Ing. Carla Andrea Aramayo Guzman – R.N.I. 18756

Es ingeniero civil de la Universidad Mayor de San Andrés, con cursos de especialización en “Gestión de residuos de construcción y demolición (RCD) con enfoque a la circularidad Universidad Mayor de San Andrés- Cooperazione Internazionale, Movimientos de remoción en Masa. Experta en contrataciones de obras nacionales e internacionales. Diplomada en Educación Superior Universitaria.

RESUMEN

Actualmente la práctica del reciclaje ha tomado más fuerza, y busca ser aplicada en todos los campos posibles.

El vidrio es un material ideal para este propósito; puede ser reciclado una infinidad de veces. El vidrio reciclado no solo se suscribe a la recogida para reutilización o fabricación de envases o elementos decorativos sino que también puede pasar a formar parte como material de construcción principalmente, como reemplazo de agregado o aditivo con fines estéticos.

El uso de vidrio reciclado tiene múltiples beneficios para el medio ambiente, desde permitir ahorrar energía y reducción de residuos sólidos hasta reducir el consumo de materias primas.

Palabras clave

Reciclaje- recycling, vidrio- glass, agregado- aggregates for the concrete

INTRODUCCIÓN

La construcción, es un sector idóneo para fomentar el uso racional de residuos de este tipo ya que consume grandes volúmenes de materias primas y genera escombros procedentes de la demolición de edificios. Por otra parte el interés por utilizar residuos de construcción y demolición en las nuevas edificaciones, como alternativa que contribuya a la solución del problema ambiental que origina la eliminación de los mismos. La ciudad de La Paz tiene en funcionamiento la primera planta de transformación de residuos de construcción y demolición, produciendo 64 toneladas por día coadyuvando en la mejora del medioambiente, con estos áridos, la planta produce losetas y adoquines que por ahora están en fase de evaluación.

La introducción del vidrio reciclado como agregado reciclado, para la elaboración de hormigón se dan por el año de 1970, presentándose el problema de la reacción (Álcali-sílice) que provoca grietas superficiales en el hormigón debido a una expansión generada por la reacción entre el sílice amorfo presente en el vidrio con la pasta de cemento de naturaleza alcalina; actualmente varios estudios, técnicas y la ingeniería de materiales permiten controlar las reacciones álcali-sílice, dentro de las cuales están el empleo de cemento de bajo contenido alcalino, usar aislantes en la superficie del vidrio para impedir las reacciones, el vidrio soda cálcico es el vidrio comercial más común y el menos costoso. Sus componentes principales son: óxido de silicio (SiO2 71-73%), óxido de sodio (Na2O 12-14%) y óxido de calcio (CaO 10-12%). Se utiliza principalmente para la fabricación de envases (botellas, jarros, vasos de uso diario) y vidrio para ventanas (en la industria de la construcción y automotriz). La proporción en que se encuentran algunas impurezas en la materia prima afecta a la coloración del vidrio, fundamentalmente el óxido de hierro (Fe2O3), el óxido de aluminio (Al2O3) y el óxido de cromo (Cr2O3). Los vidrios soda cálcicos de color verde tienen la mayor concentración de estas impurezas (hasta un 7% en peso) lo que los hace aptos para el uso referido en la construcción, contrariamente a los de color ámbar o incoloro tienen una menor proporción (2,5% y 0,5% respectivamente).

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Durante los últimos años el sector de la construcción ha crecido debido al aumento de la población demográfica. De acuerdo a las proyecciones del Instituto Nacional de Estadística (INE) para el 2022 el país sobrepasaría los 12 millones de personas. La población cruceña en el 2021 seria de casi 3,4millones de habitantes (28%), mientras que La Paz alcanzaría los 3 millones (26%) de habitantes. 

Este incremento de población afecta proporcionalmente al medio ambiente, en especial en la producción de residuos sólidos, por lo cual se van buscando alternativas ecológicas como sustitutos de los materiales de construcción, una alternativa la constituyen los residuos de construcción y demolición llamados RCD. Así también otra parte de los residuos sólidos (aproximadamente un 20%, es constituido por vidrio). 

En Bolivia las empresas cerveceras, fábricas de vinos, ron, refrescos y conservas, empresas productoras de medicamentos, así como por el consumo de bebidas y líquidos de la población, utilizan envases de vidrio, que no son reutilizados. Por lo que en su gran mayoría, van a parar a los vertederos municipales o a los bordes del río. 

Otro aspecto que incrementa y repercute negativamente en el medio ambiente, es la explotación de los agregados naturales debido a la demanda que se tiene para consumo como materia prima en la construcción de obra civil, la explotación de los recursos naturales no renovables como lo son los agregados naturales, tiende a escasear en épocas y carecen de un control adecuado al no tener un límite de explotación. Consecuencia de la sobreexplotación de árido es la pérdida de flora, fauna, desestabilización por el movimiento de tierras que alteran el paisaje del lugar y contamina las riberas de los ríos por las empresas chancadoras.

Analizadas estas situaciones, se incursiona en plantear el vidrio reciclado como sustituto de un porcentaje de agregado grueso y realizar la evaluación de la resistencia a compresión.

OBJETIVO PRINCIPAL

El presente estudio tiene como principal objetivo la evaluación de la resistencia a compresión del mortero de hormigón con vidrio reciclado como sustituto de parte del agregado grueso. A su vez permitir la reducción del empleo de materias primas no renovables, brindando materiales de construcción alternativos procedentes de material reciclado que responda con características de resistencia y durabilidad mejores o similares a la de los materiales tradicionales. El uso de vidrio reciclado ayuda a ahorrar energía y es menos costoso, además de reducir residuos y el consumo de materias primas. 

