Aplicaciones de La Ingeniería Verde en Ingeniería Civil [PDF]

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE ARQUITECTURA, INGENIERÍA CIVIL Y DEL AMBIENTE ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

APLICACIONES DE LA INGENIERÍA VERDE EN INGENIERÍA CIVIL ESTUDIANTE: Manuel Gonzalo Luque Delgado DOCENTE: M.Sc. Ing. Joshelyn Paredes Zavala 2017

Índice: Capítulo 1. Cradle to Cradle -

Ficha Bibliográfica 1. Sustainable engineering based on cradle to cradle model………………………………………………………………………………………..……………Página 3

Capítulo 2. Ecología Industrial -

Ficha Bibliográfica 2. Ecología industrial y desarrollo sustentable………….…Página 4

Capítulo 3. Desmaterialización -

Ficha Bibliográfica 3. Desmaterialización Ambiental………………………...………Página 5

Capítulo 4. Biomimetismo -

Ficha Bibliográfica 4. Biomimetismo entre los endemismos arquitectónicos y taxones en Cantabria…………………...………..……………………..Página 6

Capítulo 5. Ecoeficiencia -

Ficha Bibliográfica 5. Aprovechamiento de escombreras de pizarra en la fabricación de hormigones ecoeficientes………………….…………..Página 7

Capítulo 6. Economía Circular -

Ficha Bibliográfica 6. Economía Circular……………………………………...…………..Página 8

Capítulo 7. Huella Ecológica -

Ficha Bibliográfica 7. ¿Qué es la huella ecológica?.....................................................Página 9

Capítulo 8. Enfoque sistémico -

Ficha Bibliográfica 8. El enfoque sistémico: aplicación al subsector de agua potable y lcantarillado……………………………...……………….Página 10

CAPÍTULO 1. CRADLE TO CRADLE Cita: Aguayo-Gonzalez, F., Lama-Ruiz, J., Peralta-Álvarez, M.. (2011). SUSTAINABLE ENGINEERING BASED ON CRADLE TO CRADLE MODEL: an open architectural reference for C2C design. DYNA, 86(2). 199-211. DOI: http://dx.doi.org/10.6036/3873 Introducción: El diseño y desarrollo de productos sostenibles ha adquirido gran importancia dentro de la ingeniería industrial, al incrementarse el nivel de exigencia del mercado en aspectos innovadores, funcionales, estéticos y, sobre todo, respetuosos con el medio ambiente. Para conseguir este objetivo, es importante llevar a cabo un proceso de diseño y desarrollo innovador, que englobe los requisitos de sostenibilidad para que el producto y el sistema asociado a su ciclo de vida sean ecoeficientes. Por esta razón se desarrolla este estudio, orientado a la fundamentación teórica del nuevo paradigma Cradle to Cradle y al establecimiento de un modelo de diseño y desarrollo bioinspirado. Todo ello incardinado dentro de los principios de este nuevo enfoque de sostenibilidad (C2C) y de la actuación profesional de ecoinnovación, ecodiseño, ecoindustria y ecología industrial. Ideas principales: El Modelo Genómico de Ecodiseño (MGE) propuesto, se define como una metodología para la concepción de productos que satisfagan las necesidades individuales y colectivas, bajo el nuevo paradigma de la ecoefectividad de Cradle to Cradle. Análisis: El método Cradle to Cradle puede ser aplicado en la Ingeniería Civil para que las edificaciones y todas las construcciones en sí, en la fase de construcción y durante su vida útil, no sean tan dañinas con el medio ambiente. En su etapa de ejecución los materiales deben ser biodegradables y ser devueltos descompuestos al suelo dándole nutrientes, o bien deben ser reutilizados en otras obras o construcciones volviendo a empezar el ciclo. Para ello el montaje y desmontaje debe ser rápido. Esta es una idea que podría ser aplicada en zonas no sísmicas, para así poder utilizar construcciones de madera. En nuestro país no podría lograrse totalmente ya que las edificaciones necesariamente tienen que ser de concreto o íntegramente de acero, (preferiblemente concreto porque es más económico) pudiendo ser únicamente reutilizados los encofrados de madera o de acero.

