% ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ PROPIEDADES DE HORMIGONES ELABORADOS CON DISTINTO CONTENIDO DE POLVO GRANÍTICO AUTORES: V.L. Bonavetti Departamento de Ingeniería Civil - Facultad de Ingeniería Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires – Argentina O.A. Cabrera Departamento de Ingeniería Civil - Facultad de Ingeniería Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires – Argentina E.F. Irassar Departamento de Ingeniería Civil - Facultad de Ingeniería Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires – Argentina [email protected] $ % ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ RESUMEN La arena granítica triturada presenta un el elevado contenido de polvo (material < a 75 µm) y una forma angular y textura rugosa. Estas características requieren de un incremento en el consumo de agua o de pasta para alcanzar una determinada trabajabilidad en el hormigón, las cuales producen una disminución en sus propiedades mecánicas y durables. Aún así, la falta de disponibilidad de agregados que cumplan con la normativa vigente, y las regulaciones que tienden al cuidado del medio ambiente, ha extendido el uso de estos agregados considerados marginales. En este trabajo se estudia la influencia del contenido de polvo de piedra (0 a 20 %) en hormigones elaborados con arena granítica triturada. Las propiedades que se evalúan son: consistencia, exudación, resistencia a compresión, módulo de elasticidad, absorción de agua y grado de hidratación. Los resultados obtenidos permiten concluir que el empleo de hasta 20 % de polvo de piedra en la arena granítica triturada en la elaboración del hormigón, con un óptimo factor de empaque de los agregados no modifica la consistencia y disminuye la capacidad y velocidad de exudación. Como consecuencia de esto la absorción de agua, la resistencia y el grado de hidratación se incrementa con el aumento en el contenido de polvo en la arena. Palabras claves: Hormigón, polvo de piedra granítico, arena de trituración. ABSTRACT Crushed granitic sand presents high stone dust content (material < 75µm), an angular shape and a rough surface texture. These characteristics of sand produces an increase of water or paste demand to obtain a determined workability of concrete mixture, leading to reduce their mechanical properties and durability. However, the lack of good aggregate sources that meets with currently standard and the country regulations for save the environment have extended the use of this marginal aggregates. In this paper, the influence of stone dust (0 to 20% ) content in granitic crushed sand on the properties of freshly and hardened concrete are studied. Obtained results can conclude that the use of granitic crushed sand with 20% of stone dust for made concrete does not change its consistency, and decreases the capacity and velocity of bleeding when the mixtures are formulated with an optimum packing factor of aggregates. For hardened concrete, the absorption decreases and the compressive strength and the hydration degree increase when increasing the stone dust in crushed sand. Keyword: Concrete, stone dust granite, sand crushed. & % &' ' ()' *)&+ INTRODUCCIÓN Los agregados frecuentemente contienen sustancias que son consideradas como contaminantes. Dentro de este espectro se encuentran las impurezas inorgánicas tales como, mica, materia orgánica, y polvo de piedra, y las partículas inestables que no mantiene su integridad (arcillas, carbón, madera) o bien causan expansiones destructivas (ópalo, calcedonia, tridimita, pirita de hierro, marcasita) en el hormigón cuando están expuestas a congelación o en contacto con el agua (1). En mayor o menor medida todas estas sustancias afectan desfavorablemente las propiedades en estado fresco y endurecido del hormigón. En las arenas provenientes de la trituración de rocas, el material fino o polvo (< 75 µm) tiene la misma mineralogía de la roca de origen y su contenido, generalmente excede los límites permitidos por las especificaciones. Bajo determinadas condiciones, existen evidencias que este material mejora algunas de características del hormigón (2-3). El polvo, en estado fresco puede aumentar el consumo de agua de la mezcla y disminuir la capacidad y velocidad de exudación y el contenido de aire atrapado; dependiendo del módulo de finura de la arena y el contenido unitario de cemento empleado (4-6). En estado endurecido, puede aumentar la resistencia de las mezclas con bajo contenido de cemento (1-5), la contracción por secado (6-8) y disminuir la durabilidad frente al congelamiento y deshielo (2) y la resistencia a la abrasión (9). El contenido de polvo, está limitado por las normas, en función de su influencia sobre el consumo de agua. Para elementos estructurales no expuestos a desgaste las normas IRAM 1512 y ASTM C 33 permiten hasta 7 % de polvo, en tanto que la norma BS 882 propone un límite del 15 %. El estricto cumplimiento de las normas, requiere que estos materiales sean removidos de las arenas por lavado, con un considerable aumento del gasto energético y un incremento de desechos que ocasionan serios problemas de polución (2-5). ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ El uso de arena de trituración como único agregado fino en el hormigón está expresamente prohibido por el Reglamento CIRSOC 201 (10) del año 2000 (actualmente en discusión). Además, los reglamentos anteriores limitaban el consumo de agua del 3 hormigón a no más de 200 kg/m , de este modo antes de la aparición en el mercado de los aditivos reductores de agua, el empleo de la arena de trituración como único agregado fino no era posible. Por otra parte, los métodos de dosificación habitualmente utilizados, no contemplan el uso de este material (11); aún cuando se trate de en obras de pequeña envergadura; y/o bajo condiciones de exposición moderadas a leves; es decir, sin efectos de congelación y deshielo, en contacto con aguas y suelos con tenores despreciables de sulfatos y cloruros, etc. Por el contrario, el método de dosificación británico BS 1986, (Building Code Requeriments for Reinforced Concrete), discrimina los contenidos de agua para el empleo de arenas naturales y de trituración (12). La marginalidad de las arenas de trituración no sólo está dada por el alto contenido de polvo, sino también por su forma y textura superficial. La forma de las partículas de arena triturada, depende de la mineralogía de la roca madre, del tipo de trituradora y de la relación entre los tamaños de entrada y salida del material en la trituradora (13), mientras que su textura superficial depende de la dureza, el tamaño de grano y la porosidad de la roca original (12). La influencia del polvo en las propiedades del hormigón en estado fresco y endurecido, no puede ser considerada independiente de la forma de las partículas de la arena. Al cambiar la forma y la textura superficial de redondeada y lisa a angular y rugosa o cristalina se produce un incremento en el contenido de vacíos en estado suelto del orden de 35 (arena de río) a 43 % (arena triutrada) (14), por lo cual es necesario incrementar en un 30 % aproximadamente el volumen de pasta para asegurar una determinada trabajabilidad (15). Consecuentemente, el polvo incorporado en la pasta de cemento puede actuar como lubricante, separando las partículas de % ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ físicas de los agregados utilizados se muestran en la Tabla 1. El polvo granítico empleado corresponde al material fino (< 75µm) que se produce durante la elaboración de los agregados de trituración. Fue obtenido por tamizado de la arena y está básicamente compuesto por ortoclasa, cuarzo, biotita y muscovita (figura 1). Además, de acuerdo al difractograma de la figura 1 y al índice de plasticidad de 2.2 (Tabla 2), el polvo no poseía materiales arcillosos. El diámetro característico de sus partículas y su factor de empaque fueron 0.04 mm y 0.34, respectivamente. agregados y disminuyendo la fricción mecánica. Por lo expuesto, el contenido de vacíos aumenta con la aspereza y angularidad de las partículas debido al roce y a la trabazón de las mismas, es decir que el empaquetamiento del conjunto granular disminuye. Una forma de expresar indirectamente estas propiedades físicas del agregado sumada a su distribución granulométrica es el factor de empaque, el cual queda definido por la relación entre el peso por unidad de volumen y la densidad del agregado. El empleo de combinaciones de agregados que produzcan un factor de empaque cercano al máximo permitirá obtener una mezcla con un contenido de pasta mínimo, permitiendo reducir el contenido de cemento, hormigones más económicos, con mayor estabilidad volumétrica y un menor calor de hidratación. Por lo tanto, con agregados con forma y textura tan desfavorables, como son las arenas de trituración, el concepto de empaque es una herramienta útil para optimizar la combinación de los agregados (16). El objetivo del presente trabajo es racionalizar el empleo de arena de trituración con hasta 20 % de polvo, a partir del correcto diseño de la mezcla, contemplando la optimización del esqueleto granular y analizando su influencia sobre las propiedades en estado fresco y endurecido del hormigón. MATERIALES ENSAYO Y METODOLOGÍAS Diseño de la mezcla: El diseño de la mezcla se realizó teniendo en cuenta el factor de empaque de la mezcla de arena, polvo y piedra 6-20. Para ello, se empleó el modelo de Toufar Modificado el cual proporciona una buena estimación del factor de empaque para la mezcla de dos y tres agregados (17). La figura 2 muestra la variación del factor de empaque de los agregados empleados en este trabajo. Los contenidos óptimos de materiales granulares para producir el máximo factor de empaque (0.74) varían entre 5 a 10 % de polvo, 30 a 35 % de arena y 55 a 60 % de piedra. Para la elaboración del hormigón se adoptaron los siguientes contenidos: 8 % de polvo, 32 % de arena y 60 % de piedra, lo que representó una relación agregado fino + polvo/agregado total de 0.40 y un contenido de polvo en la arena de 20 % (relación polvo/agregado fino de 0.2). A pesar de esto, el contenido de pasta del hormigón debe ser superior al contenido de vacíos correspondiente al máximo empaque para alcanzar la trabajabilidad especificada (18), este exceso de pasta (overfill) fue de 7 %. DE Materiales: El aglomerante empleado en este trabajo fue un cemento portland normal (IRAM 50000) con una superficie específica 2 Blaine de 312 m /kg y una clase resistente CP40 (f´c > 40 MPa a 28 días ensayados sobre prismas de morteros ISO-RILEM). Como agregado fino se utilizó una arena triturada granítica (migmatita), la cual fue lavada a fin de eliminar totalmente el polvo, con módulo de finura de 2.86. Como agregado grueso se empleó una piedra partida granítica, con tamaño máximo de 19 mm. Las granulometrías de los agregados se encuentran comprendida dentro de los límites de la norma IRAM 1627. Las propiedades Con las proporciones de agregados adoptadas se realizó la dosificación del hormigón (H20) de manera de obtener una consistencia dentro del rango plástico (asentamiento: 50 a 100 mm). El resto de los hormigones estudiados se seleccionaron modificando sólo el contenido de polvo a las máximas cantidades permitidas por el Reglamento CIRSOC 201 (H5) y la norma BS 882 (H15). Además se dosificaron dos mezclas adicionales, una con un contenido intermedio de polvo (H10) y la otra con arena lavada (H0). ( % ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ Tabla 1 Granulometrías y propiedades físicas de los agregados. ARENA TRITURADA LAVADA PIEDRA PARTIDA 6-20 MM Tamiz, mm Pasa acumulado, % Tamiz, mm Pasa acumulado, % 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 Módulo de finura Densidad P.U.V. suelto, kg/m3 % Vacíos (suelto) Diámetro característico, mm Factor de empaque 100 92 58 37 20 7 2.86 2.64 1465 42.8 1.35 0.56 25.0 19.0 12.7 9.5 4.75 2.36 Módulo de finura Densidad P.U.V. suelto, kg/m3 % Vacíos (suelto) Diámetro característico, mm Factor de empaque 100 100 35 20 0 0 6.80 2.63 1541 45.1 18.0 0.59 Figura 1: Difractograma del polvo de roca. Figura 2: Variación del factor de empaque. + % ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ Tabla 2 Propiedades físicas del polvo. CARACTERÍSTICA Densidad P.U.V. suelto, kg/m3 % Vacíos (suelto) Límite líquido, % Límite plástico, % Indice de plasticidad Superficie específica Blaine, m2/kg sulfoaluminato de calcio hidratado y del aluminato hexagonal hidratado, si bien estos compuestos no están considerados dentro del modelo de Powers producen modificaciones en los contenidos de agua que se evalúan. En consecuencia, y a los efectos de aplicar este modelo de hidratación, el agua presente en la pasta de cemento se puede clasificar en agua evaporable y agua no evaporable, considerando que dentro de ésta última se encuentra casi toda el agua químicamente combinada (12). La del agua no evaporable se utilizó como estimador del progreso de la reacción de hidratación del cemento portland. El grado de hidratación ( ) se calculó como = wn/0.24, donde 0.24 es la cantidad de agua no evaporable que requiere el cemento empleado para lograr una hidratación total (20). POLVO 2.64 910 65.6 22.2 20.0 2.2 457 El contenido de cemento empleado en la elaboración de los hormigones fue de 350 3 kg/m y la relación agua-cemento fue de 0.59 permitió en todos los casos obtener la consistencia establecida. También se realizó otra serie de hormigón (H0p, H10p H20p) con aditivo reductor de agua (aditivo plastificante) 3 con contenido de cemento de 360 kg/m y relación agua-cemento de 0.53. El detalle de las proporciones de los hormigones se muestra en la Tabla 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Ensayos realizados: La evaluación del asentamiento y de la exudación se realizó de acuerdo a las normas IRAM 1536 y 1604, respectivamente. La resistencia a compresión, el módulo de elasticidad y la absorción de agua se determinó en probetas de probetas cilíndricas (15 x 30 cm) según las normas IRAM 1546, ASTM C 469 y C 642. Hormigones en estado fresco: Los hormigones H0 y H5 resultaron ásperos, pedregosos, poco cohesivos y con baja capacidad de retención de agua. Sin embargo, todas estas propiedades mejoraron sensiblemente a medida que se incrementó el contenido de polvo (H10, H15 y H20). El empleo de una relación agregado fino/agregado total y polvo/agregado fino determinadas a través del factor de empaque no produce un incremento en la demanda de agua para alcanzar una determinada consistencia, pues con la incorporación de hasta 20 % de polvo el asentamiento se mantuvo en 85 ± 15 mm (Tabla 4). Adicionalmente, el empleo de un aditivo reductor de agua permite una reducción de la relación agua-cemento de 0.59 a 0.53 y mantener el asentamiento dentro del mismo rango. El curado se realizó en agua saturada con cal a 21 ± 2 ºC y las edades de ensayos fueron 7, 28, 90 y 180 días. Los resultados informados corresponden al promedio de tres determinaciones. La cantidad de agua no evaporable (wn) se determinó de acuerdo al procedimiento propuesto por Powers (19). En la práctica, se realiza una división arbitraria del agua contenida en la pasta de cemento hidratada considerando que el agua evaporable es el agua libre que se pierde cuando la pasta es secada a una temperatura de 105 ºC, y el agua no evaporable es el agua combinada en los productos de hidratación y se pierde cuando se calcina a 1000 ºC. Pero, el agua evaporable también contiene parte del agua estructural (agua combinada) del Por otra parte, la exudación del hormigón está influenciada por las proporciones de las mezclas y las características de los materiales, el contenido de aire, las adiciones y los aditivos químicos y particularmente por la angularidad y granulometría de la arena (11). / % ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ Tabla 3 Proporciones de los materiales estudiados Materiales, kg/m3 Mezcla Agua Cemento Arena Polvo Piedra H0 205 350 715 0 1080 H5 205 350 679 36 1080 H10 205 350 644 71 1080 H15 205 350 608 107 1080 H20 205 350 572 142 1080 H0p 190 360 712 71 1080 H10p 190 360 641 107 1080 H20p 190 360 570 142 1080 (*) Aditivo reductor de agua en porcentaje del peso de cemento. Aditivo (*) Material menor a 300 µm, kg/m3 Factor de empaque ---------0.2 0.2 0.2 493 522 550 579 606 502 559 616 0.70 0.72 0.73 0.74 0.74 0.70 0.73 0.74 Tabla 4 Propiedades en estado fresco de los hormigones Mezcla H0 H5 H10 H15 H20 H0p H10p H20p Asentamiento, mm 80 100 100 95 75 100 80 70 Exudación Capacidad, % 19.2 13.2 9.1 6.2 4.3 14.6 8.4 4.0 En consecuencia, una cantidad mínima de finos debe incorporarse al hormigón para disminuir los efectos nocivos que produce la exudación. El reglamento CIRSOC 201 establece que para hormigones con tamaño máximo de 19 mm, la cantidad de materiales menores a 300 µm debe ser como mínimo 3 440 kg/m . Todos los hormigones estudiados cumplen con esta condición (Tabla 3), pero aún así los hormigones H0 y H5 presentaron elevada capacidad y velocidad de exudación -6 (Tabla 4), superando el límite de 100 10 3 2 cm /cm s establecido para alcanzar una exudación canalizada (21). Velocidad, cm3/cm2 s 170 10-6 178 10-6 57 10-6 25 10-6 21 10-6 150 10-6 18 10-6 5 10-6 Tipo Canalizada Canalizada Uniforme Uniforme Uniforme Canalizada Uniforme Uniforme presentando una elevada capacidad (14.6 %) -6 3 2 y velocidad de exudación (150 10 cm /cm s), que ocasiono que la misma sea canalizada. En resumen, para disminuir este parámetro y evitar sus efectos perjudiciales sobre las propiedades en estado endurecido no es necesario lavar la arena (22), si el contenido de polvo se mantiene entre 10 y 20 %. En trabajos efectuados sobre elementos estructurales de 2 m de altura, una capacidad de exudación del orden del 8 % ha resultado peligrosa, pues produce una disminución de resistencia entre las zonas superior e inferior, cercana al 30 % (23). En el presente trabajo, sólo las mezclas con un contenido de polvo entre el 15 y 20 % registraron valores de capacidades menores al 8 %. Por el contrario la capacidad y la velocidad de exudación registradas en los hormigones H10, H15 y H20 fueron considerablemente menores, provocando que la exudación sea uniforme. Estos hormigones presentaron una capacidad de exudación entre 2 y 5 veces menores que la correspondiente al hormigón H 0. De acuerdo al análisis anterior, el empleo en hormigones de arenas graníticas trituradas lavadas, o con porcentajes de polvo dentro de los límites establecidos por la norma IRAM 1512, presentan una alta exudación canalizada, acompañada de una menor cohesión de la mezcla. Estas características, van afectar tanto la resistencia como la durabilidad de los elementos estructurales. Adicionalmente, la reducción en el consumo 3 de agua (205 a 190 kg/m ) con el empleo de un aditivo reductor de agua permitió diminuir la exudación de los hormigones con polvo, pero aún así la muestra H0p continuó - % ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ Resistencia a compresión: La figura 3a muestra la evolución de la resistencia a compresión de los hormigones con contenido variable de polvo y relación agua-cemento de 0.59. En la misma puede observarse que a medida que se incrementa el contenido de polvo en el hormigón la resistencia aumenta. El mayor incremento con respecto al hormigón H0 se produce a los 7 días, alcanzando valores de 17 a 41 %. A partir de esta edad la ganancia de resistencia comienza a disminuir siendo a los 180 días entre 4 y 17 % mayor que la registrada por el hormigón H0. Una situación similar presentaron hormigones realizados con la incorporación de un aditivo reductor de agua, presentando incrementos de 15 a 25 %, y de 6 a 10 %, a 7 y 180 días, respectivamente (Figura 3b). algo conservadores para estimar el módulo de elasticidad de estos hormigones. En tanto que la mejor aproximación la establece los reglamentos CEB y CIRSOC 201. Absorción de agua: La evolución de la absorción de agua de la serie con relación agua-cemento de 0.59 se informa en la figura 5. A medida que se incrementa el contenido de polvo presente en el hormigón la absorción de agua disminuye. A partir de los 28 días los hormigones con más de 10 % de polvo presentan una absorción de 30 a 35 % menor que la correspondiente al hormigón H0, en tanto que en el hormigón H5 esta reducción alcanzó solamente al 10 a 16 %. Grado de hidratación: La evolución del grado de hidratación relativo al hormigón sin polvo (H0) y relación agua-cemento de 0.59 se muestra en la figura 6. En la misma puede observarse que este parámetro se incrementa cuando aumenta el contenido de polvo en la arena y que el máximo incremento se produce en las primeras edades (hasta los 7 días) registrando valores de 10 a 38 % mayores que el correspondiente al hormigón H0. Módulo de elasticidad: La relación existente entre la resistencia característica y el módulo de elasticidad de las dos series de hormigón se muestra en la figura 4. Sobre ella se han superpuesto las curvas de predicción establecidas por los reglamentos CIRSOC y CEB, la recomendación ACI 318 (Building Code Requirements for reinforced Concrete) y por el Código BS 8110 (Code of Practice for Design and Construction). Resultados similares fueron obtenidos en estudios realizados sobre morteros de cemento portland (ISO-RILEM) con reemplazo parcial de arena silícea por polvo de piedra granítico. El aumento en el grado de hidratación del cemento fue de hasta 20 % respecto al mortero de control (7). Por su parte, Soroka and Setter (24), arribaron a conclusiones similares empleando en la elaboración de los morteros polvos de origen basáltico, dolomítico y calcáreo. La resistencia característica de los hormigones se estimó suponiendo un buen grado de control en la elaboración del hormigón. En la misma puede observarse que la rigidez obtenida por los hormigones con polvo de piedra es similar a la registrada por el hormigón H0 y H0p. Además, tanto la recomendación ACI 318 como la norma BS 8110, ésta última para resistencias características superiores a 30 MPa, resultan * % ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ a) Relación agua-cemento: 0.59 Figura 3: Resistencia a compresión de los hormigones. Figura 4 Relación entre la resistencia característica y el módulo de elasticidad de ambas series de hormigones. b) Relación agua-cemento: 0.53 Figura 5 Absorción de agua de los hormigones con contenido variable de polvo y relación agua-cemento de 0.59. RELACIÓN ENTRE LA RESISTENCIA, LA ABSORCIÓN Y EL GRADO DE HIDRATACIÓN Este comportamiento puede justificarse por medio del efecto físico que el polvo de piedra produce, pues el mismo mejora el empaquetamiento del cemento y dispersa sus granos acelerando su velocidad de hidratación. El efecto de dispersión se atribuye a la ubicación del polvo entre los granos de cemento aumentando el área de contacto grano de clinker-agua que posibilita un aumento en la velocidad de hidratación inicial. De acuerdo a Powers [19], la resistencia a compresión de una pasta de cemento, está relacionada con la relación gel-espacio, la cual depende del grado de hidratación y de la relación agua-cemento, pues este parámetro relaciona el volumen de productos de . % ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ hidratación con el espacio disponible para alojar los mismos. En la figura 7 se muestra la variación de la resistencia con respecto a la relación gelespacio. En la misma se puede observar que con la misma relación gel-espacio, los hormigones con polvo poseeuna resistencia mayor que el hormigón H 0. Este comportamiento se puede explicar a partir de varios factores. En principio, los hormigones con polvo presentaron un mejor empaquetamiento del cemento y un mayor factor de empaque de su esqueleto granular, con una disminución de la capacidad y velocidad de exudación y de la absorción de agua, todos estas variables provocaron un incremento de la resistencia que la relación gel-espacio no puede valorar. Figura 6 Evolución del grado de hidratación relativo de los hormigones con relación agua-cemento de 0.59. Eficiencia del cemento: Otra forma de evaluar el efecto del polvo de piedra presente en la arena de trituración sobre la resistencia, es a través del factor de eficiencia del cemento, definido como la relación entre la resistencia a compresión y el contenido de cemento empleado en la elaboración del hormigón (Tabla 5). En los hormigones con relación agua-cemento de 0.59, a los 7 días, la presencia de polvo incrementa este rendimiento hasta en un 41 %, en tanto que a 28 días (edad de diseño de la mayor parte de los hormigones estructurales) este aumento alcanza a ser de hasta 30 %, a edades más avanzadas las diferencias se reducen aún más y a 180 días el hormigón H20 tiene una eficiencia 13 % mayor que el hormigón H0. En consecuencia, este parámetro no puede justificar por completo el comportamiento fundamentalmente de las muestras H0 y H5, pues el mismo establece la porosidad de la pasta en función del grado de hidratación y la relación agua/cemento, pero no considera el aumento de la porosidad del hormigón debido a la exudación canalizada que presentaron estos hormigones. Por este motivo, si se analiza la relación existente entre la resistencia a compresión y la absorción de agua (figura 8), pueden identificarse claramente diferenciados la tendencia de esta relación correspondiente al hormigón H0 y la tendencia de las muestras con más de 10 % de polvo. Figura 7 Relación gel-espacio en función de la resistencia a compresión de los hormigones con relación aguacemento de 0.59. Figura 8 Relación entre la resistencia a compresión y la absorción de agua de los hormigones con relación agua-cemento de 0.59. $' % . ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ Tabla 5 Eficiencia del cemento en los hormigones, en MPa/kg de cemento. Edad, días Muestra 7 28 90 180 H0 0.053 0.077 0.094 0.099 H5 0.062 0.084 0.099 0.104 H10 0.067 0.093 0.105 0.108 H15 0.074 0.096 0.106 0.109 H20 0.075 0.100 0.110 0.113 H0p 0.057 0.091 0.101 0.108 H10p 0.072 0.101 0.111 0.116 H20p 0.077 0.103 0.114 0.118 polvo presente en la arena dado por la norma BS (15 %) resulta mucho más adecuado desde el punto de vista de estos parámetros. La incorporación de materiales menores a 75 µm (no plásticos) produce un considerable incremento del grado de hidratación en las primeras edades debido al efecto filler, en tanto que a edades más avanzadas su influencia es menor. Por último, el comportamiento de los hormigones estudiados, tanto en estado fresco como en estado endurecido, demuestra la posibilidad de usar de arenas graníticas sin lavar. Esta conclusión implica un importante ahorro en los costos de producción de la arena y aumenta la posibilidad de su utilización. Similar comportamiento registra la eficiencia del cemento en la serie con relación agua-cemento de 0.53, sin embargo en este caso los incrementos registrados resultan algo menores. Este efecto es más acentuado a los 28 días, pues con el empleo de 20 % de polvo en la arena la eficiencia resulta sólo 14 % mayor a la obtenida por el hormigón H0P, esto puede ser debido a la mejor calidad que presentó este hormigón. AGRADECIMIENTOS Los autores desean agradecer el financiamiento otorgado por la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. REFERENCIAS Por último, la evolución de la eficiencia del cemento también puede ser explicada en parte por el efecto filler que produce el polvo de piedra, aumentando el grado de hidratación inicial del cemento portland. Con el transcurso del tiempo y con el desarrollo de la hidratación del cemento en el H0 estas diferencias tienden a reducirse. 1.- U. S. Dep. of the Interior - Bureau of Reclamation. Concrete manual. Governmente Printing Office. Washington. 54, 1979. 2.- V.M. Malhotra, G.G. Garette. Performance of concrete incorporating limestone dust as partial replacement for sand. ACI Journal. 82, (3), 363-371, 1985. CONCLUSIONES Frente a agregados con formas y texturas desfavorables, el empleo del factor de empaque óptimo para diseñar el hormigón constituye una herramienta adecuada que permite el empleo de dosificaciones racionales con adecuadas propiedades en estado fresco y endurecido. 3.- C.J. Mendoza, M. Mena Ferrer. Influencia de los agregados en los concretos estructurales del D.F. IMCYC. XXV, (192), 9-20, 1987. 4.- S. Popovics. Concrete - Making Materials. Hemisphere Pub. Corp., Washington. 208-210, 1979. El empleo de arenas de trituración con un contenido de polvo de 5 % (normas IRAM y ASTM), produce hormigones con una elevada capacidad y velocidad de exudación y absorción de agua, lo que provoca una disminución de la resistencia. El límite de 5.- I.V. Kalcheff. Portland cement concrete with stone sand. Special Engineering Report. National Crushed Stone Association. Washington. 20, 1977. $$ % ! " #$ , , " ' -$-)-.&+ &' ' ()' *)&+ 6.- A.E. Ahmed, A.A. El-Kourd. Properties of concrete incorporating natural and crushed stone very fine sand. ACI Materials Journal. 86, (4), 417-424. 1989. forma y textura del agregado fino. Proc. Congreso de Ingeniería 2000, Estructuras, Materiales y Técnicas Constructivas hacia el Siglo XXI, Buenos Aires, 236-247, 2000. 7.- V.L. Bonavetti, E.F. Irassar. The effect of stone dust content in sand. Cement and Concrete Research. 24, (3), 580-590, 1994. 17.- P. Golterman, V. Johansen, L. Palbol. 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Ambito de aplicación de hormigones con arena triturada. Proc. Congreso Internacional de Ingeniería Estructural y Tecnología del Hormigón. AIE-AATH. 2, 379-392, 1993. 16.- C. Montenegro, O. Cabrera, E.F. Irassar. Factor de empaque: Influencia de la $& ! &' ' ( ) " # $% # ' *%*+*, &- MEDIDAS DE POTENCIAL DE CORROSIÓN EN SISTEMA DE PENETRACIÓN ACELERADA DE IONES Cl-, EN HORMIGÓN ARMADO AUTORES: Ana María Carvajal Pontificia Universidad Católica de Chile Escuela de Construcción Civil [email protected] Carmen Silva Pontificia Universidad Católica de Chile Tesistas Escuela de Construcción Civil [email protected] Jorge Valiente Pontificia Universidad Católica de Chile Tesistas Escuela de Construcción Civil [email protected] Andrés Venegas Pontificia Universidad Católica de Chile Tesistas Escuela de Construcción Civil [email protected] % ! &' ' ( ) " # $% # ' *%*+*, &- RESUMEN Esta investigación presenta un estudio y análisis experimental de las variables: tipo de cemento y razón agua/cemento, que inciden en la durabilidad de las estructuras portuarias de hormigón armado, frente a la acción del agente agresivo Cl Se utilizaron cuatro tipos de cemento: Portland corriente, Portland Puzolánico, Portland Siderúrgico y Siderúrgico y tres razones agua/cemento: 0,45; 0,50 y 0,55. Se fabricaron 88 probetas de hormigón de dimensiones 15 x 15 x 15 cm con acero en el interior para realizar los distintos análisis. Se desarrolló un nuevo sistema de penetración acelerada de iones cloruro, que permite comparar los materiales frente a la acción de este agente agresivo. Se realizaron mediciones de potencial de corrosión como también análisis químicos cualitativos de profundidad de penetración de Cl , en probetas que se diseñaron para estos fines. El método analítico cualitativo de penetración de cloruros desarrollado en esta investigación, indica la presencia de cloruros en estructuras de hormigón en forma tan expedita como es la conocida fenolftaleína para la profundidad de carbonatación. El sistema acelerado de penetración de cloruros permitió comparar los distintos tipos de cemento y razones agua/cemento y diferenciarlos según la resistencia que presentaron a la penetración de cloruros. Entre los resultados obtenidos, el cemento Portland Puzolánico presentó un mejor comportamiento para la razón a/c 0,45 penetrando sólo 1,1 cm, en este sistema. Los resultados obtenidos en esta investigación permiten pensar que se contará con una herramienta importante para predecir el comportamiento de los materiales y sistemas frente a la acción de los agentes químicos agresivos estudiados. Palabras claves: hormigón armado, corrosión, durabilidad ABSTRACT This investigation meet the study and experimental análisis of the variables, type of cement and water/cement ratio, that impacting of the durability of the port structures of reinforced concrete, in the face of the action of aggressive agent cholride. It is utilized four types of cement: current Portland, Pozzolanic Portland, Siderurgical Portland and Siderurgical and three water/cement ratio: 0,45, 0,50 and 0,55. It is manufactured 88 test tubes of concrete of dimensions 15 x 15 x 15 cm with steel in the interior for to realize the different analysis. It is realized measurement of corrosion potential as also qualitative chemical analysis on the penetration depht of Cl , in test tubes that design for this purposes. It is developed a new system of accelerated penetration of chloride ions that enable to compare the materials in the face to the action of the mentioned aggressive agents. The qualitative analytic method developed in this investigation, indicate the presence of chloride in the structures of concrete in form as quick as the well know phenolphthalein for the carbonation depth. The acceleration system of chloride penetration that enable comparing the different types of cement and water/cement ratio and differentiate it according the resistance that show it of the chloride penetration. Between the results obtained, the cement Pozzolanic Portland show a best conduct for the a/c ratio 0,45 penetrating only 1,1 cm, in the system. The results obtained in this investigation we enable us to think that it is counted whit a tool for to predicting the conduct of the materials and systems in the face to the action of the chemical aggressive agents studied. Key words: reinforced concret, corrosion, durability & ! &' ' ( ) INTRODUCCIÓN " # $% # ' *%*+*, &- En la práctica, aparece gran cantidad de factores agresivos de distinta intensidad que afectan a las estructuras durante su vida útil y que hacen muy complicada la tarea de decidir correctamente la elección de 6 materiales, dosificaciones y procedimientos. Es por esto que el objetivo de nuestra investigación es analizar las principales variables que inciden en la durabilidad de las estructuras portuarias de hormigón armado: tipo de cemento y relación agua/cemento, con la finalidad de entregar las recomendaciones técnicas para obtener un hormigón más estable frente a la acción del ambiente marino, a través de análisis de resultados obtenidos en cámaras de cloruros donde se han acelerado los procesos estudiados. Las investigaciones realizadas en el tema corrosión, coinciden al afirmar que la agresividad del medio marino e industrial, principalmente la presencia de cloruros y el fenómeno de la carbonatación, puede causar consecuencias desfavorables sobre la durabilidad de las estructuras de hormigón 1 armado. De estudios realizados sobre las estructuras portuarias en el Ministerio de Obras Públicas 2 de nuestro país, fue posible constatar la gran cantidad de recursos que el país debe destinar a la reparación de estructuras dañadas por corrosión. Debido a que en la mayoría de los casos no se siguen las indicaciones sobre el adecuado mantenimiento de estas obras. Con objeto de estudiar la acción dañina del ambiente marino sobre las estructuras portuarias de hormigón armado en nuestro país, se trabajó con distintos tipos de cementos, a distintas relaciones agua cemento y con un sistema artificial controlado que nos permitió, en corto tiempo, estudiar el fenómeno de la penetración de cloruros. En la durabilidad del hormigón armado influye extraordinariamente la corrosión de las armaduras, ya que puede producir una sensible reducción de su sección y la aparición de fisuras como consecuencia de la presión que ejercen dichas armaduras corroídas sobre el hormigón. Consecuentemente, la adherencia entre el acero y el hormigón se pierde casi por completo y la contribución del primero a la 3 resistencia se reduce sensiblemente. Exponiendo las probetas a este agente agresivo, se pretende conseguir una amplia información sobre la evolución del ataque en el tiempo y un conocimiento de la influencia de cada factor sobre la corrosión de las armaduras. Por otra parte, los problemas causados por la corrosión de las armaduras, antes del final de la vida útil de la estructura, son tan severos que hay que proceder a su demolición o a realizar reparaciones de elevado costo 4 5 económico. Consideramos que es de gran importancia acotar que este tipo de investigación científico - tecnológica es necesaria e importante, por el hecho de tener el agente activo de la corrosión en todo el litoral chileno. Por estas razones, nuestro interés es aportar con nuestra investigación, al mejoramiento en la construcción de estructuras portuarias, aumentando su durabilidad y consecuentemente, su vida útil y condiciones de servicio, lo que permitirá reducir los costos por mantención y reparación a lo largo de la vida de servicio de dichas estructuras. Por ello, la durabilidad es una cualidad que se debe tener en cuenta durante la realización de un proyecto, ya que las medidas preventivas suelen ser las más eficaces y menos costosas para la protección frente a los agentes físicos y químicos agresivos. 1 MATERIALES de construcción, Madrid, 41 (221). Enero/ febrero/ marzo 1991. 2 Catastro de proyectos ejecutados entre 1945 y 2002. M.O.P. MATERIALS and structures, France, 29. October 1996. 476-484 pp. 4 MATERIALES de construcción, 45 (237). Enero/ febrero/ marzo 1995. MATERIALS and structures, France, 32 (217). April 1999. 6 " Ibid. ! &' ' ( ) DURABILIDAD DEL HORMIGÓN ARMADO La medida consiste en la determinación de la diferencia de potencial eléctrico entre el acero de las armaduras y un electrodo de referencia que se coloca en contacto con la superficie del hormigón, como indica la figura1. Existe una impresión general que el hormigón armado es un material altamente durable y además extensamente reconocido como el material preferido para construcciones en estructuras portuarias. Esto se debe a la rápida difusión y creciente utilización del hormigón armado en la industria de la construcción, por motivos del costo relativamente bajo del acero y del hormigón, unido a las excelentes propiedades mecánicas y de durabilidad frente a agentes agresivos, del producto resultante de la combinación de ambos. Sin embargo, la historia del hormigón armado en ambiente marino revela que ningún material de construcción es ciertamente durable en agua de mar, ya que es uno de los ambientes 7 8 9 naturales más corrosivos en el mundo. Figura 1 Montaje para la medida del potencial de corrosión in situ.12 Se considera que un hormigón es más durable mientras mayor sea su resistencia, pero por otro lado, la resistencia por sí sola no puede considerarse como una medida de durabilidad, ya que ésta depende de otros muchos factores: tipo, clase y cantidad de cemento, características, granulometría y tamaño máximo del árido, colocación, compactación y curado del hormigón y, sobre todo, de la relación agua/cemento. Es por esto, que el hormigón para cumplir su misión como material de construcción, debe ser no 10 sólo resistente, sino también durable. Medición de potenciales El equipo de medida es un voltímetro de alta impedancia interna (1 mega ohm), figura 2-8, en donde se hace contacto con la armadura y con el hormigón. Para asegurar un buen contacto se utiliza papel húmedo y las armaduras se conectan al polo positivo (+) y el electrodo de referencia (Cu-CuSO4) al polo negativo (-). Tabla 1 Interpretación de las medidas de potencial en relación al riesgo de corrosión producida por cloruros. 11 La medida del potencial de corrosión de la armadura es una magnitud que indica aproximadamente la situación de corrosión o pasividad de la misma, medida directamente sobre la estructura. Se trata de un parámetro termodinámico, por lo que entrega indicaciones meramente cualitativas que conviene utilizarlas como complemento de otro tipo de ensayos. 7 8 " # $% # ' *%*+*, &- Ecorr (mV) Riesgo de corrosión > -200 5% -200 a -350 50% -350 a -600 95% < -600 100% MEHTA, P. Op. Cit. 59 p. MATERIALS and structures, France, 34 (236). March 2001. MATERIALES de construcción, España, 41 (221). Marzo 1991. 10 JIMÉNEZ Montoya, Pedro. Hormigón Armado. 14ª Edición. 2000. 48 p. 11 MATERIALES de construcción, España. 51 (263-264). Julioseptiembre/octubre-diciembre 2001. CRUZ, M. Op. cit. 12 p. ( ! &' ' ( ) - RESULTADOS " # $% # ' *%*+*, &- ataque de Cl , para verificar que cumplen con lo exigido para los hormigones preparados con distintas razones a/c En la figura 2 se comparan los valores de resistencia a compresión para todos los tipos de hormigones preparados. Resistencia a la compresión Se realizaron ensayos de resistencia a la compresión a la edad de 28 días, a probetas de igual amasada a las expuestas a los Figura 2 Resistencia promedio a la compresión a los 28 días, para las distintas muestras. - ! &' ' ( ) Penetración de cloruros " # $% # ' *%*+*, &- cual se puede identificar a simple vista cambios de coloración: color terracota indica ausencia de cloruros; coloración blancaamarilla indica presencia de cloruros. Las figuras siguientes son un ejemplo de este tipo de análisis La profundidad de penetración se mide después de cortar verticalmente la probeta en la mitad, se aplica solución de nitrato de plata, se espera un minuto y se aplica en forma de rocío dicromato de potasio, con lo Figura 3 Cemento Portland Puzolánico de razón a/c = 0,45. Figura 4 Cemento Portland Siderúrgico de razón a/c = 0,45 cm MÁXIMA PENETRACIÓN CLORUROS 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 1 4 7 10 2 5 0,45 8 0,50 11 3 6 9 12 0,55 Figura 5 Máxima penetración de Cl-, para los distintos tipos de cemento, a igual razón agua/cemento. Los números 1 al 12, indican los tipos de cementos, según se indica en la figura 1. penetración de cloruros, se midieron los potenciales de cada barra de acero durante cinco días de la semana y cuyo promedio por muestra, se indica en la tabla 2. Medidas de potencial de corrosión Las penetraciones fueron medidas con pie de metro Medición de potencial de corrosión probetas contaminadas con cloruros a Se realizaron en forma periódica con un milivoltímetro de alta impedancia con respecto al electrodo de referencia Cu/CuSO4, a cada uno de los aceros de las probetas, para analizar el riesgo de corrosión de las armaduras. Para determinar la posibilidad de corrosión de las armaduras embebidas en los distintos tipos de hormigón, causada por la . ! &' ' ( ) " # $% # ' *%*+*, &- Figura 3 Fotografía probeta. Tabla 2 Promedio de las medidas de potencial tomadas a las barras de acero embebidas en las distintas muestras de hormigón expuestas a Cl-. POTENCIALES DE CORROSIÓN (mv) (días 1 al 15) MUESTRA Nº 1 4 5 6 7 8 11 12 13 14 15 1 -130 -429 -477 -486 -491 -532 -541 -574 -565 -579 -582 2 -151 -570 -574 -608 -620 -643 -644 -648 -645 -647 -645 3 -109 -434 -492 -555 -577 -589 -629 -618 -589 -634 -609 4 -173 -569 -568 -579 -589 -599 -620 -623 -621 -635 -630 5 -264 -354 -348 -381 -460 -473 -559 -563 -581 -589 -584 6 -174 -436 -452 -453 -491 -550 -590 -595 -593 -609 -615 7 -175 -323 -381 -419 -463 -443 -472 -491 -529 -543 -572 8 -189 -413 -414 -509 -536 -535 -567 -569 -580 -579 -580 9 -144 -448 -454 -529 -535 -526 -588 -576 -593 -585 -576 10 -159 -334 -334 -497 -536 -544 -565 -567 -592 -596 -594 11 -169 -426 -481 -543 -545 -546 -584 -584 -598 -606 -613 12 -166 -268 -288 -334 -396 -411 -503 -513 -538 -570 -559 * ! &' ' ( ) DISCUSIÓN " # $% # ' *%*+*, &- 6.- INSTITUTO Nacional de Normalización (Chile). Hormigón-Requisitos Generales. NCh 170: Of 85. Santiago, Chile, 1985, 44p. En lo que respecta a la acción de los cloruros, los resultados obtenidos mediante el corte de las probetas, nos indicaron que los mejores resultados se obtienen con el cemento Portland Puzolánico para la razón 0,45, en el que se pudo observar una penetración 27% menor que con el cemento Siderúrgico de razón agua/cemento 0,45, que fue segundo en el orden. Sin embargo para las restantes razones agua/cemento, el comportamiento del cemento Portland Puzolánico fue notoriamente más deficiente, observándose penetraciones más de tres veces mayores. En segundo lugar se ubicó el cemento Siderúrgico, que presentó un comportamiento más parejo en cuanto a las razones agua/cemento. Se comprobó que a mayor razón agua/cemento mayor penetración. En el análisis de las razones agua/cemento, la tendencia general fue que a menor razón agua/cemento se obtuvo menor penetración de cloruro. Se puede notar que la penetración en la razón agua/cemento 0,45 fue aproximadamente un 50% menor que en las restantes razones. 7.- JIMÉNEZ Montoya, Pedro. Hormigón Armado. 14ª Edición. 2000. 48p. 8.- MATERIALES de construcción. Madrid, 41 (221) Enero/Febrero/Marzo 1991. 9.- MATERIALES de construcción, 45 (237). Enero/Febrero/Marzo 1995. 10.- MATERIALS and structures, France, 29. October 1996. 476-484 pp. 11.- MATERIALS ans structures, France 32 (217). April 1999 12.- MATERIALS and structures, France, 34 (236). March 2001 13.- MATERIALES de construcción, España. 51 (263-264). Julio-Septiembre/OctubreDiciembre 2001. 