analisis de ciclo de vida en la construccion

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Análisis de ciclo de vida de estrategias conservativas en edificios

Alejandro Pablo Arena [email protected]

ENARCIV 2017

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 www.cliope.org

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.

Edificio – sistema complejo

Tecnologías

Control termostatico inteligente, equipos de climatizacion e iluminación eficientes, domotica, tecnologias renovables

Diseño

Bioclimática, trayectoriasolar, aleros, vegetación, orientación

, dimensionamiento

Materiales

Materiales de cambio de fase, ventanas de alta eficiencia, peliculas selectivas, aislantes, superficies

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.

2 para diferentes sistemas de construcción de Emisiones de CO 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 ,00

FACHADA NORTE

0,1 5

0,0 0

ESTAR

0,30

COCINA

COMEDOR

GALERÍA - PARRAL

0 ,15

DORMITORIO

0,0 0

BAÑO

BAÑO

DORMITORIO

DORMITORIO

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

2

3

1

2

5

1

2

3

4

3

1

4

6

2

6

0,3 m 0,28 m 0,3 m 0,3 m

REFERENCIAS 1 - Revoque

2 - Mezcla asiento

3 - Ladrillón

4 - Poliestireno exp.

5 - Ladrillo a/c a=25cm

6 - Ladrillo a/c a=10/15cm

Comparación perfiles ambientales de 1 m2 de muro

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.

Comparación efectos normalizados para 1m

2

de muros Caso de ladrillones cocidos con leña

Toxicidad permanente (PT)

Toxicidad humana

(HT)

Formación de ozono fotoquímico (POCP)

Eutrofización (NP)

Efecto invernadero

(GWP)

Acidificación (AP)

0 10

Muro 1

20 30 40

Muro 2

(µPE)

50 60

Muro 3

70 80

Muro 4

90

Comparación perfiles ambientales de 1 m2 de muro (ladrillos cocidos con GN)

Toxicidad permanente

(PT)

Comparación efectos normalizados para 1m

2 de muros.Caso de ladrillones cocidos con GN

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

(GWP)

Acidificación (AP)

0 50

Muro 1 c/GN

100

Muro 2

(µPE)

150

Muro 3 c/GN

200

Muro 4

250

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)

Formación de ozono fotoquím ico (POCP)

Formación de ozono fotoquímico (POCP)

Eutrofización (NP) Eutrofización (NP)

Efecto invernadero

(GW P)

Efecto invernadero

(GW P)

Acidificación (AP)

0 50000

Muro 1

100000

Muro 2

(µPE)

150000

Muro 3

200000

Muro 4

250000

Acidificación (AP)

0

(µPE)

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

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 .

Las cubiertas analizadas

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

Fuertes ventajas en la

2 0 cub. liviana

Algunas ventajas en la cub. pesada

1 5

Perfiles ambientales correspondientes a

1 m 2 de cubierta (sin recursos)

1 0

Techo Pesado PE

Techo l i vi ano PE

Muy fuerte ventaja en la cub. liviana

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

1 2

1 0

8

6

4

2

0

T ec ho Liviano Ld V

T ec ho Liviano PE

A P G W P N P 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

5 0

4 5

4 0

3 5

3 0

2 5

2 0

1 5

1 0

5

0

T echo Liviano Ld V

T echo Liviano PE

A P G W P N P 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

200

150

100

50

0

350

300

Excelente relación ahorro/inversión

250

Infiltrac Vent.

Inversión

Ahorro

Muros

Mayor ahorro en términos absolutos

Total

Efectos normalizados, incluyendo 50 años de vida útil. Cocción de ladrillos con leña.

40000

35000

30000

25000

20000

15000

10000

5000

0

Problem

Shifting

Moreau

Convencional

??

CO

Mejora en la escuela conservativa

Efectos normalizados, incluyendo 50 años de vida útil. Cocción de ladrillos con GN.

No hay

Problem

Shifting

40000

35000

30000

GWP

25000

20000

15000

10000

5000

0

Moreau

Convencional

Mejora en la escuela conservativa

Observar el incremento de altura del efecto invernadero de la Moreau

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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