se recuperarían todos los
RSU de esta lista se podría obtener al día $145.240,40 rubro que podría
reducir los costos en la gestión de RSU por parte de EMGIRS-EP, incluido
los beneficios ambientales y aumento de la vida útil del relleno sanitario,
planta de tratamiento de lixiviados, equipos de logística o ser aprovechada
por empresas privadas. Finalmente se determinó si estos materiales tienen
actualmente se usan en la industria.
Tabla 4 Vida útil de los materiales reciclables
Fuente: Informe de rendición de cuentas 2015 EMGIRS-EP; (Oikos, 2000)
Tabla 4 Selección de materiales para experimentación
Fuente: Informe de rendición de cuentas 2015 EMGIRS-EP; Fuente propia (encuesta telefónica)
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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Poliestireno
El poliestireno (PS) con el código es un polímero de la familia de los
termoplásticos6 (Ver anexo A), formado por la polimerización por adición
de monómeros de estireno (ver figura 27). A temperatura ambiente el PS
es un sólido vítreo comercializado en forma de perlas (imagen 1 figura 39).
En 1951 en los laboratorios de la Basf AG se descubre las propiedades
expansivas que contienen las partículas de poliestireno. En la actualidad su
producción mundial es de 15 millones de toneladas al año, por ello es el
cuarto plástico más consumido, debido a su facilidad para ser procesado y
transformado.
Procesos para obtener poliestireno expandido y
extruido
La materia prima que se usa para obtener poliestireno expandido y
extruido, son perlas sólidas de poliestireno tipo cristal (figura 28 -1) (en el
Ecuador no se produce PS, por lo que la materia prima debe ser importada
principalmente de Brasil). Las perlas inician su procesos que transforman
su estructura al añadir añade un agente expansor gas pentano (3- 8% en
relación al peso de PS), el cual, es activado mediante procesos mecánicos
de pre expansión con vapor de agua a temperaturas entre los 80 y 90 oC,
una vez es activado el gas este empuja las paredes del material hasta llegar
a conformar micro celdas cerradas. Durante este atapa de expansión el
material tiene el 20% de humedad en relación a peso, por ello,
posteriormente se almacenan las perlas en silos de tela, esta etapa utiliza el
aire a temperatura atmosférica para secarlo, además permite que el PS se
estabilice y se conforme la memoria física en forma de perla. Una vez seca
la muestra se pasa a la etapa de compactación en una máquina denominada
de moldeo o bloqueadora, las variables con las que se trabajan son el
tiempo y la presión, proceso que permite a las perlas ligarse entre sí, sin
modificar su densidad a una temperatura de 95 oC. Seguido a este proceso
se almacenan los bloques en una bodega para que se enfríe y estabilice,
evitando así su deformación. Finalmente el material puede ser
industrialmente cortado con una máquina de corte denominada pantógrafo
que usa hilos incandescentes de acero templado, con el fin de hacer líneas
rectas, ondas o zigzag para formar paneles.
Mediante otro proceso se obtiene el poliestireno extruido XPS fabricado
como su nombre mismo lo indica por extrucción a partir de resina de
poliestireno en forma de granza (perlas solidad tipo cristal) las cuales son
introducidas en una tolva de alimentación hacia un tornillo sin fin con una
banda calefactora, durante este proceso se añadir agente ignifugante o
colorante. Las variables que se controlan son: presión, temperatura y se
mezcla el material con un agente espumante que se inyecta a presión. Esta
masa plástica uniforme y homogénea pasa a través del cabezal (que define
la forma del producto) donde se produce la expansión. A partir de este
punto el PS adquiere la porosidad característica (ver imagen 2 y 3 en figura
28) con estructura celular cerrada (ver figura 28 - 4). El producto que se
obtiene es una plancha de acabado liso y plano que se transporta a través
de una banda para su curado, además se perfila y corta en las dimensiones
deseadas, acabado este proceso se dejan reposar las planchas para la
estabilización.
El poliestireno en sus dos variedades expandido y extruido (EPS Y XPS)
se obtienen con procesos de rápida producción (ver figura 29), que no
produce desperdicio pues, es un material que puede ser reprocesado sin
problemas. Por ello es el cuarto polímero más producido a nivel mundial
que incluye entre sus aplicaciones: aislantes para equipos electrónicos,
El poliestireno
expandido es 98%
aire y 2%
materia sólida.
Figura 28 Poliestireno visto a través del microscopio (2017) Recuperado: http://www.aipex.es/poli_desc_po.php?idioma=po&s=5
1 2
3 4
Figura 29 Propio del Autor (2017) Estructura molecular del PS [gráfico] Recuperado: https://es.wikipedia.org/wiki/Poliestireno
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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vajilla desechable, casetones, aplicaciones de las más comunes entre los
productos que se encuentran en los RSU.
Propiedades del poliestireno
Resulta fundamental conocer todas aquellas propiedades originales tanto
físicas, químicas, mecánicas, ambientales además de otras potenciales con
el uso de instrumentos de laboratorio. Por esta razón se elabora una tabla
que establece en el primer grupo las propiedades físicas que son aquellas
que se pueden observar o medir sin alterar la composición de la sustancia.
Las propiedades mecánicas de refiere a la capacidad que tiene el material
para reaccionar ante estímulos exteriores como pruebas de resistencia a
compresión, tensión, cizallamiento, entre otros. Las propiedades químicas
parten desde la estructura molecular del material, así como también las
reacciones a las cuales puede verse sometido el material ante otros
productos químicos. Otra de las propiedades que se ha incluido en el
análisis del poliestireno son las tecnológicas (ver tabla 8) que permiten
mecanizar el poliestireno para la producción. Finalmente se analizaron las
propiedades ambientales del material que son aquellas, como el material se
comporta una vez que es producido e inicia su vida útil.
Figura 30 Proceso de transformación de poliestireno [Diagrama] Recuperado: http://www.aipex.es
Las propiedades de
los materiales están
presentes desde su
diseño y se mantienen
intactas después de
haber terminado su
vida útil, de este
modo, pueden ser
aprovechadas en
nuevos ciclos.
Tabla 6 Propiedades Químicas
Fuente: http://poliespor.com/eps; http://www.empolime.com
Tabla 5 Propiedades físicas
Fuente: http://poliespor.com/eps; Asociación nacional de poliestireno expandido
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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Conclusiones
Existen varias propiedades dentro de cada grupo (físicas, químicas,
mecánicas), debido a que el poliestireno es uno de los materiales más
versátiles que se encuentran en la actualidad, sin embargo, el uso que se le
da como bien de consumo desechable no aprovecha su verdadero potencial,
por ejemplo el tiempo de vida útil, el cual, es ínfimo en relación al tiempo
que el material permanece en el ambiente, por ello, se debe tener en cuenta
que propiedades pueden ser investigadas mediante el método experimental,
de modo que pueda ser aplicado en otros ámbitos. Si bien desde su diseño
el material ya se encuentra clasificado como descartable, a través de
proceso de transformación puede volver a ser utilizado en dentro de la
dinámica urbana.
Las propiedades
ambientales,
biológicas parten
de la necesidad
de constatar la
interacción que
tiene el material
con su contexto.
