Análisis de indicadores

Análisis de indicadores de Producción más limpia como

herramienta para los proyectos de mantenimiento vial en el

departamento de Antioquia

Elizabeth Amparo Torrado Benitez

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Minas, Departamento de Geociencias y Medio ambiente

Medellín, Colombia

2017

Análisis de indicadores de Producción más limpia como

herramienta para los proyectos de mantenimiento vial en el

departamento de Antioquia

Elizabeth Amparo Torrado Benitez

Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:

Magister en Medio ambiente y desarrollo

Directora:

Ph.D., M.Sc., Claudia Cristina Rave Herrera

Codirector:

Ph.D., M.Sc., Jaime Ignacio Vélez Upegui

Línea de Investigación:

Producción más limpia

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Minas, Departamento de Geociencias y Medio ambiente

Medellín, Colombia

2017

“Desde el momento en que surgimos, hace unos

cuantos millones de años en el este de África,

hemos ido forjando nuestro camino a través del

planeta” Carl Sagan. Un punto azul pálido. Una

visión del futuro humano en el espacio.

Agradecimientos

Agradezco al planeta Tierra por ser la nave que me sigue transportando y permitir pensarme

en dimensiones diferentes.

Quiero agradecer especialmente a mi directora Claudia Cristina Rave Herrera por darme

impulso para encontrar fortalezas desde el conocimiento, a mi codirector Jaime Ignacio Vélez

Upegui por comprenderme y apoyarme, a Alejandro Gómez Franco por su dedicación y

enseñanzas, a Marcela Pérez Vergara por su bondad y por su voz de aliento.

Igualmente quiero agradecer al equipo de ingenieros de la Secretaría de infraestructura física

de la Gobernación de Antioquia, a los jurados John Jairo Posada Henao y Enrique Ángel Sanint,

a los excompañeros y compañeros de la Universidad Nacional: Natalia Andrea Cano Londoño,

Felipe Mejía Álvarez, Pablo Velásquez Zapata, a mi familia y a mí.

Resumen VII

Resumen

La propuesta de este documento consiste en la implementación de una estrategia ambiental

en el mantenimiento y mejoramiento de vías secundarias bajo el marco de Producción más

limpia, como una herramienta valiosa para la priorización de los recursos y de apoyo al

proceso de toma de decisiones de gobierno. Los resultados principales se presentan en torno

a las variables ambientales, energéticas y económicas, basados en un esquema que permite

analizar escenarios asociados a los proyectos. Al mismo tiempo ofrece una mayor

comprensión de las cuentas ambientales que se consumen y se requieren para su ejecución,

aportando indicadores basados en Producción más limpia.

Este análisis muestra la evaluación de seis alternativas elegidas dentro de un periodo de

gobierno, las que se usan con el propósito de mejorar y mantener la red vial del departamento

de Antioquia. Los resultados muestran las diferencias entre las cantidades volumétricas,

emisiones, consumo de agua, los costos y el uso energético de cada una. Las técnicas de

construcción observadas fueron: mantenimiento de la vía sin adición de material, Afirmado,

Estabilización química, Grava emulsión, Doble riego y Pavimento.

El esquema tiene una base versátil que puede manipularse de acuerdo a diferentes criterios o

necesidades de construcción, con base en los parámetros trabajados, lo que hace que su uso

sea accesible para los actores involucrados en este tipo de proyectos y aunque se postula como

mantenimiento vial, abarca dos grupos de actividades: mantenimiento y mejoramiento vial;

en ningún momento constituye un estudio sobre niveles de servicio vial, ni Tránsito promedio

diario (TPD).

Palabras clave: Producción más limpia, mantenimiento de carreteras, cuentas

ambientales, estrategias ambientales en construcción, mejoramiento de carreteras.

Abstract

This document proposes the implementation of an environmental strategy for construction

(specifically for the maintenance of secondary roads) under the Cleaner Production

framework. This strategy could be used as a valuable tool to prioritize resources and support

the governmental decision-making process. The main results are presented around

environmental, energy and economic variables, which are based on a scheme that allows

analyzing scenarios associated with the projects. At the same time, they offer a greater

understanding of environmental accounts, which log the natural resources used during the

execution of each project.

This analysis shows the evaluation of six alternatives chosen within a government period. It is

also used to improve the road network's passability and service levels in the department of

Antioquia. The results show the differences between volumetric quantities, emissions, water

consumption, costs, and energy use for each variable. Construction techniques analyzed were:

road Maintenance without the material addition, Gravel road, Chemical Stabilization,

Emulsion Gravel, Double Irrigation, and Pavement.

The consequences of using an intervention focused on pavement reveal high discontinuity and

low maintenance and passability indicators. This same analysis is performed for all selected

alternatives.

The scheme has a versatile base that can be manipulated according to the parameters used. It

makes its use accessible to the actors involved in this type of project and although it is

postulated as road maintenance, includes two groups of activities: maintenance and road

improvement; it is not a study on road service levels, or average daily traffic (TPD).

Keywords: Cleaner production, road maintenance, environmental accounts, environmental

strategies under construction.

Contenido IX

Contenido Pág.

Resumen ........................................................................................................................ VII

Contenido ........................................................................................................................ IX

Lista de figuras ................................................................................................................ XI

Lista de tablas ................................................................................................................ XII

Lista de símbolos y abreviaturas ................................................................................... XIII

1. Introducción ................................................................................................................ 1 1.1. Marco conceptual ........................................................................................... 1 1.2. Objetivos......................................................................................................... 2 1.2.1. Objetivo General ............................................................................................. 2 1.2.2. Objetivos específicos ...................................................................................... 3 1.3. Marco metodológico ....................................................................................... 3 1.4. Articulación del documento ............................................................................. 4

2. Panorama global ........................................................................................................ 5

3. Producción más limpia ............................................................................................... 9 3.1. Preliminares .................................................................................................... 9 3.1.1. Generalidades sobre Producción más limpia .................................................. 9 3.1.2. Generalidades sobre el mantenimiento vial .................................................. 14 3.1.3. Delimitación del caso de estudio ................................................................... 20 3.1.4. Alcances ....................................................................................................... 24 3.2. Aplicación de la metodología ........................................................................ 25 3.2.1. Descripción de la metodología ...................................................................... 25 3.2.2. Alternativas técnicas ..................................................................................... 27 3.3. Parámetros ambientales ............................................................................... 34 3.3.1. Flujo de materiales ....................................................................................... 35 3.3.2. Emisiones ..................................................................................................... 41 3.3. Recurso energético ....................................................................................... 48 3.4. Factores económicos .................................................................................... 50

4. Indicadores y Escenarios ...................................................................................... 54 4.1. Indicadores ................................................................................................... 54 4.2. Escenarios .................................................................................................... 57

X Lista de tablas

Conclusiones ................................................................................................................ 60

Bibliografía .................................................................................................................... 63

Lista de figuras XI

Lista de figuras Pág.

Figura 3-1: Elementos de Producción más limpia ..................................................................................... 10

Figura 3-2: Jerarquía en la aplicación de Producción más limpia. ..................................................... 11

Figura 3-3: Proyectos de mantenimiento y mejoramiento ........................................................... 15

Figura 3-4: Implicaciones financieras en Colombia sin mantenimiento preventivo .................. 16

Figura 3-5: Inversiones públicas en infraestructura de transporte en Colombia ........................ 19

Figura 3-6: Ubicación geográfica del departamento de Antioquia ..................................................... 21

Figura 3-7: Inventario de la red vial en el departamento de Antioquia ........................................... 22

Figura 3-8: Elementos de Producción más limpia aplicados al caso de estudio ........................... 25

Figura 3-9: Alternativa 1 ...................................................................................................................................... 28

Figura 3-10: Alternativa 2 ................................................................................................................................... 29



Figura 3-13: Alternativa 5 ................................................................................................................................ 32


Figura 3-15: Flujo de materiales ...................................................................................................................... 38

Figura 3-16: Material requerido por cada alternativa ............................................................................ 40

Figura 3-17: Consumo de agua por alternativa .......................................................................................... 40

Figura 3-18: Flota vehicular necesaria para la ejecución de los procesos constructivos ......... 44

Figura 3-19: Combustible utilizado en cada alternativa ........................................................................ 47

Figura 3-20: Emisiones de CO2 no equivalentes de cada alternativa ................................................ 48

Figura 3-21: Consumo energético de cada alternativa ........................................................................... 50

Figura 3-22: Costo de las alternativas por kilómetro intervenido ..................................................... 53

XII Lista de tablas

Lista de tablas Pág.

Tabla 3-1: Promoción de Producción más limpia en Colombia ........................................................... 12

Tabla 3-2: Inversiones en el sector transporte interurbano ................................................................. 20

Tabla 3-3: Inversiones en la red vial secundaria en Antioquia RVS................................................... 24

Tabla 3-4: Alternativas seleccionadas ............................................................................................................ 26

Tabla 3-5: Permisos para el desarrollo de los proyectos viales .......................................................... 35

Tabla 3-6: Parámetros de construcción observados ................................................................................ 39

Tabla 3-7: Viajes realizados por cada alternativa (ida y vuelta) ......................................................... 43

Tabla 3-8: Capacidad de los vehículos ............................................................................................................ 43

Tabla 3-9: Factores de emisión de combustibles líquidos en Colombia .......................................... 45

Tabla 3-10: Parámetros aplicados a la flota vehicular ............................................................................ 45

Tabla 3-11: Matriz energética de Colombia ................................................................................................. 49

Tabla 3-12: Análisis de precios unitarios ..................................................................................................... 52

Tabla 3-13: Durabilidad de las alternativas ................................................................................................. 53

Tabla 4-14: Indicadores para mantenimientos viales basados en Producción más limpia ..... 55

Tabla 4-15: Mantenimiento de la RVS del departamento de Antioquia bajo la línea base....... 57

Tabla 4-16: Escenarios proyectados a 20 años .......................................................................................... 59

Lista de símbolos y abreviaturas XIII

Lista de símbolos y abreviaturas

Abreviaturas µ Microgramo

ANI Agencia Nacional de Infraestructura

LCA Análisis de ciclo de vida - Life Cycle Analysis

APU Análisis de precios unitarios

CAF Banco de desarrollo de América Latina

BID Banco Interamericano de desarrollo

cm Centímetro

CAEM Corporación ambiental empresarial

CORNARE Corporación Autónoma Regional de las Cuencas de los Ríos Negro y Nare

CARDER Corporación Autónoma Regional de Risaralda

CARDIQUE Corporación Autónoma Regional del Canal del Dique

CINSET Corporación para la investigación Socioeconómica y Tecnológica de Colombia

CAR Corporaciones Autónomas Regionales

DANE Departamento Administrativo Nacional de Estadística

DAMA Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente

DNP Departamento Nacional de Planeación

DSL Diesel (A.C.P.M. local)

SO2 Dióxido de Azufre

CO2 Dióxido de Carbono

FECOC Factores de emisión de combustibles Colombianos

Gal Galones

GEI Gases de Efecto Invernadero. GHG, Green House Gases

INDERENA Instituto Nacional de Recursos Naturales Renovables y del Ambiente

IDEAM Instituto de Estudios Ambientales

INVIAS Instituto Nacional de Vías

kg Kilogramo

km Kilómetro

km² Kilómetro cuadrado

l Litro

XIV Lista de tablas

Mton Megatonelada

m³ Metro cúbico

m Metro lineal

USMD Millones de Dólares

MADS Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible

CO Monóxido de Carbono

ODES Odontólogos especialistas

ONUDI Organización de las Naciones Unidas para el desarrollo industrial

ONG Organización no gubernamental

NOX Óxidos de Nitrógeno

PST Partículas suspendidas totales

PYMES Pequeñas y medianas empresas

PIA Política Nacional de Investigación Ambiental

PML Producción más limpia

PNDU Programas de las Naciones Unidas para el Desarrollo

SIG Sistema de Información Geográfica

RES Sistema energético de referencia

SINA Sistema Nacional Ambiental

SNDC Sistema Nacional de carreteras

SNDC Sistema Nacional de Dobles Calzadas

TJ Tera-Joule

Ton Toneladas

TPD Tránsito promedio diario

UPME Unidad de Planeación Minero Energética

1. Introducción

1.1. Marco conceptual

La necesidad apremiante de comprometerse continuamente en pro del desarrollo sostenible

requiere analizar metodologías que apuntan a bajar la presión sobre los recursos naturales y

modificar su consumo, reduciendo: materias primas, emisiones, desechos; eliminando

materiales tóxicos y alargando la vida de los productos. Los llamados, intentos y compromisos

ambientales realizados durante la historia, buscan recuperar, fortalecer y proteger el medio

ambiente, lo que ha servido de base para que se adopten programas de gobernanza y se

desarrollen políticas encaminadas a la sostenibilidad y al desempeño ambiental [1], [32] y [34].

El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP) dio paso a una

metodología para la implementación de una “estrategia ambiental permanente, aplicada a

servicios, procesos y productos, buscando mitigar los riesgos humanos y de los seres,

aumentando la ecoeficiencia”, concepto introducido en 1989 como Producción más limpia

(PML). [1]

Esta estrategia se convierte en una opción de mejora continua que integra en los procesos

productivos: las causas de los hechos, reducción de materia prima y energía, en consecuencia,

disminución de costos, minimización de emisiones y residuos, tecnologías alternativas, metas

ambientales, cambio de actitud y soluciones innovadoras. [2]

En Colombia está implementada la Política nacional de producción más limpia, enmarcada

dentro de los mecanismos para la protección ambiental, regulados y establecidos desde las

entidades estatales, asociada principalmente a los sectores productivos, enfocada en los seres

humanos y el medio ambiente, y busca una calidad ambiental para mitigar riesgos, optimizar

recursos y ser preventiva; por otra parte se han estructurado modelos bajo Producción más

limpia y metodologías similares a nivel nacional e internacional, aplicada a otros sectores

2 Introducción

diferentes, los cuales se incluyen en el sector terciario o de servicios puesto que no producen

bienes tangibles [1] [56]

Bajo la metodología propuesta se enmarcan los proyectos de mantenimiento y mejoramiento

vial, y se espera identificar el prototipo de cuentas ambientales, tener indicadores de

ecoeficiencia y así poder aportar a una planificación más eficiente y sostenible los recursos

requeridos, puesto que son limitados, y sus cuentas no se incluyen en los proyectos actuales,

además se consideran necesarias para una infraestructura sostenible que permita el desarrollo

de las regiones y el crecimiento económico y social de las comunidades en armonía con el

medio ambiente.

