2016 nahm Villanueva an den Olympischen Sommerspielen in Rio de Janeiro teil und belegte über 50 km den 45. Platz. Im Februar gewann er seine erste Goldmedaille bei den Südamerikanischen Meisterschaften im Gehen. 2020 folgte eine weitere. 2017 trat er in London zum zweiten Mal bei den Weltmeisterschaften an und stellte dabei mit 3:49:27 h eine neue Bestzeit auf, mit der er den 17. Platz belegte. 2018 belegte Villanueva den sechsten Platz bei den heimischen Geher-Meisterschaften Südamerikas. Anfang Juni trat er in Bolivien zum ersten Mal bei den Südamerikaspielen an und verpasste als Vierter knapp die Medaillenränge. 2019 gewann er im März auf der selten zu absolvierenden 35-km-Distanz seinen ersten Ecuadorianischen Meistertitel. Im August trat er in Lima zum ersten Mal bei den Panamerikanischen Spielen an und konnte mit einer Zeit von 3:50:01 h die Goldmedaille gewinnen. Bei den Weltmeisterschaften in Doha erreichte er anschließend nicht das Ziel. 2020 gewann er die Goldmedaille bei den Panamerikanischen Meisterschaften im Gehen. 2021 stellte Villanueva bei seinem zweiten Titelgewinn bei den Spanischen Meisterschaften eine neue Bestzeit von 3:47:56 h auf und qualifizierte sich damit für die Olympischen Sommerspiele in Tokio. Dort erreichte er mehr als einer Stunde nach den Führenden als Letzter derer, die noch im Rennen waren, das Ziel.