Análisis de Ciclo de Vida y sustentabilidad ambiental de los edificios. Experiencias en Argentina.Alejandro Pablo Arena. Laboratorio de Ambiente Humano y Vivienda. Cricyt (Mendoza). Argentina E-mail:
[email protected] 1. RESUMEN Los factores que tradicionalmente han guiado el diseño en el sector edilicio han sido de orden económico, técnico, estético o sociocultural, mientras los aspectos ambientales no han sido incluidos, al menos en modo sistemático y riguroso. A partir de las dos crisis energéticas en la década del 70 se comenzó a dar más atención a los aspectos energéticos del sector, en un intento por reducir el consumo de combustibles fósiles sobre todo en países de fuerte dependencia externa para su aprovisionamiento de combustibles, y en países de climas rígidos. En los últimos años se está verificando un cambio desde aquel objetivo de hacer un uso más eficiente de la energía hacia uno más general de protección ambiental y de desarrollo sustentable. Gran parte del consumo energético de un país es originado en el sector terciario y residencial, dependiendo el orden de magnitud de las condiciones climáticas, socioculturales y económicas del país al que se refiere. También la cantidad de deshechos producidos por el sector es muy importante (impacto ambiental a escala local), teniendo en cuenta aquellos generados durante las obras de construcción, durante la demolición y la rehabilitación. Esto produce un impacto negativo sobre el ambiente, que va desde el agotamiento de los recursos naturales debido al consumo de materia prima, las emisiones generadas que contribuyen con el calentamiento global, la lluvia ácida, el smog, la acumulación de residuos, etc. Los actores del sector han comenzado así a preocuparse por utilizar y elaborar productos que respeten el medio ambiente, considerando la inclusión de los aspectos ambientales entre los criterios de selección de materiales y en el diseño de los edificios. Para que estas acciones sean exitosas es necesario desarrollar información confiable y comprensible sobre las características ambientales de los materiales de construcción, además de una metodología que permita evaluar su impacto sobre el ambiente. El Análisis del Ciclo de Vida es una herramienta válida para estos objetivos, ya que produce información objetiva, de base científica, y considerando un punto de vista holístico que incluye todas las etapas del ciclo de vida de los edificios. Sin embargo, es necesario no perder de vista el aspecto económico en esta selección, y balancear los beneficios ambientales con los costos económicos para que esto tenga probabilidades de éxito. Una encuesta realizada en Estados Unidos sobre 3600 clientes en nueve áreas metropolitanas demuestra que, mientras el 93 % de las personas se preocupan sobre el impacto ambiental de sus hogares, sólo el 18 % está dispuesto a pagar más para reducirlo (Lippiatt, 1997). Por este motivo las evaluaciones deben comprender este aspecto, y se debe intentar diseños que produzcan beneficios ambientales y económicos. En Argentina se están realizando evaluaciones de este tipo desde hace algún tiempo, y se han obtenido resultados interesantes de distintos materiales, componentes y estrategias de diseño edilicio, tales como los muros aislados térmicamente, cubiertas livianas o pesadas, vidrios simples o dobles, iluminación natural o artificial, etc. Aunque hay mucho camino aún por recorrer, la experiencia está dando sus frutos, y las evaluaciones comienzan a ser cada vez más frecuentes en los ámbitos científicos nacionales relacionados con el tema. Sin embargo, en el ámbito profesional aún no hay repercusiones concretas, y este es el desafío que se quiere afrontar próximamente. 2. INTRODUCCIÓN Dentro de la compleja problemática involucrada por el desarrollo sustentable, en aspectos sociales, económicos y ambientales, cobran particular relevancia aquellos que consideran las relaciones entre el hábitat y la energía. En primer lugar, el desarrollo del hábitat, por su escala y permanencia, representa el impacto físico más significativo sobre el ambiente natural. Por otra parte, la energía, es un insumo esencial para la supervivencia de la sociedad actual. El eventual agotamiento de los combustibles fósiles sumado a los impactos ambientales adversos que su uso masivo está causando, plantean la necesidad impostergable de comenzar a implementar estrategias para controlar y eventualmente revertir los procesos de deterioro que se están produciendo. Es evidente que para ello resulta indispensable la profundización de los conocimientos por parte de los sectores responsables de la producción y la gestión del hábitat y la energía. El impacto del ambiente construido sobre los ecosistemas es probablemente el más significativo entre todos los emprendimientos de la sociedad, lo que se acentúa progresivamente debido a las crecientes tasas de urbanización. Según datos brindados por el Worldwatch Institute, la construcción de edificios consume el 40 % de piedra, grava y arena, el 25 % de la madera virgen, el 40 % de la energía y el 16 % del agua utilizadas globalmente por año en el mundo. Algunos datos oficiales sobre el consumo energético en el sector doméstico urbano en Mendoza (Argentina) muestran que la región no es ajena a la problemática, siendo el sector responsable del 29,1 % del total de la energía de uso final consumida en la provincia. Dentro de esta cantidad, la participación de los usos domésticos se distribuye del siguiente modo: calefacción 41.1%, agua caliente sanitaria 32.6%, cocción 11.3%, conservación de alimentos 6.1%, iluminación 1.7%, enfriamiento y ventilación de espacios 0.5%, otros: 6.8 %. Se puede observar que la calefacción junto con el calentamiento del agua caliente sanitaria suman el 73.7% del total, y representan el 90.0% del gas natural consumido por el sector (Fernández et al 2001). De todas las fases del ciclo de vida de un edificio, claramente la fase de uso tiene la mayor importancia, dada la gran duración de su vida útil y la magnitud de los consumos y emisiones que se producen durante ella. En líneas generales, los factores que afectan los consumos energéticos de un edificio durante su uso son: • El efecto de la forma y la orientación del edificio sobre las cargas de calefacción y de acondicionamiento; • El papel de la envolvente del edificio sobre la luz solar, la ganancia de energía del sol y la ventilación natural; • La eficiencia energética de los equipos de climatización, iluminación y producción de agua caliente sanitaria; • El papel de los ocupantes en la estrategia de operación para el control climático del edificio. Sin embargo, si se tiene en cuenta la energía requerida para fabricar los materiales y componentes con los que se construyen los edificios, y considerando la gran cantidad de materiales involucrados, resulta que para disminuir la energía requerida por los edificios puede ser tan eficaz diseñar para reducir los consumos energéticos durante el uso, por ejemplo a través de un diseño bioclimático, como para disminuir la energía incorporada en sus materiales. La relación entre energía consumida y energía incorporada en el edificio es variable según el clima, uso, tradición, condición social, y es usual que las estrategias tendientes a disminuir la primera se logre a expensas de una mayor inversión energética