analisis de ciclo de vida en la construccion

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ENARCIV 2017
Análisis de ciclo de vida de
estrategias conservativas en
edificios
Alejandro Pablo Arena
[email protected]
Integrantes
Bárbara Civit
Roxana Piastrellini
Paula Rodríguez
Andrés Benito
Miriam López
Silvia Curadelli
María Celeste Gardey Merino
Andrea Rivarola
Gabriela Barón
Fernando Bastías
Gastón Clement
Gustavo Kemeñy
Germán Henderson
Luciana Iturrieta
Matías Cortez
Leon Lagrenade
Yesica Rebecca
Agustina Campderros
Pablo Arena
www.cliope.org
Líneas de Trabajo
• Desarrollo de Análisis de Ciclo de Vida de productos y servicios
• Huellas: de carbono, hídrica, de sustentabilidad, ecológica
• Edificación sustentable
• Energías renovables
• Revisiones críticas
• Cursos y Capacitaciones
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Impacto ambiental del sector de la construcción
Entre las problemáticas de
máxima relevancia para la
consecución de un mundo
sustentable se encuentran las del
ambiente construido y de la
energía, sus interrelaciones y sus
impactos sobre el ecosistema
global.
Materiales de cambio
de fase, ventanas de
alta eficiencia,
peliculas selectivas,
aislantes,
superficies
Operación
Operación
Materiales
Construcción
Control termostatico
inteligente, equipos de
climatizacion e
iluminación eficientes,
domotica,
tecnologias renovables
Construcción
Tecnologías
Construcción
Diseño
Bioclimática,
trayectoriasolar, aleros,,
vegetación, orientación
dimensionamiento
Operación
Edificio – sistema
complejo
Estudios realizados
Casos analizados
Procesos aguas arriba
Generación eléctrica en la Argentina.
Generación fotovoltaica distribuida en el ámbito urbano de
Mendoza.
Perfil ambiental del cemento pórtland.
Producción de agua caliente sanitaria con energía solar y con
GN.
Materiales
Materiales mampuestos aplicados en muros de viviendas
Sustentabilidad de la red de circulación urbana. Distintos tipos
de pavimentos de uso vehicular.
Perfil ambiental de la producción de ladrillos en Mendoza.
Estudios realizados
Componentes y estrategias de diseño
Selección de cubiertas livianas y pesadas de mampostería para
viviendas.
Iluminación natural de aulas en escuelas de uso diurno.
Emisiones de CO2 para diferentes sistemas de construcción de
paredes
Ventanas de alta performance.
Fin de vida
Estudio ambiental del Reciclado de materiales. Pavimento
asfáltico.
Energía contenida en residuos de edificación
Evaluación de alternativas de gestion de RCD con
consideraciones de ciclo de vida.
Caso 1: selección de materiales.
Se analizan las ventajas y desventajas del uso de ladrillos de
arena-cemento en lugar de los tradicionales para la construcción de
muros en un conjunto de viviendas rurales bioclimáticas, en el oasis
norte de Mendoza.
Las características de los bloques de arena-cemento son las
siguientes:
No requieren cocción
Son producidos in situ
Poseen cemento en su composición, cuya fabricación
requiere una gran cantidad de energía térmica y eléctrica.
Vivienda analizada: Planta, corte y Fachada Norte.
La vivienda posee los siguientes espacios cubiertos: estar, cocina comedor,
dormitorios (3), baños y lavandería-depósito.
0 ,0 0
GALERÍA - PARRAL
0 ,1 5
ESTAR
DORMITORIO
0 ,1 5
0 ,30
COCINA
COMEDOR
FACHADA NORTE
LAVANDERÍA
DESPENSA
0,0 0
0 ,0 0
BAÑO
DORMITORIO
DORMITORIO
BAÑO
Caso 1: selección de materiales.
Se analizan 2 casos: muros aislados (Muro 3 y Muro 4) y sin aislar
(Muro 1 y Muro 2), para cada material analizado.
Los Muros 1 y 3 son construidos con ladrillones, y los 2 y 4 con
bloques de arena-cto.
Muro 1
Muro 2
Muro 3
Muro 4
1
1
1
2
2
2
3
1
2
6
3
5
4
4
6
3
0,3 m
REFERENCIAS
0,28 m
1 - Revoque
2 - Mezcla asiento
0,3 m
3 - Ladrillón
4 - Poliestireno exp.
0,3m
5 - Ladrillo a/c a=25cm
6 - Ladrillo a/c a=10/15cm
Comparación perfiles ambientales de 1
m2 de muro
2
Comparación efectos normalizados para 1m
de muros Caso de ladrillones cocidos con leña
Toxicidad
permanente (PT)
Unidad Funcional: 1 m2 de muro exterior
de una vivienda de 88 m², de duración útil
50 años, comprendiendo las pérdidas de
energía para calefacción en invierno
durante su vida útil.