Tabla 8 Propiedades de diseño como plato desechable
Fuente: Faculta De Ciencias Físicas y Matemáticas
Tabla 7 Propiedades mecánicas
Fuente: Asociación Ibérica de Poliestireno Extruido
Tabla 9 Propiedades biológicas y ambientales
Fuente: Asociación Ibérica de Poliestireno Extruido
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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CAPÍTULO III
Método experimental
La ciencia nace en el hombre para satisfacer en un principio sus
necesidades de supervivencia con el fin de obtener de forma más fácil los
bienes indispensables, ejercer control sobre fuerzas naturales, ahorrar
trabajo, planificar, obtener mejores condiciones de vida, entre otros. En la
actualidad en la investigación científica influyen varios factores sociales
para la selección de la materia: necesidades y deseos de producción de
bienes de consumo, estructuras políticas y sociales, conciencia social,
inclinaciones personales del investigador, entre otros.
Experimentar es la acción intencional de manipular una o más variables
independientes, con la finalidad de analizar las consecuencias sobre una o
más variables dependientes, durante un estudio (ver anexo B). La
estructura del experimento se platea con los elementos: objetivo, método,
ensayo, datos y conclusiones, lo que establece un ciclo, que puede
perfeccionarse o repetirse, al seguir el orden y rigor establecido en el
diseño. (ver figura 31)
Experimento 1: Poliestireno molido
Objetivo
Analizar los cambios en la resistencia a la compresión en las probetas, al
agregar diferentes proporciones de poliestireno molido.
Diseño
Se necesita conocer cómo actúa la mezcla entre poliestireno molido
agregado en diferentes proporciones junto al barro. Para iniciar el proceso
de experimentación se requiere elaborar probetas cúbicas de 1 cm, por lo
que se dibuja en AutoCad, un molde rectangular con orificios cuadrados
de 1cm distribuidos en nueve columnas y tres filas, para obtener un mínimo
de 25 probetas iguales en un solo paso, posteriormente se cortan con láser
dos piezas iguales, sobre planchas de MDF de 5 mm de espesor, las cuales,
se unen con adhesivo en caliente para conformar una sola pieza con una
altura de 1cm, la cual, se denominará pieza 1. Además se elabora otra pieza
número 2, la cual, se usa para desmoldar las probetas. Esta placa tiene
adherida muescas cuadradas de 1cm de lado y 5mm de espesor, con el
mismo número de orificios y organización que la pieza 1. Las probetas
van a estar conformadas de acuerdo a las dosificaciones descritas en la
Tabla 10, con lo cual se puede proceder con el ensayo de resistencia a
compresión.
Figura 31 Propio del Autor (2017) Método Experimental [diagrama] Fuente: (Hernández Sampieri, Fernández Collado, & Baptista Lucio, 2010)
Figura 32 Propio del autor (2017) Materiales reciclables como basura [Fotografía]
La materia prima
para los
experimentos fue
recolectada de
distintas fuentes
como calles y
basureros, debido a
su amplia
utilización para el
comercio de comida
rápida.
Tabla 10 Dosificación de poliestireno molido
Fuente: laboratorios Faculta de Ingeniería Química
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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Muestra
La muestra es un subgrupo del universo de RSU del cual queremos
recolectar datos, además se ha seleccionado los siguientes materiales:
PS: poliestireno reciclado (ver figura 33), que ha sido procesado
en molino SM 3000, hasta obtener un tamaño de partículas entre
los 0.5 – 2.5 mm.
Arena: tipo polvo de piedra azul, material inerte constituido por
partículas de rocas con tamaño que varía desde los 0.08 – 0.5 mm.
Agua potable (limpia y sin contaminantes).
Tierra: con un 60% de arcilla y 40 % de limo, también se la conoce
como chocoto.
Probetas
En la balanza gramera se pesan uno a uno los materiales con la dosificación
correspondiente para cada prueba (ver tabla 10) se vierten los materiales:
poliestireno molido en partículas no mayores a 2.5 mm en los diferentes
porcentajes para los grupos: 1-2%; 2-3.5%; 3- 4%, tierra y arena. Se
mezclan los materiales en seco con un recipiente (se observa que las
partículas de poliestireno, al poseer menor densidad tienden a agruparse) y
posteriormente se añade agua, y se amasa para cohesionar las partículas
hasta formar barro, para evitar perder humedad hasta terminar el proceso
de moldeo, se recomienda envolver la masa en film plástico.
Posteriormente se rellenan los orificios del molde (pieza 1). Este proceso
se elabora por capas, se apisona la mezcla con la pieza 2 para conformar
capas iguales e impedir la presencia de burbujas de aire., hasta formar
cubos de 1cm. Se recomienda realizar el proceso sobre una superficie plana
recubierta de una capa plástica para facilitar el proceso de desmolde sobre
una superficie plana hasta conformar los moldes. Una vez conformada las
probetas se aplica presión con la pieza 2 para desmoldar y se dejan secar
por un periodo de 48 horas.
Proceso poliestireno
1.- Obtener el material XPS mediante la recolección de distintas fuentes
(calles, basureros) en forma de producto como: vajilla desechable (ver
figura 33).
2.- Limpiar el material XPS para eliminar restos de residuos orgánicos y
basura adherida en la superficie, el cual, se realizó de forma manual con
jabón de lavavajillas, esponja y agua potable a temperatura ambiente.
Figura 34 Propia del autor (2017) XPS reciclado Recuperado: fuente propia
Rotor de 6 discos
Tamices de abertura cuadrada y trapezoidales entre 0.25 y 20 mm
Molino SM 300
Figura 33 Propio del autor (2017) Recuperado: fuente propia (laboratorio Facultad de Ingeniería Química)); http://www.aipex.es
En el grupo de
control no se
incorpora la
variable
independiente,
se utiliza para
verificar el
comportamiento
la variable
dependiente.
Tabla 11 Probetas con diferentes porcentajes de poliestireno
Fuente: laboratorio Facultad de Ingeniería Química
Tabla 12 Grupo de control
Fuente: laboratorio Facultad de Ingeniería Química
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
27
3.- Secar el material a temperatura ambiente, proceso similar al secado
industrial, durante un tiempo aproximado de 48 a 72 horas, debido a que,
la cantidad de agua que el material absorbe puede variar entre 0.5 a 3.5 %
de su peso y modifica los valores posteriores durante la dosificación.
4.- Seco el material, inicia el proceso de transformación en la Facultad de
Ingeniería Química, laboratorio A-204 en la máquina Molino SM300 con
un rotor de seis discos a una velocidad de 1500RPM, que incluye una rejilla
de tamiz inferior con aberturas cuadradas de 1mm (ver figura 34). La
muestra de PS deber ser previamente cortada, es decir, se secciona el plato
desechable en partes aproximadas de 5cm capaces de entrar en la tolva del
molino. En segundo lugar, se activó el sistema extractor para obtener la
muestra y finalmente se tamizó manualmente la muestra obtenida mediante
un tamiz plástico con aberturas malladas de 2 mm. El segundo tamizado se
lo realizó debido a que la fuerza de aspiración para extraer la muestra estiró
algunas de las partículas de XPS al pasar por la rejilla inferior.