en materiales y componentes, lo que obliga a realizar una evaluacion comprensiva de todas las etapas del ciclo de vida del edificio a fin de determinar la bondad de las estrategias adoptadas. La toma de conciencia de esta situación fundamental, por parte de todos los involucrados en la da sustento a un conjunto de estrategias que. incluyendo la producción del hábitat. En un sentido estricto. es el que presenta mayores beneficios potenciales en cuanto a captación local y utilización masiva del recurso para distintos usos: acondicionamiento para el confort termolumínico de espacios. debe constituirse en la base indispensable para la construcción de un cuerpo de conocimientos y capacidades que permitan comenzar a transitar. La energía solar presenta el beneficio de llegarnos uniformemente distribuida. El sector edilicio. eficiencia y conservación energética. han experimentado un interesante desarrollo tecnológico en el último cuarto de siglo y para muchos usos su viabilidad técnica y económica es ya incuestionable. lo que representa importantes economías debido a la factibilidad de captación “in situ”. tales como “green architecture” o arquitectura verde. su uso es ya generalizado en el ámbito científico-tecnológico. razones de precedencia histórica y la vastedad de la problemática que aborda. un conjunto de estrategias. componentes y operaciones tecnológicas comprendidas. desde la reflexión y la acción. que en conjunto conocemos como “bioclimatología edilicia” o “diseño bioclimático”. recientes. Esta suma de operaciones se inicia en los procesos extractivos desde una cantera. de una u otra forma al medio ambiente. que comprende aspectos de climatología. su objetivo fundamental es alcanzar máximas reducciones en la intensidad material y los contenidos energéticos de materiales. Un importante cuerpo teórico. Generalmente conocido como “ecodiseño”. consideraciones acerca de la selección del sitio de emplazamiento. sino que son eficientes desde el punto de vista operativo. Estos edificios incluyen. una serie de posibilidades técnicas: reparación. etc. han crecido rápidamente en los último años con distintos nombres. uso racional del agua. entre otras. reuso. saludables para sus habitantes y respetuosas del ambiente. es decir. incluye los flujos de materia y energía que requiere un determinado sistema urbano o edilicio durante su ciclo operativo y concluye con la restitución de los residuos al ecosistema. ya que sin esa inclusión difícilmente se alcance un producto “sustentable”. etc. Las investigaciones. Desde una óptica ambiental abarcativa. remanufactura y reciclado. materializándose a través del diseño y la tecnología. cuando a las estrategias apenas enunciadas se le agregan la dimensión social y económica. la ingeniería y el conocimiento ecológico para construir y renovar estructuras que no sólo son funcionales y agradables desde el punto de vista estético. proyectuales y tecnológicas. Green buildings. . Las energías renovables. en una escala progresiva de intervención. uso de materiales reciclados. se limita a un solo tramo dentro del ciclo de vida total considerado por aquel. Las técnicas y métodos de cálculo y predicción no son menos importantes. disminución de la producción de residuos. La suma de estrategias dirigidas a obtener óptimas condiciones de habitabilidad en los edificios con consumos mínimos de energía convencional. particularmente la solar y la eólica. aplicables a la producción industrial. Todas estas estrategias que combinan el proyecto arquitectónico. permiten alcanzar los resultados buscados. prescindiendo de instalaciones concentradas de colectores y de redes de distribución. uso adecuado de los materiales. podría considerarse incluida en el “ecodiseño” ya que apunta solamente a minimizar la demanda de energía durante el ciclo operativo de los edificios. entre otros. calentamiento de agua y eventualmente generación fotovoltaica.producción del hábitat y en tareas que afectan. sobre los ecosistemas naturales. fisiología humana y termocinética. dadas sus características morfológicas y su extensión sobre el territorio. el camino hacia el desarrollo sustentable. diseño adaptado al clima. Sin embargo. relativamente. Propone. le confieren identidad y relevancia propias. selección de materiales de menor impacto ambiental. al término de dicho ciclo. se tiene lo que es conocido como “sustainable buildings” o edificios sustentables. sobre esta problemática han generado ya un importante volumen de conocimientos y modelos de evaluación específicos: análisis de ciclo de vida (LCA) y costos de ciclo de vida (LCC). apunta a minimizar los impactos de los procesos involucrados en la misma. A. no puede ignorarse que un importante incremento en la eficiencia es indispensable para lograr progresos mínimos y que el desarrollo tecnológico para la eficiencia energética de los edificios continúa sin interrupción en los países centrales. sólo el 18 % está dispuesto a pagar más para reducirlo (Lippiatt. se comprende además que el esfuerzo necesario para comenzar a transitar el camino hacia esa meta es de tal magnitud y aliento que debe ser emprendido sin dilaciones. 1999). aislantes térmicos en muros de escuelas rurales en regiones áridas andinas (Arena. mientras el 93 % de las personas se preocupan sobre el impacto ambiental de sus hogares. en el Laboratorio de Ambiente Humano y Vivienda (INCIHUSA-CONICET). Finalmente. y balancear los beneficios ambientales con los costos económicos para que esto tenga probabilidades de éxito. y no incorporan el concepto ni el método del Análisis del Ciclo de Vida. está ya consolidada en muchos sectores de la sociedad. A continuación se brinda una síntesis de los estudios de ACV relacionados con los edificios llevados a cabo por el autor: 3.1. y un buen dimensionamiento de los espesores colocados brinda además un beneficio económico. debe tenerse en cuenta la superlativa inercia que presenta el ambiente construido para ser modificado en la escala necesaria y también que. actuando sobre ellas pueden obtenerse los beneficios más significativos en cortos plazos. En este trabajo se analizan las consecuencias ambientales y energéticas de la aplicación . la mayoría de los estudios restringen el alcance hasta la fase de uso. y se han obtenido resultados interesantes. Esta operación traslada parte de los consumos y emisiones que se producen durante la operación a la fase de construcción.1.P. Para hacer una correcta evaluación de los beneficios energéticos y ambientales producidos por la aplicación de aislantes térmicos es necesario considerar el ciclo de vida completo del sistema analizado.. Sin embargo. las modificaciones y adiciones actuales al mismo extenderán sus impactos específicos por lo menos durante medio siglo. llegando a niveles de altísima sofisticación. 