14.- MEHTA, Provindar K. Concrete in the marine environment. London, Elsevier Applied Science, 1991, 59p. BIBLIOGRAFÍA 1.- CATASTRO de proyectos ejecutados entre 1945 y 2002. M.O.P Chile 2.- CRUZ, María. Medidas preventivas contra la corrosión. Curso sobre patología del hormigón. (3) 14, Junio 1996 3.- DE GUTIÉRREZ, Ruby, DELVASTO, Silvio and TALERO, Rafael. Chloride binding capacity of blended mortars. LATINCORR 2000, Cartajenda de Indias, Colombia. September 2000. 4.- DURAR, Manual de Inspección, Evaluación y Diagnóstico de Corrosión en Estructuras de Hormigón Armado, CYTED, 2ª Edición, Julio, 1998. Durar. 5.- IMCYC, Infraestructura de concreto armado: deterioro y opciones de preservación, México, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, 1ª Edición, 2001. / !" #$ $ %&$ '&#% ( $ ) %&)* #+ MEDICION DE LA DIFUSIVIDAD TÉRMICA DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN AUTORES: S. Flores Larsen INENCO Instituto de Investigaciones en Energías No Convencionales - Argentina G. Lesino INENCO Instituto de Investigaciones en Energías No Convencionales - Argentina [email protected] RESUMEN En este trabajo se describe la técnica empleada para la medición local de la difusividad térmica de materiales de construcción, utilizando tecnología laser y mediciones mediante cámara infrarroja. Esta técnica es luego aplicada al estudio de la variación de la difusividad térmica con el contenido de humedad de muestras de yeso. Al utilizar tecnología infrarroja, la técnica de medición es no destructiva y posibilita su uso en muestras que se encuentren en lugares inaccesibles. Además, a diferencia de los métodos tradicionales de medición de difusividad y conductividad térmica, en este trabajo las mediciones se realizan sobre la cara frontal de la muestra, con lo que no existen restricciones en cuanto al espesor del material a analizar. La difusividad térmica varía, como es de esperar, con el contenido de humedad. En el área de restauración de monumentos históricos y obras de arte, la determinación no destructiva del contenido de humedad es fundamental para decidir la técnica a emplearse para recuperar la obra, por lo que puede utilizarse la técnica desarrollada para determinar la difusividad térmica y a partir de ella el contenido de humedad. Palabras Clave: difusividad térmica, termografía, contenido de humedad ABSTRACT This paper describes a technique for local thermal difusivity measurements on building materials, by using laser technology and infrarred thermography. Then, the method is applied to study the variation of thermal diffusivity with water content on gypsum samples. The measurement is non destructive because of the use of infrarred technology, and it can be applied for samples located in unreachable places. Besides, unlike the traditional methods to determine thermal diffusivity and conductivity, the measurements are performed on the frontal side of the sample, so there is no limitation about the sample thickness. As expected, the thermal diffusivity varies with the water content. For historic monuments and art pieces, a non destructive determination of the water content is essential to decide the restoration technique to be applied, so this method can be used to measure the thermal diffusivity and to obtain, from this data, the water content of the sample. Keywords: thermal diffusivity, thermography, water content !" #$ $ %&$ '&#% ( INTRODUCCIÓN $ ) %&)* #+ sensibilidad de los diferentes parámetros involucrados en la determinación simultánea de las propiedades térmicas de materiales ortotrópicos. Para medidas de difusividad térmica en muestras pequeñas, Parker et al. (1961) desarrollaron un método en estado transitorio (denominado método de "flash", o de "pulso de calor"), en el cual un pulso de energía de alta intensidad y corta duración es absorbido por la parte frontal de la muestra. La difusividad térmica, que se supone independiente de la temperatura, se determina mediante la pendiente de la curva Temperatura vs. tiempo medida en la parte posterior de la muestra. A diferencia de todas las técnicas mencionadas, en este trabajo las mediciones de temperatura se realizan sobre la cara frontal de la muestra, con lo que se obtienen grandes ventajas. En primer lugar, el espesor de la muestra ya no es decisivo. En las técnicas mencionadas, si el espesor de las muestras es relativamente grande, el aumento de temperatura en la cara posterior es reducido, con lo que entran en juego factores tales como la sensibilidad del equipo de medida. Una medición sobre la parte frontal elimina este problema, con lo que no existen restricciones en cuanto al espesor del material a analizar. Si además este material es el muro de una edificación, las ventajas son evidentes: no es necesario tomar una muestra del muro, con lo que la técnica es no destructiva. Esta característica es fundamental si la muestra pertenece a un monumento histórico o una obra de arte. Por otro lado, la utilización de técnicas de termografía infrarroja para la medición de temperatura posibilita mediciones de muestras que se encuentren en lugares inaccesibles. La técnica de flash es la más extendida y se ha constituido en el método standard de medición de difusividad térmica. El gran incremento de temperatura en la superficie expuesta limita el uso de este método en materiales poco conductores y/o translúcidos y en muestras de gran tamaño. En ciertas sustancias, el gran aumento de temperatura puede producir cambios de fase no deseados y descomponer la muestra. También existen dificultades al realizar mediciones sobre materiales heterogéneos con poros de cierto tamaño, especialmente compuestos fibrosos, en los que la escala de la microestructura es comparable con el espesor de la muestra. Beck (1966) analizó el método y extendió sus aplicaciones para propiedades dependientes de la temperatura. Kasper y Zehms (1964) utilizaron un flujo periódico, minimizando la pérdida de calor de la muestra, que se incrementa al incrementarse la temperatura. Si se sustituye el pulso de energía por un escalón se pueden utilizar muestras homogéneas de dimensiones relativamente más grandes que las que se utilizan con el método de flash, además de precisar de menor intensidad en el flujo de calor que con las técnicas de flash. Si bien esta técnica se aplica a materiales isotrópicos, se la puede utilizar para medir materiales anisotrópicos reduciendo el área de exposición al flujo de calor a un círculo de radio a y midiendo la temperatura en varios puntos de la cara posterior de la muestra (Vozár y Srámková, 1997). Existen trabajos realizados con materiales superconductores a temperaturas criogénicas (Penco et al., 2001) y materiales termoeléctricos que utilizan la técnica de flash para medir la difusividad térmica. Mzali et al. (2002) realizaron análisis de La difusividad térmica varía, como es de esperar, con el contenido de humedad. Como la difusividad térmica es la relación de la conductividad térmica a la capacidad calorífica y a la densidad, el comportamiento de la difusividad en un sólido dado es el resultado de la variación de esas propiedades con el contenido de humedad y el grado de compactación. En el área de restauración de monumentos históricos y obras de arte, la determinación no destructiva del contenido de humedad es fundamental para decidir la técnica a emplearse para recuperar la obra, por lo que puede utilizarse la técnica desarrollada para determinar la difusividad térmica y a partir de ella el contenido de humedad. En este trabajo se describe la técnica empleada para la medición de la difusividad térmica de materiales de construcción, utilizando tecnología laser y mediciones mediante cámara infrarroja. Esta técnica es # !" #$ $ %&$ '&#% ( luego aplicada al estudio de la variación de la difusividad térmica con el contenido de humedad de muestras de yeso. dispersa por los siguientes mecanismos: conducción radial y axial, evaporación del agua contenida en el seno del material y pérdidas convectiva y radiativa hacia el ambiente a través de un coeficiente global h que se supone constante durante el calentamiento. Para muestras porosas húmedas, la transferencia de masa puede considerarse pequeña frente a la transferencia por conducción, es decir, el contenido de humedad se supone constante y no se considera la transferencia de masa en el seno del material. MODELO MATEMÁTICO Se irradia la superficie del material en estudio con un haz láser perpendicular a ésta, con un radio a y potencia Q conocidos. De la energía incidente Q que proviene del haz sólo es absorbida una cierta cantidad también constante q=γQ, en donde γ es la absortividad del material en la longitud de onda correspondiente a la de la radiación láser. Esta energía q absorbida, que se considera independiente de la temperatura a la cual se encuentra la superficie, provoca un aumento de temperatura de la muestra y se ∂ ∂ = ∂ ∂ $ ) %&)* #+ El planteo de este problema y sus respectivas condiciones iniciales y de contorno son las siguientes: ∂ ∂ + ∂ ∂ + = − − − − ∂ ∂ = ∂ ∂ = ∂ ∂ = ∂ ∂ = = − = − ≤ = =− (1) > = = =− = La temperatura depende de dos variables espaciales (en coordenadas cilíndricas, r y z) y del tiempo t. Asumiendo que el material es un cilindro homogéneo de conductividad k, espesor e y radio R, con pérdidas convectivas hacia la temperatura ambiente y con un flujo de calor sobre un círculo de radio a ≤ R, la solución θ (r,z,t)= T(r,z,t)-T0 en el punto r=z=0 tiene como resultado la siguiente expresión θ = ∞ ∞ = = − + + [ + ] − + α + (2) en donde J0 (w) y J1 (w) son las funciones de Bessel de orden 0 y 1 respectivamente y un y wm son las raíces positivas de las ecuaciones: !" [ #$ $ %&$ '&#% − = ] = ( $ ) %&)* #+ 10 100 (3) En la Figura 1 se puede observar la evolución de la temperatura normalizada (T2 T0) k / qa versus αt / a para el punto superficial central (r=0, z=0). Las tres curvas 2 coinciden para valores pequeños de αt / a , con lo que vemos la reducida influencia de los efectos convectivos en la variación de temperatura del material en los primeros instantes del calentamiento. A efectos del análisis, si se desprecian las pérdidas convectivas (h=0) se puede comparar el comportamiento de la muestra cuando el flujo de calor incide en un área de radio a (caso bidimensional) y cuando el flujo es uniforme (caso unidimensional) en toda la superficie 2 del material: hasta αt / a = 0.1 ambas curvas son similares, indicando que el efecto del tamaño del haz comienza a aparecer recién después de este valor. Es decir, podemos utilizar un modelo unidimensional en los primeros instantes del calentamiento, lo cual implica que la transferencia según la dirección radial es muy pequeña comparada con la transferencia según la normal a la superficie. 2 flujo uniforme (h=0) flujo en un círculo (h=0) 1.8 1.6 1.4 flujo uniforme (h=20 W/°Cm2) 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.001 0.01 0.1 1 2 α Figura 1 Evolución de la temperatura superficial de un material homogéneo con un flujo de calor q. El análisis realizado puede simplificarse aún más si suponemos que la muestra puede considerarse semiinfinita en los primeros instantes de calentamiento. Es decir, el ancho de la muestra es lo suficientemente grande como para que no se registren variaciones de temperatura en la superficie opuesta a la que incide el haz. Se necesita un tiempo de exposición mínimo para que la placa deje de responder como semiinfinita. Este tiempo tmín está relacionado con el número de Biot mediante (Rohsenow et al., 1985): El láser tiene una abertura de radio a variable (de 0.995 mm a 1.985 mm, según datos del fabricante), que se elige de acuerdo a las necesidades de la experiencia a realizar y puede ser expandido aún más utilizando una técnicas ópticas usuales. Con el radio a del haz y con una primera estimación de la difusividad del material, se puede obtener un valor para el tiempo de exposición máximo en que la temperatura responde al modelo unidimensional, considerando que debe 2 verificarse la desigualdad αt / a < 0.1. Esta cota superior para el tiempo de exposición varía de 1 a 5 segundos según el material con que se esté trabajando. En las experiencias, se tomaron tiempos de exposición de 1.5 segundos aproximadamente. − = = α δ + = δ (4) 2 con α la difusividad térmica en m /s, δ una longitud característica en m, h el coeficiente 2 convectivo de transferencia en W/m ºC y k la conductividad térmica del material en W/mºC. Los tiempos y materiales involucrados en las mediciones realizadas en este trabajo satisfacen ampliamente esta condición. Solución Simplificada. Con las simplificaciones realizadas, el modelo utilizado se reduce al de un sólido semiinfinito sobre el cual incide un flujo de calor q uniforme que es absorbido por toda su superficie. La solución a este problema ha sido ampliamente tratada en la literatura (Carlslaw and Jaeger, 1959; Kreith, 1970) y su expresión analítica es la siguiente: % !" #$ $ %&$ '&#% ( =θ − = π α El error con que se determina la difusividad térmica α depende del error con que se determinó la pendiente A, del error cuadrático medio del promedio de las mediciones de temperaturas de equilibrio máximas y del error con que se determina el radio del haz (±0.005mm): (5) 1/2 Como ya se vió, esta ecuación, lineal en t , será válida sólo en los primeros segundos del 2 calentamiento (αt / a < 0.1), en que aún no son perceptibles los efectos de la distribución no uniforme de calor sobre la superficie. Los coeficientes que mejor ajustan los datos experimentales se obtienen mediante el tradicional método de ajuste de rectas (Gleiser, 1980). ∆α = α Determinación de la difusividad α. Después de un cierto tiempo de exposición, un círculo de radio a sobre el cual incide un flujo de energía constante Q de la cual se absorbe una parte q=γQ alcanza una distribución estacionaria de temperatura, cuyo valor medio está dado por (Carlslaw and Jaeger, 1959): θ = − = π $ ) %&)* #+ ∆ + ∆θ + θ ∆ en donde ∆θ (10) θ −θ = (9) = y ∆ = − − RESULTADOS EXPERIMENTALES (6) Si llamamos ∂θ = ∂ = π α (7) entonces se puede escribir mediante (6) y (7) para la difusividad térmica: α= π π θ Figura 2 Montaje de la experiencia. (8) En la Figura 2 podemos ver un esquema de la disposición de los elementos de la experiencia: la muestra, colocada en un soporte (si es pequeña) o irradiada directamente (si es extensa), debe colocarse en forma perpendicular al haz. Se utilizó un láser de He-Ne de 2W de potencia. La longitud de onda del láser, el diámetro del haz y la potencia del mismo puede variarse según la necesidad. En las experiencias realizadas se utilizó la longitud de onda de 514 nm (verde), que es la línea más potente que puede obtenerse del equipo. Se utilizaron potencias entre 0.5W y 1.5W a fin de asegurar la elevación de la temperatura de la muestra en al menos 2°C. La cantidad En resumen, se puede calcular α a partir del conocimiento de la pendiente A de la recta que mejor ajusta los valores medidos y de la temperatura máxima que alcanza la muestra después de un tiempo de exposición al haz lo suficientemente largo como para llegar al estado estacionario. No es necesario hacer medidas adicionales del coeficiente de absorción de la superficie para la longitud de onda utilizada, ni del flujo de energía incidente sobre la muestra. Tampoco es necesario conocer de antemano el coeficiente de pérdida h ni la conductividad térmica del material. + !" #$ $ %&$ '&#% ( $ ) %&)* #+ De todos ellos se dispone de información sobre sus propiedades térmicas, de forma que es posible comparar los resultados obtenidos con los proporcionados por la bibliografía. Los resultados de las mediciones pueden verse en la Figura 3, en la que se han graficado las diferencias de temperatura θ medidas y calculadas en función de t1/2 para muestras de diferentes materiales. En la Tabla 1 se presentan las difusividades térmicas de cada muestra, calculadas a partir de la Eq. (8). de radiación que absorbe la muestra es característica de cada superficie y está relacionada con la absortancia monocromática de ésta para la longitud de onda utilizada. El diámetro del haz puede variarse entre 1.99mm y 3.97mm, pero si se desean mayores diámetros pueden utilizarse técnicas ópticas tradicionales para expandir el haz mediante lentes. La temperatura superficial de la muestra se mide mediante una cámara infrarroja (termógrafo Inframetrics Model 600), la cual envía la información convertida al sistema PAL a un procesador de imágenes ITEXMFG, colocado en el bus de expansión de una PC. El termógrafo mide temperaturas entre 0 y 127 °C, con una precisión de entre 0.05 °C y 0.15°C de acuerdo al rango de temperatura a medir: al ser de 7 bits el conversor A/D del termógrafo, la resolución del mismo es de 0.039 °C en la banda de 5 °C, 0.078°C en la banda de 10 °C y 0.15 °C en la banda de 20 °C. Se desarrolló un programa especial para el tratamiento de las imágenes enviadas por el termógrafo, mediante el cual es posible registrar la variación de temperatura en un punto de la imagen o en un área de la misma, entre otras cosas. Dicho punto se elige en la pantalla de la PC antes de comenzar la medición. El calentamiento provocado por el haz genera una mancha térmica de aproximadamente 5mm. Esta mancha es lo suficientemente grande como para ubicar en el centro de la misma al menos una celda de medición (área sobre la cual el equipo promedia para obtener un único punto de lectura). Para el equipo usado, con las ópticas standard, una celda de medida es 1/100 veces la distancia entre la muestra y la lente interna del equipo, con lo que la distancia máxima a la que puede ubicarse el termógrafo es de 0.5 m. Tabla 1 Valores teóricos y experimentales de α. Material Valor medido Hormigón 8,6.10-7 m2/s Madera de pino 9,93.10-8 m2/s Yeso (w=0.15) 4,48.10-7 m2/s Valor de tabla 8,58.10-7 m2/s 7,4.10-8 a 1,04.10-7 4,51.10-7 m2/s Θ3 2.5 Hormigón 2 Yeso (w=0.15) 1.5 1 Madera de pino 0.5 0 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 t1/2 1.5 Figura 3 Aumento de la diferencia de temperatura (T-T0) en función de t1/2 para muestras de diferentes materiales. Al ser el yeso muy higroscópico, es especialmente útil para obtener muestras con distintos contenidos de humedad, lo cual permite hacer un estudio de la variación de la difusividad térmica con el contenido de humedad. Para tal fin se sumergieron 7 muestras de 10cm x 10 cm en un recipiente con agua, colocándolas a continuación en un horno a 100°C. Para obtener muestras con distintos contenidos de humedad, las muestras se fueron retirando a distintos intervalos de tiempo. Luego de haber realizado las mediciones de difusividad térmica de la forma descripta anteriormente, las muestras se colocaron en el horno durante 8 horas para extraer la humedad restante. Todas las muestras se pesaron con balanza electrónica, obteniéndose el contenido de humedad (kg/kg) como: La experiencia consiste en irradiar la muestra y medir la temperatura en el punto central de la superficie irradiada durante los primeros segundos de calentamiento. A continuación, se espera que la distribución de temperatura alcance el estado estacionario y se mide la temperatura máxima media alcanzada en el área irradiada. Para las experiencias se utilizaron muestras de hormigón, madera de pino y yeso proveniente de placas Durlock. , !" #$ $ %&$ '&#% ( − = CONCLUSIONES (10) El método descrito en este trabajo permite determinar la difusividad térmica de un material mediante un ensayo no destructivo que puede ser utilizado in situ y/o para muestras en lugares inaccesibles. Los resultados pueden analizarse en las Figs. 4 y 5. Se observa que a valores contenidos de humedad por debajo del 0.15 la difusividad térmica presenta un aumento pronunciado con w, llegando a un pico máximo en alrededor del 0.15. Para valores mayores de 0.15 la difusividad decrece más lentamente. Este comportamiento puede explicarse si consideramos que la difusividad térmica es el cociente entre la conductividad térmica del material y el producto de la densidad por el calor específico del mismo. Debido a que la conductividad térmica, la densidad y el calor específico aumentan con el contenido de humedad, se puede concluir que la adición de agua incrementa la conductividad térmica relativamente más que a la capacidad calorífica si la humedad es menor del 15%. Los problemas causados por humedad en las construcciones, monumentos y obras pictóricas se presentan con tanta frecuencia y con características tan especiales, que la humedad puede considerarse como uno de sus principales enemigos. En el caso de tener patrimonios culturales y/o históricos, la humedad puede provocar serios daños, por lo cual se hace necesaria una medición de ésta y de las propiedades térmicas de la obra, para comenzar una tarea de restauración conciente. El método aquí desarrollado presenta características especialmente aptas para este tipo de estudios. El gradiente de temperatura al que se somete la obra no sobrepasa los 4°C que es, en la mayoría de los casos, menor que las variaciones de temperatura que sufre la obra a lo largo del año debido a los cambios de la temperatura ambiente. 1.5 Θ w = 0.15 1.25 1 0.75 BIBLIOGRAFIA w = 0.42 0.5 1.- Beck J.V., 1966, "Analytical Determination of Optimum Transient Experiments for Measurements of Thermal Properties", Int. Conf. Heat rd Transfer Trans., 3 , Chicago. w = 0.04 0.25 0 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1/2 t 1.5 Figura 4 Aumento de la diferencia de temperatura (T-T0) en 1/2 función de t para muestras de yeso con diferentes contenidos de humedad. 2.- Carlslaw-Jaeger, 1959, "Conduction of Heat in Solids", Oxford University Press, Gran Bretaña. 3.- Gleiser R. y Maiztegui A., 1980, "Introducción a las mediciones de laboratorio", Ed. Kapelusz, Buenos Aires. 5 (1 0 m /s ) $ ) %&)* #+ 4 4.- Kasper J. y Zhems E.H., 1964, "Thermal Diffusivity Measurements for Very High Temperatures", Conf. Thermal th Conductivity, 4 , U.S. Naval Rad. Def. Laboratory, San Francisco, V-E. 3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 5.- Kreith F., 1970, "Principios de Transferencia de Calor", Serie International Textbooks in Mechanical Engineering, México. w 0.5 (kg/kg) 0.6 Figura 5 Difusividad térmica en función del contenido de humedad (muestra de yeso). ) !" #$ $ %&$ '&#% ( 6.- Mzali F., Sassi L., Jemni A. y Ben Nasraliah S., 2002, “Optimal Experiment Design and Simultaneous Identification of Thermo-physical Properties of Orthotropic Solids”, 4th International Conferences on Inverse Problems in Engineering, Río de Janeiro, Brazil, 2002. 7.