Existe un desconocimiento general del consumo de recursos renovables y no renovables,

generados a partir de los proyectos de infraestructura vial, y aunque existe normativa para

que las empresas del sector constructivo hagan gestión ambiental, éstas se han enfocado en la

elaboración de un plan de manejo ambiental propuesto por los ejecutores de las obras civiles,

pero la planificación desde los recursos naturales no se ha llevado a cabo y aún no es de

carácter obligatorio.

Aunque se conocen aspectos como la articulación que se genera entre las regiones, la forma

administrativa que ofrece el gobierno, también se reconoce lo esencial que sigue siendo

comunicar caminos, por esto es posible hallar opciones que incluyan alternativas existentes e

innovadoras y que se puedan implementar como apoyo para las decisiones de gobierno.

Ha sido básico contar con la Gobernación de Antioquia en el soporte de la información y la

recopilación de datos, como parte fundamental que explica la situación actual y brinda

herramientas que sirven para implementar la metodología de Producción más limpia.

1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo General

Evaluar alternativas para el mantenimiento de las vías secundarias del departamento de

Antioquia en el marco de Producción más limpia, como herramienta para el manejo de los

recursos de inversión en las gestiones de gobierno.

Introducción 3

1.2.2. Objetivos específicos

Desarrollar un análisis que estime los consumos ambientales, energéticos y económicos a

partir de los recursos requeridos que se transportan para el mantenimiento periódico de

las vías secundarias sin pavimentar de Antioquia.

Analizar los beneficios que ofrecen las alternativas planteadas, relacionados con la

minimización de emisiones, el ahorro de energía y la optimización de recursos naturales.

Obtener indicadores compuestos por demanda de recursos naturales originada en los

mantenimientos de la red vial de Antioquia.

Tener criterios basados en Producción más limpia para la decisión sobre el manejo de los

recursos públicos.

1.3. Marco metodológico

La siguiente es la metodología llevada a cabo para cumplir los objetivos de esta tesis:

1 Revisión de la metodología de Producción más limpia, marco teórico y literatura.

2 Delimitación del caso de estudio de acuerdo a las variables de interés.

3 Consideración, observación, análisis y comportamiento de las variables.

4 Recolección, procesamiento y análisis de la información.

5 Estructurar las bases de datos como materia prima para los resultados, integrándolos a la

estrategia ambiental propuesta por producción más limpia.

6 Ajuste y verificación de las bases de datos construidas dentro de la metodología.

7 Implementación de la producción más limpia.

8 Comprobar las cuentas ambientales bajo los parámetros y objetivos propuestos.

9 Formulación y estimación de escenarios como base de partida para elaborar estrategias de

mejoramiento a través de los resultados.

10 Construcción de indicadores que permitan interpretar la información a la luz de la

producción más limpia.

11 Análisis, interpretación, propuestas y conclusiones.

4 Introducción

Se busca que este proyecto sirva de apoyo para definir un sistema de cuentas ambientales,

aplicado al proceso constructivo de los proyectos de mantenimiento y mejoramiento vial, el

cual contempla el consumo de recursos requeridos en el que se incluyen: las cantidades

volumétricas de materiales, el agua, el uso energético, el combustible y las emisiones de GEI.

Se realiza como una contribución auténtica, aplicable a las redes viales de características

similares.

1.4. Articulación del documento

El contenido de este documento se compone de un informe escrito y de anexos digitales

estructurados así:

En el panorama global descrito en el capítulo 2, se describen las prácticas ambientales que se

han desarrollado en proyectos viales bajo el análisis del ciclo de vida, el uso de sistemas en la

construcción sostenible de vías y la gestión ambiental, información que complementa y está

alineada con los objetivos de este trabajo.

La aplicación de la Producción más limpia se desarrolla en el capítulo 3: se realiza un análisis

ambiental, económico y energético del objeto de estudio, se describe la propuesta

metodológica, se representan las variables en función de los resultados, se evalúan y se realiza

una construcción de escenarios.

A partir del análisis de los resultados se enuncian las conclusiones y las recomendaciones en

el capítulo 4 y finalmente se adjuntan los anexos digitales en el formato correspondiente. Se

realizaron consultas sistemáticas en las siguientes bases de datos electrónicas: Academic

Search Complete, Ambientalex, ScienceDirect, Scielo, Scopus, repositorios de: Universidad

Nacional, Universidad de Los Andes, Universidad Pontificia Bolivariana, Universidad Javeriana,

Centro Nacional de Producción más limpia, con los siguientes criterios de búsqueda: cleaner

production, roads maintenance, environmental management in road maintenance, producción

más limpia, transporte de materiales, gestión ambiental en la construcción, análisis del ciclo

de vida y proyectos viales, al igual se realizaron búsquedas en diferentes bibliotecas: Biblioteca

Hernán Garcés González – Facultad de Minas - Universidad Nacional, Centro Cultural

Biblioteca Luis Echavarría Villegas - Universidad EAFIT, Biblioteca EPM – Grupo EMP

2. Panorama global

Una revisión internacional en torno a la implementación de estrategias ambientales en el

sector de la construcción, nos da un panorama de los intentos, logros, dificultades y beneficios

de la aplicación de diversos modelos, metodologías o normas de gestión para la protección del

medio ambiente que de hecho se pueden integrar a la Producción más limpia, con buenos

resultados en la mayoría de los casos, en otros, con líneas por trabajar en las diferentes etapas

de la cadena productiva. Se presentan casos desde lo directivo, lo gubernamental y lo

operativo, con implementaciones de ISO 14001, análisis de ciclo de vida, y sistemas, normas o

modelos específicos para cada país.

En cuanto a la norma de certificación ISO14001, el Gobierno de Singapur busca mejorar la

salud pública, el manejo de los residuos, disminuir la contaminación y alienta a las empresas a

que se certifiquen por medio de la National Environment Agency; de igual forma en Brasil, para

la mayoría de las empresas del sector los aspectos relevantes son: la documentación, el control

operacional, el monitoreo y la medición. Por otra parte, los resultados de la implementación

en el Reino Unido han mostrado mejorar el uso de los recursos y la importancia de las

directrices, la planeación estratégica y el compromiso de la alta gerencia. [4]

En este mismo orden de ideas, la imagen corporativa, las relaciones con la comunidad y la

preocupación por el medio ambiente, son aspectos positivos de la implementación,

importantes para el Gobierno Japonés. En algunos países del Medio Oriente como Turquía, los

intereses son de índole económico ya que por medio de la certificación pueden acceder a

mercados internacionales, mientras que en El Líbano, siendo la construcción uno de los

sectores más activos, la implementación es voluntaria pero su adopción es baja. Al examinar,

los aspectos políticos, legales, reglamentarios y del papel ambiental de los actores del proceso,

son puntos comunes entre casi todos los países observados. [4]

6 Producción más limpia en mantenimientos viales

De igual forma en Canadá, se ha evidenciado que la norma puede ser más versátil para dialogar

con otros sistemas de gestión organizacional; mientras que en la Unión Europea es la más

destacada, aunque también se considera notablemente el Sistema Europeo de gestión y

auditorías medioambientales, notándose el interés por las buenas prácticas en el sector,

influido por el gran consumo de energía que éste requiere. [4]

Con respecto a la posición de los altos directivos en el sector constructivo sobre implementar

un sistema de gestión de calidad, un estudio enfocado en la Gestión de la Calidad Total

realizado para empresas españolas, muestra que aproximadamente un 20% está certificado

en ISO 9001 y un poco menos del 3% está certificado en ISO 14001. Para los accionistas o

empresarios siguen teniendo relevancia asuntos de desempeño, como el incremento de

utilidades y la competitividad entre otros, además del interés por mejorar variables

ambientales que se ha convertido de carácter obligatorio. [19]

Hay casos en los que la presencia institucional brinda apoyo y busca mejorar o establecer

códigos, como el caso del gobierno Australiano con el “Código Nacional de Prácticas para la

Industria de la Construcción, haciendo énfasis en los altos estándares de gestión ambiental que

son supervisados por Fair Work Building & Construction, una autoridad delegada” [4] y el caso

de Estados Unidos a través de U.S. Department of Transportation la Agencia Federal Highway

Administration proporciona políticas y direcciona por medio de capacitaciones, asistencia

técnica, investigación y aspectos normativos y de ley, ofrecen la herramienta INVEST la cual

integra temas ambientales para procesos de transporte. [35]

Por otro lado, en Suecia se implementó el Modelo de emisiones de flujo masivo (MFE), el cual

sirve de apoyo para evaluar la energía en términos de CO2 de los equipos en la construcción de

carreteras, basándose en los flujos de masa. Se compararon dos alternativas en las primeras

etapas del proyecto sobre la estructura (subrasante, base, subbase); el plan de transporte se

desarrolló para los materiales, midiendo su volumen y las distancias a las plantas de

producción. En la primera alternativa los triturados se obtuvieron con una planta móvil

impulsada por diésel y en la segunda con una compañía minera del lugar que utiliza la energía

de la red, el resultado mostró que las emisiones de CO2 de la alternativa 2 fueron 37%

inferiores a las de la alternativa 1 [5]

Panorama global 7

En España se implementó el Análisis del ciclo de vida sobre 4 autopistas utilizando el sistema

CO2NSTRUCT, el cual permite analizar información robusta y analiza todas las etapas del ciclo

de carreteras, se escogieron: 80 materiales, 105 máquinas de construcción, 42 fuentes de

energía, 8 mezclas de electricidad, 80 categorías de sistemas ambientales, 10 tipos de residuos

y 21 vehículos de transporte. Los resultados principales con respecto al cálculo de emisiones

mostraron que la maquinaria fuera de carretera contribuye con un 84.9% de las mismas,

mientras que las actividades relacionadas con materiales arrojan un 32.9% además resaltan la

importancia de que todos los actores del sector se involucren en este tipo de estudios. [6]

De igual forma, una investigación llevada a cabo en Italia analizó el mantenimiento vial en

carreteras locales, implementando la estabilización con cal de suelos finos (que normalmente

van a los vertederos o son catalogados como residuos de extracción) y el reciclaje de

pavimento, utilizando la herramienta PaLATE, la cual permite analizar desde la extracción de

los materiales hasta el fin de la vida útil de las alternativas. En el análisis concluyeron que “la

reducción de materiales, energía y contaminantes es notoria con respecto al uso de materia

prima sin reciclar”, en el reciclaje de pavimento se redujo aproximadamente un 30% de CO₂ y

en la estabilización in situ con cal los costos disminuyeron un 6% y en general encontraron

una reducción en los impactos ambientales. [58]

En Colombia los factores económicos externos y el cumplimiento de las normas, son puntos

que van ganando terreno para implementar estrategias ambientales en las empresas, sin

embargo, las autoridades competentes hacen cumplir las leyes al final de los procesos, y no

desde la prevención como lo promueve la Producción más limpia. Por otra parte, la inversión

en nuevas tecnologías generalmente se hace en torno al aumento de la productividad, a

mejorar índices de rentabilidad o disminuir riesgos, éstas adquisiciones pueden traer

beneficios ambientales, pero no consisten en la decisión principal para adquirirlas; en este

orden de ideas se cita: “la resistencia al cambio, el enfoque en mercados locales, las dificultades

de financiación, los costos adicionales y la utilización de tecnologías obsoletas siguen siendo

trabas para hacerlo”. [30]

El establecimiento de los centros de Producción más limpia a nivel mundial tiene logros

significativos en varios sectores, además la estrategia está implementada como política en

países como China, donde gracias a la creación de dichos centros a nivel local y nacional se han


obtenido cientos de publicaciones, involucrado diversos actores desde los públicos hasta los

privados, realizado auditorías ambientales y difundido mejores prácticas y tecnologías. [52]

El Centro Nacional de Producción más limpia en Colombia, creado a partir de la Política

Nacional de Producción más limpia, presentó una síntesis de casos de aplicación en diferentes

sectores económicos: autopartes, alimentos, salud, agropecuario e industria manufacturera. Se

evaluaron 14 empresas bajo los conceptos: buenas prácticas, optimización de procesos y

cambios tecnológicos, siendo estos últimos los que requieren mayor inversión, la cual se

recupera en un tiempo promedio de 2 años. En consecuencia se logró la disminución de

emisiones atmosféricas, residuos sólidos, materias primas, consumo de agua y de energía, en

diferentes cantidades, según la empresa analizada. [29]

A nivel nacional también se comenzó un proceso en 1992 por medio del Comité

Interinstitucional de Cuentas Ambientales- CICA, creado bajo directrices del CONPES “Una

política ambiental para Colombia” y conformado por el DNP, la Contraloría General de la

República de Colombia, el DANE, La Universidad Nacional de Colombia y el INDERENA (éstas

2 últimas son reemplazadas por el Ministerio del Medio Ambiente y el IDEAM), cuyos objetivos

se centran en desarrollar y validar metodologías para cuentas ambientales, y con el Programa

de las Naciones Unidas para el desarrollo (PNUD) administró el programa de cuentas

ambientales, tema que no se ha implementado y aún no aparece en las agendas institucionales

como un factor de decisión preponderante. [36], [37] y [71]

En este mismo sentido, por medio del Decreto 1299 de 2008, se reglamenta en Colombia el

Departamento de gestión ambiental para las empresas a nivel industrial, expedido por la

Presidencia de la República, en conjunto con el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo

cuto objeto es: “establecer e implementar acciones encaminadas a dirigir la gestión ambiental

de las empresas a nivel industrial; velar por el cumplimiento de la normatividad ambiental;

prevenir, minimizar y controlar la generación de cargas contaminantes; promover prácticas

de producción más limpia y el uso racional de los recursos naturales; aumentar la eficiencia

energética y el uso de combustible más limpios; implementar opciones para la reducción de

emisiones de gases de efectos invernadero; y proteger y conservar los ecosistemas.” [37] y [38]