3. Resumen La aplicación de materiales aislantes es un importante aliado para lograr la disminución de estos consumos y emisiones. Desde una perspectiva latinoamericana. capacitando a los recursos humanos locales que intervienen en todos los procesos de producción del ambiente construido. Está claro también que las áreas interrelacionadas del hábitat y la energía ocupan una posición central en la problemática del ambiente global y que. Todo esto debe realizarse sin perder de vista el aspecto económico en esta selección. de Rosa. optimizando el uso de los recursos tecnológicos disponibles. con distintas características e intensidades. C. LA SITUACIÓN EN ARGENTINA En Argentina distintos grupos de investigación están realizando trabajando sobre los temas relacionados con la sustentabilidad ambiental de los edificios desde hace algunos años. posibilitando la factibilidad económica de la transformación y contribuyendo en la máxima medida posible a difundir conocimientos y extender y consolidar la conciencia sobre la enorme responsabilidad que nos cabe.1. 1997). en nuestro aporte hacia la consecución de un mundo sustentable para las generaciones futuras. Caso 1. En una realidad económica tan distinta como la de los países latinoamericanos. sin embargo. Una encuesta realizada en Estados Unidos sobre 3600 clientes en nueve áreas metropolitanas demuestra que. estas tendencias se acentúan. La mayoría de los estudios de este tipo han sido realizados en Mendoza.La conciencia de que la consecución de la sustentabilidad es un imperativo esencial para asegurar el desarrollo armonioso de la civilización humana hacia el futuro. al menos en cuanto a la reducción de los deterioros en avance. 3. incluyendo las tecnologías vernáculas. es posible lograr significativos beneficios energéticos y ambientales. Por otra parte. de distintos materiales aislantes sobre muros de edificios escolares en zonas áridas andinas de la provincia de Mendoza (Argentina).4. alt. iluminancia exterior horizontal media anual al mediodía solar: 65800 lux. Los muros exteriores son dobles de mampostería de ladrillo con aislación térmica intermedia (K=0. El sector aulas está constituido por dos hileras paralelas separadas por un corredor cerrado.75 lat. utilizando para ello tecnología disponible en la región. La comparación se efectúa en muros exteriores de aulas de la escuela que a continuación se describe y de otra completamente análoga desde el punto de vista funcional. oeste.55 W/m2K). Para el estudio se tomó un conjunto de dos aulas.4 m2. Ladrillón Aislación Mortero de asiento Ladrillo común Revoque interno Figura N° 5. unidad de investigación y desarrollo dependiente de CONICET. La localización geográfica es 32. situadas en una posición intermedia de modo que ambas confinen con ambientes calefaccionados al este y al oeste.4 MJ/m2. 68. actualmente en construcción en la ciudad de Lavalle. cuyo proyecto fue comisionado por la Dirección de Escuelas de la Provincia de Mendoza al LAHV-INCIHUSA. 3. El objetivo del proyecto es obtener un máximo de confort térmico y lumínico con un consumo mínimo de energía.1. mientras la otra lo hace a través de muros orientados al sur y reciben ganancia solar a través de ventanas superiores por diferencia de techos(ver Figura N° 5).2.3. Esta definición se adapta a los objetivos del estudio. 3. La definición de Unidad Funcional que se adopta para este estudio es: “el impacto ambiental de la instalación de una capa de aislante térmico aplicado sobre los muros externos del edificio y de los materiales adicionales que esto comporta.1. Derecha: par de aulas estudiadas 3. para entender las relevancia de los materiales utilizados y de los criterios de proyecto adoptados. incluyendo cincuenta años de pérdidas de calor reducidas”. Aplicación El objetivo del estudio es el de comparar objetivamente desde el punto de vista energéticoambiental muros aislados y sin aislar. Izquierda: Esquema de muro aislado. «ALICIA MOREAU DE JUSTO». La superficie de los muros aislados es de 50. y el clima se caracteriza por los siguientes parámetros: 980 °Cdía/año de calefacción (base 16ºC). utilizando como método el Análisis del Ciclo de Vida.1.07 long. Se asume que la decisión de construir un edificio en un determinado lugar está tomada. una en cada una de las hileras descriptas. La ventilación cruzada de las aulas norte se efectiviza por ventanas superiores ubicadas en los techos. pero los resultados no serán comparables con otros realizados en otros edificios. en la provincia de Mendoza. que los factores asociados al transporte de las personas durante el uso del edificio no intervienen en el estudio y . Descripción El objeto de este estudio es el edificio escolar Nº 4-041. El caso analizado El método del análisis del ciclo de vida ha sido empleado en este trabajo para evaluar el impacto energético y ambiental de la aplicación de aislantes térmicos en muros de edificios escolares para obtener confort térmico con mínimo consumo de energía. La Figura N° 5 muestra el muro exterior adoptado. 270 °Cdía/año enfriamiento (base 23ºC). pero que no posee sus muros aislados (caso tradicional en el medio). maximizando el empleo de mano de obra local capacitada y reduciendo costos donde ello no altere la calidad constructiva y la durabilidad del producto (una descripción completa se encuentra en Basso et al 1999). radiación global horizontal media anual: 18. S. de modo que una hilera de aulas da al exterior a través de muros orientados al norte. 600 msnm. para la evaluación energética y ambiental de los muros aislados se consideraron sólo los materiales que estos muros aislados presentan demás que las convencionales (ladrillos. teniendo en cuenta los consumos evitados durante toda la vida útil del edificio y el gasto energético asociado a la construcción del muro aislado. Por lo tanto. el análisis no tomará en cuenta los procesos secundarios intervinientes. Por otro lado. estimada en 50 años.1. sin considerar efluentes de origen humano ni aspectos relacionados a la seguridad o a la salud. aislante. la evaluación de los muros exteriores se hace desde el punto de vista del confort térmico. Además. 3. Como consecuencia de esta elección. y los resultados se representan en la Tabla 1. en general esta fase no será tenida en cuenta. mientras que para la evaluación del muro convencional se tuvo en cuenta sólo la energía que los muros aislados ahorran en las aulas durante su vida útil (50 años) con respecto a un aula convencional con muros sin aislar. etc.90% MJ 183480. reciclado y/o reuso de los materiales provenientes de la demolición de edificios (ni para otros sectores económicos).5 Lana de 228718 2146.9 vidrio Consumo por construcción Energía neta Total por m2 muro % del ahorro ahorrada MJ 46324 45431 MJ/m2 919. Resultados obtenidos Para el análisis de la influencia de la aplicación de aislantes térmicos en muros se han tenido en cuenta solamente las diferencias constructivas entre los muros de aulas aislados y sin aislar.3 901. En esta se observa que el ahorro que se obtiene a lo largo de toda la vida útil del edificio. hierro de anclaje. Análisis energético y ambiental. excepto en el caso de los flujos energéticos. . mortero. Ahorro obtenido en toda la vida útil Total Por m2 de piso Por m2 aislante MJ MJ/m2 piso MJ/m2 aislado Poliestireno 229804 2156. compensa con creces el consumo de energía asociado a la fabricación de los materiales necesarios para aislar los muros exteriores. de sistemas de transporte ni de la infraestructura sobre la que se apoya el sector. dado que no existe en la actualidad en la provincia de Mendoza una estructura organizada para la recuperación. como energía ahorrada por unidad de superficie de piso y energía ahorrada por unidad de muro aislado.5 4560.3 4538. La Figura N° 6 representa el balance energético global de la aislación de los muros.que las