5.- Análisis de tamaño de partícula del XPS molido en máquina del
laboratorio CAMSIZER P4 (ver figura 35- C), para lo cual, se introduce la
muestra del material en la tolva, las especificaciones de la máquina
recomiendan una cantidad aproximada de 100 gramos, sin embargo el
material al ser extremadamente ligero 98% aire y 2% materia, solo se
necesita de 10 gm para obtener el análisis. Los resultados obtenidos se
encuentran en la figura 4 con la estabilidad en el tamaño de partículas de
la muestra entre los 0.5 y 2 mm.
6.- Elaboración de las probetas de acuerdo a la dosificación de materiales
se encuentra en la tabla 3.
7.- Las probetas se pesaron en balanza analítica antes de realizarse la
prueba de resistencia (ver figura 35- A)
8.- Prueba de resistencia a la compresión de la probetas con máquina
Restch: Grain Crushong Strength (ver figura 35 - B).
9.- Análisis de datos y conclusiones
Instrumentos
Etapa de moldeo: recipientes plásticos, balanza gramera, moldes
de MDF, mortero de madera, película plástica film, paletas de
madera, tamices plásticos con orificios de 2 y 4 mm, calculadora
científica.
Etapa laboratorio: Mandil: Guantes de goma, pinzas y gafas de
protección, Molino SM 300, CAMSIZER P4, Grain Crushong
Strength, balanzas analítica.
Otros: cámara fotográfica Nikon D3300
Datos y conclusiones
El análisis de la resistencia a la compresión sobre probetas de poliestireno
molido dosificado en diferentes porcentajes junto a barro, tiene los
siguientes resultados. Al aumentar la proporción de poliestireno molido
(desde 2% hasta 4%) se reduce la resistencia a la compresión de las
probetas respectivamente. Además a partir de los 3.5% de poliestireno en
la dosificación se aprecia un cambio en su comportamiento por falla en las
probetas, el cual pasa a ser una falla por compresión. Por esta razón se
puede determinar que la cantidad de poliestireno en relación a la tierra,
reduce la capacidad de carga que puede soportar. C: CAMSIZER P4 Fuente: www.vinci tenconogies.com B: Grin Crushing Strength A: Balanza analítica
Los instrumentos
de laboratorio son
objetivos,
confiables y
válidos. La
mayoría trabajan
bajo normas ASTM.
Figura 35 Propio del autor (2017) Instrumentos de laboratorio A-204 facultad de ingeniería química [fotografías] Recuperado: laboratorio Facultad de Ingeniería Química
Figura 36 Resultados de CAMSIZER P4 Recuperado: laboratorio Facultad de Ingeniería Química
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
28
Al realizar este experimento se percibía que la resistencia a la compresión
no iba a ser afectada, por ello, se había pretendido incorporar poliestireno
reciclado a barro para ser utilizado como material constructivo en el
sistema constructivo tapial, por su similar proceso de conformación a
través de moldeo con encofrados y apisonado, sin embargo, al elaborar los
experimentos se obtuvo resultados contrarios a los esperados. Por esta
razón se necesitó de otros grupos de control (grupo que se diferencia por
la ausencia de la variable independiente, en este caso el poliestireno
molido) para determinar el porcentaje de poliestireno máximo que podría
ser incorporado en la mezcla, para ello se elaboraron dos grupos de control
(ver tabla 12), con estos resultados se puede determinar que la cantidad de
poliestireno máxima para añadir a es de 2% para tener una resistencia
aceptable (275.8 N) capaz de ser usada como material constructivo.
Sin embargo, con los resultados obtenidos se puede considerar otras
opciones para la aplicación de poliestireno molido como espacios urbanos
desertificados, debido a que al incorporar PS en el suelo disminuye la
resistencia del suelo, se incrementa el sustrato, además mantiene el suelo
con mayor grado de humedad ya que tiene la propiedad de absorción de
agua entre el 0.5 al 3 %.
Recomendación
Las aplicaciones potenciales de este material transformado en partículas a
través del proceso de molido, permiten aprovechar como agregado en
diferentes dosificaciones, por ello se recomienda continuar la investigación
introduciendo nuevas variables como: tamaño de partícula, dosificación
con hormigón, comportamiento de flora y su adaptación con este sustrato
y aplicar nuevos procesos pasa su transformación.
Experimento 2: platos de poliestireno
Objetivo
Analizar la resistencia a la compresión sobre platos de poliestireno.
Diseño
Se quiere analizar la resistencia a la compresión del material poliestireno
espumado, transformado como vajilla desechable, que presenta las
dimensiones detalladas en la figura 38. El producto se comercializa con
una forma de cono truncado que incorpora desde su diseño la propiedad
mecánica de resistencia a cargas, por lo tanto, se quiere observar su
comportamiento al manipular la variable independiente de resistencia por
carga, para establecer la propiedad que puede ser aprovechada durante su
vida útil, sin embargo, Para ello se establecen tres grupos: un plato, tres
platos, cinco platos.
Muestra
Platos de poliestireno, tipo cono truncado.
Figura 37 Propio del autor (2017) Método de ensayo a la compresión Recuperado: laboratorio de ensayo Faculta de Ciencias Físicas y Mate mática
1.- Máquina universal 30
toneladas.
2.- Preparación plato de
ensayo
3.- Medir las probetas
4.- Ensayo a la construcción
5.- Resultados de falla a la
compresión
2 4
1 3 5
G 1
G2
G 3
134 mm
110 mm
55 mm
E = 3 mm
Figura 38 Propio del autor (2017) Dimensiones de plato de poliestireno Recuperado: fuente propia
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
29
Proceso
1.- Obtener el material con la recolección de distintas fuentes (calles,
basureros) en forma de producto como vajilla desechable (ver figura 32).
Durante este proceso se pudo observar que la mayor parte de material de
poliestireno, es
2.- Limpiar del material XPS para eliminar restos de residuos orgánicos y
basura adherida, con jabón lavavajillas y agua a temperatura ambiente.
3.- Secar el material a temperatura ambiente, similar al proceso industrial
tiempo aproximado de 48 a 72 horas permitiendo reducir la cantidad de
agua contenida.
4.- Preparar los platos de compresión, la probeta debe estar dentro del plato
para que el ensayo sea válido.
5.- Medir los platos de poliestireno con ayuda de un pie de rey (ver figura
30).
4.- Evaluar la resistencia a la compresión, dividido en grupos: 1 plato, 3
platos y 5 platos. El ensayo se llevó a cabo en una máquina universal de
30 toneladas, bajo el método NTE INEN 1573:2010 1R (ASTM C 39),
ensayo que corresponde a ensayos a compresión en cilindro de hormigón,
debido a que el método se ajusta al procedimiento de ensayo.