3. Producción más limpia

3.1. Preliminares

En 1997 se implementa la Política nacional de Producción más limpia en Colombia enmarcada

en la Ley 99 de 1993, (donde se decretan los fundamentos de la Política ambiental colombiana)

basada en una problemática ambiental, fundamentada en tres principios: “una articulación con

las demás políticas (Integralidad), relaciones entre regulador y regulado (Concertación),

estructura de costos (Internalización de los costos ambientales) y la adopción de la Política

(Gradualidad)”. [1]

También incluye dificultades en torno a: la contaminación atmosférica, la hídrica, por residuos,

por procesos erosivos y el deterioro del paisaje, además abarca diferentes causas, entre otras:

“i) las condiciones de libre acceso a los recursos naturales que ha llevado a tasas de extracción

superiores a las socialmente deseables; ii) la ausencia de mecanismos que permitan cobrar por

el deterioro ambiental; iii) la ausencia de estrategias efectivas para el control de la

contaminación; iv) La existencia de situaciones sociales que inducen a este deterioro dentro

de las cuales se encuentra la pobreza y los bajos niveles educativos de gran parte de la

población colombiana.” [1] y [3]

3.1.1. Generalidades sobre Producción más limpia

La Producción más limpia puede integrar diversas herramientas, tanto individuales como en

conjunto, tales como el Análisis del ciclo de vida, los sistemas de gestión ambiental, de

ecoeficiencia y de indicadores ambientales, entre otras; es una estrategia que promueve las

tecnologías más limpias, el marketing verde y la economía ambiental. [2] y [29]

Su aplicación genera información con la que se pueden tomar decisiones estratégicas en el

presente y en el largo plazo, permite optimizar procesos, identificar la generación de impactos

10

Producción más limpia para la infraestructura del transporte

ambientales y su origen, brindando opciones para reducirlos o mitigarlos; de igual manera se

obtienen las ventajas técnicas, ecológicas, financieras y energéticas. Además se puede mejorar

la imagen pública frente a las diferentes comunidades y sectores como efecto de su

implementación y monitoreo, facilitando la apertura de mercados internacionales. [2], [29] y

[49]

La figura que se muestra a continuación, muestra los elementos fundamentales en los cuales

se enfoca el Manual de Producción más limpia de la Organización de las Naciones Unidas para

el desarrollo industrial (ONUDI) para los proyectos enfocados bajo Producción más limpia:

Figura 3-1: Elementos de Producción más limpia

Fuente: elaboración propia con información del Manual de Producción más Limpia. Organización de las Naciones Unidas para el desarrollo industrial [2]

Actualmente en Colombia, la implementación de Producción más limpia puede dar como

resultado beneficios tributarios establecidos en el Artículo 255 de la Ley 1819 de 2016, el cual

dice: “Descuento para inversiones realizadas en control, conservación y mejoramiento del

medio ambiente. Las personas jurídicas que realicen directamente inversiones en control,

conservación y mejoramiento del medio ambiente, tendrán derecho a descontar de su

impuesto sobre la renta a cargo el 25% de las inversiones que hayan realizado en el respectivo

año gravable, precia acreditación que efectúe la autoridad ambiental respectiva, en la cual

deberá tenerse en cuenta los beneficios ambientales asociados a dichas inversiones.” [72]

•Situación actual

•Datos necesarios

•Fuente de los datos

•Flujo de masa

•Flujo de energía

•Costos

Recopilación de datos

•Origen

•Proceso

•Tecnologías usadas

•Proveedores

•Minimización

Emisiones y residuos

•Mejorar el uso de los materiales

•Reducción del uso de la energía

•Aumentar la eficiencia ecológica

•Modificación del producto

•Nuevas tecnologías

•Buenas prácticas

Generación de opciones

•Económica

•Técnica

•Ecológica

•Buena administración

Viabilidad

•Motivación de la alta dirección

•Aprobación del proyecto

•Conformación del equipo ambiental

•Capacitaciones

•Fortalezas y debilidades ambientales

Implementación

•Definición de política ambiental

•Cumplimiento de normatividad

•Definición de metas y objetivos

•Compromiso de mejora continua

Control-Continuación

Indicadores y escenarios 11

Al aplicar la estrategia debe existir un proceso de adaptación y de empoderamiento, ya que la

actitud de todos los actores involucrados (sector público, privado, educación y comunidades

en general) es un componente representativo en el logro de su aplicación, y permite obtener

fácilmente soluciones innovadoras. [22], [29] y [33]

A diferencia de las tecnologías “al final del tubo”, la Producción más limpia tiene un enfoque

preventivo, es así como su implementación en diferentes sectores y subsectores, se presenta

como un compendio de soluciones para todos los niveles productivos y no se fija

exclusivamente en los resultados finales, por lo que se puede concebir como una herramienta

planteada para estimular la prevención. Su declaración internacional ha despertado el interés

de varios países como herramienta de gobernanza y de guía, que permite solucionar

problemas ambientales alrededor del bienestar humano y de todos los seres. [29] y [30]

En la figura 3-2 se ilustra con mayor claridad cómo la diferencia entre la Producción más limpia

y la tecnología al final del tubo, se basa principalmente en la prevención y la mitigación.

Figura 3-2: Jerarquía en la aplicación de Producción más limpia

Fuente: Varela, I. (2003). Definición de Producción más limpia. Tecnología en marcha, 16(2), 4 [73]

12


La siguiente tabla muestra las iniciativas que han promovido la Producción más limpia en

Colombia.

Tabla 3-1: Promoción de Producción más limpia en Colombia

Iniciativa Descripción Alcance

Política Nacional de PML

Marco oficial de referencia gubernamental para autoridades regionales: orienta la promoción de la PML.

- Documento oficial de la política. - Agendas interministeriales para promover la inclusión del tema ambiental en las decisiones sectoriales. - Seminarios de divulgación.

Centros especializados en asistencia

técnica y capacitación en

PML

Organizaciones legalmente constituidas: brindan ser vicios de asistencia técnica y capacitación a empresas y operan programas enfocados a la promoción de la PML.

- (i) Centro Nacional de Producción más Limpia y tecnologías ambientales, (ii) centros regionales de impulso a la Producción más Limpia: nodos: Santander, Eje Cafetero, Costa Atlántica y nodo del Valle del Cauca (iv) iniciativas de ONG (CINSET, ODES, CAEM). Proyectos de asistencia técnica. - Publicaciones de guías de buenas prácticas y casos de PML.

Programas temporales de

PML promovidos por

autoridades ambientales

Generalmente entre PYMES, ofrecen servicios de información, capacitación, talleres y asistencia técnica, con participación de entidades de apoyo.

- (i) ACERCAR Industria (DAMA, CAR, CCB) (ii) ACERCAR Transporte, (DAMA, CCB) (iii) Ventanilla Ambiental Cúcuta, (iv) Ventanilla Ambiental de la Área Metropolitana de Medellín. - Proyectos de asistencia técnica (elaboración de planes de implementación de alternativas preventivas). - Publicaciones de guías de buenas prácticas y casos de PML.

Convenios de PML

Acuerdos formales entre autoridades y sectores productivos: actividades que contribuyen a la gestión ambiental del sector productivo.

- 62 convenios firmados en los sectores: 9% agroindustriales, 66% agropecuarios, 9% industriales; 6% mineros; 10% con sectores de servicios. - 6 convenios han cumplido su vigencia de 10 años: Sector palmero, Zona industrial de Mamonal, Hidrocarburos, Floricultores en Antioquia, sector de caña de azúcar, Valle de Aburrá.

Políticas regionales de

PML

Procesos de concertación entre actores de gobiernos regionales, sectores productivos y de apoyo.

- Corporaciones Autónomas regionales que expidieron su política regional de PML: Corantioquia, Corpocaldas.

Programas de autogestión ambiental

Programas de reconocimiento público por las autoridades ambientales de avances en gestión ambiental de empresas privadas.

- 4 programas regionales de reconocimiento al desempeño ambiental empresarial: PREAD (Secretaria del Medio Ambiente de Bogotá, 6 versiones), PROGRESA (CORNARE; 6 versiones), (CARDER, 1 versión), (CARDIQUE, 1 versión).

Programas académicos de

educación

Programas de educación formal en universidades y centros de educación técnica: buscan formar profesionales especializados en PML. Los

- Universidad de Antioquia, EAFIT, Universidad Pontificia Bolivariana, Universidad Tecnológica de Pereira, Universidad del Norte, Universidad Industrial de Santander, Universidad ICESI, Universidad del Valle, Universidad Autónoma de Cali, Universidad Distrital, Escuela de Ingeniería, Universidad Javeriana, Universidad de los Andes, Universidad Externado, Universidad Libre de Pereira,


cursos y/o diplomados generalmente se desarrollan en facultades y/o programas de ingeniería (industrial, ambiental, mecánica, química).

Universidad Autónoma de Manizales, Universidad Católica de Manizales, Universidad Nacional de Manizales.

Programas de investigación

Investigación en ciencias y tecnología: desarrollar nuevos conocimientos y/o tecnologías relacionados con la PML en las industrias colombianas y financiadas por Colciencias.

- (i) PML en redes de empresas del sector curtiembre (CINARE) - Universidad del Valle), (ii) Análisis de Ciclo de Vida (Universidad Pontificia Bolivariana).

Líneas de financiación

Enfocadas a disponer recursos para empresas que buscan implementar alternativas preventivas.

- Línea de Crédito Verde del Centro Nacional de Producción más Limpia con apoyo del gobierno suizo. - El programa BID-SINA para impulsar proyecto de Producción más Limpia. - Programa Gestión Ambiental Productiva (GAP) del Banco Iberoamericano de desarrollo (BID).

Guías ambientales

Publicaciones con información sobre normatividad, buenas prácticas y tecnologías limpias.

- Al menos 55 guías de diferentes sectores.

Instrumentos fiscales

Incentivos tributarios para estimular una producción más limpia e inversiones ambientales

Orden nacional: - Exención del impuesto al valor agregado –IVA- para bienes ambientales e importados. - Deducción de la renta líquida (impuesto de renta) por inversiones ambientales. Orden municipal: - Reducción del impuesto predial (DAMA), reducción del impuesto de industria y comercio (Sabaneta). - Deducción de impuestos gravables (Itagüí).

Instrumentos económicos

Cobros por el uso de recursos naturales o por contaminar, que impulsan la PML y atienden diversas prioridades ambientales.

- Tasa retributiva (1997). - Tasa de uso de agua (2004). - Mercado de emisiones atmosféricas (en diseño 2007).

Cumplimiento de Acuerdos

Multilaterales Ambientales

Promoción de reconversión industrial con propósitos ambientales impulsada por obligaciones y apoyo de los acuerdos internacionales que ha suscrito el país.

Protocolo de Montreal (reconversión de múltiples empresas para prevenir gases que dañan la capa de ozono); Cambio Climático (estrategias asociadas con eficiencia energética y residuos y sustancias peligrosas); (BASILEA, ESTOCOLMO) estrategias de prevención y aprovechamiento.

Fuente: elaboración propia con información de: La evolución y el futuro de la producción más limpia en Colombia. [33]

14


3.1.2. Generalidades sobre el mantenimiento vial

El sector de la construcción hace parte del sector productivo, éste genera impactos

ambientales considerables ya que utiliza recursos naturales de una forma insostenible, la

presión que se ejerce sobre éstos es debido en gran parte al aumento de la población “durante

el último siglo la población colombiana se multiplicó por 10 y el PIB per cápita aumentó del

orden de 8 veces” [51], sin embargo, los recursos “deben estar sujetos por parte del hombre a

una intensidad de uso asumible y coherente” [32]. Tomando en cuenta lo anterior, la aplicación

de una estrategia ambiental permanente en la construcción como la Producción más limpia, es

una respuesta a una necesidad latente y en constante crecimiento.

Habitualmente en Colombia, los aspectos que se han controlado en las obras civiles

comprenden la topografía, la geología, la hidrología, los procesos técnicos y constructivos, pero

a partir de la Política Ambiental de Colombia de 1993, en el Título VIII se especifica la

obligatoriedad de las licencias ambientales y aclara los proyectos que las requieren, dentro de

los que se incluyen los de construcción [3]; sin embargo no aplican para el caso de

mantenimientos viales, tal como se reglamentó en el Decreto 2041 del 15 de octubre de 2014:

“no aplica a proyectos, obras o actividades de infraestructura relacionada con las unidades

habitacionales y actividades de mantenimiento y rehabilitación en proyectos de

infraestructura de transporte“. [10] y [51]

Según el Artículo 12 de la Ley 1682 de 2013, éstas son las definiciones adoptadas para los

proyectos de infraestructura del transporte:

“Mantenimiento periódico: comprende la realización de actividades de conservación a

intervalos variables, destinados primordialmente a recuperar los deterioros ocasionados por

el uso o por fenómenos naturales o agentes externos.” [46]

“Mantenimiento rutinario: se refiere a la conservación continua (a intervalos menores de un

año) con el fin de mantener las condiciones óptimas para el tránsito y uso adecuado de la

infraestructura de transporte." [46]

“Mejoramiento: cambios en una infraestructura de transporte con el propósito de mejorar sus

especificaciones técnicas iniciales. Estas actividades están sujetas a reglamentación dentro de

los ciento veinte (120) días calendario siguientes. ." [46]


En el marco de los mantenimientos viales, “Las actividades y acciones de mantenimiento que

se llevan a cabo en una vía tienen como objetivo principal preservar en buen estado los

elementos que la componen, controlar los daños y, en lo posible, conservar las condiciones

iniciales de construcción o rehabilitación.” [55]

En la Guía de manejo ambiental para proyectos de Infraestructura vial del INVÍAS, se clasifican

las actividades que se llevan a cabo en los proyectos de mantenimiento y mejoramiento vial,

las cuales se relacionan con los trabajos que se llevan a cabo sobre la vía y su estructura, éstas

se pueden apreciar en la figura 3-3.

Figura 3-3: Proyectos de mantenimiento y mejoramiento

Fuente: Instituto Nacional de vías INVÍAS, Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. (2011) Guía de manejo ambiental de proyectos de infraestructura subsector vial. Segunda edición. Somos impresores Ltda. [14]

16


Cuando se dejan de realizar mantenimientos el estado de las vías se deteriora, esta situación a

futuro incrementa además de los costos de los usuarios y del gobierno, también las cuentas

ambientales; se genera una desconexión entre las regiones y una ausencia de institucionalidad

[41]; además la falta de continuidad según lo anterior, se genera un pasivo vial y las

implicaciones financieras en Colombia las podemos ver a través de la siguiente figura:

Figura 3-4: Implicaciones financieras en Colombia sin mantenimiento preventivo.