pérdidas y/o ganancias a través de otros componentes no intervienen en el análisis.01 183286. conversión y transporte hasta el lugar de consumo. junto con la diferencia de consumos energéticos que conducen a las mismas condiciones de confort térmico en el interior.). los que serán analizados no sólo en la magnitud sino también en su eficiencia de producción. el interés no es el de analizar los procesos productivos de componentes. Ahorro energético y consumo de energía asociados al uso y fabricación de los muros aislados. por lo cual el estudio se limitará a los efectos sobre el ambiente exterior.5. Por último. Los cálculos relativos al ahorro energético han sido realizados según el método de Balcomb et al (1983). Se indican algunos parámetros específicos.20% 19.6 20.52 Tabla 1. se detectó que el responsable es el proceso de fabricación de ladrillos. PT :Toxicidad permanente.: perfiles ambientales (en µPeq) correspondientes a muros aislados con Poliestireno expandido. Balance energético de la aislación de los muros En la Figura 7 se representan distintos perfiles ambientales correspondientes a los muros exteriores del par de aulas analizadas. la fabricación de ladrillos se realiza en forma artesanal.250 200 150 100 50 0 Poliestireno Lana de vidrio Ahorro neto% Consumo GJ Ahorro neto GJ Ahorro GJ Figura 6. de residuos peligrosos y volumen de efluentes. EC:Escorias y Cenizas. En muchas zonas de Mendoza.: Idem con hipótesis de cocción de ladrillos con GN. Der. En la figura de la izquierda se representan los perfiles correspondientes a los muros aislados y sin aislar. que relaciona las emisiones de un determinado gas con el promedio de las emisiones mundiales (o locales) por persona. La diferencia de consumo de recursos entre estos dos casos es tan grande que no permite realizar comparaciones para otros impactos. Se observa ahora que el perfil ambiental para el caso de muros sin aislar es peor que el de los muros aislados prácticamente en todos los impactos analizados. Investigando el origen de este empeoramiento. AP 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 Poliestireno Lana de vidrio Sin aislante GWP NP POCP HT PT EC RP VE Rec 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 POCP c 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 NP POCP HT AP GWP Poliestireno Lana de vidrio Sin aislante Figura 7. lo que libera grandes cantidades de monóxido de carbono y favorece la formación GWP NP AP HT PT PT 0 . Los resultados han sido expresados en millonésimas de persona equivalente. GWP:Efecto invernadero. Izq. producción de escorias y cenizas. por lo que en la figura central se repiten los perfiles. Centro: Idem sin incluir Consumo de Recursos. POCP:Formación de ozono fotoquímico. RP:Residuo Peligroso. producción de residuos peligrosos y volumen de efluentes. Rec:Consumo de Recursos El método adoptado para normalizar es el de la Universidad de Copenhagen. con la excepción del potencial de producción de ozono fotoquímico. en condiciones laborales muy precarias y utilizando leña para su cocción. con Lana de vidrio y sin aislar. Símbolos utilizados: AP:Acidificación. que utiliza el concepto de persona equivalente. HT:Toxicidad humana. producción de escorias y cenizas. NP :Eutrofización. VE:Volumen de efluentes. esta vez sin incluir consumo de Recursos. excluyendo todos los demás materiales involucrados en la operación (ladrillos. mientras en la figura b se analiza el caso de cocción con gas natural. Entre estos. cuando los ladrillos son cocidos con leña. en las cuales la tasa de talado es igual a la de reposición de nuevas plantas. la producción artesanal de ladrillos en la provincia no siempre tiene este tipo de consideraciones incluidas en sus procesos.de ozono fotoquímico. de modo que a través de la comparación de estas dos figuras se pone en evidencia la escasa incidencia que tiene el material aislante en relación al resto de los materiales utilizados para construir los muros aislados. con los mismos rendimientos energéticos. Perfiles ambientales (en µPeq) de los muros aislados. Se observa además un efecto secundario. aunque con una ligera predominancia en casi todos los impactos representados del muro aislado con poliestireno. b: cocción de ladrillos con gas natural. Esto significa que la diferencia entre los perfiles representados en las figuras a y c se debe a los ladrillos. que es el aumento del potencial de calentamiento global con respecto a la situación de cocción de ladrillos con leña. . Los resultados se observan en la figura de la derecha. expresados en millonésimas de persona equivalente. en las Figura N° 8 c y d se analizan sólo los efectos ambientales derivados de la producción del aislante utilizado. Lógicamente. 2500 2000 1500 1000 500 0 HT POCP NP PT AP GWP 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 POCP NP HT AP PT GWP 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 POCP NP HT AP PT GWP 400 350 300 250 200 150 100 50 0 AP NP POCP GWP HT PT Poliestireno Lana de vidrio Poliestireno Lana de vidrio Poliestireno Lana de vidrio Poliestireno Lana de vidrio a b c d Figura 8. excepto para el potencial de eutrofización y el de formación de ozono fotoquímico. donde se puede apreciar que en la nueva situación el potencial de formación de ozono fotoquímico es prácticamente nulo. se observa el crecimiento del potencial de calentamiento global y la disminución del potencial de formación de ozono fotoquímico al cambiar el combustible. Esto se debe a que durante la combustión de la leña se libera una cantidad de dióxido de carbono equivalente a la que la planta de donde proviene almacenó durante la etapa de crecimiento. morteros y hierro de anclaje). Con el objeto de establecer diferencias entre los dos tipos de muros aislados. un diseño diferente del muro aislado con una protección distinta podría modificar la importancia relativa de los materiales aislantes utilizados. En la Figura c se ha utilizado la misma escala que en la a. Como hipótesis alternativa. debido a su gran masa. la mayor responsabilidad recae naturalmente sobre los ladrillos del muro de protección. se investigó cuál sería la situación si en lugar de leña se utilizara gas natural para la cocción. Como es imaginable. mortero y hierro utilizado en el anclaje. Para establecer diferencias entre los tipos de material aislante utilizados. Se observa además que ambos muros tienen perfiles similares. con un balance global neto nulo. a: cocción de ladrillos con leña. c: Perfiles ambientales (en µPeq) sólo de los materiales aislantes. Como antes. En la figura a se comparan los perfiles correspondientes a los muros aislados con poliestireno y con lana de vidrio. d: idem en una escala menor. Esto es válido solamente cuando esta proviene de plantaciones planificadas. se quitó el perfil correspondiente a los muros sin aislar en la Figura N° 8. Por este motivo el potencial de calentamiento global es menor cuando se usa leña. 3. esquisto. Poseen en cambio cemento en su composición.2. DESCRIPCIÓN Los componentes que se analizan en el trabajo. Es bien sabido que durante el uso de los mismos el poliestireno presenta mayores ventajas para la aislación de muros. En la Figura N° 9 se representa una vista en planta de la vivienda. lo que implica una serie de consecuencias ambientales por el proceso de producción del clinker y posteriormente del cemento.2. ya que la figura representa sólo la etapa de producción de los materiales. sin requerir energía. en el departamento de Junín. óxido de hierro). Resumen En este estudio se utiliza el método del análisis del ciclo de vida para la selección de materiales con menor impacto ambiental. Se pretende determinar cuál de las dos alternativas es más benigna desde el punto de vista ambiental. 