Toxicidad humana
(HT)
Formación de ozono
fotoquímico (POCP)
Eutrofización (NP)
Efecto invernadero
(GWP)
Acidificación (AP)
(µPE)
0
10
Muro 1
20
30
40
Muro 2
50
60
Muro 3
70
80
Muro 4
90
2
Comparación perfiles ambientales de 1
m2 de muro (ladrillos cocidos con GN)
Comparación efectos normalizados para 1m
de muros.Caso de ladrillones cocidos con GN
Toxicidad permanente
(PT)
Toxicidad humana
(HT)
Formación de ozono
fotoquímico (POCP)
Se
observa
como
se
incrementa
notablemente el efecto invernadero producido
por la fabricación de los ladrillos tradicionales,
de modo que ahora también en este efecto
resultan más nocivos que los alternativos.
Eutrofización (NP)
Efecto invernadero
(GW P)
Acidificación (AP)
(µPE)
0
50
Muro 1 c/GN
100
Muro 2
150
Muro 3 c/GN
200
250
Muro 4
Comparación perfiles ambientales de 1 m2 de muro incorporando la fase de uso de la
vivienda en el análisis, durante 50 años de vida útil.
Comparación efectos normalizados para
Vivienda. Caso de Ladrillones cocidos con leña
Comparación efectos normalizados para
viviendas. Caso de Ladrillones cocidos con GN
Toxicidad permanente
(PT)
Toxicidad
permanente (PT)
Toxicidad hum ana
(HT)
Toxicidad humana
(HT)
Form ación de ozono
fotoquím ico (POCP)
Formación de ozono
fotoquímico (POCP)
Eutrofización (NP)
Eutrofización (NP)
Efecto invernadero
(GW P)
Efecto invernadero
(GW P)
Acidificación (AP)
(µPE)
0
50000
Muro 1
100000
Muro 2
150000
Muro 3
200000
250000
Muro 4
Acidificación (AP)
(µPE)
0
50000
Muro 1 c/GN
100000
150000
Muro 2
200000
Muro 3 c/GN
250000
300000
Muro 4
Resultados obtenidos
Si no se adoptan estrategias de climatización pasivas, las ventajas ambientales de los
materiales pierden significado. El uso de energía convencional para calefacción opaca
el resto de las acciones.
Comparando los casos 1 con 3 y 2 con 4, se observa que los beneficios ambientales
producidos por la aislación de muros externos de las viviendas superan en más del 100
% en todas las categorías ambientales estudiadas.
Caso 2: comparación de productos.
Se comparan dos tipologías tecnológicas para cubiertas, cuya difusión
es usual para el diseño de cubiertas de viviendas en Mendoza, losa de
HºAº (pesadas) y madera (livianas).
Se comparan dos materiales aislantes: 10 cm EPS vs 5 cm lana de
vidrio
Vivienda construida en el Barrio Arroyo Claro (Tunuyán), Mza. (De Rosa et al )
Definición del estudio de ACV
Las cubiertas analizadas
Objetivo: calcular el impacto
ambiental asociado a la
construcción y uso de 1 m2 de
cubierta de una vivienda,
considerada con 50 años de
vida útil, comprendiendo las
pérdidas de energía para
calefacción que se producen
por esa superficie de cubierta
durante los períodos invernales
para la localidad considerada.
1- Chapa trapezoidal 2- Cámara de aire 3- Membrana asfáltica
4- Poliestireno expandido 5- Losa de HºAº 6- Yeso 7- Polietileno
8- Machimbre de pino 9- Correa de pino 10- Lana de vidrio
Algunas
ventajas en la
cub. pesada
25
Fuertes
ventajas2 en
la
0
cub. liviana
15
10
Perfiles ambientales correspondientes a
1 m2 de cubierta (sin recursos)
Techo Pesado PE
130 %
Muy fuerte
ventaja en la
cub. liviana
Techo l i vi ano PE
20 %
5
0
AP
GWP
NP
POCP
HT
PT
Se observa que el perfil ambiental de la cubierta liviana es notablemente mejor que
el correspondiente a la cubierta pesada en algunas categorías, pero peor en otras.
Influencia del Transporte
Los efectos negativos asociados a la cubierta liviana se
originan principalmente en el transporte de la madera
(camion Misiones -Mendoza - 1800 km)
Este impacto representa el 12 % del total de energía
incorporada en la cubierta.
Si la madera fuera local (200 km), el impacto representaría sólo el 2 % del total, y se
obtendrían aún mayores ventajas para la cubierta liviana, no sólo con respecto al
consumo de energía, sino también con las emisiones asociadas al transporte en
camión (tales como CO2, CO, particulado, VOC, NOx, etc).
Perfiles ambientales de 1 m2 de cubierta liviana con distinta aislación
12
10
8
T ec ho Liv iano Ld V
T ec ho Liv iano P E
6
4
2
0
AP
GW P
NP
PO C P
HT
PT
Se incluye sólo la fabricación de los materiales y su transporte.
Perfiles ambientales de 1 m2 de cubierta liviana con distinta aislación
50
45
40
35
T echo Liv iano Ld V
30
T echo Liv iano PE
25
20
15
10
5
0
AP
GW P
NP
PO C P
HT
PT
Se incluye además las pérdidas de energía por calefacción durante los 50 años de vida útil del
edificio.