Fuente: Banco de desarrollo de América Latina (CAF). (2010). Mantenimiento vial. Informe sectorial Serie informes sectoriales. Infraestructura. 1 ed. [41]

La investigación constante y la promoción de soluciones innovadoras, que se realicen sobre los

proyectos de mantenimiento vial, deben considerar la influencia que tienen sobre el desarrollo

de las regiones, se tienen que priorizar de acuerdo las necesidades de toda la red vial, y cumplir

con los indicadores que se planteen desde las directrices de gobierno, bajo planeación

estratégica.

Dentro de dichos proyectos es indispensable involucrar los recursos requeridos para su

ejecución: humanos, ambientales, energéticos y económicos, y reconocer que el estado de las

vías a lo largo del tiempo, depende de las tecnologías de construcción seleccionadas, de las

inversiones que se hagan y de la periodicidad con la que se intervengan.


Al mismo tiempo el enfoque de planeación en el tiempo debe ser continuo, y no interrumpirlo

en los cambios de gobierno departamentales por decisiones políticas, sino que debe obedecer

a las necesidades reales de la red y mantener una tendencia preventiva con buenos niveles de

servicio, como dicta uno de los principios de la Producción más limpia.

“Es deseable, además, mantener la red en una condición “estacionaria”. Para esta condición

estacionaria, en línea con el objetivo de estado prefijado para la red y una vez alcanzado el

mismo, los recursos necesarios para mantenerla –tanto los correspondientes al gasto

recurrente en mantenimiento como a las inversiones en obras de rehabilitación– resultarán

previsibles y estables, a moneda constante, y aumentarán de acuerdo al aumento de longitud

de la red o a las mejoras de estándar que se implementen en cada período (p.e.

pavimentaciones” [41]

El programa de la administración departamental en turno, del periodo analizado se resume en

parte así: “Vías para el desarrollo y la educación: Desde cunetas hasta autopistas” cuyo

propósito fue intervenir la infraestructura vial como medio de desarrollo para las

comunidades, y mantener una movilidad que permita el acceso a los puntos de encuentro

central: hogares, trabajo, instituciones educativas, centros médicos, entre otros; logrando una

comunicación entre las ciudades principales y las veredas.

Dicha articulación pretendía promover la economía y generar un impacto social, cuya

proyección se hizo integrando a la comunidad en procesos participativos, en los que se

incluyeron acuerdos públicos entre los gobernantes locales y regionales. [59]

Las intervenciones llevadas a cabo se estructuraron bajo el concepto del mantenimiento

progresivo y simultáneo, con el fin de escalar los niveles de servicio y mantener toda la red vial

conectada. Con esta orientación se realizaron varios programas, que incluyeron los

acercamientos y la participación activa de la comunidad, la atención de emergencias viales,

programas municipales para el mejoramiento de vías urbanas y parques públicos,

cofinanciación con el estado, gestión de regalías, acuerdos estratégicos bajo la estructura de

Contrato Plan, proyectos de investigación, convenios internacionales (USAID), conexión con el

Área Metropolitana del Valle de Aburrá, AMVA, Encuesta origen-destino y un plan prospectivo

para Antioquia a 2030, con inversiones que ascendieron los $42 billones. [59]

18


Cuando se tienen presupuestos limitados la inversión en torno a las necesidades de las vías

parten desde los interrogantes: ¿qué hacer?, ¿cuál es la periodicidad?, ¿cuánto cuesta? y ¿cómo

hacerse?, para esto es importante mantener una información actualizada sobre su estado, los

volúmenes de tránsito TPD y las intervenciones realizadas con base en cada proyecto que se

ejecute. [41]

Con base en lo anterior, se estructuró el análisis de las alternativas seleccionadas, con el fin de

estudiarlas desde su origen, y de ésta forma poder implementar la estrategia de Producción

más limpia, configurar no sólo el consumo de recursos, sino también, indicadores de

ecoeficiencia, con el fin de mostrar la diferencia entre una y otra, tener soluciones para mitigar

impactos ambientales y lograr de ésta manera una inversión con resultados inmediatos en

torno a su reducción.

“Al minimizar los desechos se obtiene una reducción en el uso de materias primas e insumos,

lo cual se traduce en ahorro de costos de producción, tratamiento y disposición de desechos,

disminuye la responsabilidad legal por limpieza de contaminantes, reduce los riesgos a la salud

y seguridad de los trabajadores” [73]

“La contaminación ambiental se relaciona a menudo con el consumo de los recursos, lo que a

menudo trae como resultado el flujo de dinero en efectivo. Cuando se relaciona el diseño

sostenible del producto con un mejor manejo de los recursos, esto lleva a estructuras más

rentables. Las nuevas ideas sobre los productos pueden surgir de un análisis del proceso” [2]

Al hablar de inversiones públicas en infraestructura en transporte, es importante destacar los

hitos más representativos en este aspecto, las cuales se muestran en la figura 3-5. [46] y [55]


Figura 3-5: Inversiones públicas en infraestructura de transporte en Colombia.

Fuente: elaboración propia con información de Inversión pública y restricción presupuestaria en la Infraestructura de transporte en Colombia [57]

20


3.1.3. Delimitación del caso de estudio

La investigación presenta una serie de acotaciones que surgen principalmente de las

características de la muestra analizada, se hace una evaluación sobre las alternativas que se

ejecutaron, bajo la estrategia: mantenimiento vial para la región de estudio, en la línea de

tiempo presentada: 2012-2015, la cual corresponde a un periodo de gobierno departamental,

como lo dice el Artículo 303 de la Constitución Política de Colombia: “Los gobernadores serán

elegidos popularmente para períodos institucionales de cuatro (4) años y no podrán ser

reelegidos para el periodo siguiente.” [27]

Se presta mucha importancia a éste proceso constructivo puesto que, mantener en buen estado

las vías potencializa la economía local, y esto puede llevar a mejorar los índices de desarrollo

socioeconómico [23]. Del mismo modo, otra de las razones importantes es la relevancia en las

inversiones de los programas de mantenimiento de la red vial del país, la cual se puede

observar en la siguiente tabla:

Tabla 3-2: Inversiones en el sector transporte interurbano

Inversiones en el sector transporte interurbano (carreteras) (billones de pesos de 2008) 2009-14 2015-20 2021-30 2031-40 Total

SNDC construcción nueva calzada 8,0 8,9 5.0 3,2 25,1 SNDC rehabilitación calzada existente 3,0 3,9 2,1 1,2 10,2 Total SNDC 11,0 12,8 7,1 4,4 35,3 Otras carreteras nacionales 6,8 5,3 8,5 8,5 29,2 Carreteras secundarias y terciarias 0,5 2,0 2,5 3,0 8,0 Mantenimiento 8,3 9,4 17,2 18,1 52,9 Total 26,7 29,5 35,3 34,0 125,5 Promedio anual 4,4 4,9 3,5 3,4 3,9

Fuente: Acevedo, Jorge. (2009). Resumen del libro: El transporte como soporte al desarrollo de Colombia. Una visión al 2040. Revista de Ingeniería, (29), (p. 162) SNDC: Sistema Nacional de carreteras [24] Nota: El Ministerio de Transporte expidió la Resolución No. 1240 de 2013 para categorizar las vías que conforman el SNDC, la cual según el artículo 3 dice: ““La matriz debidamente diligenciada deberá ser reportada al Ministerio de Transporte, dentro de los dieciocho (18) meses siguientes a la entrada en vigencia de la presente resolución, en medio físico y digital, debidamente suscrita por el representante legal de la respectiva entidad”. Lo que significa que para la tabla 3-3 no se haya presentado la categorización para todas las vías nacionales para el año 2040 al cual se proyectó, por ende se presenta una clasificación como “Otras carreteras nacionales” [17]


El departamento de Antioquia es una región geográfica ubicada en Colombia, Suramérica,

cuyas coordenadas geográficas son: latitud 6°33′24″N y longitud 75°49′41″O. Abarca un

territorio de 63.612 km2 poblado por 6´456.299 habitantes (datos reportados para 2015) [54]

Tiene un perímetro aproximado de 1.906 km. Sus principales cuencas hidrográficas son los

ríos Magdalena, Cauca, León, Atrato, Mulatos y San Juan; goza de un clima ecuatorial, está

dividida en 9 subregiones: Bajo Cauca, Magdalena Medio, Nordeste, Norte, Occidente, Oriente,

Suroeste, Urabá y el Área Metropolitana del Valle de Aburrá, la cual se excluye del estudio por

no ser de competencia directa de la Gobernación de Antioquia.

“Comprende partes de dos cordilleras: la Occidental y la Central, tiene alta densidad hídrica,

amplia variabilidad térmica, geofísica, y ecosistémica, lo que hace que presente una topografía

muy diversa” [53]; la siguiente figura ilustra su descripción:

Figura 3-6: Ubicación geográfica del departamento de Antioquia

Fuente: elaboración propia con información de Google maps y Antioquia en vías. Rutas para la transformación. (2015) Gobernación de Antioquia. Primera edición. [59]

La red vial en Antioquia está articulada de la siguiente manera: Red vial terciaria: 11.630,9 km;

Red vial primaria: 1.827,5 km y Red vial secundaria: 4.558,6 km, compuesta por 165 vías; de

los cuales según odómetro, el 33% están pavimentadas y el 67% en afirmado [28], es decir

3.041 km aproximadamente. “Las vías secundarias son aquellas vías que unen las cabeceras

22


municipales entre sí y/o que provienen de una cabecera municipal y conectan con una

carretera primaria. Las carreteras consideradas como secundarias pueden funcionar

pavimentadas o en afirmado.” [14]

Figura 3-7: Inventario de la red vial en el departamento de Antioquia

Fuente: Mapa vial de Antioquia. Disponible en: http://secretariainfraestructura.antioquia.gov.co/descargas/?dir=InformacionRedVialAntioquia/1.%20Mapas%20e%20Inventario/Shapes%20oficial%20a%20noviembre%202015/Red%20Vial%20en%20Antioquia/&sort_by=name&sort_as=asc [63]


Las actividades constructivas consideradas dentro de la Guía ambiental para proyectos de

infraestructura, subsector vial son 1. Desmonte y limpieza, 2. Demoliciones y Remoción, 3.

Excavaciones, 4. Remoción de derrumbes, 5. Rellenos o terraplenes, 6. Pedraplenes, 7.

Mejoramiento subrasante, 8. Afinamiento de taludes, 9. Afirmados; Subbases granulares; Bases

granulares y estabilizadas, 10. Conformación de la calzada existente, 11. Actividades para la

colocación de pavimento flexible, 12. Fresado de pavimento asfáltico, 13. Pavimento concreto

hidráulico, 14. Prefabricados en concreto y/o fundidos in Situ, 15. Concreto estructural, 16.

Estructuras de acero, 17. Recubrimiento y protección taludes, 18. Obras geotécnicas, Gaviones,

Tierra armada, 19. Obras Hidráulicas (rellenos, tuberías, disipadores de energía y

sedimentadores, cunetas, drenes y subdrenes), 20. Transporte de materiales escombros.

Las actividades 7, 9, 10 y 11, se seleccionaron para el estudio realizado y es preciso señalar

que las otras al ejecutarse de forma homogénea para todos los proyectos, no se abordaron y

no constituyen parte de este trabajo.

En este mismo orden de ideas, las alternativas consideradas están enfocadas en las

intervenciones sobre la subrasante como elemento diferencial, “De la calidad de esta capa

depende, en gran parte, el espesor que debe tener un pavimento, sea éste flexible o rígido” [60]

y se define como: “La subrasante es la superficie sobre la cual se apoya la estructura de un

pavimento, la que normalmente se conforma con los suelos naturales disponibles en el lugar

de emplazamiento del proyecto. Sin embargo, en ocasiones puede ser necesario el reemplazo,

mejoramiento o estabilización del suelo natural para mejorar sus propiedades y capacidad de

soporte, de manera que quede en condiciones de recibir una subbase y/o base y la carpeta de

pavimento flexible o rígido.” [70]

Para las condiciones técnicas de la flota vehicular: (transporte y maquinaria pesada), se tuvo

en cuenta la información suministrada por la Gobernación de Antioquia y las necesidades

requeridas para el proceso constructivo, con base en esto se consultaron las especificaciones

y características en los catálogos que se encuentran disponibles en internet. [13], [25] y [26].

La información del material de construcción se compiló con base en las alternativas analizadas

la cual incluye: tipo, origen (ubicación de las canteras), volumen y viajes requeridos, es preciso

señalar que no se incluye la producción del mismo. [26]

24


La unidad funcional utilizada será de 1 km de vía mantenida (longitud), para asegurar la

comparabilidad de los resultados, al igual que la calzada, con 6 m de ancho. [14]

Las condiciones topográficas y otros factores dinámicos del sitio no fueron tenidos en cuenta,

y para el análisis económico se toma como restricción presupuestal una inversión de

$307.504.307.436 por periodo de gobierno, datos obtenidos de la Gobernación de Antioquia.

Las inversiones anuales fueron aproximadamente las siguientes:

Tabla 3-3: Inversiones en la red vial secundaria en Antioquia RVS

Año Inversiones en la RVS 2012-2015

2012 $ 122.747.992.018

2013 $ 130.244.468.319

2014 $ 279.288.651.098

2015 $ 148.244.075.313

Elaboración: fuente propia

3.1.4. Alcances

La implementación de una metodología que calcule y compare variables ambientales,

económicas y energéticas dentro de los proyectos de mantenimiento vial, puede convertirse

en una herramienta muy útil para la toma de decisiones de gobierno, especialmente en torno

a un modelo sostenible en éste proceso constructivo. En consecuencia, la Producción más

limpia nos puede ofrecer lineamientos de los consumos de recursos, las inversiones, las

ventajas y los ahorros que se generen en su aplicación, con el fin de tener una estrategia que

se integre a las directrices planteadas.

Dentro de los hitos que la Producción más limpia pretende alcanzar, están los análisis de flujo

de materiales, de emisiones de GEI, y consumo energético, y se desarrollan indicadores

compuestos por la demanda de los recursos, bajo escenarios que representan diferentes

alternativas para el mantenimiento de la red, en un horizonte de tiempo calculado para la

gestión gubernamental.