METODOLOGÍA APLICADA

La investigación se llevó a cabo en cuatro etapas:

1. Recopilación de experiencias previas y diseño de la mezcla con agregado natural.
2. Selección y estudio de materiales: Agregados y vidrio reciclado.
3. Elaboración de probetas base y con sustitución de material.
4. Evaluación cualitativa y cuantitativa de las características del hormigón fresco y endurecido, repercutiendo en la resistencia a compresión.

Elaboración de probetas de hormigón con sustitución de agregado fino por vidrio reciclado: ensayos de resistencia del hormigón

Se fijó como parámetro de diseño de la mezcla un hormigón que alcanzara como mínimo 210 kg/ cm 2 de resistencia promedio a los 28 días, para lo cual se realiza la dosificación de mezcla según la tabla 1.

TABLA 1: DOSIFICACION DE PROBETAS 

Fuente: Elaboración propia

El tratamiento de los agregados para la mezcla, las dimensiones de las probetas utilizadas, desmolde y curado fue realizado siguiendo la norma ASTM C-31.

En estado endurecido se realizaron ensayos de resistencia a la compresión en probetas de 10x20 cm y de 15x30 cm, a las edades de 7, 14,21 y 28 días.

RESULTADOS 

Puede observarse en la ilustración siguiente que a los 28 días, la probeta convencional con 0% de vidrio reciclado como sustituto de agregado cumplió con el requerimiento de resistencia 242 kg /cm2 (establecido en 210 kg/ cm 2); mientras que las probetas con adición de vidrio alcanzaron (220 kg/ cm 2  , 214 kg/ cm 2  y 187 kg/ cm 2) en correspondencia a los porcentajes de sustitución de vidrio reciclado (15%, 20% y 30%).

Ilustración 1. RESULTADOS DE RESISTENCIA A COMPRESION SEGUN PORCENTAJES DE AGREGADO SUSTITUIDO Y EDADES DE ROTURA

Fuente: Elaboración propia

A pesar de ello, es notable que resistencia a los 28 días alcanza un valor superior al de diseño hasta la sustitución de un 20% del agregado de vidrio reciclado como sustituto.

Un factor importante observado, es el control intenso en la dosificación en las muestras con sustitución de agregado así como condiciones de control en estado fresco. Siendo que este estudio aún está en proceso, es importante mencionar sobre reactividad álcali-sílice, que no se han observado deterioros en la superficie de las probetas ensayadas hasta los 28 días.

Al utilizar desechos de vidrio en la elaboración de hormigón se puede obtener similares valores respecto a las propiedades mecánicas, al mismo tiempo que se contribuye de manera sostenible con el ambiente y la sociedad.

Con este proyecto se pretende aprovechar el 100 % de los desechos de botellas de vidrio enviados a los rellenos sanitarios o botaderos, considerando que cada materia prima extraída del ambiente es un desecho potencial al medio ambiente.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• https://www.bolivia.com/tecnologia/noticias/economia-circular-se-abre-campo-en-la-paz-con-reciclaje-de-escombros
• Estado Plurinacional de Bolivia, Reglamento de la Ley N° 1333. (1992). REGLAMENTACIÓN DE LA LEY N° 1333 DEL MEDIO AMBIENTE. REGLAMENTO DE GESTIÓN DE RESIDUOS SOLIDOS. BOLIVIA. 
• IBNORCA. (Noviembre de 1996). Residuos sólidos- Determinación de parámetros de diseño sobre residuos sólidos municipales. Norma Boliviana 743. Bolivia.         
• ALAVEDRA, P. 1998. La construcción sostenible. El estado de la cuestión. Instituto Juan de Herrera. MADRID. ESPAÑA. ISSN: 1578-097X. [en línea]. http://habitat.aq.upm.es/boletin/n4/apala.html [Consulta: 4 de mayo de 2013].  
• AGUILA. H, V. 2006. Residuos de Construcción y Demolición. Tesis de maestría. Instituto Juan de Herrera, 2007. 50p 
• Marcelo R. Proaño. (2008). Temas de Hormigón Armado. (1era edición). [Online] http://publiespe.espe.edu.ec/librosvirtuales/hormigon/indice-00-00-00-00.htm [Abril 26, 2016]. 
• SANCHEZ, M. 2015. El vidrio reciclado Ciudad México, México.

Ing. René D. Delgado Rúa - R.N.I. 17685

Es ingeniero civil de la Universidad Mayor de San Andrés con cursos especializados en aeropuertos y aeronáutica, además de Maestría  en Gerencia de Proyectos (c), diplomado en Educación Superior y diplomado en Supervisión de infraestructura vial con drones.

RESUMEN

Una apropiada planificación aeroportuaria que permita construir instalaciones aeroportuarias que funcionen eficazmente durante su vida útil (de 30 a 50 años), requiere comprender el estado de la industria aeroportuaria/aeronáutica, así como conocer una perspectiva de su futuro. En el presente artículo se revisan las principales tendencias mundiales en lo concerniente a la industria de aeropuertos, las mismas que definen algunos de los retos más importantes que deberían considerarse al revisar, actualizar o replantear los planes maestros de los aeropuertos más importantes del país.