- Parker W.J., Jenkins R.J., Butler C.P. y Abbot C.L, 1961, "Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity and Thermal Conductivity", , Journal of Applied Physics, Vol. 32, pp. 1679-1684. 8.- Penco G., Barni D., Michelato P. y Pagani C., 2001, “Thermal properties measurements using laser flash technique at cryogenic temperature”, pp. 1231-1233, 2001 Particle Accelerator Conference, Chicago, USA. 9.- Rohsenow W.M., Hartnett J.P. y Ganic E.N., 1985, "Handbook of Heat Transfer Fundamentals", McGraw-Hill Book Company, Second Edition. 10.- Vozár L. y Srámková T., 1997, “Step heating for termal diffusivity measurement”, XIV Congreso Mundial IMEKO, pp. 179-184, Finlandia. ' $ ) %&)* #+ "# # $ %& & ! # '!'(')"* APLICACIÓN DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICOS A LA GESTIÓN E INVESTIGACIÓN INMOBILIARIA. AUTORES: Carlos Aguirre N. Pontificia Universidad Católica de Chile Escuela de Construcción Civil [email protected] Coautores: Claudio Araos D. Constructor Civil PUC Jaime González U. Constructor Civil PUC RESUMEN Este estudio se es parte de una exploración sobre el apoyo a la toma de decisiones en el área de gestión y desarrollo inmobiliario. Bajo ese esquema se identificó los análisis posibles dentro del sistema, asociados a los problemas e inquietudes del gestor inmobiliario. Se utilizó un sistema monousuario con la versión educacional del Arcview SIG 3.0 y sus complementos Spatial Analyst y 3D Analyst, de forma tal de mejorar el apoyo gráfico a la toma de decisiones gerenciales y el apoyo a nivel de datos , metodologías y criterios en la preparación de proyectos inmobiliarios. Como próximas investigaciones, se identifican múltiples líneas de acción a tomar. Palabras Claves: Sistemas de inmobiliaria, cartografía temática. información geográficos, Gestión ABSTRACT This study is part of an exploration on the support to the decision making in the management area and real estate development. Under that scheme the possible analyses within the system were identified, associated to the problems and restlessness of the real estate manager. A monousuary system with the educational version of Arcview SIG 3,0 and its complements Spatial Analyst was used and 3D Analyst, of form so to improve the graphical support to the managemental decision making and the support at level of data, methodologies and criteria in the preparation of real estate projects. Like next investigations, they identify manifold attachment lines to take. Keywords: Geographics information Systems, Real estates management, tematic maps ! "# # $ %& & ANTECEDENTES GENERALES ! # '!'(')"* respecto de la situación actual del mercado inmobiliario en Chile. La investigación muestra la aplicación de un sistema de información geográfico al ámbito inmobiliario, explorando las potencialidades de la preparación y evaluación de proyectos inmobiliarios, en un marco de un mercado globalizado, competitivo, donde las decisiones deben adaptarse a “los cambios” cada vez más acelerados y por tanto más impredecibles. SITUACIÓN ACTUAL DEL INMOBILIARIO EN CHILE. MERCADO El sector inmobiliario no ha escapado a la modernización que este nuevo escenario impone, dejando de lado las decisiones por olfato y experiencia, a una decisión informada en un marco sistémico. Un mercado más exigente, dinámico y competitivo, ha obligado a las empresas tradicionales a formular sus decisiones con un enfoque estratégico, abandonando paulatinamente las decisiones de corto plazo y dirigiendo su gestión a la obtención de una ventaja competitiva sostenible en el largo plazo. La globalización es el fenómeno de integración de los mercados internacionales, 1 sin límites geográficos ni políticos , explicado en gran medida por la revolución de las comunicaciones, producidas por el uso masivo de la información. La creación y utilización de estas redes ha desarrollado una poderosa relación entre la oferta y demanda de bienes y servicios, permitiendo la competencia en el mismo campo y región de empresas independientes de la nacionalidad y su ubicación geográfica. Se debe poner hincapié en las metodologías de preparación de proyectos, los datos, los sistemas de información y análisis inmobiliario. Metodologías de proyectos. Los últimos años se ha desarrollado una gran competitividad de los mercados, cambiando las características de sus actores, antes nacionales ahora internacionales, antes conocidos ahora desconocidos. de preparación y evaluación El monto de las inversiones y la complejidad del mercado donde el proyecto se inserte, orientará la profundidad y el tiempo requerido para realizar los estudios y las limitaciones para definir la metodología, naturaleza y 3 forma de administración de los datos. En nuestro país, la técnica de preparación de proyectos en el campo inmobiliario no se ha aplicado en forma sistemática, solo se han realizado estudios parciales considerando 4 algunos aspectos del estudio de perfil , generalmente asociados al estudio de 5 mercado . La estimación del retorno de las inversiones de negocios en un campo de mayor 2 complejidad obliga a disponer de: datos, metodologías, análisis y un grupo de evaluación experto que permita la obtención de información válida y confiable. Chile no está ha estado ajeno a éste fenómeno, la inserción de empresas extranjeras como así también la presencia de empresas chilenas en el extranjero, han desarrollado una creciente competitividad en el mercado nacional. Todo lo anterior define la empresa chilena del siglo 21, inserta en un mercado novedoso e impredecible, con fuerzas desconocidas, generando un escenario en el cual resulta una necesidad inmediata la mejora sustancial en métodos y medios de información para la toma de decisiones. Este cambio resulta radical Características de los datos. 6 Para desarrollar un estudio de preinversión , es posible utilizar datos de diferente nivel de representatividad. Se pueden obtener directamente de las fuentes que los generan, o recolectar desde una investigación desarrollada con un propósito diferente. Con 3 E n inglés conocido como management. Ciclo de vida de proyectos, Mideplan 1992 5 Demanda, Oferta y Comercialización. 6 Ciclo de Vida de Proyectos, Mideplan 1992. 1 Feng li, “The IT revolution and the information economy” 1995, 1ª edición Wiley, Londres 2 En el intervalo de tiempo pertinente al tipo de decisión. 4 " "# # $ %& & esta óptica, se vuelve imprescindible desarrollar herramientas que permitan acceder a la mayor cantidad de datos secundarios, sin costear en lo posible la recolección de éstos, transformándolo en información relevante. ! # '!'(')"* información, recolección, tabulación, manejo y análisis, considerando la interacción del “tomador de decisiones” como parte del sistema, en todas o cada una de las partes de él. Como se observa en el esquema, el investigador, gerente o “tomador de decisiones”, tiene un campo propio de acción, y requiere de un sistema de información anexo al de su estructura empresarial, que le permita apoyarse en la solución a sus problemas. Ante ello, éste sistema debe contar necesariamente con la interacción de él. La dinámica del mercado exige disponer información objetiva y actualizada, a la que pueda acceder un gran número de usuarios que interactúen con grandes volúmenes de datos, de modo de establecer procesos decisionales confiables para el consumidor final. Cada día, es más relevante la medición instantánea de una variable (dato), estando asociada a la aplicación de metodologías específicas de administración y análisis. Los sistemas de información inmobiliarios no han desarrollado estos aspectos, resultando de gran interés la incorporación de tecnologías conducentes a esto. La creación de sistemas de administración dinámicos de información está ligada a la creación e implementación de herramientas informáticas. La empresa inmobiliaria requiere de flujos de información constantes y actualizados. Para ello se han desarrollados distintos informes de actividad de mercado, los cuales no son verificables y poco flexibles tanto sus formatos como en sus metodologías. Las distintas fuentes presentan información poco segmentadas, en general asociadas a valores promedios con fuentes primarias de baja confiabilidad e incluso contradictoria al analizar el mismo fenómeno. Los datos disponibles responden a indicadores de la oferta y demanda de bienes inmuebles para la zona de Santiago, existiendo muy pocos en otras ciudades del país. Las principales fuentes son la oferta pública de bienes, en la prensa y medios, como también los archivos del Conservador de Bienes Raíces y la Asociación de Corredores de Propiedades de Chile, ACOP. Por otro lado, los gestores de proyectos inmobiliarios son las fuentes de información respecto a las ventas, proyectos futuros, etc. El avance experimentado por la tecnología de la información en las últimas décadas, ha incorporado a la labor profesional poderosos paquetes informáticos y la utilización de redes de comunicación, llámese Internet o 3 Intranet , que hacen posible el diseño de nuevos productos basados en bases de datos estandarizadas y de una interfaz amistosa con el usuario final. En los países desarrollados las empresas están asimilando el cambio, incluso como una característica para definir su estrategia competitiva ya sea en el campo de la empresa, del producto o de la localización. Sin embargo, en los países en vías de desarrollo la tecnología de la información se ha limitado a apoyar la administración financiera y las operaciones básicas (contabilidad, cuentas por pagar, cuentas por cobrar, inventarios, facturación, presupuesto, etc.), en lo que se denomina sistemas transaccionales, donde el principal valor agregado de la información son los cálculos e 4 iteraciones. Según Nollan , el próximo paso es integrar la información y el management de las bases de datos. Los sistemas de información para el análisis inmobiliario. El término “Sistema de información para la toma de decisiones, estratégico o 1 2 gerencial ”, es un sistema de apoyo a las decisiones (DSS), el cual se centra prioritariamente en el proceso mismo de la 3 Internet: Red Mundial de comunicación, permite la interacción Empresa- Consumidor Intranet: Red Local que permite la conexión entre entes de una misma empresa. 4 Curva de desarrollo de la tecnología de la información. 1 Barros, Oscar, “Sistemas de Información administrativos” , Editorial Universitaria , 2ª edición, 1978, Santiago, Chile. 2 Siguiendo lo establecido por Barros " "# # $ Un S.I.G., es un sistema de información que se caracteriza por poseer un gran poder de integración de datos, los cuales serían demasiado complicados de visualizar de manera tradicional1. Esta integración da la posibilidad de someterlas a segmentaciones arbitrarias por parte del experto, permitiéndole trabajar con una herramienta de gran flexibilidad, explotando las consultas posibles a la base de datos, para un análisis con la metodología que estime conveniente. Se plantea con una interfaz gráfica amistosa que puede ser utilizada con una preparación básica de datos y con la facilidad de establecerse como sistema multiusuario. Diversos autores se han preocupado de establecer un marco conceptual de 2 referencia, aportando diversas definiciones : • “Un sistema para capturar, chequear, manipular, analizar, y mostrar datos que están espacialmente referenciados a la tierra” (Departamento de medio ambiente, U.K.). • “Cualquier conjunto de procedimientos manuales o informáticos, usado para almacenar y manipular datos geográficos referenciados” (Aronof, 1989). • “Un poderoso conjunto de herramientas para recoger, almacenar, recuperar, transformar, y mostrar datos espaciales del mundo real”(Burrough, 1988). • “Base de datos computarizada que contiene información espacial” (Cebrián, 1986). • “Una tecnología aplicada a resolución de problemas territoriales” (Bosque Sendra, 1992). • “Un conjunto de equipos informáticos, de programas, de datos geográficos y técnicos organizados para recoger, almacenar, actualizar, manipular, analizar y presentar eficientemente todas las formas de información georreferenciada. Un sistema informático para almacenar y utilizar datos referentes a lugares de la superficie terrestre” (ESRI, 1992). • “Un sistema de apoyo a la toma de decisiones que conlleva la integración de datos espacialmente referenciados en un 1 En forma de planilla. “Introducción a Sig” Texto no publicado, Escuela de Geografía UC. 1 sem 2000. 2 %& & entorno de solución (Cowen, 1988). de ! # '!'(')"* problemas” En general, un S.I.G. debe tener la capacidad de dar respuesta a las siguientes preguntas de tipo genérico, sin desmedro del ámbito al cual se acote. • ¿Dónde está el objeto A? • ¿Dónde está A con relación a B? • ¿Cuántas ocurrencias del tipo A hay en una distancia D de B? • ¿Cuál es el valor que toma la función Z en la posición X? • ¿Cuál es la dimensión de B (Frecuencia, perímetro, área, volumen)? • ¿Cuál es el resultado de la intersección de diferentes tipos de información? • ¿Cuál es el camino mas corto (menor resistencia o menor costo) sobre el terreno desde un punto (X1, Y1) a lo largo de un corredor P hasta un punto (X2, Y2)? • ¿Qué hay en el punto (X, Y)? • ¿Qué objetos están próximos a aquellos objetos que tienen una combinación de características? • ¿Cuál es el resultado de clasificar los siguientes conjuntos de información espacial? • Utilizando el modelo definido del mundo real, simule el efecto del proceso P en un tiempo T dado un escenario S. Como síntesis de lo anterior se denomina S.I.G.(Figura Nº1) , “al conjunto de hardware, software, metodologías, datos y análisis, que generan una plataforma de información para la toma de decisiones en el área que define el investigador, como parte del sistema”. Figura Nº1 Sistema de información geográfico. "# # $ %& & ! # '!'(')"* 10 sobre ARC-INFO. ENTEL Chile desarrolló un S.I.G. buscando satisfacer las necesidades del área comercial de la empresa, y extrapoló la tecnología hacia las tareas de planificación, ingeniería, construcción, ventas y mantenimiento. La administración pública en su plan de modernización, ha desarrollado aplicaciones S.I.G., para planes de catastro, planificación de urbana y administración de bases de datos espaciales en el ámbito comunal, provincial y regional, lo que se puede apreciar en los trabajos de ORBE ltda. en Punta Arenas, Puerto Natales y Puerto 11 12 Williams y San Antonio , ambos con financiamiento del Ministerio de Vivienda y Urbanismo y la municipalidad correspondiente. En el caso de Punta Arenas, se desarrolló un “Catastro de equipamiento y áreas verdes de la XII región”, de modo de obtener un instrumento que permita focalizar lar inversiones del sector público y privado y disminuir los déficit prioritarios en materia de equipamiento y áreas verdes para ser incorporados a los programas de inversión, tanto sectoriales 13 14 como regionales” . Este catastro digital , plantea la creación de metodologías S.I.G. para el cálculo de déficit y la creación de cartografía temática, mediante la generación 15 de sub-rutinas en Avenue ,logrando automatizar cálculos estadísticos complejos, como el cálculo de déficits de equipamiento y áreas verdes. 16 La Biblioteca de Congreso Nacional , ha desarrollado el sistema integrado de 17 información territorial , (S.I.I.T), incorporando datos del servicio electoral, el Instituto Nacional de Estadísticas, el Ministerio de Educación y el Ministerio de Planificación Nacional; los datos En Chile, se ha desarrollado esta tecnología en forma extensiva a campos más allá de la geografía, potenciando el análisis en áreas 1 como la silvioagropecuaria , la ordenación 2 3 territorial , el catastro urbano y rural , la 4 gestión ambiental , uso de suelo, control de 5 6 catástrofes , estudios y manejo forestal , estudios viales, estudios militares y 7 estrategia , etc. Los proveedores de software han ampliado su oferta, incorporando, paquetes 8 informáticos cada vez más amistosos y poderosos en términos de manejo de información. Por otra parte, empresas de servicios básicos (agua potable, telecomunicaciones, etc.) han buscado caminos más efectivos para manejar sus redes de distribución, surgiendo los S.I.G. específicos para cada empresa. La tecnología S.I.G. se ha integrado a la empresa transformándose en “el componente central de la estrategia general de tecnología 9 informática” . La competencia ha generado una búsqueda incesante de nuevos horizontes sobre las tecnologías S.I.G. lo que conlleva a realizar alianzas estratégicas para la generación de cartografía. Por ejemplo el SAF, Chilectra, y Telefónica Chile. Estas empresas, ya tienen sus redes catastradas, y administradas mediante tecnología S.I.G. 1 Condal, Alfonso. ( 1999, Octubre); “ Tendencias actuales de la geomática”. Geoinfo 2000, Santiago-Chile. 2 Quezada, Marcela; (1999, Julio); “Planificación urbana y ordenamiento territorial en San Antonio”; “Información Geoespacial: oportunidades y riesgos”, Santiago-Chile. 3 Van Deber Steen, Sjef (1999, Octubre); “ Sistema catastral en los países bajos”. Geoinfo 2000. SantiagoChile. 4 Maza, Jesús(1999, Octubre); “Estudios de impacto ambiental utilizando S.I.G.” ;Geoinfo 2000. Santiago Chile. 5 Gran López, Pablo (1999, Octubre); “ Programa Otas”; Geoinfo 2000. Santiago- Chile. 6 Condal, Alfonso. ( 1999, Octubre); “Tendencias actuales de la geomática. Geoinfo 2000. Santiago -Chile 7 Oyarzún, Leonardo. ( 1999, Octubre); “El sistema ORCA". Geoinfo 2000. Santiago- Chile. 8 Arcview, Arcexplorer, Geomedia Intergraph, Autocad Map, Autocad MapGuide, Map Info, etc. 9 Wayllet, John (1999); “Nuevas soluciones para las empresas de servicios públicos”. Geoinformación Nº7, página 28-33 10 Araya, F. (1999); “S.I.G. de Entel Chile”. Geoinformación Nº5, página 31-33 11 Quezada, Marcela.(1999) “ Establecimiento de los déficit de áreas verdes y equipamiento urbano”. S.I.G. temas nº14 pag 8-9. 12 Araya, F. (1999); “Desarrollo de S.I.G. en la V región de Chile”. Geoinformación Nº3, página 42-44. 13 Quezada, Marcela.(1999) “ Establecimiento de los déficit de áreas verdes y equipamiento urbano” en S.I.G. temas nº14 pag 8-9. 14 Desarrollado en Arc-info PC 3.5 y Arcview 3.0a. 15 Anexo 2 “Herramientas de ArcView3.0a” 16 Desarrollado en Arcview sobre una base cartográfica 1: 250.000 del I.G.M. Araya, F. “Implementación de un S.I.G. de acceso a información regional en Chile”. Geoinformación Nº 8, pag. 26 a 29. 17 $ "# # $ %& & corresponden al Censo de población y vivienda, los resultados de las últimas elecciones, 1998-1996, él resumen demográfico de escolaridad y la caracterización socioeconómica emanada de la encuesta CASEN. La principal diferencia, respecto a los mencionados anteriormente se constata por el uso de una plataforma multiusuario con Arc explorer e IMS para Arcview. Toda esta información no tiene una distribución masiva, lo que impide en términos concretos el uso de herramientas S.I.G. por privados. Sin embargo, en el mercado han bajado los precios de las bases cartográficas y demográficas, lo que hace más viable la implementación de S.I.G. específicos para otras áreas, en el mediano plazo, como la implementación realizada por Adimark de la segmentación socioeconómica, con información del CENSO 2002. ! # '!'(')"* En ese contexto resulta conveniente la exploración y posterior aplicación de las herramientas de un Sistema de Información geográfico al este tipo de análisis. En ese sentido, La Escuela de Construcción Civil de la PUC, ha desarrollado una línea de acción, radicada en el área de negocios del Departamento de Edificación que desde hace unos años, ha buscado las adaptaciones formatos y análisis propios de la gestión e investigación inmobiliaria. DEFINICIÓN DE UN S.I.G. INMOBILIARIO Y SUS APLICACIONES. Se define S.I.G. inmobiliario a “El sistema de información geográfico que permite establecer relaciones espaciales según los requerimientos del usuario entre la localización y los datos de los bienes inmuebles”. Por otra parte, el complemento con las tecnologías G.P.S. podría permitir generar 1 2 una cartografía propia , independiente de los proveedores de las bases cartográficas tradicionales, lo que mejoraría la capacidad temática y de amplitud de los sistemas, lo que permitiría el desarrollo de nuevos y análisis más contingentes. Las principales fuentes de información de S.I.G. inmobiliario, la empresa consultora 3 Castleconsulting , de los Estados Unidos, la 4 proveedora de software E.S.R.I , la revista 5 Geoinformación y otras direcciones menores, no tan relacionados a los S.I.G. inmobiliarios, pero de una interesante 6 proyección desde otros ámbitos . De Castleconsulting se obtuvo una interesante visión de las oportunidades que ofrece el complemento del análisis inmobiliario con la incorporación de un sistema de información geográfica. Además, se analizó la trascendencia de la incorporación de esta herramienta a la preparación y evaluación de proyectos inmobiliarios. Análisis inmobiliario La profundidad del análisis depende del nivel requerido por el estudio, donde se conjuga la metodología requerida con el nivel del analista necesario. Se pueden distinguir desde análisis realizados por el usuario a través de consultas directas hasta los ejecutados por equipos multidisciplinarios de expertos. Sin embargo, los análisis de la información inmobiliaria no han sido eficientes, lo que ha dado como efecto una reticencia casi de fondo a la utilización de estas herramientas en la toma de decisiones. Sin embargo, en la actualidad se incorpora con nuevos aires, dado la globalización y la integración de los mercados, que ha producido la homologación progresiva de las herramientas de análisis entre los países del primer mundo y nuestro país. Oportunidades de desarrollo de un S.I.G. inmobiliario. Es interesante la visión planteada por la 7 consultora “Castleconsulting ” de los Estados Unidos, en cuanto a los nichos de aplicación de los S.I.G. Inmobiliario, de los principios sobre los cuales se debe fundar éste sistema y de la trascendencia para la 3 www.castleconsulting.com/bib.htlm. www.esri.com www.geoinformacion.com 6 Militar, estratégico, corretaje de propiedades, planificación urbana, etc. 7 www.castleconsulting.com. 1 4 “GIS con GPS”, Trabajo presentado en el curso Preparación y Evaluación de proyectos” Escuela de Construcción Civil UC, 1 sem 2000. 2 En términos de adquisición y actualización, a un nivel suficiente y a un costo razonable para el análisis inmobiliario. 5 * "# # $ %& & ! # '!'