CAPÍTULO 2. ECOLOGÍA INDUSTRIAL Cita: Cervantes Torre-Marín, G. Sosa Granados, R. Rodríguez Herrera, G. y Robles Martínez, F.. (22 de septiembre de 2008). Ecología industrial y desarrollo sustentable. Revista Ingeniería UADY, 13, 63, 65. Introducción: El desarrollo económico basado en la producción masiva de bienes y servicios, ha traído consigo severos daños al ambiente debido a la estrecha relación que existe entre el crecimiento poblacional e industrial y el deterioro ambiental. Dicha situación ha llevado a nuestra civilización a enfrentar un importante reto: convertir las economías industrializadas en sistemas industriales sustentables, demandando la integración de las actividades humanas con los sistemas físicos, químicos y biológicos del planeta. De esta forma, como resultado de la aparición y evolución de diversos conceptos creados desde los años 70´s hasta la actualidad, surge el enfoque de la Ecología Industrial como una alternativa bajo la cual, los sistemas de producción lineal se convierten en cíclicos imitando el comportamiento de los ecosistemas naturales promoviendo el cierre de ciclo de materia, con el objetivo de garantizar el desarrollo sustentable a cualquier nivel, relacionando e impulsando las interacciones entre los sectores económico, ambiental y social. Ideas principales: El objetivo final al que tiende la Ecología Industrial, es garantizar el desarrollo sustentable a cualquier nivel: global, regional o local, relacionando a sus tres sectores, como se muestra en la Figura 3. Logrando esta interrelación, es como la Ecología Industrial pretende alcanzar el desarrollo sustentable que proporcione las condiciones ideales para el adecuado desarrollo de la humanidad y de las futuras generaciones. Análisis: La producción desmesurada y la explotación demográfica ha llevado a la contaminación ambiental a niveles nunca antes vistos. Para cambiar esto hay que dejar de lado la producción lineal y fomentar la producción cíclica ya que así eliminaríamos en gran cantidad los desperdicios ocasionados por las industrias. En la Ingeniería Civil este paradigma puede ser empleado, los desperdicios podrían ser utilizados por otras industrias. Tales como la madera utilizada en el encofrado, podría ser quemada por otra industria y utilizada como carbón, o podría tallarla y usarla como viruta para abono o piso base en la crianza de roedores.

CAPÍTULO 3. DESMATERIALIZACIÓN Cita: Hugo Babativa, Jefferson Cuervo. (22 de Mayo de 2013). Desmaterialización Ambiental. 29 de Noviembre 2013, de PREZI Sitio web: https://prezi.com/zzkvvdgwjpho/desmaterializacion-ambiental/?webgl=0 Introducción: La desmaterialización, se hace mediante la reducción del flujo de materia en la economía para mantener la capacidad de asimilación del ecosistema (planetario, regional y local) a niveles tolerables. La estrategia de la desmaterialización se manifiesta directamente en la reducción de entradas de materias primas, a las cadenas productivas de bienes y servicios, y la reducción de salidas de desechos y sustancias toxicas al medio ambiente. Ideas principales: Como consumidores, si de verdad queremos contribuir ante esta tendencia, debemos de pensar antes de hacer una compra, conocer el producto que se está pensado adquirir, buscar información acerca del mismo, analizarlo y hacernos la pregunta ¿En verdad lo necesito?, pensar en cuántos años probablemente vaya a desecharlo, en pocas palabras pensar en el ciclo de vida del producto. Análisis: El tema de la desmaterialización es un paradigma que debe ser utilizado en todo momento y con la mayoría de las cosas que utilizamos. Exprimir al máximo los productos que utilizamos, nos lleva a tener ganancias económicamente hablando, así como, reducir la entrada de producción de estos productos. Y por consiguiente obtener menos desperdicios. Al fin y al cabo, todos salimos ganando. En la Ingeniería Civil la utilización desmesurada de materiales es un caso de todos los días, obteniendo como resultados costos elevados y montones de desechos y desperdicios. Para ello hay que tener conciencia sobre desmaterialización, y maximizar así el uso de los materiales usados en campo. Tales como la madera en la partida de encofrado y desencofrado. Para que esto pueda realizarse de manera exitosa hay que tratar adecuadamente la madera con polímeros especiales, y concientizando a los obreros para que trabajen de esta manera. Así lograr disminuir el costo de materiales que le puede ayudar económicamente al Ingeniero o bien al cliente, y de igual manera disminuir los desechos de la obra. También puede ser aplicado a las mezclas de mortero y concreto, tratar de no desperdiciar en lo posible en el momento del transporte y colocación del mismo.