INTRODUCCIÓN

El indiscutible rol de los aeropuertos en el desarrollo de un país hace que se constituyan en recursos nacionales de vital importancia. El sistema de aeropuertos de un país cumple un papel clave en el transporte de personas y bienes, pudiendo incidir fuertemente en el comercio regional, nacional e internacional. Es en los aeropuertos de uso público donde el sistema de aviación se enlaza con los distintos sistemas de transporte en superficie, permitiendo así la interconectividad de las diversas modalidades de transporte. Es por esta característica que diversos autores y organizaciones coinciden en reconocer a los aeropuertos la propiedad de ser intercambiadores modales del transporte aéreo con otros modos. Considerando una escala global de esta dinámica, es un hecho que el sistema de aviación civil, en particular sus aeropuertos, constituyen la columna vertebral del transporte mundial y una necesidad para el comercio y los negocios en el siglo XXI. 

Al respecto, Kasarda (2012), sostiene que el predominio del transporte aéreo se produjo como resultado de cinco olas superpuestas de desarrollo del transporte. La primera cuando las ciudades se construyeron alrededor de los puertos marítimos, la segunda cuando los ríos y canales proporcionaron redes de transporte, la tercera surgió de la instalación de vías férreas, mientras que la cuarta se derivó del transporte carretero (que expandió las ciudades hacia los suburbios exteriores). Finalmente, en la quinta ola los aeropuertos serán los motores del desarrollo urbano moderno. 

En este contexto, todo Estado necesita que el desarrollo de sus aeropuertos esté orientado a satisfacer la demanda de la aviación de una manera financieramente factible y al mismo tiempo compatible con el medio ambiente, el desarrollo de la comunidad y la interacción con otros modos de transporte. En esto radica la importancia de un proceso coordinado y participativo de planificación aeroportuaria, el cual se plasmará en el denominado Plan Maestro Aeroportuario, donde se representa de forma gradual el desarrollo último de un aeropuerto específico, exponiendo los datos y la lógica en la que se basa. A esta necesidad de desarrollo planificado de los aeropuertos de un Estado, se suma la recomendación 1.5.1 del Anexo 14 al Convenio de Aviación Civil Internacional,  que en su enmienda 15 adoptada en marzo de 2020 por la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) y prevista a ser aplicable a partir del 3 de noviembre de 2022, incorpora la previsión de que se establezcan planes maestros en aquellos aeródromos que cada Estado juzgue conveniente, lo cual ha sido reflejado en la Reglamentación Aeronáutica Boliviana RAB 137 – Reglamento sobre Diseño de Aeródromos. 

No debe perderse de vista que la existencia de los aeropuertos está en función de sus principales clientes, las líneas aéreas. Sin embargo, tampoco debería ignorarse el efecto de los aeropuertos como polos de atracción de actividades económicas no necesariamente aeronáuticas, ejemplo de lo cual son las denominadas aerotrópolis, mismas que son analizadas con mayor detalle más adelante. 

SISTEMA NACIONAL DE AEROPUERTOS – NECESIDAD DE SU ESTABLECIMIENTO Y PLANIFICACIÓN

Anteriormente, los planes maestros aeroportuarios se basaban exclusivamente en las necesidades locales de la aviación en determinado aeropuerto. En la actualidad, la planificación aeroportuaria ha evolucionado hacia un enfoque integral que considera no solo las necesidades locales, sino también las necesidades generales del sistema de aeropuertos que dan servicio a un área, región, estado o país (Horonjeff et al., 2010). Para que los procesos de planificación aeroportuaria tengan éxito y los resultados obtenidos sean apropiados, dichos procesos deben partir de directrices establecidas sobre la base de un sistema aeroportuario definido y los planes maestros. 

En el caso de Bolivia, no se ha establecido o conformado formalmente el sistema nacional de aeropuertos, siendo una necesidad que el país tenga claramente definido dicho sistema, con miras a planificar y gestionar la infraestructura aeroportuaria, de forma tal que su desarrollo se efectúe de forma ordenada y eficiente en cuanto a utilización de recursos, asegurando además que las necesidades de transporte aéreo sean atendidas adecuadamente, tanto ahora como en el futuro. Por lo tanto, una tarea a ser encarada por las autoridades competentes será la de proveer el marco estatal técnico-jurídico de planificación del sistema aeroportuario nacional, de forma tal que englobe a los aeropuertos del país, como partes interdependientes y funcionales que interactúan dentro del sistema. 

PROYECCIÓN DEL AEROPUERTO VIRU VIRU – AEROPUERTO HUB  O AEROPUERTO GATEWAY  

Es de conocimiento público la aspiración nacional de potenciar el Aeropuerto Internacional de Viru Viru, habiendo sido de notoria trascendencia en los medios de comunicación la idea de constituir este importante aeropuerto como un HUB. Sin embargo, la difusión de esta iniciativa no ha sido acompañada de una explicación técnica de las características de un aeropuerto de ese tipo, ni de los conceptos asociados al mismo. Estos conceptos técnicos pueden no ser tan intuitivos y podrían llevar a confusiones a personas no especializadas en disciplinas de aeropuertos o transporte aéreo. Por lo tanto, resulta útil revisar, así sea de forma general, los fundamentos técnicos relativos al tema.