(')"* preparación y evaluación de proyectos inmobiliarios basado en esta tecnología. Principios básicos para la implementación de un S.I.G. inmobiliario. En el artículo “A status report: front line; Uses of GIS in public and private sector real 1 estates today” , propone las oportunidades de aplicación de un S.I.G. en la industria inmobiliaria, donde se identifican los principales nichos de mercado para la industria americana. Si bien, la industria chilena no presenta la estructura del mercando americano, en términos de competitividad y desarrollo de productos, existen nichos que si se pueden explorar como lo es el de los corredores de propiedades; tasaciones; estudio de hipotecas; estudios de oferta; desarrollo de nuevos proyectos, datos digitales etc.(ver figura 2) Este tipo de diferenciación tiende a generar cursos de acción enfocados en siete 2 principios básicos para la implementación de S.I.G. inmobiliarios: • El S.I.G. es potencialmente una tecnología de gran trascendencia. En los años futuros el uso de S.I.G. será del uso habitual de la gente. Hoy hace noticia en el sector privado tal como lo hicieron una vez los computadores y las hojas de cálculo. • La problemática de la industria inmobiliaria no es única, el sector es muy fragmentado con innumerables nichos de mercado, lo que implicará la necesidad de 3 distintas soluciones de S.I.G. . • El S.I.G. se puede utilizar con eficacia dentro y hacia fuera de la organización ya sea para promover mejores decisiones o para perfeccionar la comercialización. • A los distintos nichos de mercado hay asociadas distintas decisiones de marketing, por lo tanto las aplicaciones G.I.S. cambiarán según el tipo de análisis inmobiliario. El análisis genérico funcional de las capacidades del S.I.G. necesita ser adaptado a cada situación (desarrollo, hipotecas, corretaje, tasación, administración de fondos). • La gran fortaleza del S.I.G. es su “data base management system” DBMS4 ,o sea la capacidad de relacionar cualquier localización o grupo de localizaciones con sus respectivas bases de datos. • El S.I.G. es el centro del sistema de información de las empresas inmobiliarias, actualmente no hay un mejor común denominador que satisfaga los distintos nichos, objetivos y funciones de análisis de la industria. • El S.I.G. puede ser considerada una tecnología independiente, sin embargo aumenta su potencialidad vinculada a otras tecnologías (bases de datos, multimedia, G.P.S.). Figura Nº 2 Matriz de posibilidades S.I.G. Por ejemplo, el mercado de corretaje requiere de un tipo de plataforma de datos, como los estudios de mercado requieren de otra y el análisis de tasaciones e impuestos requieren otro. Cada uno de estos segmentos debe ser investigado en términos de sus variables y metodologías. En esta investigación no se abordará ésta tarea, dado que escapa a su objetivo inicial. Se rescataron los principios básicos para la implementación y principales experiencias de aplicación internacional de un S.I.G. inmobiliario, las oportunidades y amenazas del S.I.G. inmobiliario, finalmente se mostrara las síntesis y conclusiones de los puntos anteriores. 2 Castleconsulting, (1993), Property Tax Journal. (On line) www.castleconsulting.com/93astatu.html 3 S.I.G. para identificar el precio de los terrenos en una zona determinada. 4 Sistema administrador de base de datos 1 Castleconsulting, (1993), Property Tax Journal. (On line) www.castleconsulting.com/93astatu.html + "# # $ %& & En síntesis, la forma de aplicar un S.I.G. al análisis inmobiliario dependerá del nicho de mercado pertinente, de modo de identificar, valorar y proyectar las variables relevantes de éste, seleccionando datos, metodologías y expertos que el nivel de profundidad del estudio establezca. Por ejemplo, en el S.I.G. propuesto para la valorización de una casa mediante la “metodología de precio 1 hedónicos”, se requiere el precio , los 2 atributos propios y del entorno, la ubicación con relación a ciertas singularidades tales como: supermercados, avenidas, metro, plazas, áreas de interés, etc. ! # '!'(')"* Permite la planificación de intervenciones en el campo urbano, como la implantación de servicios y comercio en zonas deficitarias. Basados en lo anterior se puede determinar cuales son las zonas de bajo perfil y necesidad latente de cierto servicio, producto, comercio, etc. No se aplica en este estudio dado los grandes requerimientos de datos. Para localizar un supermercado es necesario determinar el mercado objetivo de éste, en términos geográficos. Como se observa en la figura 3, para segmentar el mercado, se 5 define el radio de mercado en 500 metros para un supermercado dado que ésta es una simplificación de los tiempos de viaje al supermercado de 5 minutos. Experiencias de aplicación internacional de un S.I.G. inmobiliario Principalmente las metodologías a implementadas, a la fecha en un S.I.G. inmobiliario desarrollado en la escuela de construcción civil PUC son: 1. 2. 3. 4. Análisis de sectores y Estudios de ubicación Estudio de oferta Estudios de demanda Estudios de precios hedónicos y tasación de bienes inmuebles 5. Generación de cartografía temática con variables asociadas a los bienes inmuebles 6. Análisis de estadígrafos propios de la gestión inmobiliaria como la velocidad de venta A continuación se muestran algunos ejemplos de estos análisis y sus salidas de pantalla, que tiene como finalidad mostrar como el sistema apoya a las decisiones inmobiliarias. Análisis de 4 ubicación . sectores 3 y Estudios Figura 3 Radio de acción de un supermercado En la figura Nº 3, se obtiene la suma de habitantes para el distrito censal, de Generados como análisis descriptivos de la realidad, asociada a un espacio temporal. En una determinada microzona, se ubican las características generales de la edificación en el periodo de tiempo, estableciendo la dinámica general y como ha ido afectando a los principales atributos de entorno, como son el comercio, las áreas verdes, las vías de acceso, y la conservación de los edificios. Figura 4 Número de habitantes por distrito censal. 1 Normalmente se utilizan los precios de oferta, lo ideal es usar el valor de transacción. 2 Por ejemplo, superficie del terreno, superficie construida. 3 Riley, Jennifer (1998); City of Barstow disponible en www.esri.com/ESRI News - ArcUser -- GIS Real Estate Application Spurs Land Sales.htm 4 www.esri.com/softwre/businessanalyst/userdtories.html. 5 ESRI, “Spatial Analyst” tutorial, 1999, disponible en www.esri.com. ' "# # $ %& & 1 Al trazar una curva de iso-valor , como se observa en la figura Nº 5, zonas de localización que aseguran un área de mercado con densidades mayores a 110.000 2 Hab/Km ., con lo cual se puede ubicar la masa poblacional critica para la ubicación de un supermercado en la comuna. ! # '!'(')"* Al pinchar sobre la zona del plan regulador 2 comunal, con la opción hiperlink , se obtiene una plantilla de texto; en formato Word, que permite visualizar, imprimir y editar, las normativas del plan regulador. Figura 7 Zonas de plan regulador comunal Areas verdes. En la figura 3.70, se observa las áreas verdes inmersas en la microzona, presentando un total de 114975 metros cuadrados, lo que equivale a un índice de 800 metros cuadrados de área verde por cada hectárea. Además el sistema muestra fotos de las áreas verdes, mediante el uso de la opción hiperlink o un video. (figuras 8 y 9). Figura 5 Mapa iso-densidad habitacional Situación de plan regulador comunal. Como se observa, se genera una lamina que permite él la ubicación de los distintos secciónales del plan regulador comunal en la Comuna, permitiendo evaluar la zona en términos de uso de suelo, como de condiciones de edificación. En la figura 3.73, se observa los cuarteles de bomberos cercanos a la microzona. Figura 6 Zonas del Plan regulador comunal Figura 8 Plaza Brasil 1 Aplicando “Spatial Analyst 1.0” de ESRI, Extensión para Arcview Gis 3.0a. 2 , Ver Anexo 2 “Herramientas de Arc view Gis 3.0a” "# # $ %& & ! # '!'(')"* Figura 9 Video Plaza Brasil Estudio de oferta 1 Figura 10 Población por manzanas 2 Como explicitan sus objetivos ; la caracterización y clasificación del mercado, generando grupos homogéneos; establecer la caracterización económica y estratégica del mercado y establecer la oferta actual y futura. Estos procesos resultan fácilmente 3 aplicables al S.I.G. inmobiliario , dada las características antes mencionadas y serán fuente de un artículo particular sobre ese tema. Estudios de demanda general) 4 Si observamos la figura 10 y 11, se aprecia la distribución de la población por manzanas, la cual tiene un promedio de 217,91 habitantes, con límites de 5 habitantes por manzana como mínimo y 729 como máximo, siendo representadas en la figura con una escala de colores que indica que a mayor población se tiene un color más oscuro. (para bienes en La ubicación inicial del demandante de bienes inmuebles, puede servir de guía y control de migración, permite establecer modelos estadísticos para estimar la 5 demanda futura . La figura muestra la población medida en 1992, en el censo nacional de población y vivienda, la cual asciende a 29636 habitantes. 1 Miner, Christopher A. (1999); “Commercial Property Appraisal” disponible en http://www.msac.com/appraise/msac6.htm 2 Santander, Sergio; Obregón, David “ Manual de preparación y evaluación de proyectos inmobiliarios (estudio de mercado)” memoria para optar al título de Constructor Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile, 1998. 3 Castleconsulting, (1994), (on line) www.castleconsulting.com/94location.html Figura 11 Población en el microsector Ahora, si consideramos que la población a la fecha será la base (Censo de 1992), más los habitantes que han llegado con las edificaciones nuevas (Figura 12 y 13), en el plan de repoblamiento de Santiago, se deduce que la población a la fecha sería igual a 29636 más un estimado que 5 Thall, Grant, et al (junio 1993), “The cascade GIS difussion model for measuring housing absorption by small area whit a case study of St. Lucie Country, Florida” en Journal of real estate research. Vol 8, número 3 pag 401-420. ) "# # $ %& & ! # '!'(')"* de atributos como: superficie, uso del suelo, ubicación, características del vecindario, servicios anexos, etc. denominamos ∆, que se calcularía en base a los edificios identificados. Para la aplicación de estos modelos es necesario el desarrollo de bases de datos efectivas y que representen la realidad, dada la naturaleza de las variables, en su mayoría espacial, la aplicación del S.I.G. se hace imprescindible. En el estudio “Valuing open space and land use chaos in urban watersheds: an hedonic property value analysis” de Lynne L. Bennett, y otros, se plantea que “El S.I.G. es una herramienta de gran utilidad para el cálculo de distancias a puntos de interés”. Por ejemplo, la ubicación en zonas de delincuencia, o en zonas afectadas por el ruido urbano, pasan a ser de vital importancia el manejo de variables mediante este tipo de sistemas. Figura 12 Edificios construidos desde 1992 El S.I.G. inmobiliario, es utilizado para la recolección de datos en forma rápida y precisa. Sin embargo, presenta serias dificultades en las herramientas estadísticas, por lo tanto la estimación, sus pruebas y exámenes del modelo de regresión múltiple, deberán ser desarrollados en software especializados, como SPSS 11.0 , MINITAB 12 , Essensial Regression. Además, permite al usuario buscar puntos de interés para su posterior análisis y generación de modelos hedónicos. Las variables que se pueden medir con el S.I.G. Inmobiliario son : ubicación, precio, superficie, características del entorno, distancias a puntos , plano regulador , loteo , entorno comercial , áreas verdes , seguridad , zonas de influencia, etc. 2 Se desarrolla un S.I.G. Inmobiliario en la zona del Parque de los Reyes, con datos de un corte transversal entre los años 19961997, sobre las transacciones inmobiliarias del conservador de bienes raíces. Se recopilan los datos proporcionados por ACOP en la zona del parque de los reyes en el periodo antes descrito .Luego se genera una base de datos que se integran con ArcView , la cual se combina con el plano comunal de Santiago , plano regulador, capa de lotes , capa de áreas verdes y Figura 13 Tabla de edificios Estudios de precios hedónicos y tasación de 1 bienes inmuebles Esta metodología permite relacionar el valor de un bien raíz con las características y atributos asociados a este, a través de ecuaciones de precios. Estas ecuaciones establecen una relación funcional, expresadas en términos algebraicos, entre un valor del inmueble y sus determinantes, lo que permite identificar en forma cuantitativa la incidencia de cada uno de los atributos sobre el precio. En términos generales, la teoría de precios hedónicos pretende explicar el valor de un bien inmueble, entendido como un conjunto 1 2 Bennett, Lynne L., (1997); “Valuing Open Space and Land Use Chaos in Urban Watersheds: An Hedonic Property Value Analysis”. Gallo, José,et al, “Precio Hedónico para los edificios cercanos al Parque de los Reyes”, Trabajo para el curso de preparación y evaluación de proyectos, 1999, Sin publicar. !# "# # $ %& & ! # '!'(')"* comercio. Además se aplica Spatial Analyst con el fin de generar curvas de isoprecio y con Arcexplorer se realizan los análisis en línea al servidor multiusuario. Con los antecedentes descritos se determinar cual es el impacto en la valoración de los sitios ante la presencia del Parque de los Reyes. Como se observa en la figura Nº 14 se miden las variables descrita para el siguiente 1 modelo : Figura 15 Curvas iso precio en Parque de los Reyes. Precio UF/m2 = Distancia Panamericana + Vista al parque + Distancia al parque + Construcción altura continua + Superficie del Terreno + Altura máxima Una vez medida las variables con SIG inmobiliario se analizan con un software estadístico, con lo que se obtiene el siguiente modelo: Extrayéndolo, se obtiene: Ln Uf/mt2= 2.71 + 0.0757 Ln(sup) + 0.059 Ln (dist parque) + 0.217 (vista) – - 0.220 ( dns) – 0.0625 ccon Uf/mt2 = Sup = Dist. Parque = Figura 14 Distancia al parque Se procedió a medir las variables del modelo con SIG Inmobiliario y se genero una base de datos con el fin de validar el modelo con MINITAB 12 .Principalmente se extrajeron las variables espaciales del S.I.G., aplicando herramientas del software Arcview 3.1 . Además se planteo la posibilidad de realizar esto con el software arc explorer en plataforma multiusuario como se muestra en la figura Nº15 Vista = Ccon Ldns = = Valor por metro cuadrado en la zona. Area del sitio en metros cuadrados. Distancia en metros al Parque de los Reyes. Presencia(1) o ausencia(0) de la vista hacia el Parque. Variable dummy. Coeficiente de constructibilidad. Distancia a avenidas principales La regresión dio valores aceptables con su carácter predictivo, estando, los valores dentro de las bandas recomendadas por la 2 teoría En resumen SIG inmobiliario tiene su aporte para esta metodología en la medición de las variables y la validez dependerá de los datos. Generación de cartografía temática con 3 variables asociadas a los bienes inmuebles . La cartografía temática tiende a mostrar información acerca de un tema específico en una lámina, que sirve para la interpretación del investigador. En el mundo esto principalmente fue aplicado en términos de uso de suelo, catastro y generación de capas 1 Segun Lever,George en “Precio hedónico parque de los Reyes”, no publicado Gallo, José, et al; Trabajo 2 sem 1999, Preparación y Evaluación de proyectos de inversion inmobiliaria, ECCUC. 2 Ver GUJARATI, D. (1996) Econometría . Editorial McGraw-Hill , Bogotá_ Santiago de Chile. 3 REALTOR (1999), disponible en www.realtor.com !! "# # $ %& & como delincuencia, servicios por habitante, datos electorales y censales. ! # '!'(')"* poblacional y densidad de viviendas, en los distritos censales de la comuna de Santiago. En esta investigación se realizó la cartografía temática de delincuencia en el sector oriente de la capital. Por ejemplo, si queremos responder, ¿Cuál es el nivel de seguridad en la comuna de Santiago?. Carabineros de Chile tienen tres niveles para clasificar la seguridad: Hurtos, robo con fuerza y robo con violencia, además de poseer sus propios distritos designados a las comisarias de la comuna, clasificadas según las zonas proporcionados por Carabineros de Chile (hurtos, robo con fuerza, robo con violencia), la cual permite identificar las zonas con mayores índice delictuales en distritos propios de carabineros. En la figura Nº 16 se determina la distribución de los delitos para cada uno de los sectores definidos por Carabineros, según su clasificación 1 además de estar normalizado por la curva iso-densidad poblacional, obtenida con análisis espacial en base a los datos del Censo nacional de población y vivienda, para su localización se puso la capa de distritos censales (script texto). Figura 17 Curvas de iso-densidad habitacional y iso-viviendas. A partir de la división de los mapas de la figura Nº 18 se determinó el mapa de déficit habitacional . Las zonas más oscuras indican un mayor déficit. Figura 16 Distribución de delitos según tipo delincuencia, curva isodensidad habitacional y distritos censales. En otro ejemplo, se obtiene en la figura Nº 17 con análisis espacial los mapas de densidad 1 Figura 18 Mapa de déficit habitacional. Hurtos ,robos con fuerza y robo con violencia !" "# # $ %& & ! # '!'(')"* los proyectos que tienen una ubicación periférica dentro de la comuna, tienden a tener una velocidad de venta baja, lo que implica más de 52 meses para agotar stock. Todos los análisis anteriormente mencionados están inmersos en un medio ambiente cambiante que permite el desarrollo de ellas. Sin embargo, éste medio ambiente es también fuente de oportunidades y amenazas para el sistema, como producto. Por otro lado, se observa una velocidad de venta reducida en los proyectos que están en el sector norponiente de Santiago, considerando además la cantidad de proyectos en el sector. Como se observa en el gráfico a continuación, el sector con mayor cantidad de proyectos es el sector norponiente, por tanto podemos desagregar la velocidad de venta por proyecto. Análisis de estadígrafos propios de la gestión inmobiliaria como la velocidad de venta La velocidad de venta es un indicador del comportamiento del mercado en un determinado periodo de tiempo. Es una alternativa referencial para determinar la calendarización de los ingresos del proyecto, Así mismo es un índice estacional (depende del momento en que se mida) y se refiere al tiempo requerido (generalmente meses), dado u cierto volumen de ventas, un stock de un proyecto. En sí cada proyecto tiene asociada una velocidad de venta que depende de las características intrínsecas del bien transado, como los atributos del proyecto, los atributos del departamento, localización, etc. Como también al entorno macroeconómico, lo que implica que es poco confiable asociar la velocidad de un proyecto determinado a otro, aunque se encuentren en una zona determinada. Ahora, si agregamos otras variables al análisis, como el valor promedio por metro cuadrado y la cantidad de meses en oferta, estableciendo una escala de valoración por 1 tamaño de icono , podemos observar el fenómeno de manera más completa. Para la aplicación de esta metodología en el S.I.G. inmobiliario, se ha adopto la metodología del conservador de bienes raíces para la recolección de datos acerca de la venta de bienes. Además se refirió los datos de velocidad de ventas a distritos censales, en un intento más de unificar el criterio de selección de zona a la unidad. Ahora, el principal objetivo de aplicar esta metodología a un S.I.G., consiste en la ventaja del sistema para determinar zonas y establecer conexiones espaciales acerca de datos particulares. Esto último plantea establecer un nuevo paradigma en términos de la información, dada la rapidez con que ella se entrega al usuario final, como la posibilidad de entrar como parte del sistema a interactuar con el sistema, lo que permite acceder a la misma información, pero con distintas metodología y carismas teóricos. Para la comuna de Santiago se ha elegido los datos que proporciona Transsa, con el fin de obtener la velocidad de venta de la comuna en total. En los proyectos se observa una estructura bastante variada, en donde Figura 19 Velocidad de Venta y precio promedio por metro cuadrado Figura 20 Velocidad de Venta y meses de oferta 1 ! Ver Anexo 2 “Herramientas de Arcview gis 3.0a” "# # $ %& & ! # '!'(')"* Todo lo anterior, establece a nuestro país con una desventaja importante para el desarrollo de S.I.G., pero si presenta una oportunidad clara para el desarrollo de políticas de apertura de información y un mercado competitivo de información ante la actual carencia de ésta. El complemento que ofrece un sistema de información geográfica como plataforma base para la preparación y evaluación de proyectos inmobiliarios, será de gran relevancia para el desarrollo de cada uno de los estudios que la conforman, del perfeccionamiento de las metodologías, como de la administración y representatividad de los datos. Como se observa, no existe una correlación directa con entre las variables y el valor de la velocidad de venta. Sin embargo, si aprecia una relación entre la variable meses de oferta y velocidad de venta, en términos espaciales y generando curva de iso velocidad de venta, como se ve en la figura Como se observa, existen zonas marcadas de influencia del fenómeno de la velocidad de venta de proyectos inmobiliarios, lo cual permite detectar zonas en el sector en donde se puede establecer un estimativo de la velocidad de venta. La principal trascendencia se visualiza para los estudios de oferta, demanda y comercialización sin desmedro, de la significancia que podría tener para los estudios técnico y legal. En el estudio técnico y legal, es posible establecer el entorno legal del proyecto al establecer capas de información referida a la normativa municipal e intercomunal, como así secciónales especiales. También se puede presentar la oferta de sitios o los sitios posibles a ser transados. Todo lo mencionado, establece una potencialidad concreta del S.I.G. como apoyo a estudio de fenómenos inmobiliarios, apoyando el dicho americano, “Ubicación, ubicación, ubicación”, para definir el estudio de ellos. Figura 21 Curvas Iso velocidad de venta en norponiente de Santiago. CONCLUSIONES, OPORTUNIDADES AMENAZAS DEL S.I.G. INMOBILIARIO Y El S.I.G. inmobiliario, permite la obtención y despliegue de distintos niveles de información, como aplicar diferentes metodologías y análisis, siendo el atributo de unión para todo el análisis la ubicación geográfica del bien. Esta configuración, permite potenciar la idea de que la localización es el más importante de los atributos del bien. En términos generales, el S.I.G. inmobiliario se inserta a la realidad nacional en una economía abierta y en franco desarrollo hacia una economía de libre mercado. Sin embargo, la mayoría de los datos públicos no se encuentran a disposición del público en general, dado el estado y los privados guardan celosamente su información, por ser parte de una ventaja comparativa sobre el resto. Ante esto, resulta necesario levantar demasiada información de campo, aunque ésta se encuentra a disposición de los organismos estatales y de los actores del mercado, solo lleva a tener un mercado de información poco competitivo y de carácter monopólico. !