Conclusiones
El mayor contenido energético del PS (120-140 MJ/kg) contra los 14-23 MJ/kg de
la lana de vidrio determina la gran diferencia de perfiles observada.
Si se incluyen las pérdidas a través de la cubierta, las diferencias se reducen
notablemente, y en algunos casos como en el Calentamiento Global, o
Eutrofización, resultamás favorable el uso de mayor aislación de PS.
El impacto ambiental de la cubierta pesada es en general superior que el de la
liviana, si bien en algunas categorías de impacto, tales como el Potencial de
Formación de Fotosmog, resulta inferior.
El impacto del transporte se diluye al considerar las pérdidas de energía por
calefacción en 50 años.
Caso 3: Aplicación de medidas
conservativas en una escuela
El caso estudiado
Ladrillón
Aislación
Mortero de asiento
Ladrillo común
Revoque interno
Objetivo: obtener máximo confort térmico y lumínico con
mínimo consumo de energía, utilizando tecnología local,
maximizando el empleo de mano de obra capacitada y
reduciendo costos sin alterar la calidad y la durabilidad del
producto
Descripción Del Sistema
El sector aulas está constituido por dos hileras paralelas separadas por un corredor
cerrado. Una hilera de aulas tiene muros orientados al norte, mientras la otra tiene
muros orientados al sur y reciben ganancia solar a través de ventanas superiores por
diferencia de techos.
La ventilación cruzada de las aulas norte se efectiviza por ventanas superiores
ubicadas en los techos.
Los muros exteriores son dobles de mampostería de ladrillo con aislación térmica
intermedia (K=0,55 W/m2K)
Para el análisis se tomó un conjunto de dos aulas, una en cada hilera descripta,
situadas en una posición intermedia de modo que ambas confinen con ambientes
calefaccionados
Descripción Del Sistema
Los pares tecnologías eficientes-tecnologías convencionales elegidas
para comparación son:
Muros exteriores aislados vs muros convencionales de ladrillón;
Ventanas convencionales de chapa doblada con simple contacto con
burlete para control de infiltraciones vs ventanas idénticas sin burlete;
 Ventanas con vidrio doble vs ventanas con vidrio simple;
Contenido energético (inversión) versus ahorro obtenido
por componente, incluyendo 50 años de vida útil
Mayor ahorro en
términos absolutos
350
300
Excelente relación
ahorro/inversión
Inversión
Ahorro
250
200
150
100
50
0
Infiltrac
Vent.
Muros
Total
Efectos normalizados, incluyendo 50
años de vida útil. Cocción de ladrillos con leña.
Problem
Shifting
40000
35000
Mejora en la escuela
30000conservativa
Mejora en la escuela
conservativa
Moreau
Convencional
(µ P E )
25000
20000
T o x ic id a d
p e r m a n e n te
( PT )
To x ic id a d
h u m a n a ( H T)
Eu tr o f iz a c ió n
( N P)
Ef e c to
in v e r n a d e r o
( G W P)
A c id if ic a c ió n
( A P)
5000
0
F o r m a c ió n
de oz ono
f o to q u ím ic o
( PO C P)
?
CO
15000
10000
Efectos normalizados, incluyendo 50
años de vida útil. Cocción de ladrillos con GN.
40000
35000Empeora el
No hay
Problem
Shifting
Mejora en la escuela
conservativa
Moreau
Observar el
incremento de
altura del efecto
invernadero de
la Moreau
Convencional
25000
20000
15000
10000
To x ic id a d
p e rma n e n te
( PT)
To x ic id a d
h u ma n a ( HT)
Fo r ma c ió n
de ozono
f o to q u ímic o
(PO CP)
Eu tr o f iz a c ió n
( NP)
Ef e c to
in v e r n a d e r o
(G W P)
5000
0
A c id if ic a c ió n
( A P)
(µPE)
30000 GWP
Resultados
En este caso el ACV permitió:
 Determinar las relaciones ahorro-inversión (energética)
 Identificar aspectos ambientales empeorados por la alternativa de proyecto
propuesta
 Identificar el componente responsable de ese efecto indeseado (ladrillos)
 Identificar el proceso de fabricación del componente responsable de ese aspecto
negativo
 Identificar soluciones para modificar esa situación
 Comprobar que la solución fuera efectiva.
Conclusiones Generales
Se observa la potencialidad de aplicación de estrategias de proyecto arquitectónico
que conducen a mejoras importantes en el comportamiento ambiental de los
edificios.
Las relaciones ahorro-inversión energética muestran que se pueden reducir los
consumos energéticos sin afectar las condiciones de confort, aún en el caso de
tecnologías conservativas de muy bajo costo.
Los perfiles ambientales muestran que estas ventajas tienen vigencia además sobre
otros aspectos ambientales (GWP, AP, ODP, etc)
Los perfiles son de inmediata aplicación para la toma de decisiones, en particular
en la etapa de diseño donde se determinan situaciones que perdurarán durante un
período de tiempo muy largo.
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