En primer lugar, debe contextualizarse que el término “HUB” originalmente hace referencia el modelo de rutas “hub-and-spoke” (concentración y distribución) adoptado por la mayoría de las líneas aéreas buscando mayor eficiencia en sus operaciones, en contraste con las operaciones más simples "point-to-point” (punto a punto), que tradicionalmente han asumido las aerolíneas nuevas más pequeñas. En la figura 1 se ilustra la diferencia de estos modelos de rutas, donde se puede apreciar que atender la demanda de trasporte aéreo para 8 ciudades hipotéticas mediante una red punto a punto requeriría efectuar 16 vuelos, cada uno con el empleo de los recursos necesarios (aeronaves, tripulaciones, combustible, etc.). Al usar una estructura hub-and-spoke, solo se requerirían 8 vuelos, resultando evidente la mayor eficiencia alcanzada, lo cual se potencia aún más si consideramos que se tratan de cientos de vuelos diarios que llegan a los principales HUB. 

Sin embargo, el modelo Hub-and-Spoke también tiene posibles desventajas, como transbordos adicionales, tiempos de escala, saturación del sistema en ciertos horarios. A esto se suma que el futuro de la aviación se perfila hacia que el mercado oferte rutas directas, lo cual puede hacer que los aeropuertos HUB pierdan relevancia, debido a los adelantos tecnológicos que hacen posible  vuelos más largos con aeronaves más pequeñas, además del crecimiento de aerolíneas de bajo costo y que la preferencia del servicio sigue siendo la de las conexiones directas.

También debe considerar que un aeropuerto se constituye en HUB no por decisión de un aeropuerto o de una instancia de gobierno, sino de las líneas aéreas que eligen un aeropuerto como HUB como parte de sus estrategias empresariales cuando se dan ciertas condiciones económicas específicas, principalmente que ya exista un significativo tráfico con origen/destino en el mismo aeropuerto. Una línea aérea no puede basar su economía enteramente en los pasajeros en conexión, ya que el margen de ganancia que le deja cada pasajero en conexión es significativamente más bajo. Esto explica porque los principales Hub del mundo se han desarrollado gracias a ser el centro de operaciones y conectividad de una línea aérea específica, por ejemplo, Dubai tiene a Emirates, Heathrow a British Airwys, Frakcfurt a Lufthansa, El Dorado a Avianca, Tocumen a Copa. 

Por lo tanto, si bien es factible la proyección del Aeropuerto Internacional Viru Viru como HUB, que esto suceda dependerá de factores que no recaen directamente en el ámbito de acción de un aeropuerto. Tampoco depende de decisiones de autoridades nacionales, aunque estas pueden establecer políticas de tasas e impuestos que hagan el aeropuerto más atractivo financieramente para los explotadores aéreos. 

Respecto a infraestructura aeroportuaria, las ampliaciones y mejoras no son una condición previa requerida para que un aeropuerto sea un HUB, sino que dichas inversiones deberían ser la respuesta al crecimiento de la demanda cuando esta supere la capacidad aeroportuaria, lo cual es parte del desarrollo de cualquier aeropuerto, independientemente si es HUB o no. 

Un punto de partida para una óptima planificación del Aeropuerto Viru Viru es comprender que para que sea exitoso debe apuntarse principalmente a una alta conectividad, tanto de vuelos domésticos como internacionales. En este sentido, el modelo denominado “Gateway Airport” (aeropuerto de entrada), se ajusta bastante a las características de transporte aéreo de Viru Viru. Este tipo de aeropuerto Gateway, puede identificarse como el primero al que se arriba para ingresar a un país o región, o el último de partida al salir de la misma.

Los aeropuertos Gateway dan acceso a los flujos globales de todo tipo, desde insumos biomédicos, hasta teléfonos inteligentes, incluyendo también ejecutivos corporativos internacionales, banqueros de inversión y turistas extranjeros. Para esos viajeros y potenciales inversionistas que llegan por aire, los aeropuertos presentan la primera y la última impresión del área. Por lo tanto, la eficiencia aeronáutica, la experiencia de los pasajeros y el impacto visual de los aeropuertos deben tratarse como componentes importantes del marketing regional y de la ciudad, y los aeropuertos son activos críticos para el éxito empresarial (Kasarda, 2014). Al respecto, investigaciones muestran que la cantidad de vuelos y pasajeros está correlacionada con la cantidad de graduados universitarios en una ciudad, y su dependencia de las industrias basadas en el conocimiento (Florida et al., 2012).

AEROTRÓPOLIS 

Los aeropuertos tradicionalmente han sido proyectados y construidos en las afueras de las ciudades, pero frecuentemente se observa que con el tiempo las ciudades tienden a rodear a los aeropuertos, generándose una fuerte interdependencia entre ambos. Esto ha dado lugar a que algunos investigadores prevean un futuro caracterizado por aerotrópolis, lo cual consideran como el siguiente paso en la globalización del mundo a través de los viajes (Kasarda, Lindsay, 2012). Frecuentemente se mencionan como ejemplos exitosos de estos sistemas urbano-aeroportuarios a los aeropuertos de Incheon de Corea del Sur o Schipol de Amsterdam. Más recientemente, el Plan Maestro del Aeropuerto de Honk Kong, incorpora el modelo en el complejo denominado Sky City. 