5.- Datos y conclusiones
Instrumentos
Pie de rey
Máquina universal de 30 toneladas
Cámara fotográfica NIKON 3300
Datos y conclusiones
El comportamiento de los grupos de ensayos se determina en la tabla 13
con los siguientes datos. Grupo 1 (No. 1 -2): de un plato, presenta falla en
pared. Grupo 2 (No. 3-4) se presenta falla en la pared al seguir con los
ensayos del segundo grupo de tres platos se puede establecer que la carga
máxima aumenta a un promedio de 1.7 KN, finalmente el grupo tres con
cinco platos se alcanza la carga máxima promedio de 2.45 KN, sin
embargo, las fallas en la pared en los grupos dos y tres cambia y se
presentan de otro tipo como fallas por compresión. Este tipo de falla hace
que el material no se rompa y sea capaz de absorber la establecer de forma
clara la falla en pared por compresión, en los grupos de 3 existe un cambio
en el comportamiento de las probetas, pues la falla en pared se presenta
Los ensayos de resistencia a la compresión sobre platos poliestireno tienen
la capacidad para soportar cargas máxima entre 0.7 - 2.5 KN , capacidad
de carga suficiente para que el material pueda soportar varias veces si
propio peso ya sea en grupos de 3, 5, 10 hasta 80 unidades, debido a que
cada plato tiene un peso de 3.8 gm.
Recomendaciones
La función que pueden desempeñar en la construcción, puede ser al
conformar elementos divisores como estructuras de pared, como elementos
para alivianar losas, sin embargo, la unión de estos materiales aún queda
por comprobar a través nuevas experimentaciones. Por ello se recomienda
que se apliquen las siguientes experimentaciones:
Métodos de unión de poliestireno, ya sea con adhesivos o con
elementos de unión.
Conformación de elementos tipo célula combinado varios objetos,
ya sea por su borde o desde la base.
Figura 39 Informe laboratorio de Ingeniería Ciencias Físicas y Matemática (2017) Resultados de ensayos a compresión Fuente: laboratorio de ensayos Faculta de Ciencias Físicas y Matemática
Tabla 13 Resultados ensayo a la compresión
Fuente: Facultad de Ciencias Físicas y Matemácas departamento de ensayo de
materiales y modelos
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
30
Discusión
Una oportunidad de aportar en el estudio de la ciudad y de la arquitectura
es la de entender la dinámica de la vida urbana en la que se producen
eventos que afectan tanto la calidad de vida, el espacio urbano y entorno
natural, que actualmente no han sido considerados con los aspectos
técnicos que podrían traer soluciones en beneficio de su desarrollo.
En este sentido he creído importante profundizar sobre los efectos que los
desechos urbanos generan, con su producción a nivel domiciliario, a nivel
urbano y nivel ambiental. Debido a la pertinencia que tiene este tipo de
trabajos para la formación del arquitecto contemporáneo, el cual, debe
tener un sentido ético cercano hacia el uso adecuado de materiales para la
preservación del contexto natural, desarrollo de su contexto construido.
Formación de los arquitectos
Las universidades deben sensibilizar a sus estudiantes no sólo en las
técnicas propias de su profesión sino también en el conocimiento del
impacto de sus decisiones y/o acciones sobre el entorno y el ser humano.
Tal el caso de la producción de desechos y contaminantes que ocasionan
el consumo de bienes y servicios que se generan a nivel domiciliario
relacionado directamente con el crecimiento demográfico a nivel urbano,
el cual, se presenta como un gran alterador del ambiente y la calidad de
vida. Sin embargo, en este nivel no se produce una respuesta adecuada por
parte del especialista arquitectónico y luego genera un impacto mayor a
nivel urbano para lo que el especialista ambiental ha creado como solución:
el relleno sanitario, la incineración de desechos y muy colateralmente los
procesos de tratamiento como: reciclaje, reutilización y reprocesamiento.
Conocer de mejor manera los materiales desde su procedencia, como se
producen, transforman, ciclo de vida útil y su adecuada disposición final
en el entorno, no únicamente los que se utilizan en la construcción sino los
que se utilizan en la vida diaria es deber de los arquitectos y su formación
debe incorporar estos conocimientos para mejorar la relación entre el ser
humano y su entorno. Nuestra carrera es una de las que podría tener
mejores opciones para dar respuestas a estos fenómenos de la vida
contemporánea y urbana, cuyo trabajo se centra en todos los aspectos en
base al comportamiento del individuo, su relación con los espacios, la
dinámica de la ciudad y su entorno.
Por ello me he enfocado en el estudio del método experimental porque
permite profundizar en el conocimiento de los materiales con el objetivo
de entender las propiedades originales y sus propiedades potenciales con
el uso de equipos de laboratorio, los cuales, me han permitido recolectar
datos objetivos para su selección, procesamiento y aprovechamiento en los
ciclos productivos de la ciudad y de otros ámbitos. La formación debe
tornarse más sensible acerca de la oportunidad que tiene el profesional para
aprovechar materiales introducidos en la vida cotidiana, como elementos
de diseño, a través de la investigación parte fundamental en el desarrollo
académico y permite la incursión de la carrera en nuevas problemáticas de
mayor complejidad.
Durante la elaboración de este trabajo la experiencia en los laboratorios de
la Facultades de Ingeniería Química y de Ciencias Físicas y Matemática ha
permitido elucubrar un pensamiento más amplio hacia la investigación
experimental desde la arquitectura, al interactuar con estudiantes y
profesionales que han enriquecido el proceso. El método experimental, se
presenta como nexo entre las diferentes áreas de la ciencia y como el
camino a seguir durante otros proyectos a futuro como: diseño de
productos, planificación de proyectos, aplicación de materiales, sistemas
domésticos. Otra de las experiencias importantes es haber utilizado
instrumentos de precisión como se mencionan en los experimentos del
trabajo. En la Facultad de Arquitectura y Urbanismo, no se ha introducido
aún estos instrumentos que, según la experiencia en otras facultades,
resultan necesarios para la formación de los estudiantes y el progreso de la
carrera. Por ello creo conveniente empezar a incursionar con la búsqueda
de equipos más acordes a este siglo; si bien si se ha introducido el
computador y el dibujo asistido por Autocad y otros softwares, debido a
que el desarrollo de la sociedad durante estos últimos siglos solicita
alcanzar otros estándares tecnológicos.
Sin embargo, habrá que superar varios inconvenientes para llevar a cabo
varios etapas de este trabajo experimental, debido a la debilidad de la
carrera con la que se presenta ante el campo de investigación científica,
que si bien aborda las propuestas con datos como: demografía, condiciones
climáticas, topografía, entro otros, no ha logrado profundizar en los
solucionar los problemas cotidianos y sutiles en los diversos niveles en los
que actúa el profesional.
Para alcanzar los estándares que requiere la formación del arquitecto la
Facultad de Arquitectura y Urbanismo cuenta con el Laboratorio de Diseño
e Investigación que parte de la necesidad de formar un pensamiento que
introduzca a los estudiantes hacia una postura crítica hacia la arquitectura,
así como también trabajar con ámbitos que cumplan los deseos,
aspiraciones e inquietudes que surgen durante la formación académica, con
la finalidad de introducir a los estudiantes en una nueva arquitectura para
ampliar los campos de acción en los cuales puedan actuar como futuros
profesionales, que le permitan formar o dirigir grupos interdisciplinarios
para aportar a la ciudad y la arquitectura.