El modelamiento llevado a cabo permite actualizar las consideraciones y los parámetros

llevados a cabo en el proceso productivo, en este sentido, es posible hacer diferentes

combinaciones, con base en los requerimientos, razón por la cual presenta ventajas para la

planeación desde el punto de vista de inversiones, estimaciones y necesidades para todas las


vías y en este mismo orden de ideas se pueden suponer diferentes valores con el fin de calcular

resultados e impactos que contribuyan a una toma de decisiones.

3.2. Aplicación de la metodología

3.2.1. Descripción de la metodología

Con base en los elementos de Producción más limpia mostrados anteriormente, se

seleccionaron aquellos cuyo énfasis son de aplicabilidad para este estudio, los cuales se

observan en la siguiente figura:

Figura 3-8: Elementos de Producción más limpia aplicados al caso de estudio

Fuente: elaboración propia con información de: Manual de Producción más Limpia. Organización de las Naciones Unidas para el desarrollo industrial. Disponible en: http://www.unido.org/fileadmin/import/71360_1Textbook.pdf [2]

Para realizar la selección de las alternativas se tomaron en cuenta las estrategias formuladas

dentro de la Secretaría de Infraestructura Física, desde la que se desarrolló una agenda para el

desarrollo vial regional, establecida en el periodo de gobierno analizado, contenida en el Plan

de desarrollo departamental 2012-2015 dentro de la línea: Antioquia es verde y sostenible, y

contempló la siguiente estructura: 1. Autopistas para la Prosperidad; 2. Contrato Plan Atrato –

Gran Darién; 3. Inversión de INVIAS/ANI; 4. Desarrollo metropolitano; 5. Valorización; 6.

Circuitos viales subregionales; 7. Fondos de Adaptación y Calamidad; 8. Trabajo con el Ejército

Nacional; ; 9. Rehabilitación vial – BID; 10. Mantenimiento de la red vial secundaria por

subregión; 11. Vías terciarias y urbanas; 12. Alquiler de maquinaria para el mantenimiento vial

y 13. Mantenimiento manual

Recopilación de datos

•Situación actual.

• Datos necesarios

• Fuente de los datos.

• Flujo de masa y energía.

•Costos

Emisiones y residuos

•Origen.

•Proceso.

•Tecnologías usadas.

•Minimización.

Generación de opciones

•Mejorar el uso de los materiales.

•Reducción del uso de la energía.

•Aumentar la eficiencia ecológica.

•Modificación del producto.

•Nuevas tecnologías.

Viabilidad

•Económica.

•Técnica.

•Ecológica.

•Buena administración.

26


Tomando en cuenta lo anterior, el enfoque de este estudio se hizo sobre el punto 10.

“Mantenimiento de la red vial secundaria por subregión”, recogiendo información de los

contratos celebrados para dicho fin, la cual se compiló en el Sistema de gestión vial

implementado por la administración departamental durante el periodo estudiado, y definido

como una herramienta de planeación, cuya estructura permitía sostener un sistema de

información adecuado, oportuno, veraz y preciso sobre la RVS a cargo del Departamento de

Antioquia, y mantener actualizados todos los elementos e intervenciones que componen la

infraestructura física de la red, y al mismo tiempo el estado o condición de cada una de las vías.

De ésta forma se identificaron las intervenciones realizadas sobre la superficie de rodadura de

dichas vías, analizando y midiendo el material consumido, desglosando los procesos y

explorando la maquinaria, hallando el número de viajes requeridos, calculando emisiones e

interpretando los datos enfocados en los objetivos propuestos, para las variables ambientales,

energéticas y económicas. Para dicho fin también se contó con la asesoría de los ingenieros

supervisores de las obras asignados para cada subregión, quienes ofrecieron su orientación

basados en las actas de obra presentadas y en su experticia.

Con esta orientación, la información incluye las condiciones geométricas de la vía, el espesor

de las capas, las condiciones de humedad, los pesos del suelo y los costos; del mismo modo se

contó con el apoyo de expertos en: ingeniería mecánica, para el caso de los rendimientos y

consumos de las maquinarias y del transporte; y en contaminación atmosférica, para obtener

los factores de emisiones de CO2 y de consumo energético.

Recapitulando, con base en las definiciones encontradas en la figura 3-3, las siguientes fueron

las alternativas seleccionadas, sobre las cuales se exploraron y analizaron los datos:

Tabla 3-4: Alternativas seleccionadas

A1: alternativa 1 Intervención sin adición de material

A2: alternativa 2 Intervención con Afirmado

A3: alternativa 3 Intervención con Estabilización química

A4: alternativa 4 Intervención con Grava emulsión

A5: alternativa 5 Intervención con Doble riego

A6: alternativa 6 Intervención con Pavimento flexible

Fuente: elaboración propia


Los cálculos y las formulaciones están identificadas en el desarrollo del documento, los cuales

se estructuraron idénticamente a las obras ejecutadas y a las fórmulas desarrolladas por los

ingenieros; posteriormente se interpretaron de acuerdo a las variables y los objetivos del

estudio, diseñando indicadores basados en Producción más limpia y generando escenarios que

permiten hacer diversas comparaciones y conjeturas, al mismo tiempo se hacen

representaciones gráficas con el fin de mostrar los resultados.

3.2.2. Alternativas técnicas

La identificación de las alternativas técnicas llevadas a cabo sobre la superficie de rodadura,

de cada una de las vías intervenidas de la RVS del departamento de Antioquia durante el

periodo analizado, se realizó gracias a la recopilación de la información de las actas de los

contratos de obra, obteniendo como resultado alternativas de mantenimiento y de

mejoramiento, mencionadas en la tabla 3-4. Se debe tomar en cuenta que todas están incluidas

dentro de la estrategia planteada por el gobierno de turno, enunciada así: “Mantenimiento de

la red vial secundaria por subregión de la Gobernación de Antioquia”, administración 2012-

2015; y concuerdan con las actividades o trabajos que se mencionan en la Guía ambiental del

INVÍAS, las cuales se muestran en figura 3-3. [26] y [48]

Aunque discrepen un poco los trabajos de obra que se incluyen en el mantenimiento y

mejoramiento vial entre dicha guía, y el Manual de diseño de pavimentos asfálticos para vías

con bajos volúmenes de tránsito, elaborado también por El Instituto nacional de vías, (para la

primera el mantenimiento vial comprende “un conjunto de acciones tendientes a restablecer,

extender y mantener la capacidad estructural y las condiciones superficiales de un corredor

vial” [14]; mientras que para el manual mencionado el mejoramiento vial consiste “en la

eventual disgregación del material de la subrasante existente, el retiro o adición de materiales,

la mezcla, humedecimiento o aireación, compactación y perfilado final, de acuerdo con la

presente especificación, y con las dimensiones, alineamientos y pendientes señalados en los

planos del proyecto y las instrucciones del Interventor. [74]) ambos designios tienen símiles y

ayudan a cumplir el objetivo planteado. [26], [48], [60] y [61]

Desde esta perspectiva, el propósito de este estudio no es presentar un tratado técnico sobre

la diferencia entre las alternativas de construcción, o enunciar una u otra como mejoramiento

28


o mantenimiento vial, sino que la esencia es contribuir con indicadores basados en Producción

más limpia, sobre los trabajos de obra que se ejecutan sobre la superficie de rodadura en una

RVS, desarrollar un análisis que estime los consumos ambientales, energéticos y económicos a

partir de los recursos requeridos que se transportan, analizar los beneficios que ofrecen las

alternativas planteadas, relacionados con la optimización de recursos naturales y en general

cumplir con los objetivos específicos propuestos.

Teniendo en cuenta lo anterior, se presenta a continuación la descripción gráfica del proceso

constructivo de cada una de las alternativas seleccionadas, enunciadas anteriormente en la

tabla 3-4:

Figura 3-9: Alternativa 1

Fuente: elaboración propia con información de: INVÍAS. (1988). Especificaciones generales de construcción de carreteras y normas de ensayo para materiales de carreteras: [26] y INVÍAS. (2013). Manual de diseño de pavimentos asfálticos para vías con bajos volúmenes de tránsito [74]




30



Fuente: elaboración propia con información de: Gobernación de Antioquia. (2013). Estudio, selección y estructuración de sistemas tecnológicos alternativos para estabilización y tratamiento de la red vial secundaria departamental. Desarrollo de pruebas piloto en subregiones de Antioquia. Identificación y descripción de la alternativa de análisis. Convenio de Asociación Nº 2013-Cf-20-0184 entre la Gobernación de Antioquia y la Universidad de Antioquia. [48]



Fuente: elaboración propia con información de: Potti, J. y Rincón, J. (s.f.) Grava emulsión. Asociacion técnica de emulsiones bituminosas (ATEB). Disponible en: http://ateb.es/images/pdf/monografias/3._Gravaemulsion_ATEB.pdf [61]

32






Fuente propia con información de: Montejo, A., (2002) Ingeniería de pavimentos para carreteras, Bogotá D.C. Colombia. Agora editores. [60]

34


3.3. Parámetros ambientales

Como se mencionó anteriormente, los proyectos de mantenimiento vial no requieren licencias

ambientales, sin embargo, dentro de los aspectos ambientales de las Normas y especificaciones

generales de construcción de carreteras del INVÍAS, el contratista es el responsable de los

permisos, autorizaciones y concesiones de carácter ambiental y es el mismo quien debe dar

cumplimiento a todos los aspectos mencionados. [26]

Como se observa más adelante en la Figura 3-12, la aplicación de la Producción más limpia en

estos procesos constructivos abarca el análisis de materiales como elemento que permite no

sólo cuantificarlos, sino que además se convierte en un insumo con el que se concretan

aspectos tales como los viajes que se deben hacer, las emisiones, los costos y el consumo

energético; los que permiten transformar la información en indicadores de ecoeficiencia, que

sirven como herramienta para la toma de decisiones dentro de la planeación estratégica,

teniendo como base una estructura ambiental cuantificable.

En este contexto, los datos recopilados durante este estudio se calcularon por cada kilómetro

construido y abarcan: volumen de materiales, recursos naturales, espesores de las capas y

características. Con base en esta información se definieron los parámetros de construcción y

se realizaron los cálculos que arrojaron los indicadores para los correspondientes análisis.

De igual forma se tuvo en cuenta el inventario de la red vial del departamento de Antioquia

consolidado durante 2012-2015, y el sistema de información vinculado a la gestión de los

proyectos de mantenimiento, en los que se registraron las actividades realizadas en las

ejecuciones, éste proceso se llevó a cabo durante más de un año y hace parte del soporte para

el análisis de los escenarios propuestos. [28]

En tal sentido se muestran en la siguiente tabla los permisos requeridos más comunes.


Tabla 3-5: Permisos para el desarrollo de los proyectos viales

Fuente: Instituto Nacional de vías INVÍAS, Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. (2011) Guía de manejo ambiental de proyectos de infraestructura subsector vial. Segunda edición. Somos impresores Ltda. [14]

3.3.1. Flujo de materiales

La importancia de analizar la demanda de materiales de construcción y comparar su consumo

en las alternativas evaluadas, no sólo se debe a que comprenden recursos naturales no

renovables, sino también a la normatividad existente para su explotación y exploración la cual

principalmente gira en torno a proyectos de mayor magnitud, lo que lleva a que se tramiten y

consigan mediante permisos temporales que la Gobernación de Antioquia adquiera a través

de los contratistas, según las disposiciones en el Artículo 7 Ley 1682 de 2013. [46]

En concordancia a lo anterior, las disposiciones legales de los materiales de construcción están

dadas por el Artículo 11 de la Ley 685 de 2001:

“Materiales de construcción. Para todos los efectos legales se consideran materiales de

construcción, los productos pétreos explotados en minas y canteras usados, generalmente, en

36


la industria de la construcción como agregados en la fabricación de piezas de concreto,

morteros, pavimentos, obras de tierra y otros productos similares. También, para los mismos

efectos, son materiales de construcción, los materiales de arrastre tales como arenas, gravas y

las piedras yacentes en el cauce y orillas de las corrientes de agua, vegas de inundación y otros

terrenos aluviales. Los materiales antes mencionados, se denominan materiales de

construcción aunque, una vez explotados, no se destinen a esta industria. El otorgamiento,

vigencia y ejercicio del derecho a explorar y explotar los materiales de construcción de que

trata este artículo, se regulan íntegramente por este Código y son de la competencia exclusiva

de la autoridad minera.” [47]

También se tuvieron en cuenta las siguientes definiciones:

“Esponjamiento: prácticamente todos los terrenos, al ser excavados para efectuar su

explanación, sufren un cierto aumento de su volumen. Este incremento de volumen, expresado

en porcentaje del volumen in situ, se llama esponjamiento.” [39] Dicho incremento también es

conocido como Coeficiente de expansión, y para la compactación del material, debido a que el

volumen se reduce, se utiliza el Coeficiente de contracción, “ese porcentaje de reducción es lo

que se conoce como Coeficiente de contracción” [50] Debido a que el material utilizado para

los mantenimientos proceden de un estado suelto y van a ser compactados para satisfacer un

grado de esfuerzos, dichos materiales reducen su volumen y se toma el coeficiente de sueltos

a compactos.