Una aerotrópolis simplificadamente puede entenderse como la región urbana metropolitana dominada y dependiente de un aeropuerto central que cuenta con terminales multifuncionales, como nexo con líneas aéreas, comercios, locales de restauración donde dentro del predio aeroportuario se cuenta, además que dentro del predio aeroportuario, edificios de oficinas, hoteles, en el área terminal, hoteles centros de entretenimiento, centros comerciales, oficinas; y en el exterior una compleja red de negocios, Áreas residenciales de uso mixto, vivienda y servicios de la fuerza de trabajo de la aerotrópolis, hoteles, centros de exposición, centros de esparcimiento y ocio. Considerando que la ventaja competitiva de cualquier ciudad está fundada en su infraestructura bien planificada, una aerotrópolis desarrollada en el marco del planeamiento estratégico, con el aeropuerto como su núcleo comercial multimodal, crea una ventaja competitiva urbana en el siglo XXI. Esto implica integrar la planificación urbana y aeroportuaria para proyectar zonas y actividades que potencien 

CONCLUSIONES

Si bien establecer y desarrollar un aeropuerto es una inversión considerable, al mismo tiempo puede generar miles de millones de dólares en la economía local y promover el crecimiento de industrias valiosas. Por tal motivo, los aspectos señalados deberían tomarse en cuenta en la planificación del desarrollo de los aeropuertos del país, particularmente del aeropuerto internacional Viru Viru, al ser el más importante en términos de impacto en el sistema de transporte aéreo. 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

Florida, R., Mellander, Ch., Holgersson, T. (2012). Up in the Air: The Role of Airports for Regional Economic Development (CESIS Electronic Working Paper Series Paper No. 267) The Royal Institute of Technology - Centre of Excellence for Science and Innovation Studies (CESIS)

Horonjeff, R., McKelvey, F. X., Sproule, W. J., Young, S. B. (2010). Design & Design of Airports. McGraw Hill

Kasarda, J., Lindsay, G. (2012). Aerotropolis: The Way We’ll Live Next. Penguin Books 

Kasarda, J. (2014). Gateway Airports: Commercial Magnets and Critical Business Infrastructure. Kenan-Flagler Business School - University of North Carolina at Chapel Hill

Reymar Medrano Chui – RNI: 50321

Es Ingeniero Civil de la Universidad Mayor de San Simón

RESUMEN

Evidenciando que el grano de caucho se expande y ocupa mayor volumen de vacíos en mezclas asfálticas densas, se planteó estudiar su incorporación en mezclas asfálticas semidensas considerando tres distribuciones granulométricas (fina, media y gruesa) en porcentajes de adición de 0.5, 0.8 y 1.0% sobre el peso de los agregados. El diseño de estas mezclas se realizó mediante del método Marshall con el fin de evaluar la expansión del grano de caucho reciclado.

De los resultados obtenidos, se observa que la adición de 1.0% de granulometría fina de grano de caucho presenta un incremento de expansión del 11.89% para un contenido de 6.5% de cemento asfáltico comparado con una mezcla asfáltica semidensa sin caucho.

Palabras clave: Grano de caucho reciclado, mezclas asfálticas semidensas, cemento asfáltico, método Marshall.

INTRODUCCIÓN

Las llantas provenientes de neumáticos usados es tal vez uno de los elementos que más se desechan en el mundo, según la OMS (Organización Mundial de la Salud) las llantas de desecho en el mundo son más de 3 billones y se prevé que incremente un billón por año (Bravo et al., 2015).

En Bolivia, según un estudio de SWISSCONTACT (2018), se generan alrededor de 2 millones de neumáticos fuera de uso o alrededor de 63.000 toneladas anuales.

La utilización del Grano de Caucho Reciclado (GCR) para modificar las mezclas asfálticas cuenta con grandes beneficios para la infraestructura vial, además de beneficios medioambientales debido al aprovechamiento de las llantas usadas, las cuales son un componente de contaminación a gran escala debido a su corta vida útil y su mala disposición final (Diaz et al., 2017).

DESARROLLO

1.1. Caracterización de materiales a utilizar en mezclas asfálticas semidensas

Se determinó las características de los materiales utilizados con base a la metodología Marshall. Los ensayos que se realizaron para determinar las propiedades de los materiales, agregado y cemento asfáltico, fueron elaborados siguiendo las respectivas normas de la American Society for Testing and Materials (ASTM).

Existen diferentes normativas para el diseño de mezclas asfálticas semidensas,  se optó por utilizar la normativa colombiana (INV-E450, 2012), razón por la cual se cuenta con tamices de configuración de la norma americana, esta normativa presenta dos tipos de gradación en agregados, de los cuales se utilizó para fines de esta investigación la Mezcla Semidensa en Caliente de tamaño máximo de 19 mm o 3/4” (MSC-19).

1.2. Diseño y dosificación de la mezcla semidensa convencional y con GCR

   1.2.1. Mezcla asfáltica semidensa convencional

El diseño fue elaborado por el método del Instituto del Asfalto (Institute, 2014), tomando un 6% de vacíos como parámetro de diseño y la mezcla asfáltica fue realizada conforme a la norma ASTM-D6926. Los agregados fueron seleccionados mediante bancos y previamente calentados en horno a una temperatura de 15ºC por encima de la temperatura del cemento asfáltico.

   1.2.2. Mezcla asfáltica semidensa incorporada con GCR

Para la elaboración de mezclas asfálticas semidensas incorporando GCR, se realizó de la misma forma que la mezcla convencional, previamente se determinó los porcentajes óptimos de GCR mediante un ensayo de sensibilidad a la humedad tomando en cuenta los siguientes aspectos:

• La granulometría del grano de caucho (GCR) fue seleccionado bajo la norma chilena NCh 3258-2012, en la cual se optó por utilizar el promedio del porcentaje pasante, de cada banda granulométrica con las siguientes descripciones, donde: GG= Granulometría Gruesa, GM= Granulometría Media y GF= Granulometría Fina.
• Según los estudios internacionales (Airaudo, 2007; Dupré, 2013), el porcentaje de adición del grano de caucho reciclado “GCR” son: 0.5 a 1.0%. 