La práctica profesional
La práctica profesional requiere profesionales con alto valor ético que
entienda su responsabilidad sobre el manejo del entorno natural, contexto
construido y social además de las acciones para su protección, preservación
y perfeccionamiento. Las escalas de participación del profesional parten de
la vivienda, el barrio, la ciudad, la metrópolis y la región. Estas escalas
están relacionadas entre sí, lo que forma un sistema complejo que se
entrelaza permanentemente y en la que el ser humano a través de sus
acciones las transforma e impacta y estas a su vez también inciden sobre el
ser humano. El rol del arquitecto en la sociedad trasciende la
materialización de objetos, ambientes y sistemas a gran escala con carácter
estético y funcional pues, como diseñador tiene el control sobre el
comportamiento del ser que habitará estos espacios, por lo tanto, es capaz
de generar dinámica y conciencia en el contexto que realiza su obra o
también entorpecer estas relaciones.
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
31
El arquitecto se presenta como el profesional con mayor relación con el
contexto pues, utiliza los materiales que tiene a su disposición para diseñar
y crear ambientes personales y sistemas a gran escala. Para diseñar tiene a
disposición en el mercado miles de materiales, no obstante, la influencia
extranjera de arquitectura y urbanismo en el Ecuador causa una tendencia
marcada en el comportamiento e implementación de ciertos materiales con
su respectivo sistema constructivo. Entre los materiales que predominan
para la materialización están: hierro, vidrio, cemento que son considerados
como la mejor opción técnica y económica, sin embargo, su uso no siempre
resulta viable ambientalmente o no corresponde a las necesidades actuales
para el desarrollo de las ciudades, debido a las consecuencias y condiciones
ambientales que se presentan por el consumismo de recursos no
renovables. Los diversos problemas a mi criterio, que se encuentran para
la evolución de la profesión son:
Lenta adaptación tecnológica para el aprovechamiento de
herramientas y técnicas del siglo XXI en el sector de la
construcción.
Falta de investigación para la conexión de los actores y materiales
involucrados en el desarrollo del contexto artificial (ambientes y
sistemas a gran escala).
Organización del mercado de la construcción, que no es capaz de
responder a la demanda incierta, heterogénea y masiva de
viviendas, infraestructura y otros servicios.
Uso de técnicas artesanales y manuales poco eficientes que
encarecen la construcción de los objetos arquitectónicos.
Por estas razones el método experimental se debería aplicar en el desarrollo
de la vida profesional pues permitiría romper las limitaciones
autoimpuestas por los arquitectos con el uso de materiales (hierro, vidrio y
hormigón), procedimientos constructivos ortodoxos y soluciones estéticas
ajenas que no responden al desarrollo de una identidad propia como la que
ha conformado en la ciudad de Quito un paisaje eclecticista. Por ello, el
desarrollo de la profesión desde la ciencia y la experimentación objetiva
puede aportar con nuevos conocimientos que respondan a las necesidades
actuales del entorno.
Sistema de tratamiento de desechos
Los desechos que produce la ciudad, utilizan, alteran y dañan zonas
naturales en la región que algún momento podrían ser integradas como
espacios de vida humana, como ejemplo el relleno sanitario El Inga (54
hectáreas), cuyo impacto trascenderá varios años después de su cierre
técnico y deberá permanecer como un pasivo ambiental. Entre los diversos
componentes de los desechos existen materiales sintéticos que –para su
desintegración- pueden durar entre 400 y 1000 años, de este modo, los
ciclos naturales se rompen y la irrupción de nuevos materiales sintéticos
no se incorpora a los procesos o condiciones de sus receptores.
Se determina que los materiales deben responder a las necesidades de la
sociedad y las condicionantes que el medio ambiente está imponiendo,
utilizando todos aquellos que el ser humano dispone y no solo los que el
mercado provee, pues en este punto entra en juego el ingenio del
profesional para construir un mejor hábitat. Por ello la gestión de los
desechos debe modificar el ciclo de los materiales a través de la
investigación respectiva para aprovechar su verdadero potencial, al pensar
de otra manera en ellos y es allí donde el estudio que se ha presentado
pretende aportar una solución viable e innovadora que alimente la dinámica
urbana y disminuya el flujo de recursos que pasan a ser desperdiciados.
El arquitecto en relación con otros especialistas del ambiente debería
plantear esquemas innovadores que estructuren sistemas más complejos
pues, dada la diversidad de los desechos las tecnologías y propuestas deben
ser diversas, de este modo, el uso eficiente de los materiales debe incluir el
aprovechamiento, utilización y transformación desde la fuente (en los
domicilios ) para generar soluciones a nivel local con gestión a menor
escala de materiales reciclables, hasta que permita incorporar sin alterar las
condiciones ambientales en la disposición final.
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
32
Conclusiones Generales
El presente trabajo de titulación inició tratando de aprovechar los residuos
sólidos urbanos que genera la ciudad de Quito cotidianamente para poder
utilizarlos como una materia prima que resuelva alguno de los productos
que se utiliza en la construcción. Después de entender la producción y
manejo de los residuos en la ciudad de Quito el objetivo fue mucho más
complejo e inmiscuye el entendimiento más general de esta problemática
que no es solamente la reutilización de los desechos sino más bien el
sistema que incluye la generación, la disposición inicial, el transporte, la
transformación y su disposición final. Este problema puntual de un
fenómeno casero o domiciliario –cercano a la arquitectura- se transforma
en la comprensión de un fenómeno urbano y regional, la complejidad por
tanto se incrementa y la responsabilidad de Arquitectos y Urbanistas es
mayor y –en nuestra formación- pocas o ninguna respuesta se han podido
desarrollar.
Las conclusiones a las que llega este trabajo se integran en dos grandes
capítulos: una referida al sistema de manejo de los residuos sólidos urbanos
y una segunda que es una parte importante de la primera pero también
integra decisiones sobre a formación de los nuevos arquitectos.
Sistema de RSU
Los residuos sólidos urbanos son un producto resultado de la ciudad que
debido al concepto actual de la sociedad no son pensados ni manejados
como recursos. Dichos residuos deben ser reconocidos y clasificados de
acuerdo a su cantidad y calidad e incorporados dentro de los procesos de
manejo del ambiente urbano. La administración de residuos establece –por
el momento- una única opción de su manejo que es la de su disposición
final en un “relleno sanitario”.
Sistema de manejo de desechos tiene 3 variables principales: la cantidad,
la calidad y la cultura local referida a los desechos. La reducción de los
desechos debe partir en la fuente de generación con un cambio en diseño
de los espacios y el comportamiento de los ciudadanos para permitir una
verdadera conciencia ambiental. Por estas razones el arquitecto al ser el
diseñador de espacios tiene la oportunidad de incorporar en la vivienda
nuevas funciones con soluciones objetivas en este nivel que modifiquen y
faciliten la relación con los desechos.
El resultado del estudio previo permite entender que los residuos pueden
ser considerados como materia prima (de la misma manera como
entendemos a la piedra, la arena, ladrillo, hierro, vidrio, etc.) para la
población urbana e insertos en procesos industriales que incentiven un
metabolismo cíclico.
Por lo tanto el impacto del desecho urbano deben partir de la iniciativa
ciudadana e incorporar lógicas de reducción de los mismos o de
aprovechamiento inmediato de los mismos con una lógica de reducción del
desecho en la fuente y no del traslado del mismo a zonas cada vez más
alejadas de los límites urbanos. Los impactos de los desechos están
presentes y todavía no han sido evaluados desde la Arquitectura.