$ "# # $ %& & BIBLIOGRAFÍA ! # '!'(')"* 8.- International Association of Assessing Officers, “A Status Report: "Front Line" Uses of GIS in Public and Private Sector Real Estate Today”, Property Tax Journal, Abril 1993, disponible en www.castleconsulting.com/bib.html. 1.- Santander, Sergio, Aguirre, Carlos, et al “Herramientas para un SIG Inmobiliario”, Memoria para optar al titulo de Constructor Civil, Escuela de Construcción Civil PUC, 2000. 2.- Aguirre, Carlos; et al; “Plataforma GIS”, Trabajo Preparación y evaluación de proyectos de inversión inmobiliaria. 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La aplicación de esta metodología permitió concluir que en una vasta región del país es posible lograr en viviendas el confort térmico sin demanda energética durante todo el año. Esta zona se ubica al norte del eje La Serena Ovalle. Para la zona central y sur del país, cuatro diferentes zonas han sido definidas de acuerdo a la demanda de energía para lograr el confort. En el caso de períodos calurosos, se ha determinado que no es necesario enfriamiento artificial para conseguir condiciones de confort en el ambiente interior de las viviendas, en todo en territorio nacional. Palabras claves: Estrategias de diseño, zonificación climática. ABSTRACT An already proposed methodology for defining a building climatic zoning according to criterion of achieving inside comfort with minimum energy requirements for different seasons of the year has been applied to the case of Chile, a country with cold, temperate and hot-dry climates. The application of the methodology led to the conclusion that in a vast geographical zone no energy consumption would be needed to reach inside comfort in dwellings throughout the year. This zone is located in the north of the country. For central and southern Chile, four different zones were defined according to heat demand to achieve comfort. In the case of cooling period, no artificial cooling for achieving inside ambient comfort would be needed for residential buildings throughout the country. Keywords: Design strategies, residential building climatic zoning !" " # $% % " & &'&(!) Givoni, es probable que sea posible alcanzar la zona de confort aplicando alguna estrategia de diseño de tipo “solar pasivo”, aun cuando en cierta parte del año la combinación temperatura/ humedad relativa esté bajo de la zona respectiva delimitada en la propia carta. [5; 6; 7; 8]. Ello podría ser estudiado en ciudades como Porto Alegre y Curitiba en el caso brasileño. INTRODUCCIÓN A partir de la crisis energética de 1973 se inició un proceso de introducir exigencias de comportamiento térmico de viviendas en distintos países desarrollados y en cuyos territorios se definieran zonas climáticohabitacionales. La metodología para definir estas zonas se basó principalmente los grados-día de calefacción de éstas (casos de Francia y España por ejemplo). A partir de fines de los 80, comenzó el uso -por parte de diferentes autores- de la carta bioclimática de Givoni para determinar zonas climáticohabitacionales dentro de un país, con las respectivas recomendaciones de diseño arquitectónico para el confort en el ambiente interior de los edificios. Las zonas climáticohabitacionales y sus respectivas recomendaciones se definen de acuerdo a cómo la temperatura y la humedad del ambiente exterior de diferentes períodos del año graficadas en la mencionada carta, se distribuyen en las diferentes zonas asociadas a recomendaciones de diseño que se delimitan en ésta. Por otra parte, es importante indicar que ninguno de los métodos descritos para determinar una zonificación con estrategias de diseño para edificios, considera las ganancias internas del edificio. Por otro lado, estos métodos apuntaron a definir una única zonificación climático-habitacional, haciendo énfasis en períodos de calefacción, sin embargo es necesario también estudiar el comportamiento térmico de los edificios de modo de observar su comportamiento en períodos de enfriamiento, lo que podría indicar la elaboración de una zona climáticohabitacional diferente para este período del año en un determinado país. De hecho. Recientemente en el caso de Francia, existe una zona climático-habitacional para períodos de invierno y otra para verano, en cada una de las cuales la normativa de este país establece exigencias de comportamiento térmico de los edificios para un uso eficiente de energía en climatización [9]. Últimamente, en el caso de España se han delimitado zonas diferentes para períodos de calefacción y de enfriamiento del ambiente interior de los edificios, aspecto que está considerado en la evaluación que se hace de éstos según destino en el software de certificación energética español CCTE [10]. Esta metodología se aplicó en Grecia [1], Estados Unidos [2] y Brasil [3]. En estudios más recientes realizados en este país, se aplicó una metodología similar a la descrita, pero con uso de información meteorológica horaria correspondiente a un “año de testeo de referencia” (TRY) [4]. De acuerdo a este último estudio, en ciudades como Porto Alegre (30º00’S) y Curitiba (25º31’S) se necesitaría climatización artificial durante cierta parte del año para alcanzar el confort al interior de los edificios [4]. De acuerdo a lo indicado, en la definición de una zonificación asociada a ciertas estrategias arquitectónicas a recomendar para el confort térmico en edificios habitacionales, es necesario el estudio de éstos, considerando la mayor cantidad de variables que influyen en su comportamiento térmico. En otras palabras, la respuesta del diseño de una vivienda a la información climática de una cierta región debe ser considerada en el momento de definir las estrategias recomendables para ésta. A estos dos aspectos (clima y edificio) debe agregarse aquel relacionado con el comportamiento de los usuarios. En otras palabras, la trilogía “Clima-Edificios-Usuarios” Lo anterior apunta a indicar que si bien la carta de Givoni en sus diferentes versiones define ciertas estrategias arquitectónicas para alcanzar el confort de acuerdo a la información climática del lugar o región en estudio, ella no permite asegurar que ello sea factible. La carta de Givoni considera exclusivamente las condiciones de temperatura y humedad relativa y no toma en cuenta la radiación solar, de la que depende directamente la posibilidad de alcanzar el confort en una vivienda con “diseño solar pasivo”. A pesar de lo que indica la Carta de ! !" " # propuesta anteriormente [11] ha de ser usada para la definición de una zonificación de acuerdo a los criterios confort con eficiente uso de energía. Del mismo modo debe estudiarse el comportamiento de los edificios en diferentes estaciones del año, con el fin de verificar la necesidad de establecer zonas climático-habitacionales diferentes para los períodos de calefacción y de enfriamiento. En conclusión, el clima, los edificios y sus usuarios, junto al criterio de alcanzar al confort con eficiente uso de energía, constituyen aspectos necesarios de ser considerados al momento de establecer una zonificación climático-habitacional conjuntamente con la definición de estrategias de diseño asociadas a cierta zona geográfica. Estas estrategias deben ser compatibles para situación de invierno y verano, de modo que las condiciones de confort deben ser estudiadas -al menos- en ambos períodos del año. Por otro lado, al estudio de la variación horaria de la temperatura y humedad relativa interior en las viviendas, debe agregarse el análisis de riesgos de condensación superficial e intersticial en elementos de la envolvente. Finalmente cabe indicar que un aspecto central de la metodología a proponer es que en primer lugar debe intentarse definir una zona en que sea factible alcanzar el confort térmico dentro de las viviendas sin la necesidad de requerir calefacción y enfriamiento en los correspondientes períodos del año. Lo anterior, aun en aquellas ciudades en que se tengan grados-día de calefacción o enfriamiento positivos. En el caso chileno -por ejemplo- bajo el criterio de eficiencia energética podrá ser posible definir una zona en que no se requiera consumo de energía tanto en invierno como en verano. De necesitarse consumo de energía en invierno, métodos de enfriamiento pasivos podrían permitir el confort en verano, de modo de evitar el enfriamiento con sistemas activos. METODOLOGÍA $% % " & &'&(!) Se describe a continuación en forma general la metodología propuesta para el desarrollo de una zonificación asociadas a estrategias de diseño para el confort con uso eficiente de energía. (Esta metodología ha sido presentada en detalle en trabajos anteriores [12, 5, 7, 8]) I. Obtención de la respectiva información meteorológica de variables como temperatura, humedad relativa, radiación solar, viento, precipitaciones. Idealmente debe generarse un año de referencia (TRY) con al menos datos horarios de temperatura del aire, temperatura de cielo, radiación solar, viento y humedad. II. Definición de tipos de viviendas en diferentes regiones, con sus respectivas soluciones constructivas de mayor uso, con el fin de evaluar el punto de partida del proceso. Deben estudiarse viviendas de diferentes superficies de edificación, considerando viviendas pareadas, aisladas y de edificios de departamentos. III. Selección de diferentes ciudades localizadas en diferentes regiones del país, considerando distintos climas, la demanda por viviendas y la disponibilidad de información climática confiable. IV. Estudio de las condiciones de confort para usuarios de viviendas en las diferentes ciudades seleccionadas. V. Estudio de las ganancias internas en viviendas en las distintas ciudades consideradas. VI. Determinación de la variación horaria de la temperatura y humedad en diferentes recintos del interior de las viviendas, al menos para períodos fríos y calurosos del año. Representar posteriormente estas curvas en la Carta Bioclimática de Givoni para compararlas con las condiciones de confort, especialmente en aquellos casos en que estas condiciones están cerca de ser alcanzados sin demanda de energía. Para la determinación de la variación de las indicadas variables (temperatura y humedad), se recomienda el uso de un software tipo multizona de régimen dinámico. !" " # $% % " & &'&(!) por el océano Pacífico en el oeste. De norte a sur el país muestra una variación climática desde una zona extremadamente árida y calurosa que se inicia al norte del Trópico de Capricornio hasta la zona fría de glaciares y campos de hielo en el extremo sur. A esta variación climática existente de norte a sur, se agrega una pronunciada variación climática transversal debido a la presencia del océano y las cordilleras mencionadas[13]. La norma chilena oficial NCH 1079 Of 77 [14]divide al país en 9 zonas climáticas, en cuya definición se han considerado tanto las variaciones de Norte a Sur como las de Este a Oeste. VII. Si en una determinada vivienda en estudio no se alcanza el confort en algún período del año, deben realizarse cambios en su diseño y/o en las soluciones constructivas usadas. Distintas estrategias de enfriamiento o calentamiento pasivas pueden ser utilizadas. VIII. Si el confort no es posible de ser alcanzado con alguna estrategia pasiva, la energía para calefacción o enfriamiento debe ser determinada para las viviendas estudiadas. Ello considerando criterios de uso eficiente de energía, es decir las viviendas deben ser analizadas con aquellas soluciones constructivas y con las estrategias de diseño arquitectónico que impliquen la menor demanda de energía a lo largo del año. SIMULACIONES DE COMPORTAMIENTO TERMICO IX. Concluidos los pasos anteriores, la misma vivienda debe ser estudiada en una región vecina con el fin de establecer zonas en que similares recomendaciones de diseño arquitectónico puedan plantearse para el logro de las condiciones de confort con mínima demanda de energía. La metodología propuesta ha sido aplicada al caso de 16 ciudades chilenas cubriendo variaciones climáticas de Norte a Sur y de Este a Oeste correspondientes a 8 de la 9 zonas climático habitacionales establecidas en la Norma NCh 1079 Of 77 [14]. Sólo se ha excluido la Zona Andina. X. Se establecerán parámetros o indicadores de calidad térmica y/o recomendaciones para diferentes zonas, teniendo en cuenta principalmente el comportamiento térmico de las viviendas estudiadas, el confort, las variables climáticas y la demanda de energía de calefacción o enfriamiento Software de simulación Simulaciones pata determinar el comportamiento térmico de viviendas se hicieron usando MBDS [15], un software para simulación en régimen dinámico de tipo multizona, originalmente desarrollado por la Universidad de Liège (Bélgica) y que ha sido mejorado progresivamente por el equipo de Arquitectura y Clima de la Universidad Católica de Lovaina. En el marco de este estudio, este software fue mejorado al incorporarle como opciones de cálculo dos modelos para estimar la radiación directa y la difusa en planos inclinados. Con el fin de hacer una selección de estos modelos se revisaron diferentes estudios en que se comparó la predicción de estos modelos con datos experimentales[16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24]. Uno de estos modelos es el de Skartveit y Olseth [17], cuya aplicación se recomienda para condiciones de días claros o de nubosidad media [19]. CHILE: UNA BREVE DESCRIPCIÓN. Localización morfológicas. y ciertas características El país es una larga franja de cerca de 4200 km en la costa oeste de América del Sur, con un ancho promedio aproximado de 177 km. La parte continental del país se ubica aproximadamente entre 17º 30’ y 56º latitud Sur. En el costado oeste del país y desde norte a sur se ubica parte de la Cordillera de los Andes. Hacia el oeste se ubica la Cordillera de la Costa hasta la altura de la ciudad de Puerto Montt. Entre ambas cordilleras se ubica la depresión intermedia [13]. Por otra parte, el así llamado Modelo Perez ha demostrado predecir mucho mejor la radiación difusa en planos inclinados que otros modelos disponibles. Este modelo en El clima del país está fuertemente influenciado por su accidentada geografía y # !" " # $% % superficies entre 55 y 130 m2 de superficie edificada. combinación con el modelo de Maxwell, permiten estimar la radiación sobre superficies inclinadas con resultados muy cercanos a los obtenidos experimentalmente [24]. Los mencionados modelos (Maxwell para radiación directa en superficies inclinadas y Perez para la radiación difusa en superficies inclinadas) fueron también incorporados a MBDS, usando una versión revisada del modelo Perez entregada por el propio autor [25]. Las soluciones constructivas para estimar las demandas de energía iniciales en las viviendas consideraron muros de albañilería de ladrillo perforado en las viviendas individuales y muros de hormigón armado en los edificios de departamentos. En ambos casos se consideró la aislación térmica en cielo de acuerdo a la reglamentación vigente en Chile. Las ventanas consideradas son de vidriado simple con marco de aluminio y en el caso de viviendas individuales se consideró piso sobre terreno. Viviendas estudiadas En las simulaciones se consideraron tres tipos de viviendas (una de un piso aislada, otra de dos pisos aislada y una última de dos pisos pareada) junto a otras tres de edificios de departamentos. Las viviendas cubren Tabla 4.2.1 Superficie de ventanas de las viviendas estudiadas Norte m Casa 60 m2 pareada 1 piso 2 La Tabla 4.2.1 muestra la superficie de ventanas de las viviendas estudiadas en cada una de sus fachadas. Sur m Este 2 m 2 Oeste m 2 Total m2 4.48 3.08 2.44 0.0 10.00 8.80 3.00 1.80 0.0 13.60 Casa 130 m aislada 2 pisos 12.36 9.78 0.68 0.0 22.82 Departamento 60 m2 10.00 0.0 0.0 4.2 14.20 18.40 0.0 2.48 0.0 20.88 25.60 0.0 0.0 3.00 28.60 2 Casa 85 m aislada 1 piso 2 Departamento 85 m 2 Departamento 130 m 3 " & &'&(!) Datos climáticos generó una año de datos climáticos para cada una de las ciudades consideradas. Tal como se propone en la metodología, un año meteorológico de referencia o año tipo (TRY) es lo recomendable para establecer las zonas climático habitacionales. No fue posible obtener esta información dado que ella en Chile no es pública y su costo es extremadamente alto. Otra opción era usar el software Meteonorm [26] para la generación de un año tipo a partir de datos climáticos horario pero durante es estudio se demostró que éste no entrega la oscilación térmica propia de cada clima. Haciendo uso del software CASAMO CLIM [27] se determinaron diferentes días tipo propios de diferentes meses del año, a partir de datos de temperatura media mínima y media máxima y su correspondiente humedad relativa junto a la radiación solar. Con esta información se Ganancias internas y renovación de aire. No existe en Chile un completo estudio de ganancias internas en viviendas. Como un valor de referencia se usó un valor entregado por la bibliografía de acuerdo a la situación francesa y que corresponde al valor de 100 Wh/m2 día [6] . Se consideró una renovación de aire entre el exterior y el interior promedio diario de 1.0 vol/hora. Condiciones de confort Con respecto a estas condiciones se han supuesto los siguientes rangos de temperatura para la determinación de la demanda de energía en las viviendas: Living – comedor, cocina, pasillos y zonas de escala: ) !" " # Día: $% % " & &'&(!) térmica exigida por la legislación chilena. El espesor del aislante térmico en el cielo de yeso cartón de 15 mm de las viviendas se ha determinado con una conductividad térmica de = 0,043 W/m K. En la Tabla 4.6.1 y 4.6.2 se muestran resultados de demanda de energía de calefacción para las 6 viviendas, considerando muros de albañilería de ladrillo perforado (140 mm de espesor sin estuco) con ventanas de vidriado simple. En l caso de la Tabla 4.6.2 los muros presentan aislamiento térmico exterior de 20 mm de espesor ( = 0,043 W/m K). 7-24 horas: 20 ºC; Noche: 0 – 24 horas: 17 ºC. Dormitorios: Día: 7-24 horas: 18 ºC; Noche: 0 – 24 horas: 15 ºC. Baños: Día y noche: 0 – 24 horas: 22 ºC Resultados de las simulaciones en diferentes viviendas. Se presentan a continuación resultados de las simulaciones en las 6 viviendas estudiadas en 5 ciudades del país, considerando en cada vivienda la aislación Tabla 4.6.1 Demanda de energía de calefacción para diferentes ciudades. Muros de albañilería de ladrillos sin aislación térmica. Vidriado simple en ventanas CIUDAD CALAMA VALPARAISO SANTIAGO CONCEPCION P.ARENAS Aislación en cielo (mm) 60 60 80 100 160 Demanda de energía de calefacción (kWh/m2 año) Tipo de vivienda Casa 60 m2 pareada 1 piso 113.4 83.7 100,3 123.5 292.1 Casa 85 m aislada 1 piso 156.0 109.1 131.7 161.4 379.8 Casa 130 m2 aislada 2 pisos 140.8 100.7 125.0 154.1 376.5 Departamento 60 m2 127.5 92.0 103,4 124,3 300,6 2 118.5 82.5 97,0 115,6 291,5 118.9 86.6 98,3 116,5 292,7 2 Departamento 85 m Departamento 130 m3 Tabla 4.6.2 Demanda de energía de calefacción para diferentes ciudades. Muros de albañilería de ladrillos con aislación térmica exterior de 20 mm. Vidriado simple en ventanas CIUDAD CALAMA VALPARAISO SANTIAGO CONCEPCION P.ARENAS Aislación en cielo (mm) 60 60 80 100 160 Demanda de energía de calefacción (kWh/m2 año) Tipo de vivienda Casa 60 m2 pareada 1 piso 50.6 45.1 55.0 61.1 152.3 Casa 85 m aislada 1 piso 70.4 53.9 69.2 79.9 214.8 Casa 130 m2 aislada 2 pisos 63.4 54.6 67.2 75.3 184.1 Departamento 60 m2 53.1 46.9 51.4 54.3 132.8 2 42.9 37.9 44.2 45.0 118.0 48.6 44.1 49.2 50.3 121.9 2 Departamento 85 m Departamento 130 m3 De acuerdo a estos resultados, la casa de 85 m2 presenta la mayor demanda de energía de calefacción que todas las viviendas. Ello debido a la mayor superficie expuesta al exterior de sus muros comparada con la de las restantes viviendas. Se observa que la demanda de energía de calefacción es siempre mayor en viviendas individuales respecto de las viviendas de edificios de departamentos. Ello se debe a la mayor superficie de muros expuesta al exterior en el caso de viviendas que en el caso de departamentos donde la compacidad es menor. Cabe indicar que en el caso de los departamentos se consideró techumbre expuesta al ambiente exterior. Obsérvese también que las diferencias en las demandas de energía de calefacción estimadas para las diferentes ciudades se * !" " # $% % hacen menores en la medida que se considera aislante térmico en muros. " & &'&(!) una alta diferencia en la demanda de energía al comparar los resultados con idéntico departamento pero con muros de albañilería de ladrillos. (Ello por la mayor conductividad térmica del hormigón armado). Dada la presencia de aislante térmico, esta diferencia se hace menor con sólo 20 mm de poliestireno expandido. La Tabla 4.6.3 muestra resultados de simulaciones para determinar la demanda de energía de calefacción en departamentos con muros de 200 mm de hormigón armado, sin y con aislante térmico exterior de 20 mm de espesor ( = 0,043 W/m K). Se observa aquí Tabla 4.6.3 Demanda de energía de calefacción en depto. de 85 m2 con muros de hormigón armado MUROS AISLACION CIUDAD CIELO HORMIGÓN ARMADO HORMIGON ARMADO mm SIN AISLACION TERMICA 20 mm AISLACION TERMICA EXTERIOR Calama 60 145,2 47,2 Valparaíso 60 105,6 41,7 Santiago 80 120,4 48,1 Concepción 100 146,1 49,8 P.Arenas 160 357,2 129,7 Resultados de simulaciones en vivienda de 85 m2. Se presentan a continuación resultados de las simulaciones en la vivienda aislada de 85 m2 en algunas ciudades del país. La figura siguiente (Figura 1) muestra la planta de esta vivienda, cuya altura se ha supuesto de 2.4 m. mm. Se han realizado simulaciones con diferentes espesores de aislación térmica, tanto en muros exteriores como en el cielo. Se considera aislamiento de = 0,043 W/m K. En el caso de muros, se muestran resultados en que la aislación