3. La particularidad del proyecto consiste en el diseño con la gente (Mitchell. baños y lavandería-depósito. Este tipo de ladrillos alternativos poseen la característica de no requerir cocción.1. la lana de vidrio requiere precauciones de instalación para evitar el desprendimiento de polvillo. J. debido a sus características higroscópicas y de durabilidad. con las excepciones apuntadas. (2001). A. Mitchell. yeso. 3. para lo cual se consume una gran cantidad de energía térmica y eléctrica. donde se aprecia con mayor claridad lo que ya fue apuntado en el análisis de las Figuras a y b con relación al mayor impacto ambiental que se produce durante la producción del poliestireno. como resultado de talleres de diseño participativos. Por otra parte.P. .La figura de la derecha utiliza una escala apropiada para la comparación de los materiales aislantes entre sí. al que se le incorporaron pautas de diseño bioclimático. Evaluación ambiental comparativa de materiales mampuestos aplicados en muros de viviendas en regiones áridas andinas (Arena. así como su la fachada norte y su corte. tres dormitorios.2. Posee pleno asoleamiento y los espacios ubicados al sur recibe radiación solar a través de ventanas altas por diferencia de techos. provincia de Mendoza. y son producidos directamente en el lugar de construcción. Esto no significa que la lana de vidrio sea más benigna desde el punto de vista ambiental que el poliestireno expandido. La vivienda se organiza en un esquema "U" que rodea al espacio semicubierto (parral o galería) y orientada al norte. Se desea conocer cuáles son las ventajas y desventajas del uso de ladrillos de arena-cemento en lugar de ladrillos tradicionales para la construcción de muros en viviendas ubicadas en la localidad de Medrano. La vivienda posee los siguientes espacios cubiertos: estar. incorporándose innovaciones en el diseño y en su tecnología constructiva con el aval de sus futuros usuarios. lo que posibilitó la recuperación de una tipología de vivienda rural de adobe.2. Se trata del conjunto de viviendas "Calle Caballero" en un enclave rural del oasis norte de Mendoza. cocina comedor. corresponden al proyecto de las viviendas de un asentamiento rural. 1996 al 1999).. que se adecua a sus modos de vida. lo que puede acarrear perjuicios para la salud. a partir de la materia prima (caliza. Vivienda analizada: Planta.Poliestireno exp. corte y Fachada Norte.Ladrillón 4 . incluyendo sus áreas de servicio. Esta definición se adapta por lo tanto a los objetivos del estudio.Mezcla asiento 3 .3m Muro 4 1 2 6 4 6 REFERENCIAS 1 . Sobre este esquema de vivienda se considerarán cuatro casos alternativos de construcción de muros perimetrales: dos con ladrillos tradicionales y dos con ladrillos de arena-cemento. de duración útil 50 años. 5 . en un caso sin aislamiento y en otro con aislamiento.).Revoque 2 . La Unidad Funcional que se utiliza en este estudio se define como el impacto ambiental producido por la construcción de los muros de un edificio. Esquema de los cuatro muros analizados 3.3. comprendiendo las pérdidas de energía para calefacción de las viviendas durante el período invernal que se producen durante su vida útil. La definición del sistema La definición del sistema es la primera etapa del Análisis del Ciclo de Vida. para los cuatro casos enunciados.PARRAL 0 . techos.0 0 LAVANDERÍA DESPENSA BAÑO DORMITORIO DORMITORIO BAÑO COCINA COMEDOR 0 . El análisis se efectúa. de superficie 88 m² destinado a uso vivienda. carpinterías.3 m 0.0 .Ladrillo a/c a=25cm 6 . De acuerdo con el objetivo del estudio.3 m 0.28 m 0.2. y determina fuertemente los resultados obtenidos cuando se comparan proyectos alternativos.3 0 0.1 5 DORMITORIO 0. pero los resultados no serán utilizables para comparación con otros edificios que posean una definición de unidad funcional diferente.1 5 0. por lo que no se tomarán en cuenta los procesos secundarios (por ejemplo materiales y procesos utilizados para la construcción de los . no se pretende analizar los procesos productivos de la infraestructura sobre la que se apoya el sector. De esta definición se deduce que no se incluirán en el análisis todos los demás componentes de las viviendas (fundaciones. Una representación esquemática de los cuatro muros analizados se presenta en la Figura N° 10 Muro 1 1 2 3 Muro 2 1 2 5 Muro 3 1 2 3 4 3 0.0 0 ESTAR GALERÍA . pisos. ya que son idénticas en los dos casos comparados. etc. siguiendo esta definición.Ladrillo a/c a=10/15cm Figura N° 10.00 FACHADA NORTE Figura N° 9. Esto último determina que no se incluyan en el análisis la producción de contaminantes debido al transporte de las personas. Sin embargo esto no es cierto en la mayoría de los casos.). ya que se utiliza leña de algarrobo local sin reposición. Por este motivo se han elaborados esos resultados. En la Figura N° 11 se representan los perfiles ambientales correspondientes a 1 m2 de muro. Para el cálculo del consumo energético por calefacción asociado a cada uno de los casos se utilizó el método SLR del LANL (Balcomb et al 1983). Los casos considerados poseen las mismas características funcionales (superficie habitable. Resultados obtenidos Los resultados obtenidos de la etapa de Inventario del análisis constituyen una gran masa de datos sobre materiales y energía consumida y efluentes producidos. esta fase no será tenida en cuenta. conversión y transporte hasta el lugar de consumo. los que serán analizados no sólo en la magnitud sino también en su eficiencia de producción. dado que no existe en la actualidad en la Provincia de Mendoza una estructura organizada para la recuperación. 1997). 3. Por último. Dado que no existen datos sobre emisiones por habitante para la Argentina. Se observa que el perfil ambiental de los muros construidos con ladrillos de arena-cemento es notablemente mejor que el de correspondiente a los muros constituidos con ladrillos tradicionales prácticamente en todos los impactos analizados. duración. utilizando los datos climáticos correspondientes al lugar de emplazamiento (1450 GD base 18).4. excepto en el caso de los flujos energéticos. obviamente un problema grave en una zona árida como la analizada.aparatos productivos que soportan la elaboración del cemento. lo que contribuye al fenómeno de desertificación. para las distintas configuraciones consideradas. Esto forma parte de la etapa de Evaluación de Impactos del método del Análisis del Ciclo de Vida. materiales y residuos domésticos durante la fase de uso de las viviendas. con la excepción del potencial de producción de efecto invernadero. se han utilizado factores de normalización correspondientes a la situación europea. siendo el impacto de los muros de ladrillones tradicionales varios veces superior al de los de arena-cemento.2. Esto se debe a que se ha supuesto que la leña con la que se provee la energía térmica para la cocción de los ladrillones tradicionales proviene de plantaciones planificadas. que