En esta investigación se adicionó 0.5%=A, 0.8%=B y 1.0%=C con respecto al peso del agregado.

1.3. Resumen de resultados

    1.3.1. Determinación del porcentaje de GCR óptimo

Se realizaron 54 cuerpos de prueba, 9 grupos de 6 cuerpos con diferente granulometría de caucho y porcentaje de adición, los cuales se ensayaron la sensibilidad a la humedad (ASTM-D4867, 2009) para determinar los grupos que mejor resultados presenten. Los porcentajes y granulometría que mejores resultados obtuvieron son: AM, BF y CF. La tabla 1 muestra los resultados obtenidos.

Tabla 1 – Resistencia a la humedad - % óptimo de GCR

   1.3.2. Diseño Marshall

Se desarrolló siguiendo la norma ASTM-D6927. De los resultados obtenidos en la tabla 2 se puede observar que la mezcla con 0.5%-GM presenta un valor de estabilidad más elevado que la mezcla semidensa convencional.

Tabla 2 – Diseño Marshall de mezcla convencional

   1.3.3. Evaluación de la expansión del grano de caucho

Posterior a la elaboración y diseño, se realizó la evaluación de los cuerpos de prueba, en los cuales se logra observar un incremento de la altura en los especímenes con grano de caucho reciclado GCR respecto a las convencionales semidensas, las partículas de GCR tienden a hincharse con la acción de cemento asfáltico lo cual provoca la expansión de estos, esto se puede observar en la Tabla 3 y en la Figura 1.

Figura 1 – Altura vs porcentaje de cemento asfáltico en mezcla semidensa convencional y con GCR

Tabla 3 – Promedio de alturas de los diseños Marshall

CONCLUSIÓN 

• Existe un incremento de 11.89% de altura en los cuerpos con grano de caucho respecto a las semidensas convencionales con contenido de 6.5% de cemento asfaltico.
• Se observa que existe un ligero incremento de 1.85% en la altura en cuerpos con 5.0% de cemento asfaltico
• Se puede evidenciar que a mayor cantidad de cemento asfaltico los cuerpos sin GCR tienden a tener una pérdida de altura brusca a diferencia de los cuerpos con GCR.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Airaudo Segovia, R. Estudio del Efecto de la Variación en la Granulometría del Caucho en Mezclas Asfálticas por Vía Seca, Universidad de Chile, Santiago de Chile. 2007.

ASTM. American Society for Testing and Materials. 1898.

ASTM-D4867. Standard Test Method for Effect of Moisture on Asphalt Concrete Paving Mixtures, American Society of Testing and Materials, USA. 2009.

ASTM-D6926. Standard Practice for Preparation of Asphalt Mixture Specimens Using Marshall Apparatus, American Society of Testing and Materials, USA. 2020.

ASTM-D6927. Standard Test Method for Marshall Stability and Flow of Asphalt Mixtures, American Society of Testing and Materials, USA. 2015.

ASTM D6927-15. Método de prueba estándar para Estabilidad y flujo Marshall de mezclas asfálticas. ASTM International 2015.

Bravo, F. M., Duran, M. J. C., Ortiz, A. J., & Soto, A. J. Reutilización de llantas, Universidad Cristiana de Bolivia, 2015.

Diaz, Cesar Mauricio Claros; CELIS, Liliana Carolina Castro. Implementación del grano de caucho reciclado (GCR) proveniente de llantas usadas para mejorar las mezclas asfálticas y garantizar pavimentos sostenibles en Bogotá. Bogotá: Universidad Santo Tomás.

Institute, A. Asphalt Mix Design Methods, Mustansiriyh University, USA. 2014.

INV-E450. INSTITUTO NACIONAL DE VIAS, MINISTERIO DE TRANSPORTE, COLOMBIA. 2012.

SWISSCONTACT, Reciclaje de llantas, productos verdes con valor agregado, Bolivia, 2020.

Ing. Vivian Elssy Medrano Rodríguez – R.N.I. 32.733

Es ingeniero ambiental de la Escuela Militar de Ingenieria con Maestria en Gestión Ambiental y Recursos Naturales, con diplomados en educación superior, planificación y desarrollo de competencias profesionales y educación superior, ecología y conservación, ingeniería ambiental aplicada, gestión ambiental y seguridad industrial, seguridad ocupacional y bioseguridad.

RESUMEN 

Los sistemas de información geográfica son herramientas de excelente tecnología y bastante uso diversificado en el presente siglo, habida cuenta que entre otras virtudes permite relacionar información (base de datos) con una localización geográfica (mapa), proporcionando a los usuarios potenciales la posibilidad de vincular datos demográficos con mapas políticos para generar información útil en tiempo real.  

En el presente trabajo se muestra la aplicación de los SIG en la localización adecuada de disposición final de residuos sólidos, utilizando para ello información cartografiada, algebra de mapas y evaluación multicriterio; constituyéndose en una herramienta de análisis y toma de decisiones a fin de lograr un medio ambiente en armonía.  

Palabras clave: Sistemas de información geográfica, evaluación multicriterio, disposición final, residuos sólidos, medio ambiente.

Key words: Geographic information systems, multi-criteria evaluation, final disposal, solid waste, environment.

INTRODUCCIÓN 

El presente artículo surge de la necesidad de lograr una relación armónica entre el ser humano y el medio ambiente, en merito a ello se ha podido observar que uno de los factores que más genera contaminación hídrica y atmosférica en diferentes ciudades, municipios y centros poblados es la deficiente disipación final de residuos sólidos en sectores que no reúnen las condiciones necesarias para este propósito. La aplicación de los SIG en la gestión de residuos sólidos es una buena alternativa para coadyuvar a mejorar las condiciones medio ambientales, precautelando sobre todo la salud humana, el bien estar y el equilibrio ente el hombre y su entorno.