ha sido supuesta por el lado exterior. Las ventanas son inicialmente de vidriado simple y en ciertas simulaciones se consideró vidriado doble (termopanel). El piso es de radier de 10 cm con cubierta de alfombra. En el interior existen paneles divisorios livianos sin aislación térmica. La superficie vidriada de la vivienda corresponde inicialmente a un 16% de la superficie total edificada (85 m²). De la superficie vidriada total, un 64.7% se orienta al norte, un 22.1% al sur y un 13.2% al oriente. Se desarrollaron simulaciones con superficies de ventana superiores hasta un 24% de la superficie edificada. En este aumento se consideraron sólo las ventanas de orientación norte, manteniendo fijas las superficies de ventanas al sur y oriente. Figura 1 Planta de la vivienda estudiada. Los resultados mostrados corresponden a esta vivienda con las siguientes características generales: Muros exteriores de albañilería de ladrillo hecho a máquina de 140 mm de espesor. Cielo de yeso cartón 15 Se consideró una renovación de aire entre el exterior y el interior promedio diario de 1.0 vol/hora. En ciertas simulaciones este intercambio se disminuyó a 0.6 vol/hora, lo & !" " # $% % que implica un mejoramiento de calidad de ventanas y puertas en lo referente a hermeticidad al paso del aire. " & &'&(!) confort se ven mejoradas a causa del aumento de la inercia del edificio. La situación descrita para Calama se repite con pequeñas diferencias en otras ciudades del interior en el norte del país, tales como en Copiapó, Vallenar y Ovalle. En el caso de Copiapó, se muestra en la carta bioclimática de Givoni modificada (figura 3), la variación de la temperatura y humedad en el dormitorio 2 (D2) y en el dormitorio 3 (D3) de la vivienda para el mes de Julio. En ambos recintos se logró en confort en este mes. Las curvas mostradas corresponden al último tipo de vivienda descrita para Calama (m50c100vd24ind3) y (m50c100vd24ind1). (d1 y d3 indican dormitorios 1 y 3 respectivamente). Obsérvese que a pesar de las bajas temperaturas del mes de Julio en esta ciudad y que la carta de Givoni modificada, a este nivel de temperaturas exteriores (bajo los 10°C) no considera la posibilidad de obtener confort con la estrategia de calentamiento solar pasivo, se ha logrado alcanzar este confort en una vivienda sin un diseño especial propio de la arquitectura bioclimática. Ello se debe a la alta radiación disponible en Copiapó durante el invierno, situación que se repite en otras ciudades del interior en el norte del país. Se presenta a continuación el resultado de una serie de simulaciones en el caso de Calama en el mes de Julio (figura 2). En el gráfico se observa la variación de temperatura exterior horaria y la obtenida en el dormitorio 3 de la vivienda (D3), el cual corresponde a una situación menos favorable que los restantes dos dormitorios. Cabe indicar que los resultados de las simulaciones en el living-comedor y cocina (LCK, considerado como una sola gran zona en las simulaciones), son similares a los obtenidos en el dormitorio 3. Figura 2 Variación de la temperatura interior. Casa 85m2. D3. Ciudad de Calama. Mes de Julio Se observa que en la situación en que la vivienda no tiene aislación en muros pero cuenta con 60mm de aislación en cielo y con ventanas con vidriado simple (m0c60vs16d3), el confort no se alcanza en prácticamente todo el día. Sin embargo, a medida que se instala aislación exterior de 50mm en muros perimetrales y se cambia el vidriado simple de las ventanas por vidriado doble, manteniendo sin variación la superficie de ventanas de 16% (m50c100vd16d3), el confort se ve más cercano. Figura 3 Temperatura y humedad representada en Carta Bioclimática. D1 y D3. Casa 85m2, 24% de superficie vidriada. Copiapó. Mes de Julio Esta situación se ve mejorada si se aumenta la superficie de éstas a un 24% de la superficie total edificada (m50c100vd24d3), manteniendo las mismas condiciones de aislación térmica y ventanas con vidriado doble. Si bien las condiciones de confort alcanzadas en este caso podrían ser consideradas como aceptables, si en las soluciones constructivas se supone un cambio de los paneles interiores livianos por muros divisorios de ladrillo hecho a máquina (m50c100vd24ind3), las condiciones de Se realizaron también simulaciones en el caso de Valparaíso (33º01’ S) en que no se logró el confort en invierno sin demanda de energía, con similares mejoramientos a los realizados en las ciudades indicadas anteriormente. Desde esta ciudad hasta Punta Arenas (53º00’S), a través de simulaciones se han hecho estimaciones de demanda energética para calefacción para el período anual considerando las condiciones de confort ya descritas en punto 4.5 y + !" " # $% % " & &'&(!) interior (Calama, Copiapó, Ovalle). En estas últimas ciudades, dada la alta fluctuación de temperatura entre día y noche a lo largo de todo el año, la inercia térmica es recomendable para reducir la indicada fluctuación en el interior de las viviendas. Por otra parte, en estas ciudades es recomendable el uso de doble vidriado hermético en ventanas, con baja infiltración de aire especialmente por las bajas temperaturas nocturnas en invierno. La inercia térmica no es necesaria en las ciudades costeras de esta Zona 0. En todas las ciudades de esta Zona 0 deben cuidarse las condiciones de confort en verano por el riego de sobrecalentamiento del ambiente interior. Al menos deben considerarse estrategias de protección solar de ventanas con elementos opacos exteriores. El uso de aleros es recomendable para en ventanas de orientación norte y elementos opacos verticales son apropiados para evitar la radiación solar directa en ventanas de orientación oriente o poniente, las que idealmente deben ser evitadas. distintas soluciones constructivas en muros, ventanas, piso y cielo de las viviendas [8]. Para esta vivienda aislada de 85 m2, diferentes rangos de demanda energética de calefacción fueron definidos asumiendo aislación térmica en muros (exterior) de modo de evitar o disminuir al máximo la presencia de condensación en su superficie del ambiente interior, suponiendo en este ambiente un máximo de 75% de humedad relativa. Desde Valparaíso hasta Puerto Montt se asumió una aislación térmica en muros de 20 mm ( = 0,043 W/mK). Para la definición de estos rangos se asumió doble vidriado hermético en ventanas y una aislación térmica en cielo de acuerdo a los requerimientos actuales de la legislación chilena. Para Coyhaique y Punta Arenas se supuso 50 mm de aislación térmica exterior, 160 mm de aislante en el cielo de las viviendas y doble vidriado hermético en ventanas. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS En relación a aquellas ciudades donde fue necesario la aplicación de un sistema de calefacción, se determinó la demanda de energía para tal efecto. Con estas demandas se definieron 4 zonas, cada una asociada a un rango de demanda de energía para calefacción. Estas zonas son: La aplicación al caso chileno de la metodología aquí descrita permite concluir que en el país es posible definir una vasta región donde no se requiere energía para calefacción en viviendas para conseguir en ellas condiciones de confort para los usuarios. Esta zona se ubica al norte del eje La Serena Ovalle (incluyendo a estas dos ciudades) hasta la frontera con Perú. Se excluye de esta zona de cero demanda de energía de calefacción a las zonas cordilleranas de mayor altura que la de las ciudades analizadas. La figura 4 muestra las ciudades incluidas en esta zona, la que aquí se ha denominado “Zona 0” Zona 1: Demanda de energía de calefacción kWh/m2 year. < 50 Zona 2: Demanda de energía de calefacción desde 50 hasta 75 kWh/m2 year. Zona 3: Demanda de energía de calefacción desde 75 hasta 125 kWh/m2 year. Zona 4: Demanda de energía de calefacción desde 125 hasta 175 kWh/m2 year. De acuerdo a la zonificación climáticohabitacional de la norma chilena NCh 1079 Of 77, las ciudades de esta “Zona 0” pertenecen a diferentes climas dado que algunas de éstas pertenecen a la zona costera y otras se ubican en la depresión intermedia entre la Cordillera de la Costa y la de los Andes. Se excluyen de estas zonas la correspondiente a la zona Andina, la que no fue estudiada en este trabajo por no contar ella con una alta densidad poblacional. En el caso de estas 4 zonas, los rangos de demandas de energía están asociados a la vivienda aislada de 85m2 (Figura 1), la que desde el punto de vista de esta demanda resultó ser la más desfavorable al compararlas con las otras viviendas estudiadas (ver Tablas 4.6.1 y 4.6.2). Ello Estas diferencias en el clima hacen que la demanda nula de energía se logre con estrategias de diseño distintas para costa (Arica, Antofagasta, La Serena) que para el ( !" " # $% % probablemente debido a la menor compacidad que presenta esta vivienda (1 piso, aislada) respecto de las restantes en estudio. De este modo, la demanda de energía de las otras viviendas podrán ubicarse en rangos menores de demanda de calefacción a iguales soluciones de muro, cielo, piso y ventanas. " & &'&(!) inercia térmica alta juega un rol importante Arica Calama Antofagasta Cabe indicar, que para la definición de estas zonas, junto al criterio de eficiencia energética se aplicó también el de necesidad de confort para los usuarios, el que también se afecta en la medida que ocurran fenómenos de condensación en la superficie interior de los elementos perimetrales. Se optó entonces por proponer el uso de aislamiento térmica en muros (suponiendo muros de albañilería y de hormigón correspondientes a los mayor uso en el país actualmente) de un mínimo de 20 mm en una vasta zona del país y de un mínimo de 50 mm para localidades al sur de Puerto Montt. ( = 0.043 W/mK). Los valores indicados siguen siendo los mínimos recomendados por cuanto éstos parecen todavía insuficientes si se les compara con países desarrollados con una severidad climática similar. ZONA 0 Copiapó La Serena Ovalle ZONA 1 Valparaíso Santiago Concepción Curicó Temuco Valdivia ZONA 2 ZONA 3 Osorno Pto. Montt Coyhaique ZONA 4 En el caso de tabiques estructurados en madera o acero se recomienda un aislamiento térmico no menor a 50 mm hasta P. Montt y no menor a 70 mm desde esta ciudad al sur, instalado en la cavidad del tabique, acompañado con barrera de vapor. Punta Arenas Figura 4 Zonificación en base a demanda de energía bajo criterios de confort y uso eficiente de energía. Adicionalmente, la renovación de aire en viviendas debiera ser lo más controlada posible de manera asegurar en el interior calidad de aire adecuada, con un máximo de humedad relativa (75%) pero no excediéndose en este intercambio de aire cuando se trata de climas con alta oscilación térmica entre día y noche tales como los que se ubican entre la Cordillera de la Costa y de los Andes En relación a ventanas, para orientaciones norte se recomienda el uso de aleros y en orientaciones oriente y poniente se recomienda el uso de protecciones opacas ubicadas al exterior de éstas. con el exterior, para no aumentar la demanda de energía de calefacción innecesariamente. Ello obliga a una buena ejecución de las obras y a una asegurada permeabilidad al aire en rendijas de puertas y ventanas. En este estudio se consideraron materiales secos. Cabe indicar que la demanda de energía para calefacción en viviendas serán mayores en la medida que se consideren materiales húmedos en la envolvente debido a las precipitaciones existentes en el país. Ello debido al aumento de la conductividad térmica de los materiales con el aumento de su contenido de humedad. Del mismo modo, En relación a períodos de verano, simulaciones de comportamiento térmico en todo el país muestran que el confort interior en viviendas se puede alcanzar con criterios de orientación adecuada de ventanas y/o estrategias de ventilación. Del mismo modo la " !" " # este mayor contenido de humedad implicará mayores riesgos de condensación en elementos de la envolvente. Al respecto cabe indicar el estudio que actualmente se realiza en la Escuela de Construcción Civil de la Pontificia Universidad Católica de Chile [28]. Es preciso indicar que la información climática disponible en el país debiera ser mejorada, teniendo como meta la posibilidad de generar años meteorológicos de referencia (test reference years o TRY) para incrementar el grado de validez de estudios como éste. Por otra parte, cabe indicar que los resultados aquí mostrados consideran sólo las sombras propias del edificio y no las que producen elementos lejanos a él, lo que constituye una limitación de los presentes resultados. Este es uno de los aspectos que debieran ser analizados. Otro aspecto a considerar en el futuro es la posibilidad de integrar a las viviendas otras mejoras en su diseño y que se relacionan con la distribución de sus espacios interiores. En otras palabras, hasta ahora se ha analizado principalmente la envolvente del edificio, manteniendo fija la distribución interior de la vivienda y suponiendo las mejores condiciones de exposición al sol de éstas. En el futuro se debieran considerarse los efectos de cambios del espacio interior de la vivienda junto a los generados por los elementos del espacio exterior, especialmente en zonas urbanas. Finalmente cabe indicar que la forma en como se distribuye un cierto volumen de aislante térmico en una vivienda juega un rol importante en el comportamiento térmico que ésta pueda presentar. Después de suponer cierto espesor de aislante térmico instalado en el cielo de una vivienda, es necesario preguntarse donde suponer la siguiente unidad de aislante que pueda instalarse en ésta. Es recurrente que se logre un mejor desempeño de la vivienda si se agrega una unidad más de aislamiento térmico en muros perimetrales en vez de hacerlo en el cielo cuando éste ya posee un cierto espesor de aislante. [8]. A modo de ejemplo, en el caso de Punta Arenas y para la vivienda aislada de 85 m2, 150 mm de aislante en el cielo implica aproximadamente un volumen de este material de aproximadamente 12.8 m3. $% % " & &'&(!) La demanda de calefacción en este caso resultó 337,3 kWh/m2 año suponiendo muros de albañilería de ladrillos, ventanas con vidriado doble y renovación de aire de 1.0 vol/h. Para idéntica vivienda pero suponiendo 100 mm de aislante térmico en cielo y 20 mm en el exterior del muro se ocupa una menor cantidad de aislante térmico (10.3 m3), sin embargo, a pesar de esta menor cantidad de aislante térmico usada en la vivienda, se obtiene una menor demanda de energía de calefacción, la que alcanzó a 226,6 kWh/m2 año. Similares situaciones se observan en las restantes ciudades [8]. Este hecho justifica la necesidad de aplicar exigencias de acuerdo al comportamiento térmico global de viviendas, lo que el Ministerio de Vivienda y Urbanismo del país espera poder concretar en un futuro cercano a través del software de certificación energética CCTE-CL disponible en la web del indicado Ministerio. REFERENCIAS 1.- Kolokotroni M., Young A.N. “The zoning of Greece for use in climate responsive building design” . En ‘Energy and building for temperate climates. A Mediterranean Regional Approach‘. Proceedings of PLEA 88. Porto, Portugal. Edited by E. de Oliveira Fernandez and S. Yannas. Pergamon Press. Oxford.499-504. 1988. 2.- Lechner N “Heating, cooling and lighting. Design methods for architects”. John Wiley and sons. New York. USA. 1991. 3.- Silva , A.C.S.B , Lambert R, Sattler M.A. Risso A. “Division of Brazil into building bioclimatic zones”. Actes Conference Europeenne Performance Energetique et Qualite des Ambiances dans le Batiment. Lyon. 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Pontificia Universidad Católica de Chile Escuela de Construcción Civil ([email protected]) COLABORADORES: Rocío Burboa G. Pontificia Universidad Católica de Chile Escuela de Construcción Civil ([email protected]) Pablo Montecinos G. Pontificia Universidad Católica de Chile Escuela de Construcción Civil ([email protected]) RESUMEN Este artículo tiene como objetivo iniciar la discusión sobre la problemática de los residuos sólidos generados por obras de construcción, y sus posibles alternativas de manejo y gestión, a la luz del desarrollo sustentable. Bajo este planteamiento, la gestión de RESCON (Residuos sólidos de construcción), debería posicionarse en el mercado como una herramienta para internalizar del impacto de la contaminación generada por las obras de construcción, a partir de perspectiva general. Palabras clave: RESCON, Gestión de residuos sólidos urbanos, producción limpia. ABSTRACT This article aims to start the discussion about the solid residues generated by construction sites, and their alternatives for management and handling, enlightened by the sustainable development. Under this consideration, the management of this residues should stand towards the market as a tool for internalising the impact of pollution from the construction sites in a general view. Keywords: construction residues management, lean construction $ ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % ANTECEDENTES GENERALES Los residuos sólidos de construcción no pueden ser considerados como residuos sólidos urbanos, dado que tienen características como: ser difíciles de manipular, tener composiciones y tamaños muy variados, ocupar grandes volúmenes, y además, existen residuos de carácter peligroso que debe ser tratados de forma especial. Por otro lado, son generados sin periodicidad, se observa que en las distintas comunas de la Región Metropolitana no siempre existe la misma cantidad de obras en ejecución, ni son de las mismas magnitudes o características, razón por las cual no es posible involucrarlos en algún tipo de gestión municipal o de otra envergadura. El presente artículo pretende iniciar el debate sobre la realidad actual de los Residuos Sólidos de Construcción en la Región Metropolitana, y forma parte de una investigación que contempla realizar un diseño metodológico para la cuantificación y clasificación de residuos sólidos generados por obras de edificación en altura. Para ello contempla la creación de instrumentos de medición de los residuos que generan las obras. Bajo esta perspectiva, se realiza esta discusión en un nivel exploratorio, debido a que la cuantificación y clasificación de residuos sólidos generados por obras de edificación en altura, específicamente, no es un tema que se haya estudiado previamente en la Región Metropolitana, y los antecedentes existentes no están en el mismo contexto que la investigación en cuestión, existiendo metodologías extranjeras que no son aplicables a la realidad nacional, de no realizarles modificaciones para situarlas en un contexto similar al nuestro. Para reducir los efectos ambientales negativos es necesaria una gestión adecuada de los residuos, priorizando la minimización, la separación selectiva en obra, la valorización y disposición (reutilizar, reciclar, enviar a vertedero); lo cual debe ser tomado en consideración desde la etapa de diseño del proyecto y hasta su puesta en marcha. En este contexto la empresa nacional no ha tomado conciencia de los recursos que se pierden al desechar todo lo que no se usa. Si se implementaran medidas de minimización y reutilización de residuos la eficiencia de la empresa tendería a mejorar, debido a que al minimizar la generación de residuos bajarían los costos por transporte de éstos y se dispondría de mayor espacio libre dentro de la obra. Reutilizar los residuos es una forma de otorgarles valor, con lo cual los costos por compras de materiales que finalmente serán desechos, disminuirían. La construcción, en su totalidad, es una industria donde se genera una gran cantidad de residuos sólidos, “se estima que se 3 1 producen 5.400.000 m al año” , lo que implica un alto costo ambiental para nuestro país, por los efectos para el medio ambiente, entre los cuales se destacan el deterioro del paisaje, por la disposición de estos residuos en vertederos ilegales y en bienes de uso público; obstrucciones en la red de drenaje, contaminación de suelos y aguas, la que puede ser producida por líquidos lixiviados cuando no han sido separados selectivamente antes de su depósito, y el entierro de suelos productivos. Teniendo en cuenta el costo social que producen los RESCON es que se presenta el siguiente gráfico de abatimiento del impacto producido, en el cual la curva de abatimiento representa el esfuerzo económico para lograr la disminución, que uno puede considerar como el estudio e implementación de medidas necesarias para obtener los niveles de contaminación decrecientes, en la medida que se aumente el costo de la medida. De la misma forma, el costo de la contaminación (que incluye los medios de impacto ambiental), es mayor en la medida que aumenta la contaminación. El término residuos sólidos de construcción (RESCON) se refiere a todos aquellos sólidos o semisólidos provenientes de faenas como demoliciones, edificación de viviendas, industrias, comercio, servicios, pavimentaciones y repavimentaciones, sean éstas de carácter público o privado. Es decir, aquellos que no presentan utilidad para las etapas siguientes de la obra o de la vida útil de ésta. ! %& " # $ ' % ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % Gráfico1 Costos totales de la contaminación por RESCON En el gráfico de abatimiento del impacto ambiental producido por los residuos sólidos de construcción, X1 representa el nivel óptimo de producción de RESCON y C1 el costo social óptimo para esa generación de residuo. Esto quiere decir que la producción una unidad más de residuo por sobre el óptimo produce un costo social del daño mayor que el costo del abatimiento de ese impacto, por lo tanto, el producir esa unidad más de residuo no es rentable en términos sociales. El producir una unidad menos de residuo significaría tener un mayor costo producto del abatimiento, que el ahorro producto del daño social, por tanto, no es óptimo producir una unidad menos que X1. El costo social producido por los RESCON es su disposición final, ya que estos, como se dijo anteriormente, quedan en manos del transportista, el cual es el que decide el sitio para su disposición final, el que muchas veces es un VIRS (Vertederos Ilegales de Residuos Sólidos) o a las mismas vías públicas. internalizando los costos de mitigación y compensación de dichos procesos productivos. 