Método experimental
Los factores que articulan la dinámica urbana se han vuelto más compleja
debido a su crecimiento acelerado y a la globalización, por ello, se
requieren profundizar en su estudio para aportar con soluciones objetivas
al desarrollo humano y su entorno. Desde la academia las facultades deben
sensibilizar a sus estudiantes sobre el impacto de sus acciones y decisiones;
fomentar las relaciones entre facultades, profesores y estudiantes;
incrementar el nivel de complejidad en proyectos y propuestas para trabajar
con una perspectiva multi-disciplinar. La experiencia de rigor y orden
obtenida en los laboratorios de las facultades de Ingeniería Química y
Ciencias Físicas y Matemática exhorta la necesidad de adoptar la
metodología experimental en la Facultad de Arquitectura y Urbanismo
(FAU).
Los gestores
ambientales
desempeñan una labor
esencial para el
desarrollo de Quito,
pues son la última
línea de acción para
recuperar recursos.
1
3
2
4
Figura 40 Asociación Artesanal de Reciclaje Vida Nueva (2012) Recuperado: Asociación Artesanal de Reciclaje Vida Nueva fan page
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
33
El “Laboratorio de Diseño e Investigación” de la FAU propone que los
estudiantes amplíen su perspectiva de la arquitectura desde las inquietudes
que se han planteado durante su carrera mediante ámbitos más generales
para innovar con soluciones de vanguardia teóricas, experimentales,
profesionales, etc. pues el rigor y orden que la sociedad y el medio
ambiente requieren condicionan propuestas con mayor impacto
tecnológico, económico, cultural, social y ambiental.
El método experimental permite manipular variables al diseñar en forma
ordenada y rigurosa los procesos necesarios para obtener datos y
conclusiones mediante un ciclo perfectible; ser comprobado por otros
investigadores; ahorrar tiempo, recursos y validar o eliminar hipótesis. De
este modo se ha utilizado el método experimental en los ejemplos del
trabajo de fin de carrera para profundizar en el conocimiento de los
materiales de desecho como el poliestireno espumado desde sus
propiedades originales hasta sus propiedades potenciales y de diseño para
comprender como pueden ser procesados en nuevos ciclos urbanos como
recursos.
Para ello se deben incorporar materias que instruya al estudiante el uso de
instrumentos, herramientas, procesos, tecnología de vanguardia precisa y
objetiva, que reduzca la brecha de subjetividad y falta de identidad en los
proyectos. Debido a la ambigüedad con la que todavía se manejan temas
de diseño como: análisis de variables en la calidad de vida, confort,
percepción, relación espacio-usuario, procesos constructivos, materiales,
formas, entre otros el profesional arquitecto ha perdido un papel
representativo en la sociedad y se ha transformado en ejecutor de ideas
exógenas sobre estos temas.
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
34
Anexos
A.-
Era de los nuevos materiales
Las épocas de la humanidad pueden ser clasificadas según el material de
mayor importancia para el desarrollo del hombre, como el caso de la Era
de Piedra, Era del Cobre, Era del Bronce, Era del Hierro, entre otras. Por
esta razón, se puede denominar a este periodo de la humanidad, la Era de
los nuevos materiales. El renacimiento material del siglo XXI sigue su
marcha, actualmente se transforman recursos, modificando sus
características a diferentes escalas macroescalas, microescalas y
nanoescalas; destacan los materiales superconductores, termoeléctricos,
piezoeléctricos y otros que modifican bajo pedido sus propiedades físicas,
mecánicas, térmicas, eléctricas y ópticas. Javier Peña, Doctor Científico
del Centro de Materiales de Barcelona, MaterFAD señala: “el material es
lo que queremos que sea” pues una adecuada selección del material permite
generar valor agregado, sostenibilidad e impacto al proyecto (Valencia,
2014).
Los recursos materiales de mayor desarrollo en las últimas décadas, son
los poliméricos sintéticos, considerados materiales de ingeniería por su
vital importancia para el desarrollo social, que han llegado a sustituir varios
recursos naturales, por su producción masiva, acorde a las necesidades y
demandas de la población, además de su versatilidad de aplicaciones en
diversos ámbitos como la salud, comunicación, construcción, agricultura
entre otros, con los cuales se pueden construir: puertas, autos, edificios,
vías, ropa, naves espaciales, ente otros miles de objetos de uso cotidiano.
El hombre siempre se ha inspirado en la naturaleza para descubrir secretos
de optimización, uso de materiales, así también el desarrollo de estructuras
simples, eficientes y para la fabricación de inventos útiles o novedosos para
la humanidad.
Antecesores de los Plásticos
La palabra plástico de origen griego se define como moldear o dar forma,
por ello, el uso de este tipo de materiales se puede datar varios siglos atrás.
Los primeros polímeros naturales utilizados por el hombre son el ámbar
resina obtenida de coníferas; hasta natural usado por los egipcios para
embalsamar a sus muertos y para moldear figuras y recipientes,
posteriormente en Europa durante el medievo se utilizó para realizar
objetos cotidianos como cucharas, peines o faroles; goma laca secreción
de un chinche hembra llamado gusano de la laca, originaria del sudeste
asiático, la cual, era disuelta en alcohol para ser aplicada en superficies
para producir un recubrimiento brillante, impermeable y de color
anaranjado o translucido; y gutapercha. En primer lugar el lacre, utilizado
para conformar altos relieves con el fin de sellar cartas y paquetes, al
utilizar el calor para fundir el material, registros del uso de este material
datan de varios siglos atrás uno de los más antiguos encontrados se remonta
a los años 800 D.C.
En 1820 Thomas Hancock descubre la goma (antecesor del cucho),
plástico orgánico natural, producto del sangrado de una especie de árbol en
la India. Esta savia de hevea debía ser procesada en una máquina inventada
por Hancock, que trituraba y mezclaba la goma cruda hasta que esta
adquiría plasticidad, posteriormente, la masa plástica obtenida era
introducida en un molde, sin embargo, no adquiría una forma estable una
vez separada del molde por lo que se deformaba y aplastaba por acción de
la gravedad, esto se debía a que el aire no la seca, por lo tanto se consideró
Figura 41 Propio de autor (2017) Historia de los polímeros [Diagrama] Fuente: (Cusa, 1979)
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
35
un material inútil. Posteriormente en 1839, Charles Goodyear perfecciona
el proceso de Hancock, al añadir azufre y temperatura consigue
transformar accidentalmente el caucho crudo en un nuevo material elástico
y resistente al calor, proceso que posteriormente Hancock lo denominaría
vulcanizado, término derivado del dios Vulcano. Entre los inventos entre
los inventos que destacan son los neumáticos y la goma de borrar.
Inicios de la industria del plástico
En 1846 Frederich Schonbein sienta las bases de la industria de los
plásticos con la investigación del nitrato de celulosa, posteriormente,
Alexander Parkes en 1865, obtiene una pasta denominada Parkesina a
partir del nitrato de celulosa, alcanfor fundido y calor, que al irse
enfriándose pasa por una etapa intermedia de plasticidad en la cual podía
ser moldeada. Al olvidar Parkes patentar la parkesina, en 1868 John W.