Bolivia cuenta con la Ley 755 de Gestión Integral de Residuos y su Decreto Reglamentario sin embargo a la fecha no se ha superado estos efectos que genera una mala disposición final cuyos efectos que produce esta actividad se los observa en degradación de los suelos, vertido de lixiviados, gases, generación de vectores, etc, toda vez que en lugar de construir rellenos sanitarios en sectores adecuados que cumplan la normativa vigente aún se continua con la vieja práctica de acopiar los residuos en botaderos improvisados.

DESARROLLO

Los SIG están orientados a la gestión de datos espaciales constituyéndose en el instrumento más adecuado para la investigación y el trabajo profesional en las ciencias de la tierra y ambientales. Es una herramienta compleja, reflejo de la problemática del objeto de estudio de estas ciencias, fruto de la evolución y fusión de programas de muy distinto tipo que anteriormente se habían utilizado de forma independiente. La ausencia de tecnología actual basada en los sistemas de información geográfica que permita realizar el análisis multicirterio con miras a determinar el lugar más recomendable para la disposición final de residuos sólidos es una realidad de muchos centros poblados.

Como una idea general para la determinación del sito adecuado para la disposición final de residuos sólidos se recomienda seguir los siguientes pasos: 

1. Sistematización de capas base del área de estudio

Para el análisis geoespacial multicriterio, es necesario considerar diferentes coberturas (layers), las que aportan indicadores espaciales altamente relevantes por sus características propias.

1.1. Pendientes 

Se obtiene a partir del DEM (modelo digital de elevación) por medio de una herramienta denominada Slope del software ArcGis 10.5, el cálculo puede ser en porcentaje (%) o en grados. 

Obtenida la cobertura de pendientes, se reclasificación los valores, identificando las pendientes moderadas las que oscilan en 15 % por medio del método de algebra de mapas. 

1.2. Centros poblados 

Proporciona la ubicación de los centros poblados acantonados al interior de área de estudio, los datos de población se pueden obtener del Instituto Nacional de Estadística (INE).

1.3. Cuerpos de agua 

Constituye una de las más relevantes en el análisis SIG multicriterio, la normativa técnica actual boliviana (DS. 2954) establece que debe existir una distancia mínima entre el relleno sanitario y un cuerpo de agua.

1.4. Fallas geológicas 

Presenta información de la discontinuidad que se forma por fractura en las rocas de la corteza terrestre, identificando fallas en territorio boliviano de hasta miles de kilómetros de longitud; esta cobertura permite verificar la existencia de fallas geológicas que puedan comprometer la estabilidad del relleno sanitario e identificar futuros deslizamientos 

1.5. Áreas verdes 

Proporciona la ubicación de masas arbóreas y vegetación nativa, aspecto relevante al momento de determinar lugares de disposición de residuos en función a la aplicación de distancias óptimas de manera que estas áreas no sean afectadas. 

1.6. Redes viales 

Las redes viales validan las diferentes locaciones que genera el análisis SIG multicriterio, de no existir una vía cercana para la movilización y traslado de los residuos, el proyecto demandara un costo económico adicional muy elevado para su implementación. 

1.7. Tipo de suelo 

Brinda los parámetros necesarios para determinar si la ubicación a ser elegida cumple los parámetros establecidos y si existe la posibilidad de emplazar instalaciones para un relleno sanitario.

2. Generación de la metodología de evaluación multicriterio 

2.1. Aplicación de geo procesos y obtención de variables 

El análisis multicriterio por medio de la aplicación de los SIG, demanda que la información de entrada (input) tenga formato raster.

2.2. Obtención de criterios 

• Criterio uno – pendientes del terreno. 
• Criterio dos – centros poblados.
• Criterio tres – cuerpos de agua.
• Criterio cuatro – fallas geológicas. 
• Criterio cinco – áreas verdes.

Se aplica el método buleano (0,1), indica que el valor “1” cumple con los criterios asignados y el “0” no cumple (Ver Figura No.1). 

Figura No. 1 – Raster calculator y método Buleano (Fuente: Propia)

Después de obtener los cinco criterios se aplica el álgebra de mapas, el resultado final es una capa que muestra varios polígonos en color verde, los cuales en función a los parámetros introducidos “cumplen” con lo establecido en la normativa vigente para la implementación de rellenos sanitarios (Ver Figura No.2).

Figura No. 2 – Algebra de mapas y raster calculator (Fuente: Propia)

Al efectuar la sumatoria de superficies de las áreas de color verde, se obtiene un área total expresada en hectáreas, estas se constituyen en potenciales lugares para el emplazamiento de un relleno sanitario (Ver Figura No.3). 

Figura No. 3 – Áreas potenciales a ser un relleno sanitario (Fuente: Propia)

3. Validación de la ubicación 

La validación se obtiene considerando la proximidad a la red vial, aspecto que es relevante ya que no será necesario realizar una inversión extra para la construcción de vías, (Ver figura No.4).