2 La ley base del medio ambiente , establece las exigencias de un estudio y una declaración de impacto ambiental a las obras de edificación, tratándose el tema de los residuos en ambos documentos, con distinto énfasis y profundidad. El estudio de impacto ambiental, que es el instrumento que requiere mayor rigurosidad para su desarrollo, sólo es exigible a proyectos que se encuentran fuera de las zonas definidas por los instrumentos de planificación territorial, como planes reguladores, en zonas protegidas y conjuntos habitacionales en 3 extensión y edificios destinados en forma permanente a salud, educación, seguridad, culto, deporte, esparcimiento, cultura, transporte, comercio o servicios, con algunas restricciones de superficie, entre otras. En este marco, las obras de edificación que se construyen habitualmente en el Gran Santiago, sólo deben presentar una Declaración de Impacto Ambiental, lo que no asegura un tratamiento efectivo de los residuos de la construcción, dado que su transporte y dispocisión a un sitio adecuado no es un requisito para la recepción final de las obras, lo que ha fomentado la creación de CONSTRUCCIÓN Y MEDIO AMBIENTE La concepción medio ambiental de las faenas de construcción, es sin duda uno de los problemas a los cuales se enfrenta el gestor de ellas; cada día se les exige mayor cantidad de procesos constructivos que, a su vez, presenten menos impactos, (! ) $ ! (! ) * ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % sitios de disposición final de RESCON -o botaderos- de forma ilegal, con todas las externalidades que ello implica. En ese sentido, y considerando que el número de obras de construcción presentan elasticidad positiva con el aumento del producto interno bruto, es posible predecir que el problema se acrecentará en el futuro en nuestrp país, por lo que resulta necesario realizar acciones de nivel científico para la medición, clasificación y tipificación de los RESCON, con miras a lograr una correcta gestión de éstos. relación con el tamaño de la edificación, siendo el espacio una limitante para realizar una correcta separación de los residuos en la obra, de manera de darles un manejo diferenciado. Por otro lado, es también usual que la generación de los residuos se encuentre muy ligada a un mal diseño del proyecto, donde no se considera el dimensionamiento óptimo para los materiales a utilizar, de manera de aprovechar éstos al máximo y minimizar sus pérdidas. Mapa Nº 1 Metros cuadrados construidos en entre 2000 y 2002 SITUACIÓN ACTUAL DEL MANEJO DE LOS RESCON Los residuos sólidos de construcción (RESCON), al igual que todo residuos sólido, puede ser segmentado en las fases de: • • • • Fase de generación Fase de transporte Fase de disposición final Fase de tratamiento y reutilización. En la fase de generación, propia del proceso productivo de la construcción y las prácticas habituales de las obras, es frecuente que sólo se realice un acopio de los residuos en uno o varios lugares de la obra o sus alrededores. En este sentido, resulta sencillo tomar la relación o elasticidad de la producción de RESCON, entre los metros cuadrados construidos por comuna y los RESCON producidos, con lo cual se puede ubicar fácilmente las comunas en donde se producen más RESCON. Fuente: Elaboración propia a partir de permisos de edificación Las proyecciones de generación son directamente proporcionales a la variación del sector construcción, el cual -a su vezesta íntimamente ligado con la variación del PIB del país y la variación de la demanda interna. Es por esto que como indicador se tomará este último, que es el mejor reflejo de la cantidad que se construirá, al tratarse de un indicador que demuestra el real interés por invertir en construcción y que como se mencionó anteriormente, al existir un aumento en la construcción existirá un aumento en la producción de RESCON. Según esto y las proyecciones que tiene la Cámara Chilena de la Construcción, se construye la tabla II-1: Actualmente, la forma de acopio de estos residuos en cada obra no es la más adecuada, de acuerdo a las formas internacionales de operar, dado que el almacenamiento de los residuos está íntimamente ligado al tamaño del predio y su TABLA 1 Estimación de la demanda futura hasta el año 2004 Tasa de crecimiento del sector Año construcción (%) 2002 3,00 RESCON producidos por año (Millones de m3) 5,400 003 3,50 5,589 2004 5,00 5,868 FUENTE: Cámara chilena de la construcción, Banco central de Chile y elaboración propia ' ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % No existe certeza sobre el crecimiento del sector construcción para los años que siguen, pero si se supone para los años 2005, 2006 y 2007 un crecimiento constante de un 5%, que sería equivalente a la proyección del creciemiento nacional, se puede estimar que la generación futura de RESCON, expuesta en la tabla Nº2 TABLA 2 Estimación de la demanda futura desde el año 2002 hasta el año 2007 Tasa de crecimiento del sector RESCON producidos por año Año construcción (%) (Millones de m3) 2002 3,00 5,400 2003 3,50 5,589 2004 5,00 5,868 2005 5,00 6,161 2006 5,00 6.469 2007 5,00 6,792 FUENTE: Elaboración propia en base a Cámara chilena de la construcción, Banco Central de Chile Si se observan las tendencias de indicadas en la tabla, se hace necesario el estudio y tipificación de estos residuos, con el objetivo de minimizar su impacto, en una ciudad en que el suelo urbano es cada día más escaso y costoso. Durante la disposición final, los RESCON son llevados principalmente a rellenos sanitarios o VIRS, dentro de estos últimos se encuentran las vías públicas, bastando que se depositen los RESCON una vez, para que sirva de umbral para una disposición más periódica de este tipo de desechos y se establece una especie de llamado tácito al depósito de otros vertidos, como los de origen doméstico. Durante la fase de transporte, el generador de residuos contrata un servicio que se encarga de trasladarlos hasta el sitio de disposición final, siendo en esta etapa donde se decide el destino de los RESCON. El transportista tiene la función de retirar los RESCON del entorno de la obra llevando éstos hasta su disposición final. En la actualidad son, en la mayoría de los casos, los transportistas de los RESCON quienes deciden su disposición final, por este motivo, generalmente la empresa constructora desconoce el lugar específico al que llegan los RESCON que producen a través de sus obras, las que tampoco se preocupan de diferenciarlos de acuerdo a su reutilización. Por lo cual, no existe una correcta gestión de residuos, y para que exista es de gran importancia que sea el generador quien se haga responsable de sus RESCON, y que las acciones de generación, transporte y disposición estén reguladas estatalmente y fiscalizadas por quien corresponda. Con relación a la fase de tratamiento y reutilización, “prácticamente no se realiza tratamiento de RESCON, mientras que lo que se reutiliza es poco significativo dentro del volumen total de residuos de la 4 construcción” . Para que el residuo generado pueda ser reutilizado se hace indispensable que se realice un manejo más integral, sistémico y sistemático de estos, con lo cual se podrán valorizar el máximo de los RESCON en las distintas etapas de la construcción. Con respecto a los tratamientos es importante que se separen los residuos de carácter peligroso o tóxico, los cuales se deben tener un tratamiento especial, neutralizándolos antes de su almacenamiento definitivo. ' + , -. $ / " # ))' % / # $ %& / / " / Por otro lado, si los RESCON están sujetos a un esquema de manejo adecuado, pueden constituirse en una solución para el problema 5 de recuperación de suelos urbanos . Si éstos son clasificados en su origen, las fracciones inertes y no contaminadas son un excelente material de relleno para pozos de áridos en / 0 % # ' / / / %5 - 1$ / /2 3 % / & ! " 4 / ! 6 / # ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % los que ha finalizado su explotación y que están abandonados, pudiendo así ser usados para recuperar sitios y darles un fin posterior que implique beneficios, no sólo económicos, sino también sociales y ambientales. disposición (reutilizar, reciclar, enviar a vertedero). La valorización, que es la etapa de la gestión en que se valora los componentes de los desechos para darles uso posterior (inmediatamente o después de tratarlos), es parte necesaria de una gestión adecuada de éstos, lo que implica una diferenciación de los residuos, en el momento en que se generan, para evitar dañar o mezclar los materiales que los componen. Actualmente existen vacíos legales de consideración, dado que existen reglamentos sanitarios anteriores a la creación de la ley base del medio ambiente, lo que no deja claro cuáles son las reglas del juego para los actores involucrados, además de que “no existe ninguna regulación cuyo objetivo específico apunte al manejo de los 6 RESCON”. La existencia de una metodología para la medición, y una clasificación preliminar de los residuos sólidos generados en obras de edificación en altura en la Región Metropolitana, es la base para un plan de gestión de estos residuos, lo cual, no sólo traería beneficios ambientales, si no que también podría disminuir los costos de las empresas constructoras dado el manejo adecuado de los residuos, el cual permite su valorización y reutilización y, por otra parte, por la reducción de residuos gracias a la aplicación de las políticas a todas las etapas del proyecto, desde su diseño. Para poder llevar a cabo esta separación es necesario que exista una metodología aplicada a la realidad nacional, que permita cuantificar y clasificar los RESCON, con el fin que las empresas constructoras puedan utilizarla, para facilitar la distribución y aprovechamiento de sus residuos minimizando el impacto que producen. Además, la existencia de una metodología para la medición de residuos, así como su clasificación común para todas las obras, facilitaría la fiscalización y regulación de la gestión de los residuos, asegurándose que ésta exista, e incluso podrían ser de utilidad para la formación de las normas que fiscalicen a este respecto. Esta situación lleva a la generación de mercados informales de gestión de residuos, tanto en su etapa de transporte como de la disposición final. En ese sentido la autoridad ha buscado diversos mecanismos legales para el control de estos mercados, como por ejemplo, el protocolo de acuerdo para la implementación de un "plan de acción para la promoción del control y erradicación de los vertederos ilegales de la Región Metropolitana" para el periodo 2003-2006, cuyo objetivo es generar las bases para el control y prevención de los VIRS y MICRO en la Región Metropolitana, promoviendo a su vez la recuperación y reinserción social de los terrenos afectados por estas prácticas ilegales. Bajo este prisma, la gestión “formal” de los RESCON, es sin duda una de las alternativas que le debiera ser exigible a la empresa privada en un futuro cercano, dado el sistema de producción limpia que se debiera implementar ante la materialización de los acuerdos de libre comercio y al acceso a mercados más desarrollados que el nacional. En la actualidad se está trabajando con sistemas de aseguramiento de la calidad los cuales son perfectamente complementarios con los de gestión ambiental, éstos tienen como objetivo administrar con mayor eficiencia y sistematicidad los problemas y las oportunidades en campo ambiental. Al incorporarse un S.G.A. (Sistema de Gestión Ambiental) los impactos provocados por las actividades de una obra tenderán a ser prevenidos y limitados, con lo cual la empresa podrá llevar a cabo de mejor La gestión de los residuos de construcción tiene como objetivos principales las llamadas 7 “3 R” que son: reducir, reutilizar y reciclar los residuos. Para ello se debe considerar la minimización de éstos, una separación selectiva en obra, su valorización y 7 + , -. $ - ))' % / / # " $ * 2 / / %& 8 ! ! ! / / " 9 %& : ' . ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % manera su política ambiental y objetivos ambientales. Se puede introducir entonces, adscrito a estas estructuras, un equipo de gestión de residuos y medio ambiente, cuya misión básica fuera la de cuidar que se cumplieran los planes de minimización y de clasificación en origen de los residuos que generan las obras. Dicha iniciativa no solucionaría, en ningún caso, los problemas provenientes de la etapa de gestación y diseño del proyecto. Para facilitar la gestión de los residuos en obra es necesario contar con una clasificación, la cual siendo común para todas las obras servirá de base para que se realice este tipo de gestión de forma masiva, dado que a partir de esta se podrá regular su utilización. Con este fin se propone una clasificación, para edificación de viviendas en altura en la Región Metropolitana, la cual consiste en separar los distintos residuos según su tipo, materialidad y disposición final. Con ello se pretende aprovechar al máximo los residuos, y al mismo tiempo, reducir al mínimo el espacio necesario para almacenarlos selectivamente dentro de una obra. , ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % CLASIFICACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS DE LA CONSTRUCCIÓN En cuanto a los residuos sólidos de la construcción no valorizables su disposición final es en: rellenos sanitarios, botaderos controlados, botaderos no controlados o vertederos ilegales. Los rellenos sanitarios corresponden a los sitios de disposición final de los residuos de carácter domiciliario. Los botaderos controlados son antiguos pozos de extracción de áridos que han dado fin a sus faenas y cuya finalidad es realizar planes de recuperación de terrenos urbanos. Muy similar a los anteriores, los botaderos no controlados también corresponden a sitios de extracción de áridos que finalizaron su vida útil, pero la disposición se realiza de forma ilegal, sin cumplir ningún tipo de normas atingentes. Por último, existen los VIRS, que son aquellos en que los residuos son depositados en la vía pública o en terrenos en los cuales se acumula basura de distintos orígenes. En general los residuos de construcción son, en su mayoría, de carácter inerte, esto significa que no presentan riesgo de polución de las aguas, ni de los suelos, ni del aire, dado que son constituidos por elementos minerales estables, que no reaccionan con su entorno. Dentro de los residuos de construcción también se pueden encontrar aunque en menor cantidad- los reactivos, que son aquellos que presentan actividad con su entorno en el corto y mediano plazo. Los especiales que son todos aquellos que se consideran riesgosos y deben tratarse de forma especial y separada; y los banales que son aquellos que pueden ser almacenados y tratados en las mismas instalaciones de los residuos domésticos, son generalmente generados no por las faenas de construcción misma sino por sus actividades asociadas. Como residuo sólido valorizable se consideró sólo al residuo en el que, dado su volumen, la reutilización y/o reciclaje son alternativas factibles económicamente. Gracias a la valorización es posible seleccionar algunos residuos sólidos de la construcción para volver a ser utilizados en otra obra o en la misma, esto significa reutilizarlos o reciclarlos. Por reutilización entendemos recuperar elementos constructivos completos con las mínimas transformaciones posibles. El reciclaje, en cambio, es la recuperación de algunos materiales de los RESCON, los cuales son sometidos a transformaciones en la composición de nuevos productos. Para la disposición final se consideran sólo las alternativas legales, es decir, no se considera a los VIRS como una posibilidad. Además se consideró el destino más adecuado para cada residuo, tomando en cuenta las limitaciones de una obra para su separación. Esquemáticamente lo anterior se representa de la siguiente forma: Esquema 1 Clasificación de los RESCON Inertes Valorizables Reactivos RESCON Relleno Sanitario Especiales Banales o domésticos Reutilizables Reciclables Recuperación de pozos No Valorizables VIRS Botadero no controlado / ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % 8 Para desarrollar la clasificación propuesta se consideró como base los distintos residuos sólidos de construcción y su disposición final más adecuada, dando origen a 6 tipos de residuos, en los cuales se detallan los distintos materiales que los componen. Tabla 3 Clasificación propuesta TIPOS MATERIALES DISPOSICIÓN FINAL Hormigón Albañilería Mortero Yeso Yeso – Cartón Cerámicas Inertes 1 Relleno de Pozos Baldosas Piedras Alfombra Poliestireno expandido Fibra de Vidrio Lana Mineral Vidrio Inertes 2 Reutilizable (Valorizable) Movimiento de tierras PVC Inertes 3 Pavimentos plásticos Relleno Sanitario Polietileno Gomas Enfierradura Reactivos 1 Acero Reciclable (Valorizable) Estructura metálica Metales en general Reactivos 2 Relleno Sanitario Madera Pinturas Especiales Barniz Vertederos Especiales Anticorrosivos Desmoldantes Fuente: Elaboración propia. 8 # / / ) ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % Para poder realizar la cuantificación de los RESCON se elaborará un instrumento, el que será aplicado en obra. Este modelo de análisis se abordará planteando hipótesis de trabajo, todas de acuerdo con la literatura leída, cada hipótesis dará origen a distintas preguntas, las cuales cumplen ciertos objetivos específicos. Con los resultados obtenidos pretendemos corroborar o refutar las hipótesis y de esta manera poder llegar a posibles conclusiones y soluciones a la problemática de los RESCON en la Región Metropolitana, e idear un plan de gestión de residuos sólidos de construcción, aplicable a la edificación en altura en las comunas con mayor actividad en esta tipología de construcción Esquema 2 Metodología de Investigación Hipótesis Conclusiones Objetivos Evaluación Instrumento de medición Técnicas de medición Plan de gestión En ese sentido, se observa que el instrumento de medición diseñado busca establecer la base de un plan de gestión de residuos sólidos, asociados a la obra de construcción de manera integral, o dicho de otra forma, desde su idea o concepción, hasta su puesta en marcha, tal como lo 3 muestra el esquema Esquema Nº3 Ciclo de Vida de la Construcción. $& ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % CONCLUSIONES E HIPÓTESIS INSTRUMENTO DE MEDICIÓN. DEL residuos para efectuar las restauraciones, una tendencia que transforma la obligación de restaurar en un beneficio, desvirtúa los precios de los áridos e interfiere gravemente en el mercado de la construcción. Estas formas de proceder -mezclando actividades sin controles ni garantías medioambientalessuponen una competencia desleal para las empresas dedicadas a la gestión de los vertederos y plantas de reciclaje autorizadas. A nivel general y dadas las condiciones de entorno, que son mayormente desfavorables, se manifiesta la absoluta necesidad de que la intervención estatal sea el eficaz y efectiva, para el desarrollo de nuevos acuerdos y así disminuir el impacto de los RESCON en Chile. Sin embargo, esta participación requiere del trabajo sistemático y mancomunado de los actores directamente involucrados en el proceso de generación de estos desechos. Pero siempre del modo más ajustado a nuestra realidad posible, involucrando los procedimientos utilizados y tecnologías disponibles en el mercado. El negocio de los gestores de residuos consiste específicamente en garantizar el buen fin medioambiental de los residuos, desarrollando al máximo las posibilidades del reciclaje. Y puesto que éste es el único mecanismo del que se dispone para realizar coherentemente nuestras actividades, cualquier política pública de residuos ha de apoyarse necesariamente en las empresas especializadas, ya que en ellas convergen los intereses económicos y políticos. El momento actual es favorable para iniciar esta discusión dado que se ha conseguido implementar en las obras de construcción, métodos o procesos que carecen de reflejo directo sobre la obra acabada pero que implican un costo. Así es, la introducción de sistemas de aseguramiento de la calidad (basado en las normas ISO 9000) y la necesaria implantación de sistemas de seguridad, han traído consigo organizaciones que no realizan trabajo contributivo, personificadas en el jefe de seguridad y el jefe de calidad. Se puede introducir entonces, asociado a estas estructuras, un equipo de gestión de residuos y medio ambiente (que podría, sin ningún problema, coincidir con el de calidad) cuya misión básica fuera la de cuidar que se cumplieran los planes de minimización pérdidas y de clasificación en origen de los residuos que generan las obras. Dicha iniciativa no solucionaría, en ningún caso, los problemas provenientes de la etapa de gestación y diseño del proyecto. En particular, se medirá la producción de RESCON y se obtendrá la base para el desarrollo de un plan general de manejo de RESCON en Obras de edificación en altura, que considere las siguientes dimensiones e hipótesis : 1. Si la obra es de mayor magnitud en cuanto al tamaño del predio, superficie construida y altura, entonces, se generará una mayor cantidad de residuos sólidos. (Los residuos que se generan en una obra son directamente proporcionales a la magnitud de ésta) 2. A mayor supervisión del personal de una obra, mayor control de los materiales, por lo tanto, menor generación de residuos. 3. Si la empresa subcontratista provee tanto los materiales como la mano de obra, entonces se reduce la generación de RESCON. Entre los requisitos básicos -si no los principales- para corregir esta situación, proponemos, por una parte, la diferenciación y reconocimiento de las nuevas actividades económicas y, por otra, la correcta caracterización y delimitación de los permisos y/o concesiones para la gestión profesional y responsable de los residuos. Es preciso evitar la tendencia que presentan algunas empresas del sector a la extracción de áridos, a mezclar actividades que no les son propias, como el vertido directo de 4. Si la obra cuenta con un sistema de gestión ambiental y de calidad, entonces se reduce la generación de residuos. $$ ! " #$ *+ + " & ,$,(,)%- %& & '(& )(& % Acuerdo Acuerdo. 5. Si la empresa cuenta con mayores recursos (experiencia, capacidad económica y calidad profesional), entonces tendrán un mayor control en sus obras, lo que implica una menor generación de residuos. de Producción Limpia. 8.- Cámara Chilena de la Construcción. Septiembre 2003. Macroeconomía y Construcción. Mach 5 Informe. 9.- Instituto nacional de Estadísticas. 2001.Anuario de Edificación. 6. Si una obra considera la gestión de sus residuos desde el diseño del proyecto, entonces generará una menor cantidad de estos. 10.- Comisión Nacional de Áridos. 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