Hyatt, perfecciona este material y creara su patentase el Celuloide,
material más avanzado, resultante de la mezcla de piroxilina con goma de
alcanfor pulverizada. Invento, que haría a Hyatt ganar una recompensa
ofrecida por un editor, que buscaba hacer bolas de billar sustituyendo al
marfil. Sin duda el celuloide poseía unas propiedades excepcionales
resistente, flexible, transparente e impermeable, pero también
extremadamente inflamable. Los primeros usos que se dieron al celuloide
son en la producción de: juguetes, artículos caseros, artículos de aseo e
como gran sustituto para el marfil, concha y coral. Posteriormente a este
descubrimiento nacerá el primer polímero que literalmente revolución el
mundo, el primero de una ingente cantidad de nuevos plásticos sintéticos
termoestables.
Primer termoestable
Leo Baekeland en 1907 formula una resina sintética mediante la
condensación de fenoles con formaldehído (resina de fenolformaldehido y
gas formaldehido en presencia de un catalizador). El proceso consistía en
someter la resina a una temperatura constante, hasta que la reacción llegue
a su término. El producto era una sustancia de color marrón oscura
susceptible a ser trasvasada en moldes (temperatura que debe permanecer
constante para ser moldeada). Una vez conformada la pieza no podía volver
a ser ablandada mediante calor, únicamente deformándose hasta
calcinarse; obteniendo el título del primer material termoestable. Las
propiedades mecánicas destacaban la dureza, extraordinaria tenacidad y
resistencia. En 1909 se patenta como Baquelita el primer material plástico
sintético inventado por el hombre.
Polímeros
La palabra polímero etimológicamente proviene de poli = muchos y meros
= partes o segmentos, son raíces griegas y químicamente quiere decir que
está conformado por una repetición de la misma unidad química de
monómeros, estas cadenas son extremadamente grandes con valores de
cien mil unidades, en algunos casos llegando hasta el millón, a
comparación de otras moléculas como el agua cuya masa alcanza las
dieciocho unidades. Los polímeros pueden ser clasificados según:
Composición homopolímeros (formados con un solo monómero)
y heteropolímeros (formados con dos o más monómeros
diferentes).
Origen: naturales (proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos)
semi-sintéticos (transformando polímeros naturales a través de
procesos como el vulcanizado) y sintéticos (por procesos
industriales)
El grupo de polímeros sintéticos se clasifica en: termoplásticos
constituidos por moléculas filiformes separadas, que al aumentar la
temperatura y sobrepasar el punto de reblandecimiento entran en un estado
plástico, capacidad que los hace moldeables y reciclables, en teoría, un
número indeterminado de veces; otro grupo son los termoestables
cuya forma estructural reticulada se crea por una reacción química y
permiten una única vez su proceso de moldeo, ya sea en caliente o a
temperatura ambiente, la macromolécula creada es demasiado sólida
(estructura molecular tridimensional) y estable, por lo que ya no puede
reblandecerse de nuevo e impide su reciclaje; un caso especial de
polímeros termoestables son los elastómeros, que presentan una estructura
sutilmente reticulada capaz de estirarse hasta 6 o 7 veces su tamaño
original sin llegar a romperse.
Figura 42 Propio del autor (2017) Estructura molecular de polímeros Recuperado: http://termoplas.blogspot.com/2012/10/termoplasticos.html
Figura 43 Propio del autor (2017) Polímeros [Diagrama] Recuperado: Fuente especificada no válida.
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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Termoplásticos
Los termoplásticos son polímeros con estructuras moleculares lineales o
ramificadas desordenadas, amorfas o pueden presentar zonas específicas
con cadenas ordenadas geométricamente (tomando la denominación de
cristalinos) que se reblandecen al entrar en calor y pueden fundirse a cierto
rango de temperaturas.
En 1988 la Sociedad de Industrial de Plástico (SPI) estableció códigos y
siglas para identifica el tipo de resina que componen a los termoplásticos,
estos códigos son ubicados en los productos para facilitar la selección y
separación de los plásticos. La producción mundial de termoplásticos
abarca gran variedad de aplicaciones, como: poliestireno (envases de
alimentos, espumas aislantes, vajilla desechable) policroruro de vinilo
(tuberías, marcos de ventanas, envases, botellas, juguetes, zapatos,
utencillos médicos) polietileno de baja densidad (bolsas, tapas de
recipientes, botellas, tuberías) polipropileno (artefactos eléctricos,
embalaje de alimento) existen otros termoplásticos clasificados en familias
de menor producción.
B.-
Casos de estudio de materiales
Los elementos simples como ladrillos, vidrio, acero, plásticos, cemento,
madera parte de materiales constructivos comprobados mediante
experimentos que validan su utilización en la materialización de objetos
arquitectónicos, obras civiles y diversidad de ámbitos, así del mismo modo,
los nuevos materiales necesitan también pasar por la etapa de
experimentación, proceso en el cual, se analizan las propiedades físicas,
mecánicas, químicas para determinar las ventajas y limitaciones
estableciendo su clasificación según su función como el caso de elementos
arquitectónicos en: estructurales (hormigón, acero, rocas) capaces de
absorber, soportar y transmitir cargas (cimentaciones, elementos verticales
y horizontales de sustentación, cubiertas y elementos de circulación
vertical) complementarios que proporcionan confort, habitabilidad,
funcionalidad (elementos de separación, de cierre, instalaciones)
auxiliares que sirven durante el proceso de construcción pero no quedan
incorporados en el edificio (andamios, cimbras, apeos)
Los casos de estudios a continuación, se ha llevado a cabo durante varios
años de investigación y experimentación por la Universidad de Colombia
sede Bogotá y el grupo Ecoplasso, con ello han conseguido: primero
tecnificar los procesos para la utilización de caña guadua y plástico PET a
nivel industrial y generar propuestas para la utilización de estos materiales
que aumenten su valor actual en el mercado.
Bambú guadua-recurso natural para el desarrollo
La Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá y el Grupo de
Investigación en Estructuras desde el año 2000, lleva acabo métodos de
investigación con Guagua Angustifolia Kunth. Los experimentos con esta
variedad de caña guadúa se basan en: ensayos de comportamiento permiten
determinar las propiedades físicas y mecánicas en base a la (NTC 5525).
Los elementos rollizos, estructuras y conexiones son puestos a prueba y
con ello determinan uso potencial como material de construcción.
Posteriormente estas pruebas han sido publicadas por el Instituto
Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) con el fin de
difundir su utilización en objetos arquitectónicos y obras civiles.
Proceso de transformación
El proceso de transformación de la caña guadúa para la elaboración del
material laminado tiene su inicio en el guadual (ver figura), con la
selección y marcado que cumple con requisitos generales como: el tiempo
de madurez de entre 4 a 5 años y la calidad en nudos y sección. Los
elementos son cortados en fase de luna menguante entre horas de la media
noche hasta el amanecer, luego son almacenados arrumando de manera
vertical para protegiéndolos del suelo durante un periodo entre 20 y 30
días, en este punto empieza el avinagrado o sangrado, transcurrido este
tiempo se lavan las cañas con agua, con un cepillo de acero se limpian los
nudos para eliminar las impurezas y restos orgánicos como hongos y hojas,
además se aplica una solución de sulfato, ácido bórico y dicromato de sodio
en proporción 2:1:1 para la finalizar el proceso de curado, finalmente, se
dejan secar de manera natural o artificial y se almacenan bajo techo hasta
que obtengan un color amarillo (Bernal, 2013).