relaciona un determinado impacto ambiental con el valor promedio de ese impacto a nivel mundial (o local) por cada habitante (Wenzel et al. etc. para lo cual se ha adoptado el método de normalización de la persona equivalente. el hierro. reciclado y/o reuso de los materiales provenientes de la demolición de edificios (ni para otros sectores económicos). La comparación se realiza entre pares equivalentes. cuya magnitud hace difícil la interpretación. nivel de confort higrotérmico y lumínico). expresándolos en unidades comparables. Los resultados han sido expresados en millonésimas de persona equivalente. es decir muro simple de ladrillón tradicional (1) con muro simple de ladrillo de arena-cemento (2) y muro compuesto de ladrillón tradicional (3) con muro compuesto de ladrillo de arena-cemento (3). . uso y ubicación. por lo que producen una emisión neta de CO2 neta nula durante su ciclo de vida crecimiento-tala-combustión. Der.: Idem con hipótesis de cocción de ladrillones con GN. Perfiles ambientales (en µPeq) correspondientes a 1 m2 de muros. lo cual trae aparejado la emisión de CO2. GWP: Efecto invernadero. Izq.Comparación efectos normalizados para 1m de muros Caso de ladrillones cocidos con leña Toxicidad permanente (PT) Toxicidad permanente (PT) 2 Comparación efectos normalizados para 1m de muros. Símbolos utilizados: AP: Acidificación. Caso de Ladrillones cocidos con leña Toxicidad permanente (PT) Comparación efectos normalizados para viviendas. se investigó cuál sería la situación si en lugar de leña se utilizara gas natural para la cocción. NP :Eutrofización. El pequeño valor de producción de efecto invernadero asociado a los muros construidos con estos ladrillos se debe a que en su composición poseen cemento. Estos resultados han sido reportados en la figura (derecha). atendiendo a los crecientes esfuerzos de los municipios para erradicar la producción de ladrillos en modo artesanal (esfuerzos resistidos por los actuales actores de esta industria que ven peligrar su fuente de trabajo). POCP: Formación de ozono fotoquímico. y que en esta situación el uso de ladrillos de arenacemento adquiere aún mayor atractivo desde la perspectiva ambiental. Caso de Ladrillones cocidos con GN Toxicidad permanente (PT) Toxicidad humana (HT) Formación de ozono fotoquímico (POCP) Toxicidad humana (HT) Formación de ozono fotoquímico (POCP) Eutrofización (NP) Eutrofización (NP) Efecto invernadero (GWP) Efecto invernadero (GW P) Acidificación (AP) (µPE) 0 50000 100000 150000 200000 250000 Acidificación (AP) (µPE) 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 Muro 1 Muro 2 Muro 3 Muro 4 Muro 1 c/GN Muro 2 Muro 3 c/GN Muro 4 . ya que no requieren energía para su producción. PT :Toxicidad permanente Con el propósito de comparación. el cual requiere cantidades de energía para su producción. con los mismos rendimientos energéticos.Caso de ladrillones cocidos con GN 2 Toxicidad humana (HT) Toxicidad humana (HT) Formación de ozono fotoquímico (POCP) Formación de ozono fotoquímico (POCP) Eutrofización (NP) Eutrofización (NP) Efecto invernadero (GW P) Efecto invernadero (GWP) Acidificación (AP) (µPE) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Acidificación (AP) (µPE) 0 50 100 150 200 250 Muro 1 Muro 2 Muro 3 Muro 4 Muro 1 c/GN Muro 2 Muro 3 c/GN Muro 4 Figura N° 11. HT: Toxicidad humana. Se observa en este caso que el efecto invernadero asociado a la cocción de los ladrillones asume un rol preponderante en confronto con los demás impactos ambientales analizados. Comparación efectos normalizados para Vivienda. los cuales no son replantados con lo que se contribuye al fenómeno de la desertificación. Otro aspecto a considerar es que la fabricación local de ladrillos es realizada en gran parte en modo artesanal y precario. debido al gran peso del impacto ambiental relativo a la energía consumida para la calefacción de los ambientes de la vivienda considerada. los cuales han sido representados en la parte izquierda y derecha de la citada figura respectivamente. Los perfiles ambientales analizados hasta ahora representan únicamente los impactos asociados a la fase de fabricación de 1 m2 de muro. En la Figura N° 12 se analiza el perfil ambiental correspondiente a la definición de Unidad Funcional adoptada para este trabajo y explicitada anteriormente. para todas las categorías de impacto consideradas. Las diferencias que presentan estos ladrillos en las categorías ambientales consideradas son muy importantes en magnitud. Se observa que los ladrillos de arena-cemento descriptos en este trabajo representan una alternativa a los ladrillos tradicionales que mayoritariamente componen los muros de las viviendas en la región. al considerar el impacto de un m2 de muro construido con uno y otro tipo de ladrillo. Perfiles ambientales (en µPeq) muros de la vivienda considerada. sin embargo. Izquierda: cocción de ladrillos con leña. En la figura de la izquierda se observa que existen ligeras ventajas ambientales para el caso de las viviendas cuyos muros han sido construidos con ladrillos de arena-cemento. por lo que el impacto potencial sobre el ambiente en términos reales sería muy grande. En el caso de cocción de ladrillones con gas natural se observa que aparecen diferencias importantes en el potencial de calentamiento global. para los cuatro casos considerados. que estas serían diferencias porcentuales relativamente pequeñas pero sobre un número potencialmente muy grande de viviendas. Se considera por lo tanto toda la superficie de los muros externos de la vivienda (127 m2). los importantes beneficios ambientales derivados de la aislación de los muros externos de las viviendas. sino que en la última figura interviene además la influencia ambiental correspondiente a las pérdidas de energía por calefacción producida durante los períodos invernales de los 50 años de vida útil considerados. se muestran los resultados para dos situaciones alternativas: cocción de ladrillones con leña y con gas natural.Figura N° 12. que superan el 100 % en todas las categorías ambientales estudiadas. problema por . Se debe tener en cuenta. que alcanzan el 17 % para los muros simples y el 29 % para los compuestos. La gran carga ambiental producida por el uso de energía de origen fósil para calefacción hace que las importantes diferencias existentes entre los materiales constitutivos de los muros pierdan el protagonismo inicial. De la comparación de estas figuras con las anteriores resulta obvio que la diferencia entre ambos conjuntos no es sólo un factor de escala por la diferencia de superficie considerada en cada una de ellas. Diferencias similares se encuentran en las restantes categorías ambientales. que comporta un importante beneficio desde el punto de vista ambiental. comparando los perfiles de los casos 1 con 3 y 2 con 4. Cuando se incluye en el análisis la fase de uso del edificio cuyos muros están constituidos por estos ladrillos las diferencias porcentuales se hacen menores. Como en el análisis precedente. Derecha: cocción de ladrillos con gas natural. obteniendo la materia prima de zonas potencialmente cultivables y que una vez agotadas se abandonan y son utilizadas como vaciaderos clandestinos de residuos. Se observan además. De este modo se incorpora la fase de uso de la vivienda en el análisis. La energía que se consume proviene de leña obtenida de los algarrobos naturales locales. considerando desde la extracción de la materia prima hasta la erección del muro. La comparación se efectúa entre aulas de la escuela descripta y de otra completamente análoga desde el punto de vista funcional. y cuya descripción completa se encuentra en Basso et al 1999. al costo de colocar nuevos y más materiales durante la construcción de los edificios. 