CAPÍTULO 4. BIOMIMETISMO Cita: César Bendoya Frutos. Biomimetismo entre los endemismos arquitectónicos y taxones en Cantabria (Tesis de pregrado). Universidad Politécnica de Madrid, España. Introducción: Adaptar las soluciones que proporciona la naturaleza a retos y problemas que tengamos en un proceso productivo, tecnológico, organización, etc. La filosofía es tan sencilla como potente: desde que surgieron los primeros organismos vivos, la vida ha tenido 3.800 millones de años para superar los numerosos retos que plantea la colonización del planeta Tierra, diseñando los mecanismos y soluciones necesarios para adaptarse y sobrevivir, los cuales le han permitido generar la vasta diversidad de organismos que observamos hoy en día. Ideas principales: Han sido cuantificados los parámetros de diseño formales tomando como referencia las especies vegetales o la arquitectura vernácula, sin perder de vista los objetivos buscados por normativas o institutos en la reducción del consumo energético vinculado a la calefacción y ventilación.

Análisis: La naturaleza por si sola es perfecta y el hombre ha tratado de imitarla por miles de años, como la impermeabilidad de las hojas en los trajes impermeables, asemejar los trenes bala con la forma del pico de las aves, los túneles como lo hacen las hormigas, etc. Una obra de Ingeniería Civil que imita a la naturaleza es el edifico Eastgage en Harare, Zimbabue. Usando como ejemplo los termiteros el edificio Eastgage está ventilado y climatizado por medios naturales, consiguiendo mantener su interior a una temperatura constante y fresca durante todo el año, sin recurrir a la refrigeración artificial. La ventilación del Eastgate cuesta una décima parte de la ventilación de un edificio equipado con aire acondicionado estándar y consume un 35% menos de energía que seis edificios convencionales. Tal como lo descubrieron los propietarios del Eastgate, un edificio que tenga un uso eficiente de la energía también puede resultar bueno para el bolsillo.

CAPÍTULO 5. ECOEFICIENCIA Cita: José Simón Ramos Campazas. Aprovechamiento de escombreras de pizarra en la fabricación de hormigones ecoeficientes (Tesis de Doctorado). Universidad de León, España. Introducción: La extracción a cielo abierto y la elaboración de pizarra generan importantes cantidades de residuos pizarrosos, debido al escaso rendimiento de la actividad (entre un 8 y 12 %). Estos residuos, apilados en escombreras, causan daños ecológicos y paisajísticos, con la posible contaminación de ríos y acuíferos. La sociedad percibe las canteras como una actividad muy agresiva con el medio ambiente, que causa daños irreparables. De aquí se deriva la necesidad de reciclar los estériles, y así lo indica la legislación sectorial minera y la ambiental. La Junta de Castilla y León, en colaboración con la Universidad de León, Empresas y Centros de Investigación, fomenta la investigación para buscar aplicaciones a estos residuos. Surge el concepto de ecoeficiencia, aplicado tanto a materiales como a procesos. Ideas principales: Contribuir a buscar una aplicación a los residuos de pizarra, ensayando los estériles para conocer sus características físicas y químicas y analizar la posibilidad de su utilización como áridos para la fabricación de hormigones. Los resultados indican que es posible sustituir áridos tradicionales del hormigón por pizarra procedente de escombrera. Se han realizado una serie de dosificaciones con la finalidad de conocer la incidencia de la pizarra en las propiedades mecánicas del hormigón. Análisis: La minería por mas controlada que pueda llegar a ser siempre contamina el área que la rodea, no sólo hablando del suelo, agua y aire, sino también socioculturalmente. Para ello la ecoeficiencia nos habla del tratamiento de los residuos adecuado que se debe emplear en cualquier campo (en este caso la minería) como es el reciclado, tratamiento y disposición de estos. En Ingeniería Civil se puede aplicar este paradigma con los materiales cotidianos usados en obra, como la madera. La cual se le debe dar el máximo uso posible, luego tratar de reciclarla, tratarla y finalmente cuando haya culminado su vida útil, buscar un lugar donde disponer adecuadamente sus residuos.

CAPÍTULO 6. ECONOMÍA CIRCULAR Cita: Ellen MacArthur Foundation. (2017). Economía Circular. 2017, de Ellen MacArthur Foundation Sitio web:https://www.ellenmacarthurfoundation.org/es/economiacircular/concepto Introducción: El presente modelo económico lineal de “tomar, hacer, desechar” se basa en disponer de grandes cantidades de energía y otros recursos baratos y de fácil acceso, pero está llegando ya al límite de su capacidad física. La economía circular es una alternativa atractiva y viable que ya han empezado a explorar distintas empresas. La economía circular es reparadora y regenerativa, y pretende conseguir que los productos, componentes y recursos en general mantengan su utilidad y valor en todo momento. Este concepto distingue entre ciclos técnicos y biológicos. Ideas principales: 