J. I. Moreno (2017) Ensayo de flexión Recuperado de:
Bambú guadua recurso natural para el desarrollo,
(exposición)
J. I. Moreno (2017) Ensayos de comportamiento de pegantes
Recuperado de: Bambú guadua recurso natural para el desarrollo
Los
instrumentos de
mediciones
deben cumplir
tres
requisitos:
confiabilidad,
validez y
objetividad.
Figura 44 E J. I. Moreno (2017) Ensayos en bambú Recuperado: Bambú guadúa recurso natural para el desarrollo
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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Lamiando de la caña
La guadua pasa a un proceso de transformación más evidente, al trabajar
los elementos laminando la pieza para obtener latillas (tiras) que son
cepilladas por sus caras lo cual genera una superficie óptima para le
encolado. El armado en seco mediante el sistema de uniones endentadas o
finger joint propicia versatilidad en el dimensionamiento además de
diferentes productos como planchas y elementos estructurales. Durante el
encolado han utilizado tipos de pegantes como Urea Melamina
Formaldehído, Fenol Formol Resorcinol, Polivinil Acetato PVA y Cola
Natural ya que cada uno tendrá diferente influencia en el comportamiento
del elemento. Posteriormente se pasa al proceso de prensado el cual
formará la una unidad cohesiva aplicando la presión necesaria (Takeuchi,
2015).
Ensayos
Una vez terminada la etapa de transformación la pieza procede con el
ensayo y estudio del comportamiento de los elementos laminado dentro los
cuales se analiza la influencia del tipo de pegante también las condiciones
ambientales las pruebas fueron elaboradas por Patricio Luna y Edwar
Cordón en el 2013. El tiempo de resistencia al fuego, la influencia de la
perforación para inmunización de tabiques comportamiento solicitado a
flexión, el comportamiento mecánico llevado a cabo por Melissa Rusinque
en el 2011. Además se han realizado otras pruebas con paneles, cargas
perpendiculares en tableros, cargas horizontales en pórticos planos.
Conclusiones
Los trabajos de fin de carrera de la Universidad Nacional de Colombia sede
Bogotá y el Grupo de Investigación en Estructuras permiten la
normalización e incorporación el material de caña guadúa en la
construcción. Durante varios años de investigación se han recopilado datos
en base al material bambú-guadua como material constructivo estructural
para formar estructuras tipo cercha y pórticos con ensayos de diferentes
ensambles, así como también procesos de transformación en láminas. Por
ello, es importante proponer similares trabajos de investigación que
permitan el desarrollo de materiales constructivos con recursos naturales
locales a través de la tecnología para utilizar materiales alternativos que
pueden incorporar valor agregado y sustituir a materiales convencionales
de mayor impacto ambiental.
Los arquitectos y urbanistas tiene el deber de proporcionar a través de sus
diseños mejores condiciones de vida para los seres humanos y permitir el
adecuado desarrollo del contexto artificial sin perjudicar el medio ambiente
presente y futuro. Los materiales alternativos como la caña guadúa
permiten al arquitecto conformar objetos arquitectónicos menos invasivos
para el entorno, fomentan el trabajo local a través de proyectos de
emprendimiento locales.
Diseño de elementos estructurales y animación de diseño arquitectónico
Recuperado de: Bambú guadua recurso natural para el desarrollo
Construcción prototipo Pasuncha
Recuperado de: Bambú guadua recurso natural para el desarrollo
Construcción prototipo Ibama
Recuperado de: Bambú guadua recurso natural para el desarrollo
Figura 45 Caori Takeuchi (2015) Procesos de diseño y construcción con caña guadúa [Fotografías] Recuperado: Bambú guadúa recurso natural para el desarrollo
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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Bloqueplas
El grupo Ecoplasso ha creado un sistema constructivo estructural y no
estructural conformado por elementos livianos, modulares además de
resistentes y de bajo costo obtenido a partir de plástico termoplástico tipo
PET recuperado de residuos empresariales, comerciales y domiciliarios
como: botellas plásticas, Esta propuesta representa una nueva alternativa
en la construcción de vivienda de interés ambiental, debido a que, la
reducción del impacto ambiental es una de las necesidades de la sociedad
occidental de este nuevo siglo, capaces de aprovechar e incorporar
sistemas de producción en serie con materiales ya procesados que no
generen residuos al final de su ciclo de vida.
Propiedades y proceso
Las propiedades del material PET lo convierten en un aislante térmico del
calor y el frío. Al ser ligero (una vivienda de 36m2 tiene un peso de 4
toneladas) y flexible le brinda unas excelentes propiedades sismo resistente
tanto en vigas, columnas y bloques además su facilidad de trasporte y
almacenamiento lo hacen geográficamente adaptables a cualquier
contexto. La durabilidad en términos de biodegradación tardaría 500 años
también presenta ventajas dado que soporta fuertes impactos directos, la
erosión por agentes ambientales, insectos incluyendo bacterias y hongos.
El PET contiene las características de un polímero termoplástico de
elevada rigidez, cristalinidad con un alto punto de fusión importante para
el proceso de transformación. Para hacer uso del termoplástico este
necesita ser procesado una aglutinadora la cual muele el material y lo
agrupa en partículas con un tamaño aproximado de 2 cm, posteriormente
pasa una lavadora para eliminar restos orgánicos y se deja secar el material.
Posteriormente se usa un proceso de extrusión con el fin de obtener los
elementos sólidos tipo bloque, proceso que inicia al introducir el material
ya granulado en una tolva que regula la cantidad de material. Una vez
ingresa el material pasa a un tornillo sin fin envuelto en una camisa
calefactora, la cual, calienta lo calienta hasta llegar a tener una consistencia
plástica. El material derretido fluye hasta llega al cabezal o boquilla que
determina la forma del producto final. Finalmente el material pasa a una
piscina para su enfriamiento, proceso que estabiliza la mezcla, luego se
realizan los cortes necesarios y perforaciones necesarios para las
instalaciones.
Sistema modular
El sistema constructivo modular opera su instalación a través de anclajes y
ensambles a la estructura de vigas y columnas hechas del mismo material
la parte estructural se une mediante conexiones metálicas que incluyen
perfiles y tornillos (procedimiento que excluye el uso de conglomerantes,
y facilita el posible desarme de la vivienda). Los sistemas eléctricos,
hidráulicos, entre otros pueden ser instalados a través de los cuatro orificios
verticales (ductos) que se configuran al adosar los bloques. Además el
sistema de anclaje crea una barrera contra ruido, humedad y viento.
C
V
Figura 46 A- Bloqueplast; B-C Casa hecha con bloquepst (2017) Recuperado: http://ecoinventos.com/casas-de-ladrillos-de-plastico/
A
C
V
B
Figura 47 Marquina de extrusión (2017) Recuperado de:
http://3.bp.blogspot.com/8xWX_69N70k/VerXXbQjrgI/AAAAAAAADLU/Z9wG336
SnNI/s1600/moldeado%2Bpor%2Bextrusion2.jpg
UCE-FAU Optimización de residuos sólidos urbanos para su reincorporación en la dinámica urbana, caso poliestireno espumado.
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