Con plástico se construirían muros ligeros y sostenibles en viviendas

 Según un estudio de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), con plásticos reciclados y fibras de madera se fabricarían muros divisorios en viviendas para reducir el uso de materiales convencionales con impacto ambiental.

Estos paneles prefabricados se harían a partir de polietileno de alta densidad (HDPE), un tipo de plástico comúnmente empleado en las botellas de agua que, junto con fibras de madera de una especie de pino, contribuiría a reducir el problema de los residuos plásticos y el impacto ambiental generado por la fabricación de ladrillos de arcilla, ya que este mantiene sus propiedades mecánicas incluso después de ser reutilizado.

“Lo que buscamos es tratar de mejorar el medioambiente utilizando esos materiales desechados, pero que también mantengan sus propiedades mecánicas después del reciclaje”, explica Luisa Fernanda Sierra Franco, magíster en Construcción de la UNAL, autora del estudio.

Para reforzar el material se propone incorporar fibras de madera del pino romerón, una especie nativa de Colombia seleccionada porque mejora la cobertura vegetal durante su crecimiento y tiene la capacidad de regenerarse después de ser talado. Además, se incluirían fibras de vidrio para aumentar la resistencia del material compuesto.

“Para llegar a estos materiales y sus propiedades, el estudio se basó en cálculos teóricos y análisis comparativos con paneles prefabricados existentes, como por ejemplo uno de una empresa eslovaca compuesto por una estructura de madera natural y un relleno de paja”, explica la investigadora.

Así, utilizando datos de propiedades mecánicas obtenidos de la literatura científica, la investigadora y su director de tesis, el profesor Andrés Felipe Pérez Marín, de la Facultad de Artes, realizó una “regla de mezclas” para determinar las características del nuevo material compuesto y si su uso sería eficiente.

“A través de fórmulas y cálculos medimos las propiedades del material compuesto que conforma el panel de 85 cm de largo, 40 cm de ancho y 3 m de alto. La resistencia a la flexión arrojada fue de 27,65 megapascales (MPa), la elasticidad fue de 5,802 MPa, el esfuerzo a la atracción de 105,71 MPa y el coeficiente de Poisson de 0,49, que indica cómo se deforma un material”, explica la magíster.

La lectura que hizo es que el panel de madera plástica es sumamente viable para emplearlo en construcción. Esto quiere decir que, con estos resultados, se podrían realizar pruebas de laboratorio y ensayos prácticos para confirmar estos resultados antes de cualquier implementación real.

“El potencial que vemos es que los paneles servirían como alternativa a la mampostería en muros divisorios en viviendas que sería más sostenible y ligera”, enfatiza.

Reducir el impacto ambiental de la construcción

“A lo largo de la historia hemos visto que la construcción se ha manejado con los mismos materiales. Aunque existen tecnologías suficientes para mejorarlos, en 2024 seguimos utilizando el concreto y la mampostería, que implican la explotación de recursos naturales, deforestación e impactos significativos al medioambiente”, señala la magíster Sierra.

Por ejemplo, la fabricación tradicional de ladrillos de arcilla conlleva varios problemas ambientales, entre ellos que los hornos empleados en este proceso operan continuamente emitiendo partículas contaminantes al aire las 24 horas del día, lo cual no solo afecta la calidad del aire, sino que además provocaría enfermedades respiratorias en las poblaciones cercanas a las ladrilleras.

Además, la extracción de arcilla para estos ladrillos a menudo implica remover vegetación, lo cual altera la estructura del suelo que generaría pérdida de fertilidad, lo que conlleva que difícilmente pueda crecer cualquier tipo de planta.

Esta investigación abre la puerta a futuras exploraciones en el campo de los materiales sostenibles para la construcción a propósito del creciente énfasis en la sostenibilidad y la economía circular para transformar la industria de la construcción hacia prácticas con menor impacto ambiental.

Esterilla de “acero vegetal”: alternativa para reforzar viviendas de adobe

 En Latinoamérica cerca de 35 millones de personas viven en construcciones de tierra, y en especial en viviendas construidas en adobe, muchas de ellas vulnerables a sismos. Ingenieros de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) demostraron que la esterilla de guadua, o “acero vegetal”, sería una solución sostenible y económica para reforzar dichas estructuras.

En Colombia, con la esterilla de guadua se podrían hacer intervenciones en viviendas de municipios como Tunja, Villa de Leyva, Ráquira o Barichara, y también en viviendas patrimoniales de ciudades como Bogotá, en barrios como La Candelaria o Chapinero.

Jhonatan Augusto Forero, magíster en Ingeniería y Estructuras de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), explica que “la guadua es una lámina rudimentaria plana, de material natural, fácil de obtener y de bajo costo. Para obtener una esterilla de 4 m este bambú verde se moldea con unos 250 golpes de hacha”.

En su trabajo propone un análisis de este material a través de varios experimentos con 36 bloques de adobe, compuestos por 30 % de tierra, 35 % de arcilla, 1 % de tamo (trigo o cebada), 4 % de estiércol y 30 % de arena, con dimensiones muy similares a las de un ladrillo: 35 cm de ancho x 17 cm largo y 10 cm de alto.

“La investigación empezó con la fabricación y caracterización mecánica de las unidades de adobe utilizadas para elaborar muretes (muros pequeños) y material de pega, manteniendo las propiedades similares a los muros hechos para la construcción de estas viviendas”, explica el magíster.

Resistencia puesta a prueba

En su trabajo, el magíster realizó ensayos sobre la esterilla de guadua empleada para el refuerzo, para lo cual hizo dos pruebas con las unidades de adobe: una débil y otra fuerte.

La primera consistió en poner estos bloques sin refuerzo de esterillas de guadua, y la segunda con esterillas, colocándolas en la máquina universal de ensayos Shimadzu, que mide la compresión (resistencia), la tensión (que representa la fuerza por unidad) y la flexión (deformación que presenta un elemento estructural alargado), y así evidenció que la esterilla sí aporta resistencia en los muretes y bloques.

De igual forma, en las pruebas de comprensión encontró que en los bloques de adobe la resistencia aumentó en un 34,8 % proporcionalmente al reforzamiento para los muros con esterilla espaciada por ambas caras, y con esterilla completa aumentó el 59,2 % con respecto a los bloques sin ningún tipo de reforzamiento.

Según el ingeniero, se trata de un aporte muy valioso porque les permitiría a muchas familias de bajos recursos de Colombia y de la región, reforzar sus viviendas con esta alternativa.

“Esta propuesta pretende conservar estructuras ya existentes y así evitar un mayor impacto ambiental. El reforzamiento con elementos sintéticos o de acero a veces no es compatible con la tierra”, anota.

La profesora Caori Takeuchi Tam, de la Facultad de Ingeniería, directora de la tesis de maestría, destaca que “esta sería una alternativa para el mejoramiento del comportamiento de muros de adobe, por eso es importante la caracterización mecánica de muretes. Además, esto permitiría, por ejemplo, que los habitantes de una casa evacuen de manera oportuna, en caso de un sismo”.

Otro aspecto importante es que las casas construidas en adobe no son sismorresistentes, por lo que cualquier movimiento telúrico hace que se caigan con facilidad.

“La idea es que esta información se pueda plasmar en una cartilla para que las personas que vayan hacer el reforzamiento estructural sepan cómo hacerlo”, concluye el experto.

El magíster Forero presentó los resultados de su trabajo de investigación en el Foro Internacional de Riesgo, Prevención, Vulnerabilidad y Mejoramiento, realizado el 22 y 23 de septiembre en la Universidad de Cuenca (Ecuador).