Preservar y mejorar el capital natural



Optimizar el uso de los recursos



Fomentar la eficacia del sistema

Análisis: La producción lineal produce grandes cantidades de residuos, para evitar esto se han implementado varios paradigmas. En este caso se propone que el producto de una empresa, cuando haya culminado su vida útil no sea desechado sino sea devuelto a la misma empresa para que esta pueda volver a utilizar sus componentes. El usuario se beneficia económicamente ya que le costaría mucho menos el precio del producto cambiado en vez de comprarlo. La empresa se beneficiaria de igual manera en costos ya que emplearía componentes usados para crear nuevos. Y el ambiente se beneficia, ya que se disminuiría los residuos al máximo de la empresa. En Ingeniería Civil se cumple esto en el caso de los encofrados metálicos alquilados, es un modo de no utilizar madera, no genera residuos. Y al culminar la obra los encofrados son devueltos al proveedor. De esta manera se ahorra costos y se disminuye desperdicios.

CAPÍTULO 7. HUELLA ECOLÓGICA Cita: Ricardo Estévez. (2011). ¿Qué es la huella ecológica?. 15 de marzo del 2011, de ECOIntelgencia Sitio web: https://www.ecointeligencia.com/2011/03/que-es-la-huellaecologica/ Introducción: La huella ecológica se va consolidando como indicador de sostenibilidad a nivel internacional. En el contexto económico, existe desde hace tiempo un indicador aceptado y utilizado mundialmente: el Producto Interior Bruto (PIB). Sin embargo, frente los nuevos desafíos que se nos presentan, necesitamos completar la información que ofrece el PIB para poder diseñar políticas equilibradas que reflejen nuestro compromiso con Medio Ambiente y el bienestar social. Este indicador biofísico de sostenibilidad integra el conjunto de impactos que ejerce una comunidad humana sobre su entorno, considerando tantos los recursos necesarios como los residuos generados para el mantenimiento del modelo de consumo de la comunidad. Ideas principales: 

Necesita un flujo de materiales y de energía



Se necesitan sistemas ecológicos para absorber los residuos generados durante el proceso de producción y el uso de los productos finales.



El espacio es también ocupado con infraestructuras, viviendas, equipamientos reduciendo así las superficies de ecosistemas productivos.

Análisis: Este paradigma se encarga básicamente de retroalimentar a la naturaleza todo lo que hayamos contaminado, para que así se pueda lograr un equilibrio ecológico y por lo tanto que cada persona o grupo de personas deje de contaminar sin aportar a la naturaleza. En la Ingeniería Civil, solo se da lugar a los desperdicios para que no haya una contaminación desmesurada, sino tratar de controlarla en lo posible. Mas sin embargo los residuos siempre existirán. Siendo imposible aplicar este paradigma en el campo de la construcción.

CAPÍTULO 8. ENFOQUE SISTÉMICO Cita: Jorge E. Triviño M.. (2015). El enfoque sistémico: aplicación al subsector de agua potable y alcantarillado (A. P.A.). Ingeniería e Investigación, 16, 10-23. Introducción: Al presentar en este documento una síntesis de los principios básicos del análisis de sistemas y su aplicación al sector de agua potable y saneamiento, se desea contribuir en forma práctica a la divulgación y aplicación de una ciencia relativamente joven que permite mejorar cada vez más las organizaciones y su administración, sin causar traumatismos ni ocasionar resistencias al cambio deseado, en beneficio de la salud del hombre. Ideas principales: La importancia de la teoría de los sistemas estriba en su facultad de describir, analizar y debatir la índole de las cosas en pocos términos generales. El mayor beneficio derivado del concepto de sistema es permitir una visión global de la problemática y como consecuencia hacer énfasis en la misión de la organización. Análisis: Practicar nuevos paradigmas que ayuden a la organización y administración de actividades diversas para así disminuir el trauma a la naturaleza y a la sociedad es algo que se está llevando hace algunos años. El Enfoque Sistémico enfatiza en dar prioridad a la misión de la organización, así como llevar a cabo cuidadosamente las tareas que se deban realizar. En el campo de la construcción esto debe ser supervisado o por el Ingeniero Civil o por algún Ingeniero de Riesgos, siendo estos capaces de controlar, dirigir, las actividades que se lleven en la obra para que estas puedan ser realizadas correctamente, con el menor impacto ambiental posible, así como su correcta ejecución. Teniendo así excelentes resultados, y la posibilidad de accidentes se disminuye considerablemente.