Para las alternativas en las que se utiliza el Coeficiente de contracción se elige el material

“Arcilla con arena y grava”, ya que reúne las características más acercadas con el

comportamiento y la composición de cada una de las capas. Para el estudio se utiliza el 73%

como resultado del promedio entre el rango presentado. [50]

“Agregados naturales: son aquellos que provienen de la explotación de las canteras o son

producto del arrastre de los ríos. El material que se obtiene como producto de la trituración

de los sobre tamaños del material de río, adquiere las características físicas del material de

cantera por el proceso de trituración pero conserva las cualidades mecánicas, propias como

resistencia al desgaste y al intemperismo, que tenía el material de río que le dio origen.” [15]


“Agregados pétreos: los agregados para la construcción de afirmados, Subbases y bases serán

naturales clasificados, podrán provenir de la trituración de rocas y gravas, o podrán estar

constituidos por una mezcla de productos de ambas procedencias” [26]

“Asfalto: material de color oscuro, que puede tener consistencia líquida, semisólida o sólida,

compuesto principalmente de hidrocarburos casi en su totalidad, solubles en sulfuro de

carbono.” [55]

“Subbase granular: una de las principales funciones de esta capa es netamente económica, la

subbase bien diseñada impide la penetración que constituyen la base con los de la subrasante

y actúa como filtro de la base impidiendo que los finos de la subrasante la contaminen, debe

soportar los esfuerzos transmitidos por las cargas de los vehículos a través de las capas

superiores y transmitidos a un nivel adecuado a la subrasante.” [60] “Se denomina subbase

granular a la capa granular localizada entre la subrasante y la base granular en los pavimentos

asfálticos o la que sirve de soporte a los pavimentos de concreto hidráulico, sin perjuicio de

que los documentos del proyecto le señalen otra utilización.” [74]

“Base granular: la función fundamental consiste en proporcionar un elemento resistente que

transmita a la subbase y a la subrasante los esfuerzos producidos por el tránsito en una

intensidad apropiada” [55] “Se denomina base granular a la capa granular localizada entre la

subbase granular y las capas asfálticas en los pavimentos asfálticos, sin perjuicio de que los

documentos del proyecto le señalen otra utilización” [74]

“Emulsión asfáltica: una emulsión de cemento asfáltico y agua, que contiene una pequeña

cantidad de agente emulsivo.” [55]

“Riego de curado: consiste en la aplicación uniforme de un ligante bituminoso sobre una capa

tratada con un conglomerante hidráulico, con el fin de brindar impermeabilidad a toda la

superficie.“ [55]

“Riego de imprimación: consiste en la aplicación uniforme de una emulsión asfáltica o asfalto

líquido sobre una superficie granular terminada, previamente a la extensión de una capa

asfáltica o un tratamiento bituminoso.” [55]

38


“Riego de liga: consiste en la aplicación uniforme de un ligante asfáltico sobre losas de concreto

o sobre una capa bituminosa, previamente a la extensión de otra capa bituminosa.” [55]

“Sello de arena-asfalto: consiste en la aplicación de un material bituminoso sobre la superficie

de un pavimento existente, seguida por la extensión y compactación de una capa de arena.”

[55]

En este contexto se ilustra el flujo de materiales por medio de la siguiente figura:

Figura 3-15: Flujo de materiales


Con esta orientación, los parámetros de construcción observados se homologaron con las

actividades ejecutadas en los proyectos de mantenimientos viales, los requisitos técnicos, los

diseños presentados por los contratistas y la asesoría de expertos, los cuales se sintetizaron y

se orientaron a los objetivos y se describen por medio de la tabla 3-6: [14] y [26]


Tabla 3-6: Parámetros de construcción observados

Tipo Cantidad Unidad

Longitud de la vía 1000 m

Ancho de la vía 6 m

Humedad para afirmado y del Estabilizante químico 0,1 %

Humedad para sub-bases y bases 0,07 %

Densidad del suelo tierra 1510 kg/m³

Densidad del suelo grava 1930 kg/m³

Coeficiente de contracción de materiales 73 %

Capa removida o escarificada 0,05 m

Capa afirmado 0,15 m

Capa sub-base grava emulsión 0,1 m

Capa arena para grava emulsión y doble riego 0,002 m

Capas triturado doble riego (¾ y ³/8) 0,0285 m

Densidad del cemento 1570 kg/m³

Cemento doble riego 38,2 m³

Capa subbase pavimento 0,3 m

Capa base pavimento 0,2 m

Material bituminoso grava emulsión 1,37 Gal/m²

Material bituminoso doble riego 0,0165 Gal/m²

Material bituminoso pavimento MDC 0,1 m

Fuente: elaboración propia, con información de https://books.google.com.co/books?id=OcefqXpOiswC&pg=PA150&lpg=PA150&dq=factor+de+expansion+del+suelo&source=bl&ots=48dxUyNYsZ&sig=Y8-FEYGU4Wqo9dUt_JN48KI1Jg8&hl=es-419&sa=X&ved=0ahUKEwjZm-ent47WAhUG5iYKHc7CAIEQ6AEIQDAF#v=onepage&q=factor%20de%20expansion%20del%20suelo&f=false

Tomando en cuenta lo anterior, los resultados muestran la cantidad volumétrica de materiales

y de agua requeridos por cada alternativa, y deben analizarse junto con las demás variables

puesto que por separado no representan objetividad, éstos se esbozan en las figuras 3-16 y

3-17; su formulación matemática está representada a grandes rasgos así:

"𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛(𝐴𝑛) = 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣í𝑎 ∗ 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑠(𝐴𝑛)

∗ 𝐴𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑜𝑠 𝑓í𝑠𝑖𝑐𝑜 𝑞𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑜𝑠(𝐴𝑛)" An: alternativa evaluada

40


Se pretende pues obtener diferencias volumétricas y lograr indicadores para los materiales y

el agua requerida en cada alternativa por kilómetro intervenido, los cuales se recopilan en las

tablas de resultados y se tienen en cuenta para la comparación de los escenarios.

Figura 3-16: Material requerido por cada alternativa


Figura 3-17: Consumo de agua por alternativa


0

1232,88

0

865,03

209,59

4111,25

Vo

lum

en (

m³)

Alternativas

Materiales requeridos

A1: Mecánico sin adición dematerial

A2: Afirmado

A3: Estabilización química

A4: Grava Emulsión

A5: Doble Riego

A6: Pavimento flexible

11967,03

35901,09

35901,09

21413,85

35901,09

107069,27

Vo

lum

en (

m³)

Alternativas

Agua


A2: Afirmado


A4: Grava Emulsión

A5: Doble Riego



Para el consumo de agua, es significativo anotar que el resultado es el factor entre los

parámetros: longitud de la vía, ancho de la vía, humedad, densidad del suelo y capa removida.

Llama la atención que el consumo entre las alternativas 2, 3 y 5 sea el mismo, esto se debe a

que en ambas se está removiendo la misma cantidad de material y la humectación en el

proceso es igual.

3.3.2. Emisiones

Es importante realizar la discusión sobre el transporte de los materiales en términos de

emisiones, ya que éste representa la cuarta parte de emisiones de CO2 y es la fuente

antropogénica que crece más rápidamente. Se estima un aumento considerable en el mundo

en desarrollo con tasas de crecimiento proyectadas entre 3,5% y 5,3% “Transportation is a

major source of greenhouse gas (GHG) emissions and the most rapidly growing anthropogenic

source. In the future, the developing world will account for the largest share of transport GHG

increases” [7]

La ley colombiana en torno al tema está dada desde el Ministerio de Ambiente y Desarrollo

sostenible. En la Resolución 610 de 2010 se establece la norma de calidad del aire o nivel de

inmisión así: “nivel de concentración legalmente permisible de sustancias o fenómenos

contaminantes presentes en el aire” [16]

Las siguientes definiciones ayudan a entender los análisis realizados sobre las emisiones

generadas por cada una de las alternativas seleccionadas.

Diésel: “El gasóleo o diésel, también denominado gasoil, es un hidrocarburo líquido compuesto

fundamentalmente por parafinas y utilizado como combustible en calefacción y en motores

diésel. Está compuesto aproximadamente de un 75% de hidrocarburos saturados

(principalmente parafinas incluyendo isoparafinas y cicloparafinas) y un 25% de

hidrocarburos aromáticos (incluyendo naftalenos y alcalobencenos). Es el combustible con la

mayor tasa de crecimiento de consumo de todos los energéticos secundarios.” [62]

Emisión: “Descarga de una sustancia o elemento al aire, en estado sólido, líquido o gaseoso, o

en alguna combinación de estos, provenientes de una fuente fija o móvil.” [16]

42


Factor de emisión: “es un valor representativo que pretende relacionar la cantidad de un

contaminante liberado a la atmósfera con una actividad asociada, se expresa como el peso por

unidad de volumen, distancia o duración de la actividad que emite el contaminante. “[20]

Dióxido de carbono (CO₂): “Es según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio

Climático (IPCC por sus siglas en inglés) el gas que se produce de forma natural, y también

como subproducto de la combustión de combustibles fósiles y biomasa, cambios en el uso de

las tierras y otros procesos industriales. Es el principal gas de efecto invernadero

antropogénico que afecta al equilibrio de radiación del planeta. [45]

Poder calorífico: “La energía total liberada puede darse de dos maneras: una de ellas denomina

poder calorífico superior, y se refiere a la máxima energía posible liberada cuando el agua

generada por la combustión y la del combustible sale del reactor en forma líquida. Cuando el

agua sale en forma de vapor es porque parte del total de energía del combustible se gastó en

vaporizarla y por lo tanto se habla de poder calorífico inferior o energía neta posible a entregar

por el combustible.” [31]

Tomando en cuenta lo anterior, el plan de transporte se analizó por viajes requeridos para

cada una de las alternativas evaluadas, el cual contiene los datos sobre las distancias recorridas

y las cantidades volumétricas que necesitan transportarse, de igual forma se tuvo en cuenta

las ubicaciones de las canteras y el tipo de vehículo utilizado, es preciso señalar que la

información se obtuvo del Sistema de Información Geográfica de la Gobernación de Antioquia

[63] y se promedió tanto la distancia de la vía a la cantera, como de la vía a la cuenca, como

resultado para cada una se obtuvo 54,2 km y 10 km respectivamente; cabe anotar que el

modelo es dinámico y es posible cambiar dichos datos de acuerdo a las necesidades que se

planteen; la formulación de los viajes a nivel general está dada por:

"𝑉𝑖𝑎𝑗𝑒𝑠(𝐴𝑛) = (𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙(𝐴𝑛) / 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒ℎí𝑐𝑢𝑙𝑜) ∗ 2" An: alternativa evaluada Los viajes se consideran en sentido ida y vuelta

La siguiente tabla indica el resultado obtenido.


Tabla 3-7: Viajes realizados por cada alternativa (ida y vuelta)

Alternativa Número de viajes

A1: Mecánico sin adición de material 4

A2: Afirmado 219

A3: Estabilización química 12

A4: Grava Emulsión 193

A5: Doble Riego 32

A6: Pavimento flexible 1132


Se aclara que para la volqueta y el carro tanque, denominados vehículos en la formulación

general, se tuvieron en cuenta las densidades de suelos y los siguientes parámetros:

Tabla 3-8: Capacidad de los vehículos

Capacidad volqueta en m³ 14 m³

Capacidad volqueta en m³ para Afirmado 11,9205298 m³

Capacidad volqueta en m³ para Base y Subbase 9,32642487 m³

Capacidad volqueta en m³ para triturado 21,4285714 m³

Capacidad volqueta en m³ para mezcla asfáltica 7,5 m³

Capacidad volqueta en toneladas 18 Ton Capacidad carro tanque 6000 Gal

Fuente: elaboración propia, con información de: Ficha técnica camión. Disponible en: http://www.kenworthcolombia.com/vehiculos/volquetas/t460 [13], Gutiérrez, L, (2003) El concreto y otros materiales para la construcción, Manizales Colombia. Universidad Nacional de Colombia [15] y Montejo, A., (2002) Ingeniería de pavimentos para carreteras, Bogotá D.C. Colombia. Agora editores. [60]

La figura 3-18 ilustra la composición de la flota vehicular analizada, la cual según normatividad

Colombiana se clasifica como vehículos pesados de más de 10 Ton y el combustible que más

utilizan es el Diésel. [8], [9], [11], [12] y [21] Su consumo incluye el transporte del material y

el trabajo llevado a cabo por las maquinarias dado en función de su rendimiento y capacidad.

Los datos se compilaron con base en contratos ejecutados, en procesos de selección públicos,

en los catálogos de maquinaria para construcción y en la asesoría de expertos, los parámetros

se pueden observar en la Tabla 3-10. [42] y [25]

44


Figura 3-18: Flota vehicular necesaria para la ejecución de los procesos constructivos


El análisis aborda el cálculo de CO₂, el cual influye directamente sobre el calentamiento global

y está incluido en el anexo A del Protocolo de Kyoto, de la Convención marco de las Naciones

Unidas sobre el cambio climático como uno de los GEI. Colombia contribuye con un 0,46% de

las emisiones de GEI globalmente, (basados en datos de 2010) y la cifra tiende a crecer, además

en el Acuerdo de París el compromiso adquirido por el país es reducir un 20% sus emisiones

de GEI con respecto a las proyectadas para el año 2030. [44] y [45]

Del mismo modo, según el informe presentado por el IDEAM y PNUD en 2016, Colombia

aumentó en 20 años un 15% sus emisiones de GEI, ubicando a Antioquia como la región del

país que más emite, con una responsabilidad de 22.9 Mton de CO2 equivalentes, donde el 74%

proviene del movimiento de carga y del servicio público de pasajeros (datos de 2012). Esto

implica que el departamento debe tener una carta de navegación para poder cumplir con los


objetivos propuestos a nivel internacional y las medidas de reducción de GEI deben abarcar

diversos sectores de la economía, en este caso con el respaldo de Consejo Nacional Ambiental,

deben establecerse metas claras que contribuyan a mitigar y a disminuir estas cifras. [64]

Los cálculos de las emisiones de CO2 no equivalentes, se hicieron con base en las tablas 3-9 y

3-10 y su formulación está dada a grandes rasgos así:

"𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠(𝐴𝑛) = 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒(𝐴𝑛) ∗ 𝐹𝐸𝑥 " An: alternativa evaluada FEx: factor de emisión del CO2

Tabla 3-9: Factores de emisión de combustibles líquidos en Colombia

Fuente: Rodríguez, W, Villalba, D. y Saavedra, F. (2016). Fundación Natura. Guía para los inventarios organizacionales de emisiones de GEI por uso de combustibles fósiles en actividades industriales y comerciales; Bogotá D.C. Colombia, Fundación Natura; CAEM. Tabla 3-10: Parámetros aplicados a la flota vehicular