1999) 3.3. actualmente en construcción en la ciudad de Lavalle. Esto traslada parte de los consumos y emisiones que usualmente se producían durante la operación a la fase de construcción.75 S. La cocción de los ladrillos efectuada de este modo produce una gran cantidad de elementos con malas características (ladrillos crudos). 32. pero que utiliza las tecnologías que normalmente se aplican en el medio. unidad de investigación y desarrollo dependiente de CONICET. alt.07 oeste. Otro aspecto que surge del análisis realizado es que adoptando muros aislados en la vivienda considerada se obtienen notables beneficios ambientales. y se requiere un trabajo profundo de relevamiento para poder hacer estimaciones que tengan una buena relación con la realidad. “ALICIA MOREAU DE JUSTO”. Estos aspectos no han sido cuantificados en el presente trabajo. Aplicación para el caso de tecnologías de uso solar pasivo en Mendoza Argentina. 270 °Cdía/año enfriamiento base 23ºC. maximizando el empleo de mano de obra local capacitada y . ya que los datos existentes sobre el sector son escasos y muy dispersos.1. aislando los muros. Existe en la actualidad una tendencia a disminuir estos consumos. departamento ubicado en el norte de la provincia de Mendoza (lat. 600 msnm. por lo que se consume mayor cantidad de materia prima. utilizando para ello tecnología disponible en la región. La localización es en Lavalle. que han sido comisionados por la Dirección de Escuelas de la Provincia de Mendoza al LAHV-INCIHUSA. long.demás grave en una zona árida como la analizada. radiación global horizontal media anual: 18. Uso del Análisis del Ciclo de Vida en Edificios. es necesario considerar el ciclo de vida completo del sistema analizado. y no sólo la fase de operación como es práctica habitual.2. por ejemplo utilizando ventanas de doble vidrio. Descripción El objeto de este estudio es el edificio escolar Nº 4-041. comparándolas con técnicas convencionales. 3. Objetivos El procedimiento descripto en el punto anterior ha sido empleado en este trabajo para comparar distintas tecnologías constructivas utilizadas en edificios escolares para obtener confort térmico con mínimo consumo de energía tradicional.(Arena A. de energía y de mano de obra para cada unidad de ladrillo bien confeccionado. en la provincia de Mendoza.P. 3.4 MJ/m2. El mismo forma parte de un conjunto de proyectos energéticamente eficientes a construirse en diferentes localizaciones urbanas del norte de la provincia de Mendoza.3. paneles fotovoltaicos y colectores solares. etc. El objetivo del proyecto es obtener un máximo de confort térmico y lumínico con un consumo mínimo de energía convencional.3. materia prima y productos además de grandes cantidades de deshechos y emisiones.3. iluminancia exterior horizontal media anual al mediodía solar: 65800 lux. al considerar todas las emisiones reducidas durante su vida útil estimada. 3. Para hacer una correcta evaluación de los beneficios reales que una tecnología aporta desde el punto de vista energético y ambiental. RESUMEN Durante la fase de utilización de los edificios se producen grandes consumos de energía.3. En este trabajo se analizan de este modo distintas tecnologías solares pasivas utilizadas en edificios escolares en zonas áridas andinas de la provincia de Mendoza (Argentina). 68. cuyo clima se caracteriza por los siguientes parámetros: 980 °Cdía/año de calefacción base 16ºC. 5 MJ Total específica ahorrada durante el uso 4980. ladrillones.3. En efecto. mortero.73 W/m2K). las cuales no han sido incluidas en esta comparación debido a la dificultad de establecer una situación de referencia convencional sobre este aspecto.7 litros/año En toda la vida útil Total ahorrada durante el uso 265374. muros exteriores: dobles de mampostería de ladrillo con aislación térmica intermedia. ventanas de chapa doblada. se ha instalado un sistema híbrido de enfriamiento terrestre para el acondicionamiento estival de las tres aulas orientadas al norte. mientras que aquellas destinadas al aprovechamiento de la luz natural o al enfriamiento pasivo no han sido incluidas. mientras es claro que las escuelas convencionales de la zona no poseen vidrios dobles ni muros aislados. (K=0. (K=0.55 W/m2K). Experimentalmente. Los componentes constructivos principales son: techos en pendiente de chapa metálica y horizontales de losa de hormigón. de los cuales se ha tomado solamente el sector aulas para llevar a cabo este trabajo. Elementos difusores interiores homogeneizan el flujo luminoso y evitan la incidencia de radiación directa sobre el plano de trabajo. ambos con aislación térmica de poliestireno expandido.4. Fundaciones: convencionales sin aislación.3 m3/año Kerosene anual 164.8 MJ/año m2 Gas envasado anual 2.7 MJ/m2 . (K=0. Ahorro anual de energía Ahorrada durante el uso 5307. 1 Ahorro anual y total obtenido por la adopción de las estrategias eficientes. burletes. Los cálculos relativos al ahorro energético obtenido han sido realizados siguiendo el método propuesto en Balcomb et al (1983).50 W/m2K).5 MJ/año Específica ahorrada durante el uso 49. etc. los pares tecnologías eficientes-tecnologías convencionales elegidas para comparación son: muros exteriores eficientesmuros convencionales de ladrillón. Análisis energético y ambiental. al momento de la elaboración del presente trabajo no se poseían elementos que pudieran establecer con igual claridad un criterio convencional de distribución de aberturas. las cuales han sido proyectadas de modo que obtengan ganancia solar desde patios hacia el norte de cada bloque y a través de ventanas superiores por diferencia de techos en las aulas ubicadas al Sur de dicho bloque. Resultados obtenidos Para el análisis se han tenido en cuenta solamente las diferencias constructivas y operativas entre las aulas de las dos escuelas consideradas. La ventilación cruzada de las aulas norte se efectiviza por ventanas superiores ubicadas en los techos. mientras que para la evaluación de las aulas convencionales se tuvo en cuenta sólo el volumen de gas natural que las aulas “Moreau” ahorran durante toda la vida útil estimada (50 años). Es importante recalcar que una de las estrategias más importantes adoptadas en la escuela Moreau es el diseño y ubicación de ventanas que actúan como áreas colectoras.reduciendo costos donde ello no altere la calidad constructiva y durabilidad del producto. 