Figura No. 4 – Validación de la ubicación del relleno sanitario (Fuente: Propia)

CONCLUSIÓN 

• La aplicación de los sistemas de información geográfica, permite la localización adecuada de disposición final de residuos sólidos. 
• Se ha utilizado siete variables geográficas como datos de entrada (input), las que han sido previamente procesadas a través de varios métodos geoespaciales con diferentes tipos de software SIG (privativo y libre) Arcgis y Qgis, para luego aplicar el álgebra de mapas y obtener el lugar óptimo de disposición de residuos. 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 

• Asamblea Legislativa Plurinacional. (2017). Ley de gestión integral de residuos. La Paz.
• Desarrollo, M. d. (2016). Lineamientos metodológicos territoriales de desarrollo integral para vivir bien. Ministerio de Planificación del Desarrollo.
• INE. (16 de marzo, 2015). Instituto Nacional de Estadística, 2015, de http://www.ine.gob.bo/ 
• Instituto Geográfico Militar, (2020). Mapas generales. La Paz : IGM.
• Visión Mundial. (2017). Manual de Sistemas de Información Geográfica. La Paz, Bolivia: Sagitario S.R.L. 
• Wood, H. A. (2016). Funcionamiento y características de los SIG . Costa Rica : Universidad Estatal a Distancia.

M.Sc. Ing. Edgar Gonzales Laura - R.N.I. 26403

Es Ingeniero Electrónico en sistemas de control de la Universidad Mayor de San Andrés con Maestría en Modelaje matemático, actualmente maestrante en Ingeniería Electrónica. 

RESUMEN

Se presenta un resumen de la metodología RUP y el proceso de notación UML para aplicarlos al modelado de sistemas en general.

Palabras clave: Metodología, proceso, notación, modelado.

INTRODUCCIÓN

Para modelar un sistema es necesario dos cosas: un proceso y notación.

RUP significa proceso racional unificado (Rational Unified Process), es una metodología de trabajo.

UML significa lenguaje unificado de modelado (Unified Modeling Language), notación gráfica.

Para modelar un sistema es posible aplicar RUP y UML.

Para software hay otros tipos de procesos como ser SCRUM, este cómo RUP son metodologías ágiles para el desarrollo de software.

DESARROLLO

El proceso de desarrollo RUP

Es una guía para usar UML, son los componentes que se deben usar a través del tiempo en forma ordenada.

A continuación se presenta un diagrama RUP aplicado, es una presentación simplificada del que se puede apreciar en lo que comprende un RUP apropiado.

Figura  1 Metodología RUP simplificado

Si las iteraciones se representarían en tiempo a meses, entonces es posible modelar un sistema en tres tiempos hasta la simulación, que es lo mínimo que se debe realizar para modelar un sistema. En cambio la implementación hace que varios componentes interactúen y toma varios tiempos.

Lenguaje UML

Es un lenguaje gráfico para visualizar (diagramas), especificar (especificaciones), construir y documentar un sistema (también se usa para proyectos de grado). UML ofrece un estándar para describir un "plano" del sistema (software, hardware, físico, mecánico, electrónico, etc.), incluyendo aspectos conceptuales tales como procesos, funciones del sistema, y aspectos concretos como expresiones de lenguajes de programación (en este caso Java), esquemas de bases de datos y compuestos reciclados.

UML cuenta con varios tipos de diagramas, los cuales muestran diferentes aspectos de las entidades representadas.

#	Diagrama UML	Propósito	Diagrama
1	Diagrama de casos de uso	Se centra en la identificación de los requisitos funcionales del sistema en consideración.
2	Diagrama de actividades	Se enfoca en actividades secuenciales y paralelas involucradas en cada requerimiento funcional del sistema.
3	Diagrama de clases	Describe la estructura del sistema en términos de clases y objetos.
4	Diagrama de secuencia	Representa los objetos involucrados en el escenario y la secuencia de mensajes intercambiados entre los objetos necesarios para llevar a cabo la funcionalidad.
5	Diagrama de colaboración o diagrama de comunicación	Muestra interacciones entre objetos usando mensajes secuenciados en un arreglo de forma libre.
6	Diagrama de máquina de estados	Describe la vida de un objeto utilizando tres elementos principales: estados de un objeto, transiciones entre estados y eventos que desencadenan las transiciones.
7	Diagrama de componentes	El propósito de un diagrama de componentes es mostrar la relación entre los diferentes componentes de un sistema.
8	Diagrama de implementación	Los diagramas de implementación se utilizan para describir los componentes de hardware, donde se implementan los componentes de software.

Herramienta

Para realizar los diagramas UML se puede usar el software Visual Paradigm. Es posible realizar los diagramas en UML en Visual Paradigm, y para el caso del Diagrama de Clases (se explica más abajo) se puede convertir a su código en Java, y  viceversa (ingeniería inversa).

Se puede descargar una versión de prueba de treinta días (Try Visual Paradigm free) para Visual Paradigm en: https://www.visual-paradigm.com/features/  que funciona sobre Windows, o Linux, u Os (son 720 Mb, tomar recaudos versión 16.3 actual al 25/05/2022)

La instalación es sencilla con la guía de asistente, habilitándose en modo Evaluate

CONCLUSIÓN

Es posible modelar sistemas con la metodología RUP y realizar la documentación con la notación UML.

Existen herramientas que permiten realizar los diagramas UML.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 [1] Dr. Suriya Sundaramoorthy, UML Diagramming: A Case Study Approach, CRC Press, Broken Sound Parkway NW, Suite 300, Boca Raton - USA, 2022.

[1] https://circle.visual-paradigm.com/category/uml-diagrams/. Diagramas UML. Visitado el 22/08/2022.

[2] https://circle.visual-paradigm.com/diagram-examples/. Ejemplo de diagramas UML. Visitado el 22/08/2022.