Parámetro Cantidad Unidad

Distancia a cantera 54,2 km

Distancia a cuenca 10 km

Capacidad volqueta en m³ 14 m³

Capacidad volqueta en toneladas 18 Ton

Capacidad carro tanque 6000 Gal

Rendimiento maquinaria 0,65 %

Rendimiento motoniveladora 8352,0 m²/h

46


Rendimiento vibro compactador 84,3 m³/h

Rendimiento compactador neumático 561,9 ton/h

Rendimiento cargador 155,9 m³/h

Rendimiento barredora mecánica 1,8 km/h

Rendimiento recicladora 238,3 m³/h

Rendimiento terminadora de asfalto 190,7 ton/h

Consumo combustible motoniveladora 5 Gal/h

Consumo combustible vibro compactador 4,5 Gal/h

Consumo combustible compactador neumático 4,5 Gal/h

Consumo combustible cargador 3,5 Gal/h

Consumo combustible barredora mecánica 3,5 Gal/h

Consumo combustible recicladora 5,5 Gal/h

Consumo combustible terminadora asfalto 5,5 Gal/h

Consumo combustible volqueta 4,5 km/Gal

Consumo combustible carro tanque 6 km/Gal

Pasadas motoniveladora A1 6 pasadas






Pasadas vibro compactador A1 16 pasadas






Pasadas compactador neumático A4 8 pasadas



Pasadas recicladora A5 6 pasadas

Pasadas barredora mecánica A5 12 pasadas

Pasadas terminadora de asfalto 2 pasadas

Fuente: elaboración propia con información de: Caterpillar®. (2009). Manual de rendimiento Caterpillar. Editada por Caterpillar Inc., Peoria, Illinois, EE.UU. [25] y entrevistas personales con los ingenieros de la Secretaría de Infraestructura Física de la Gobernación de Antioquia

Tomando en cuenta lo anterior, el consumo de combustible para cada una de las alternativas

se formula a nivel general de la siguiente forma y se representa a través de la figura 3-16:

"𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒(𝐴𝑛)

= 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒(𝐴𝑛)

+ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑞𝑢𝑒𝑡𝑎 (𝐴𝑛)

+ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎𝑟𝑖𝑎 (𝐴𝑛) " An: alternativa evaluada


El consumo combustible de carrotanque se formuló de la siguiente forma:

"𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒(𝐴𝑛)

= 𝑉𝑖𝑎𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒(𝐴𝑛)

∗ 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎/ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑘𝑚(𝐴𝑛) "

An: alternativa evaluada

El consumo combustible de la volqueta se formuló de la siguiente forma:

"𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑞𝑢𝑒𝑡𝑎(𝐴𝑛)

= 𝑉𝑖𝑎𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑞𝑢𝑒𝑡𝑎(𝐴𝑛)

∗ 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑎/ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑞𝑢𝑒𝑡𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑘𝑚(𝐴𝑛) "

An: alternativa evaluada El consumo de combustible de la maquinaria se formuló con base en los rendimientos de cada

máquina, las pasadas por kilómetro, las condiciones geométricas de la vía, las capas, los

materiales usados para cada alternativa, el peso de los suelos y el combustible que consume

cada máquina por kilómetro.

Figura 3-19: Combustible utilizado en cada alternativa


28,20

3649,50

120,52

2909,72538,91

20070,95

Gal

on

es

Alternativas

Consumo de combustible por kilómetro intervenido (Gal)

A1: Mecánico sin adición de material

A2: Afirmado


A4: Grava Emulsión

A5: Doble Riego


48


Figura 3-20: Emisiones de CO2 no equivalentes de cada alternativa


Es evidente que la alternativa 6 tiene un consumo elevado, esto no es positivo ni negativo, son

aspectos que se deben considerar para las condiciones de la red vial que se estudia y teniendo

en cuenta que el principal objetivo de la Producción más limpia en torno al tema, y el de todas

las empresas, es el de apuntar a reducir el consumo de combustible (lo que genera una

reducción en las emisiones), es válido replantear las intervenciones que se realizan sobre la

superficie de rodadura en términos ambientales.

3.3. Recurso energético

En términos energéticos las actividades que utilizan energía se especificaron de acuerdo al

movimiento, transporte y el uso del material, de esta manera, al establecer parámetros de

consumo de este recurso, se pueden tener criterios para elegir alternativas más eficientes en

torno a su uso. “El 34% del total de energía del consumo final de todos los sectores (equivalente

a 404.014TJ) se da en el sector transporte, específicamente en el modo carretero, con lo que es

el subsector con mayor participación en el consumo de energéticos en el país.” [66]

Ahora bien, en la matriz energética actual de Colombia, se observa que la capacidad de los

combustibles fósiles líquidos suman aproximadamente el 11.3%, lo que lleva a pensar que se

requiere una adaptación de medidas para su abastecimiento, en torno a las implementaciones

kg CO₂

286,2

37038,81223,2

29530,75469,4

203700,1

Emis

ion

esTotal de emisiones CO2 (no equivalentes) por km

intervenido


A2: Afirmado


A4: Grava Emulsión

A5: Doble Riego



que se realicen en los proyectos de infraestructura vial y desde esta perspectiva al aplicar

Producción más limpia, es posible rediseñar los procesos ya que su metodología permite

evaluarlos desde la fuente y hacer correcciones desde el principio, o diseñar alternativas para

escoger aquella cutos indicadores presenten mejor eficiencia. [66]

Tabla 3-11: Matriz energética de Colombia

Fuente: UPME. (2015) Capacidad energética por tecnología. [66] En consecuencia, la estructura de consumo energético por cada kilómetro intervenido,

consideró una eficiencia de la maquinaria utilizada del 65%, de acuerdo a lo observado para el

sector por la Cámara Colombiana de la Infraestructura [65], y como se mencionó

anteriormente el tipo de combustible usado es el Diésel, cuyo poder calorífico es

131,702btu/Gal. [43], el resultado se puede observar en la figura 3-18. En este contexto, la

formulación para dicho consumo está dada de forma general de la siguiente forma y se ilustra

en la Figura 3-21:

"𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠(𝐴𝑛) = 𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒(𝐴𝑛) ∗ 𝑃𝐶 " An: alternativa evaluada PC: poder calorífico del diésel

50


Figura 3-21: Consumo energético de cada alternativa


En este mismo orden de ideas, es importante evaluar el uso energético en los proyectos de

construcción, desde el inicio de las actividades, tal como lo plantea la Producción más limpia y

es importante comparar el consumo que tiene cada una de las alternativas evaluadas por

kilómetro construido, ya que esto puede tener un impacto significativo en la toma de

decisiones. El consumo de energía es una variable que se torna como agenda principal en las

mesas de gobierno a nivel nacional y mundial, observando la “energía como el principal

combustible para el desarrollo social y económico y puesto que las actividades relacionadas

con la energía tienen impactos ambientales significativos, es importante que los tomadores de

decisiones tengan acceso a datos confiables y precisos en un formato fácil de usar.” [67]

3.4. Factores económicos

Cuando el fin principal de mantener una RVS es conservar las vías en óptimas condiciones,

para ofrecer mejores oportunidades de intercambio entre las regiones, lo ideal sería tener un

presupuesto sin restricciones, pero como este no es el escenario en el caso estudiado y todas

las actividades que se realizan en torno al proceso constructivo están asociados al costo de su

ejecución, la propuesta de evaluar las alternativas estudiadas enmarcadas en Producción más

limpia, permite tener en cuenta dichas limitaciones mientras se integra al mismo tiempo una

estrategia ambiental que permita un proceso sostenible.

1,09

140,86

4,65

112,31

20,80

774,70

A1: Mecánico sin adición de material

A2: Afirmado


A4: Grava Emulsión

A5: Doble Riego


kWh

Alt

ern

ativ

aConsumo de energía por km intervenido


Como se mencionó anteriormente, la restricción presupuestaria para el caso de estudio es

de$307.504.307.436 por periodo de gobierno, cifra que comprende las diferentes acciones

llevadas a cabo por el área de planeación para el logro de los recursos financieros.

Dentro del análisis realizado se encontró que los APU son los mismos para todas las

subregiones que componen el departamento de Antioquia (se pueden ver en la tabla 3-13), no

existen consideraciones específicas en cuanto a las distancias desde las vías hacia las canteras

o las cuencas, este asunto se trata de una manera muy amplia y existe un capítulo especial en

el que se clasifica el precio del transporte en 3 rangos:

Transporte de material entre 0.1 y 1 km

Transporte de material entre 1 - 3 km

Transporte de materiales provenientes de la excavación de la explanación, canales,

préstamos y materiales de afirmados, sub-base, base y mezcla asfáltica para distancias

mayores de tres mil metros (3000). Material compacto.

Según la distancia promedio calculada para este estudio, desde las vías hacia las canteras (54,2

km) el rango con el que se trabajó, de acuerdo a lo mencionado anteriormente es el tercero, es

decir, el material transportado tiene un costo basado en una distancia superior a los 3000 m.

Los cálculos para encontrar los costos de las alternativas evaluadas se basaron en los APU, en

las condiciones físicas, las capas, las cantidades volumétricas y las distancias. En términos

generales, la fórmula es:

"𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝐴𝑛) = 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑠𝑖𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒(𝐴𝑛) + 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 (𝐴𝑛) " An: alternativa evaluada

Cuando se tiene un presupuesto limitado para la ejecución de obras civiles sobre la

infraestructura vial, es preciso establecer prioridades en torno a la inversión, es por esto que

a partir del análisis que lleva a los costos por kilómetro de vía mantenida o mejorada, el aporte

que hace la implementación de una estrategia ambiental como la Producción más limpia, se

convierte en una herramienta valiosa y fácil de usar, ya que provee insumos que permiten

asociar las inversiones con la mitigación de daños ambientales, ahorros e intervenciones que

mejoran la calidad de vida de los habitantes.

52


Tabla 3-12: Análisis de precios unitarios Clave Descripción Costo

directo

Unidad

1.7 Conformación de la calzada con motoniveladora, incluye riego, conformación, bombeo, nivelación y compactación, limpieza y todo lo necesario para la correcta ejecución de la actividad.

424 m²

1.18 Mejoramiento de la subrasante involucrando suelo existente. 727 m²

2.1 Suministro, colocación, conformación y compactación de material de la zona para afirmado de vías, no incluye transporte.

28449 m³

2.5 Suministro, colocación, conformación y compactación de sub-base, no incluye transporte.

51021 m³

2.6 Suministro, colocación, conformación y compactación de Base, no incluye transporte

56221 m³

3.4 Transporte de materiales provenientes de la excavación de la explanación, canales, préstamos y materiales de afirmados, sub-base, base y mezcla asfáltica para distancias mayores de tres mil metros (3000). Material compacto

1170 m³/km

8.12 Suministro, transporte y colocación de Sello de arena asfalto 1973 m² 8.14 Suministro, colocación y compactación de Mezcla Densa en Caliente Tipo

MDC-2, no incluye transporte. 490092 m³

8.20 Suministro, transporte y colocación de estabilizadores de suelos iónicos y/o poliméricos o similares en la red vial (no pavimentada) para conformación de calzada. No aplica el uso de cal o cemento. No incluye ensayos de laboratorio.

4019 m²

8.21 Tratamiento superficial primera capa tamaño máx. 3/4, sin transporte 6230 m² 8.22 Tratamiento superficial segunda capa tamaño máx. 3/8, sin transporte 4236 m² OE-1* Tratamiento mecánico a subrasante existente de la red vial no pavimentada,

incluye escarificación, retiro sobre tamaños, mezclado, conformación y compactación del material escarificado, no incluye el suministro del estabilizador iónico.

10106 m³

OE-2* Base estabilizada con emulsión asfáltica. 8398 m² OE-1 ** Cemento como aditivo en estabilización de bases y afirmados. 695 kg OE-2** Reciclaje base existente 61918 m²

Notas: OE-1* y OE-2* corresponde a los APU acordados en el contrato: 4600002923 (Gómez, A., comunicación

personal, 5 de mayo de 2017) OE-1** y OE-2** corresponden a los APU acordados en el contrato: 2013-OO-20-0021 (Palacio, R., comunicación personal, 15 de febrero de 2017) y [40]

Fuente: elaboración propia Teniendo en cuenta que la inversión los costos de cada alternativa son una parte fundamental

a la hora de hacerle mantenimiento y mejoramiento a una red tan extensa como la analizada,

se convierte en un punto de partida en la planeación de los recursos y en las estrategias que se

deben implementar por parte de cada gobierno. La tabla 3-9 muestra los costos para cada

alternativa.


Figura 3-12: Costo de las alternativas por kilómetro intervenido


La variable: costos de las alternativas, debe estar acompañada de un análisis en torno a la

durabilidad de cada una, y del marco de la aplicación de la Producción más limpia como insumo

para medir el consumo de recursos, y de esta manera poder vislumbrar bajo las necesidades

de la red analizada, (la cual tiene un TPD medio y conecta a 125 municipios), las intervenciones

indispensables y aquellas que generen mayor impacto para el desarrollo de la región.

Con base en lo anterior, se realizaron entrevistas personales a los ingenieros de la Secretaría

de Infraestructura de la Gobernación de Antioquia, para que desde su experticia, se pudiera

esbozar la durabilidad en torno al tiempo, de cada una de las alternativas analizadas, éstos

fueron los resultados:

Tabla 3-13: Durabilidad de las alternativas

Alternativa Durabilidad (meses)

A1: Mecánico sin adición de material 3

A2: Afirmado 6

A3: Estabilización química 6

A4: Grava Emulsión 12

A5: Doble Riego 34

A6: Pavimento flexible 120

Fuente: elaboración propia, con información suministrada por los ingenieros de la Secretaría de Infraestructura Física de la Gobernación de Antioquia.

1.962.000

103.785.744

24.114.000

135.855.859 175.486.224

714.068.820

A1: Mecánicosin adición de

material

A2: Afirmado A3:Estabilización

química

A4: GravaEmulsión

A5: DobleRiego

A6: Pavimentoflexible

Mill

on

es d

e p

eso

s $

CO

P

Costo de las alternativas

54


4. Indicadores y Escenarios

4.1. Indicadores

Los indicadores ambientales proporcionan información para interpretar o describir

fenómenos, condiciones o tendencias de las situaciones que ocurren en torno al medio

ambiente en un territorio específico. [69]

Para cada indicador evaluado en este estudio, bajo el marco de Producción más limpia, se

obtienen resultados de índole ambiental, energética y económica, lo cual permite involucrar

dentro de la planeación para la infraestructura vial, una estrategia basada en el consumo de

recursos naturales renovables y no renovables, en este sentido, se cuenta con una herramienta

que permite reestructurar inversiones en torno a los mantenimientos y mejoramientos viales,

y al mismo tiempo mitigar riesgos para los seres y el medio ambiente.

