Construcción Sostenible ‘made in’ PUJ

Construcción Sostenible ‘made in’ PUJ

Perder la vida por efecto de un terremoto genera un pánico abrumador, pero perder la casa y todos los bienes en su interior no se queda atrás. La incertidumbre por la subsistencia en esas condiciones puede llegar a ser aún más apabullante, especialmente con familia abordo. 

Con eso en mente, dos ingenieros civiles de distinta trayectoria, una de la seccional Cali y el otro de Bogotá, convergieron en una misma motivación: aminorar, tanto como fuera posible, los riesgos que supone enfrentarse a cualquiera de los dos escenarios. Así, desde sus respectivas orillas de trabajo, concibieron, diseñaron y crearon dos soluciones innovadoras que no solo subsanan estas realidades presentes y latentes, sino que lo hacen con base en la necesidad de ser ecológicamente sostenibles y económicamente circulares. Se trata de un aislador sísmico a partir de caucho reciclado, y de láminas fabricadas utilizando envases de tetrapack, que los investigadores llaman Ecostruct. Cada una de estas innovaciones se explica a continuación. 

Innovación 1. Sándwich antisísmico 

 

     

  • Producto: aislador sísmico. Se trata de un soporte que se introduce encima del cimiento y entre las columnas estructurales de una edificación para disipar la energía que llega durante un movimiento telúrico, y así disminuir su fuerza potencialmente destructora.
  • Usos: construcciones de interés comunitario, como hospitales, estaciones de policía y bomberos, entidades gubernamentales y colegios, así como edificios residenciales.
  • Fabricantes tradicionales: Estados Unidos, Japón, Italia, Suiza, Alemania y Chile.
  • Composición tradicional: capas intercaladas de caucho natural y platinas de acero, cada una de entre uno y dos centímetros de grosor hasta completar una altura de 45 centímetros, en promedio, para conformar una suerte de sándwich amortiguador.
  • Función: disipar las ondas sísmicas, permitiendo que la edificación sea flexible horizontalmente —como normalmente se concibe el movimiento provocado por un sismo—, pero rígida y estable verticalmente, de tal manera que se reduzcan ostensiblemente las averías estructurales que podría sufrir la construcción.
  • Innovación javeriana: desarrollo de un aislador sísmico de manufactura nacional con caucho reciclado de neumáticos usados y malla de fibras plásticas muy resistentes como refuerzo. Este proyecto es ejecutado por la doctora en ingeniería Ingrid Madera Sierra.
  • Idea patentable: desarrollo local con materiales innovadores. En 2018, se presentó ante la Superintendencia de Industria y Comercio la solicitud, aún en trámite, de patente nacional del dispositivo hecho con caucho natural, una versión anterior al de caucho reciclado.
  • Proyección social: aunque los usos son variados, el proyecto está orientado a la creación de aisladores resistentes, económicos y ecosostenibles que se puedan usar en la construcción de edificios de baja y mediana altura (máximo seis pisos) destinados a la vivienda familiar, para que las personas no pierdan su hogar ante movimientos telúricos.
  • Fases de desarrollo: durante cinco años de estudio sobre el tema, Madera realizó prototipos de aisladores de caucho natural y platinas metálicas, así como de fibras plásticas; fabricó modelos y los probó en escala real, es decir, en el tamaño y con las cargas que soporta un edificio residencial de cinco pisos (aún no se ha implementado en una construcción real). También desarrolló los prototipos con caucho reciclado y fibrorreforzados, y está en proceso de crear modelos a escala real para probar su efectividad.
  • Resultados de análisis computacional y en laboratorio: en un estudio comparativo de ambos tipos de aisladores, se concluyó que el producido con caucho natural y reforzado con fibras es altamente efectivo para estructuras de mediana altura. Para aquellas construcciones más altas o pesadas, los reforzados con platina son una mejor opción. Entre tanto, los aisladores fibrorreforzados con caucho reciclado son convenientes para estructuras de hasta cuatro pisos.
  • Peso que soportan los aisladores desarrollados por la investigadora: 200 toneladas.
  • Costo de aisladores tradicionales: entre 7000 y 10 000 dólares cada uno.
  • Costo de aisladores propuestos por la investigadora: 2000 dólares cada uno.
  • Valor agregado frente a otras alternativas: “Aunque las normas de construcción vigentes desde 2010 obligan a que las nuevas construcciones deban ser sismorresistentes, la principal finalidad de aquellas es lograr que estas no colapsen y permitan la evacuación de las personas en su interior para salvaguardar su vida. No obstante, muchas edificaciones terminan con daños estructurales que les restan o las privan del todo de su funcionalidad, por lo que deben ser intervenidas y reparadas. Mi objetivo es que los edificios residenciales, que son los que más se construyen y usa la sociedad, no solo resistan un sismo, sino que no dejen de ser operativos, porque eso tiene un impacto social y económico muy grande”, asegura Madera. “El costo adicional de una obra con nuestros aisladores sísmicos ronda el tres por ciento, lo que creemos que lo hace muy atractivo para el mercado, porque los constructores pueden promocionar sus proyectos con un gran valor diferencial frente a lo que existe hoy. Este proyecto plantea dos soluciones en una: el control sísmico y el reciclaje de un material muy contaminante, como las llantas”, añade.
  • Reconocimientos: en 2018 ganó la convocatoria de financiación interna a proyectos de investigación de la Universidad Javeriana, seccional Cali, para desarrollar el prototipo en escala reducida del aislador, y en 2019 ganó la convocatoria de tecnologías emergentes para la mitigación de riesgo sísmico de infraestructura civil, del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (Minciencias), para probar el aislador propuesto a escala real. Este último proceso se inició en noviembre de 2020.
  • Valoración externa: “Pese a que hace más de 15 años empezamos a promover el uso de aisladores, hoy solo existen unos 15 edificios en Colombia que los tienen, debido a los sobrecostos que generan: un inmueble habitacional con aisladores incrementa entre el 18 % y el 20 % el costo de obra. Valoro mucho el trabajo de la ingeniera Madera, porque probó la eficacia de sus aisladores, que me parecieron increíbles. Aunque no conozco experiencias internacionales con aisladores de caucho reciclado, su esfuerzo es admirable, porque esa es la dirección en la que debemos ir”, sostiene el ingeniero Raúl Solarte, pionero en el diseño de las primeras construcciones con aisladores en el país: la Clínica Amiga de Comfandi y el Centro Médico Imbanaco, ambas en Cali.

TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN: Desarrollo Tecnológico de un Aislador Sísmico de Bajo Costo para Edificaciones de Baja Altura.
INVESTIGADORES: Ingrid Madera Sierra
Facultad de Ingeniería y Ciencias
Departamento de Ingeniería Civil
Pontificia Universidad Javeriana, seccional Cali.

PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2016-vigente. 


Innovación 2. De la caja a la casa

     

  • Producto: estructuras hechas a partir de láminas termoformadas de grosor variable, fabricadas de residuos y envases usados de Tetra Pak
  • Usos: construcción de bodegas, refugios, viviendas temporales o permanentes, módulos multifuncionales u oficinas.
  • Fabricante de la lámina: Representaciones Industriales de Orión (Riorión), aliado del proyecto javeriano creado y liderado por el doctor en ingeniería civil Federico Núñez, y sus colegas Fabián Aponte y Sebastián Aristizábal, con el apoyo de la Dirección de Innovación de la Vicerrectoría de Investigación de la Pontificia Universidad Javeriana.
  • Innovación javeriana: Emplear las láminas de Riorión, usadas principalmente para la fabricación de muebles, en la construcción de espacios habitables. Sin alterar la composición original del laminado, Núñez y su equipo crearon columnas, vigas y viguetas que se ensamblan en distintas conformaciones geométricamente inteligentes para ser durables y sismorresistentes.
  • Idea patentable: cómo se corta el material y de qué forma. En 2020, se presentó la solicitud en Colombia, aún en trámite, ante la Superintendencia de Industria y Comercio, y una solicitud ante la Organización Mundial de Propiedad Intelectual.
  • Resultados de análisis computacional y en laboratorio: tras siete años de estudio del material original y sus propiedades, los investigadores determinaron que tiene una alta resistencia al ser sometido a fuerzas de viento y cargas de sismo. Así mismo, no es inflamable, no es receptor de hongos, no es fácilmente permeable al agua y tiene la bondad de conferir abrigo o frescura, dependiendo del material empleado en paredes, fachada y cubierta.
    • Proyección social: aunque los usos son variados, el objetivo fundamental es construir casas para albergar familias que han perdido su hogar por un desastre natural o por ser víctimas de hechos violentos (desplazamiento forzado, incendios, etc.).
  • Distribución interior: una cocina, un baño, una sala-comedor y un camarote.
  • Capacidad: una familia de cuatro personas.
  • Tamaño casa modelo:10,3 metros cuadrados.
  • Tiempo de construcción: cerca de 15 días, desde la fabricación de las láminas y piezas estructurales hasta el ensamblaje.
  • Peso de la casa:1800 kilogramos, aproximadamente.
  • Altura: 3,5 metros desde el suelo. No obstante, la base de la casa es un planchón de lámina subida a 70 centímetros de la superficie y apoyado sobre cuatro columnas insertas en zapatas (literalmente, como zapatos) de concreto de 50 centímetros de largo.
  • Composición de fachada y paredes: pueden ser del mismo laminado de Tetra Pak, así como de drywall o madera reciclada. No se debe utilizar ladrillo ni pañete, porque la casa perdería su cualidad de fácil armado y desarmado para ser reubicada y reusada.
  • Valor agregado frente a otras alternativas de ecoconstrucción: “Aunque en el mercado hay otras buenas opciones de construcción amparada en el reciclaje, como son los ladrillos plásticos tipo Lego, muchas de ellas deben utilizar una estructura metálica fuerte y pesada para lograr algún tipo de sismorresistencia. Ello encarece el costo de la obra y le resta capacidad de autogestión”, asegura Núñez, tras aclarar que sus edificaciones no requieren placa maciza de concreto ni personal especializado en obra.
  • Reconocimientos: este proyecto fue seleccionado entre 150 ideas innovadoras en 2020 por Oxelerator (consorcio conformado, en Colombia, por la Universidad de Oxford, el Colegio de Estudios Superiores de Administración [CESA], la Fundación Bolívar y Davivienda) para recibir interventoría y capacitación en el desarrollo de proyectos con base tecnológica, estructuración y proyección financiera, así como participación en rondas de negocio con inversionistas.

 


TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN: Estructura modular transportable de elementos prefabricados para la construcción de edificaciones
INVESTIGADORES: Federico Núñez, Fabián Aponte y Sebastián Aristizábal
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Civil
Dirección de Innovación
Vicerrectoría de Investigación.

PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2013-actualmente 


 

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