“Un indicador es una expresión cualitativa o cuantitativa observable, que permite describir

características, comportamientos o fenómenos de la realidad a través de la evolución de una

variable o el establecimiento de una relación entre variables, la que comparada con períodos

anteriores, productos similares o una meta o compromiso, permite evaluar el desempeño y su

evolución en el tiempo.” [18]

La tabla 4-14 muestra los indicadores obtenidos enmarcados dentro de la estrategia ambiental

de Producción más limpia, a partir de la ejecución de los proyectos constructivos mencionados

sobre la red vial en el departamento de Antioquia durante el periodo analizado. Éstos

corresponden a la estimación de las variables ambientales, energéticas y económicas, por cada


kilómetro intervenido dentro de dicha red, con base en los recursos consumidos que se

transportan y utilizan para mantener y mejorar las vías secundarias sin pavimentar.

Tabla 4-14: Indicadores para mantenimientos viales basados en Producción más limpia

A1: Alternativa 1 Intervención sin adición de material A4: Alternativa 4 Intervención con Grava emulsión A2: Alternativa 2 Intervención con Afirmado A5: Alternativa 5 Intervención con Doble riego A3: Alternativa 3 Intervención con Estabilización química A6: Alternativa 6 Intervención con Pavimento flexible


Los beneficios que ofrecen las alternativas planteadas, relacionados con la minimización de

emisiones, el ahorro de energía y la optimización de recursos naturales, se pueden calcular por

medio de los indicadores obtenidos, los cuales también deben tener en cuenta la durabilidad

de cada una y al mismo tiempo las necesidades reales de las vías.

La descripción en detalle de los indicadores arroja diferentes resultados, y permite establecer

diferencias entre una y otra alternativa con base en las variables analizadas, a continuación se

presentan algunas de éstas:

En términos de viajes las diferencias más significativas se dan entre las alternativas:

intervención sin adición de material e intervención con Pavimento flexible, lo cual se

debe a que tanto los procesos técnicos como el material que requiere su estructura,

demandan recursos en proporciones diferentes. Al mismo tiempo llama la atención la

alternativa del Doble riego, ya que teniendo en cuenta su durabilidad y los viajes

requeridos, con respecto a las demás alternativas, (excepto el Pavimento flexible)

presenta un resultado de 32 viajes, para la construcción de 1 km con esta técnica.

Indicador por km intervenido

Medida Alternativas

A1 A2 A3 A4 A5 A6

Viajes realizados # de viajes/km 4 219 12 193 32 1132

Costo $COP/km 1.962.000 103.785.744 24.114.000 135.855.859

175.486.224

714.068.820

Consumo combustible Gal/km 28,2

3649,5

120,52

2909,72

538,91

20070,95

Consumo de energía kWh/km 1,09

140,86

4,65

112,31

20,8

774,7

Agua requerida Gal H₂O/km 11967,03

35901,09

35901,09

21413,85

35901,09

107069,27

Volumen de material m³/km 0

1232,88

0

865,03

209,59

4111,25

Emisiones kg CO₂ kg CO₂/km 286,2

37038,8

1232,2

29530,7

5469,4

203700,1

56


Al comparar la estructura de costos dada por el indicador: Costo del kilómetro según

alternativa, es necesario incorporar otro de los indicadores compuestos por la

demanda de recursos naturales, dados por la estrategia ambiental que se propone para

el caso, por ejemplo, las diferencias entre la Grava emulsión y el Doble riego, se reflejan

especialmente en el consumo del combustible, ya que por cada kilómetro intervenido

se requieren 2909,72 Gal con la primera y con la segunda 538,91Gal, lo que genera un

consumo energético y unas emisiones más elevadas.

El consumo energético se deriva del combustible que demanda cada alternativa, para

dicho indicador se puede concluir, que en una hora se consume 710 veces más energía

pavimentando que interviniendo sin adicionar material, colocar Afirmado 129 veces

más, intervenir con Grava emulsión 103 veces más, aplicar Doble riego 19 veces más y

finalmente, hacer estabilización química consume 4 veces más que intervenir 1 km de

vía sin material.

Aunque colocar Afirmado, estabilizar químicamente o aplicar Doble riego, presentan

las mismas tendencias de consumo de agua, dichas alternativas tienen horizontes

diferentes con respecto a las demás variables analizadas, debido a su composición

estructural, puesto que el movimiento de material desde las canteras hasta las vías

varía, por ejemplo, para cada kilómetro intervenido en el caso de la estabilización se

utiliza material in situ y el estabilizante lo aplican con el carro tanque, mientras que

para el Afirmado se utilizan 1238,88 m3 y para el doble riego 209,56 m3

Es notable el volumen del material utilizado entre el Afirmado y el resto de las

alternativas (a excepción del pavimento) ya que si miramos los resultados en la tabla

de durabilidad, es una tecnología que en promedio dura 6 meses, y en comparación con

otras cuya vida útil es mayor, consume más recursos. Si verificamos estos datos y los

comparamos, podemos ver que el análisis de flujo de materiales obtenido gracias a la

implementación de la Producción más limpia, es muy útil puesto que entre más

materiales se requieren, mayor es el número de viajes que se deben hacer, por ende

incrementa el consumo de combustible, aumentan las emisiones y el consumo

energético se eleva.

En conclusión, los indicadores obtenidos ayudan a monitorear el consumo de recursos

requeridos para este proceso constructivo, a realizar mediciones puntuales, y así mismo sirven


como instrumento para el acompañamiento en la toma de decisiones dentro un plan de

gobierno, y como carta de navegación para implementar un sistema de cuentas ambientales,

en los mantenimientos y mejoramientos viales, integrándolos en el marco de Producción más

limpia.

4.2. Escenarios

La Producción más limpia puede convertirse en una herramienta dinamizadora para la

formulación de escenarios, considerados como una representación de lo que pudiese ocurrir

de acuerdo a unas características que se imponen, con el fin de encontrar respuestas en torno

a éstos, poder confrontar diferentes situaciones y evaluar los resultados encontrados en

términos reales.

Los escenarios planteados a continuación, se proyectaron con base en el presupuesto

disponible durante los 4 años de gobierno, el cual actúa como una restricción presupuestaria,

ya que los recursos económicos para infraestructura vial son limitados, y éste valor en el

periodo analizado fue de $307.504.307.436. Otro aspecto considerado fueron los indicadores

formulados y analizados, al enmarcar los procesos constructivos evaluados, dentro de la

metodología de Producción más limpia.

También se tuvo en cuenta un escenario base, derivado del resultado de las intervenciones que

se realizaron sobre la red vial entre 2012 y 2015, el cual se calibró con el fin de ajustarlo a los

parámetros de longitud reales de la RVS, esto se detalla en la tabla 4-15

Tabla 4-15: Mantenimiento de la RVS del departamento de Antioquia bajo la línea base

Alternativa Longitud intervenida real

(km)

% del escenario real

Longitud intervenida

calibrada (km)

A1: Intervención sin adición de material 1143 18% 717

A2: Afirmado 4328 68% 2.715

A3: Estabilización química 657 10% 412

A4: Grava Emulsión 61 1% 39

A5: Doble Riego 170 3% 106

A6: Pavimento flexible 3 0% 2

Total 6362 100% 3991

Elaboración: fuente propia

58


Como se puede observar en la línea base, el uso del Afirmado fue la alternativa predominante

en las intervenciones que se llevaron a cabo, al mismo tiempo se observa que la longitud

pavimentada fue de sólo de 2 km en el escenario calibrado, y la aplicación de Doble riego y de

Grava emulsión tampoco tuvieron una participación significativa.

Como una premisa de prevención, basada en los principios de la Producción más limpia, se

deben hacer mantenimientos continuamente sobre las vías, de lo contrario los costos de las

obras se incrementan, al igual que las cuentas ambientales, dicho de otra forma, si se dejan de

hacer intervenciones sobre la RVS, el deterioro causado aumenta las inversiones de gobierno

y los tiempos de traslado de los usuarios.

En este orden de ideas, se plantean a continuación 3 escenarios: Pavimentación por tramos,

Doble riego para la RVS y Afirmado como alternativa usual y se hace una proyección de estas

tres alternativas a 20 años.

1. Escenario 1 Pavimentación por tramos: con la definición de este escenario y las

consideraciones planteadas anteriormente, sólo se logran pavimentar 410 km lo que

equivale al 13.5% de la red que está sin pavimentar, y se dejan de intervenir 2631 km.

Las implicaciones pueden llegar a que la red vial se deteriore, desarticulando así la

movilidad, las economías locales variarían con posibilidades a la baja en sus ganancias

y se incrementarían los costos y los tiempos de desplazamiento para todos los

usuarios. A futuro las inversiones sobre los mantenimientos aumentarían, al mismo

tiempo que aumenta la presión sobre los recursos naturales que se necesitan para este

proceso constructivo.

Hablando de las cuentas ambientales, se logra evidenciar el alto consumo de

combustible que está alrededor de 20.070,85 Gal/km entre la maquinaria y el

transporte, esto significa más de dos veces el consumo de todas las alternativas juntas

por kilómetro intervenido, lo que representa un porcentaje alto de emisiones de CO2,

además del uso de recursos como el agua, la energía y los materiales de construcción.

2. Escenario 2 Doble riego para la RVS: bajo la misma restricción presupuestaria es

posible intervenir 1741 km de las vías sin pavimentar, esto significa el 57.3% de dicha

red. Se observa cómo las diferencias ambientales y de logística entre el escenario 1 son


significativas, mientras que por cada kilómetro de pavimento se hacen 1132 viajes de

material, bajo esta alternativa se hacen 32, de igual forma, el consumo energético

representa menos de 35 veces que el consumo en el escenario 1.

De acuerdo con estas condiciones, casi la mitad de la red quedaría desatendida por un

periodo de 4 años, lo que sugiere que se piense la planeación en torno a combinaciones

de otras alternativas, a las necesidades apremiantes de las vías y que se introduzcan

soluciones innovadoras. Esta práctica constructiva no se aplicó tanto como la

colocación de Afirmado según la línea base, sin embargo esta técnica bajo el análisis

bajo Producción más limpia, presenta enfoque ambiental a considerar en los futuros

mantenimientos del departamento.

3. Escenario 3 Afirmado como alternativa usual: tomando en cuenta las mismas

consideraciones para los escenarios 1 y 2, al aplicar Afirmado sobre la RVS, se estarían

interviniendo 2963 km de dicha red, lo que equivale al 97%, pero bajo este escenario,

la durabilidad de su aplicación sólo sería por 6 meses, en consecuencia, se atiende casi

toda la red, pero durante los restantes 3 años y medio de periodo de gobierno, no se

podría realizar ninguna otra intervención. En síntesis se puede decir, que de los 3

escenarios, el más recomendable es la aplicación del Doble riego, aunque bajo las

consideraciones hechas para tal escenario, las cuales incluyen una combinación de

alternativas y una planeación basada en las necesidades apremiantes de la red.

La tabla que se muestra a continuación muestra las diferencias de los escenarios planteados a

un horizonte de 20 años,

Tabla 4-16: Escenarios proyectados a 20 años


Indicador Escenario 1 Escenario 2 Escenario 3

Viajes realizados 2264 224 8.760

Costo 1.428.137.640$ 1.228.403.568$ 4.151.429.760$

Consumo combustible 40.141,90 3.772,37 145.980,00

Consumo de energía 1.549,40 145,60 5.634,40

Agua requerida 214.138,54 251.307,63 1.436.043,60

Volumen de material 8.222,50 1.467,13 49.315,20

Emisiones kg CO₂ 407.400,20 38.285,80 1.481.552,00

60


Conclusiones

Los resultados de esta investigación sugieren ejecutar las obras de mantenimiento y

mejoramiento vial con un enfoque ambiental, implementando la estrategia de Producción más

limpia, para lograr un desempeño basado en la sostenibilidad de los recursos económicos,

ambientales y energéticos, impulsando el desarrollo sostenible y apuntando con el

cumplimiento de los Acuerdos internacionales de los que hoy hace parte el país en materia de

metas ambientales trazadas a nivel mundial.

Al involucrar la formulación de indicadores basados en Producción más limpia en la

infraestructura vial del transporte, es posible reducir costos, optimizar el consumo de los

recursos naturales, reducir emisiones de GEI y de esta forma mitigar el deterioro ambiental y

el daño en la salud de los seres, tal como lo promulga la definición de la estrategia aplicada.

El aporte que se hace con este estudio tiene un componente ambiental, y puede convertirse en

una herramienta que se involucre dentro de la planeación vial, la cual debe ser combinada con

los parámetros técnicos que se llevan a cabo dentro de los procesos de construcción de obras

civiles, se puede concluir diciendo que los proyectos de mantenimiento y mejoramiento vial

deben tener una mayor representación en el cumplimiento de las políticas públicas

ambientales.

En este sentido, las decisiones de gobierno y la institucionalidad son fundamentales para la

implementación de la estrategia de Producción más limpia, logro que se alcanzaría

aprovechando los avances en temas de legislación ambiental existentes y cumpliendo con los

niveles de exigencia, control y restricción que se deben ejercer.


Los escenarios planteados permiten mirar el comportamiento de las alternativas estudiadas,

y dan paso a que se planteen otras perspectivas, de ésta manera el departamento de Antioquia

cuenta con una herramienta dinámica a la hora de plantear proyectos de mantenimiento vial,

para establecer objetivos de sostenibilidad en función de los proyectos constructivos, y

asegurarse de que la ejecución tenga resultados de eficiencia y calidad.

Los resultados indican que la intervención con Afirmado que fue la más utilizada en la línea

base, debe pensarse en términos ambientales, y considerar el Doble riego como una alternativa

que tenga mayor participación, porque aunque su costo es dos veces mayor con respecto al

Afirmado, a nivel ambiental es más eficiente, se ejerce menos presión sobre los recursos y su

durabilidad es 6 veces mayor.

Debido a la dinámica que se espera de la población con el posconflicto, es necesario avizorar

los aportes estratégicos de implementar la Producción más limpia en los mantenimientos

viales, puesto que la reactivación de la movilidad requiere permanentemente vías en buen

estado, de esta manera es posible mejorar los índices de desarrollo e inclusión de las

comunidades.

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