3.5 Tubos de 45 kg/año Gas natural anual 136. La escuela consta de distintos bloques funcionales. ventanas convencionales de chapa doblada y vidrio simple ventanas de chapa doblada de contacto simple y burlete con doble vidrio. una del bloque norte y otra del bloque sur.70 W/m2K). Por lo tanto. Solamente las tecnologías diseñadas para la reducción de los consumos de combustibles para calefacción han sido consideradas. desde el 06/05 hasta el 06/08 y plena sombra desde el 06/11 al 06/02. Aleros exteriores fijos permiten asoleamiento pleno de las ventanas colectoras. (K=2. De acuerdo con este criterio. Para la comparación de tecnologías se han considerado dos aulas intermedias del bloque. cuyos resultados se representan en la siguiente tabla: Tab.). para la evaluación energética y ambiental de las aulas “Moreau” se consideraron sólo los componentes que estas aulas presentan demás que las convencionales (vidrios. simple contacto y burletes con doble vidrio transparente. Cole et al ’92. ladrillos. Gas natural total 6812.Gas envasado total 125.8 Tubos de 45 kg. Buchanan et al '94). el ahorro neto resultante y algunas figuras de mérito que derivan de relaciones entre los valores calculados. Para el cálculo de este valor se tomó una media entre valores brindados por distintos autores en varias publicaciones (Worrell et al ’94. los consumos adicionales de energía debidos a la construcción de estas tecnologías eficientes.3 litros En la Figura N° 13 se representan las pérdidas en W/ºC para cada uno de los elementos considerados para la escuela convencional y para la Moreau (izq. Goulding et al '92. La figura de la derecha muestra el ahorro porcentual obtenido por tecnología. Pérdidas Ahorro porcentual por categoría 160 140 120 100 W/ºC 80 60 40 20 0 Convencional Eficiente Muros Ventanas Infiltraciones Infiltraciones Ventanas Muros Infiltraciones 16% Ventanas 24% Muros 60% Fig. es necesario hacer algunas consideraciones sobre cuestiones de metodología adoptadas para el cálculo de los consumos energéticos y los impactos ambientales derivados de la fabricación de los materiales involucrados.8 m3 Kerosene total 8236. La siguiente tabla y el gráfico adyacente resumen el ahorro obtenido por cada estrategia aplicada. para la reducción de las infiltraciones se ha tenido en cuenta la cantidad de energía necesaria para la producción de SBR. En la figura de la izquierda se ve claramente la disminución que cada acción produce sobre las pérdidas.). a saber: 1.92 MJ/kg) se encuentra en buen acuerdo con el valor medio publicado por la Building Research Establishment. 2.ecosite. etc. construir los componentes. 13 Pérdidas en W/ºC por muros. cemento.5 MJ/kg (Worrell et al ’94). la diferencia de consumos considerada comprende solamente el contenido energético de una lámina adicional de vidrio. Adalbert '97. y se han despreciado los consumos correspondientes al posterior moldeado del burlete. Por lo tanto. por vidriado doble se obtiene un 24 % y el 16 % restante se produce por disminución de infiltraciones. En la figura de la derecha se puede ver que el ahorro que se obtiene por adopción de muros eficientes representa el 60 % del total. Para conseguir estos ahorros es necesario fabricar y colocar más vidrio. Antes de analizar los resultados obtenidos. El valor considerado como contenido energético para la producción de SBR fue de 77. UK 1994. aislaciones. ventanas e infiltraciones para los dos casos considerados (izq. a la vez que se observa el peso relativo de dichas pérdidas a través de cada elemento. y cuya media corresponde a 22 MJ/kg. burletes. no se han considerado mayores consumos por procesos en la elaboración de marcos de ventanas debidos a la inclusión de dos vidrios en lugar de uno. .). dada la pequeña modificación introducida en el diseño por esta inclusión.).co.uk). y ahorro porcentual obtenido por la adopción de las estrategias eficientes (der. que da como valor mínimo 13 MJ/kg y como máximo 31 MJ/kg (www. El valor promedio obtenido (19. 5 116.5 6.7216.3 CC/CCTot % 1. Relación consumo/ahorro. en las cuales la tasa de talado es igual a la de replantado. Muro Total c s A [GJ] 41.Fig. comparando las Figuras 15 y 16.7 4. consumo % y ahorro neto % Del análisis de la tabla y de la Figura N° 14 precedentes se deduce que si bien los muros producen el mayor ahorro./ahorro Ventanas Muros Tab. El único parámetro que escapa a esta regla es el de la formación de ozono fotoquímico. que el potencial de calentamiento global (GWP) para las aulas “Moreau” al utilizar biomasa como combustible de cocción de ladrillones es menor que utilizando gas natural.7 AN [GJ] 40.4 100 AN/ANTot % 18. produciendo el mayor ahorro por cada unidad de energía invertida. En la nueva situación todas las variables ambientales analizadas son mejores para las aulas de la escuela Moreau que para la convencional. . No obstante ello.5 59. tanto en términos absolutos como porcentuales.2 62.7 3 45 48. el ahorro neto que producen es el mayor de todos. A título ilustrativo. 1 Esto es cierto únicamente cuando la biomasa proviene de plantaciones planificadas. Relación consumo ahorro. Esto se debe a que durante la fase de crecimiento vegetal se incorpora CO2 a la biomasa en la misma cantidad que se libera cuando es quemada para obtener energía.8 18.4 CC [GJ] 0. se comparó esta situación con una hipotética en la cual la cocción de ladrillos se hiciera con la misma eficiencia que la considerada pero utilizando gas natural en lugar de biomasa.7265. El control de las infiltraciones es el caso diametralmente opuesto. La Figura N° 15 muestra los resultados de la comparación de los perfiles ambientales de los dos esquemas analizados. 14 Ahorro.8 27. consumo y ahorro neto por estrategia. consumo y ahorro neto relacionados con la adopción de las estrategias eficientes. 2 Ahorro. El perfil ambiental comparativo correspondiente a esta situación ha sido representado en la Figura N° 16.9 100 Leyenda: A Ahorro CC Consumo construcción AN Ahorro neto Ahorro [GJ] Ahorro neto [GJ] Consumo adicional [GJ] Infiltraciones % consumo ad. Se puede observar además. donde se puede observar que prácticamente para todos los efectos considerados el diseño eficiente es más benigno que el convencional.4 53. 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Infiltra Vent.1 92.7 27.4 161. por lo que la combustión de biomasa no produce emisión neta de CO21. son también los que requieren mayor energía para hacerlos eficientes.7 CC/A % 1. lo cual se debe a que en la producción local de ladrillos se utiliza como fuente de calor para la cocción la combustión incontrolada de biomasa. lo que libera monóxido de carbono en grandes cantidades favoreciendo la generación de ozono fotoquímico. 15 Comparación de efectos normalizados. No obstante el GWP de las aulas “Moreau” sea peor en el caso de la Fig. Argentina. 16. 16 que en la Fig.. Se compara los resultados de las condiciones lumínicas.4. Caso de cocción de ladrillos con biomasa.40000 35000 30000 (µPE) 25000 20000 15000 10000 5000 0 Eutrofización (NP) Acidificación (AP) Toxicidad permanente (PT) Toxicidad permanente (PT) Moreau Convencional Efecto invernadero (GWP) Fig. Los cálculos se realizaron en base a los siguientes datos Unidad primaria de análisis = aula tipo ( superficie promedio 49m2) N° de aulas (promedio) por edificio = 7 aulas Cantidad de edificios escolares en la provincia de Mendoza (estatales): 1. Comparación de efectos normalizados.300 edificios escolares. Formación de ozono fotoquímico (POCP) Toxicidad humana (HT) . su valor es siempre notablemente inferior que en el caso convencional. Impacto energético. ambas construidas en Mendoza. 3. A.ambiental de la iluminación artificial de aulas en escuelas de uso diurno. 2004) En este trabajo se aborda la problemática del consumo de energía eléctrica asociada a la iluminación natural de escuelas públicas de uso diurno. A. 40000 35000 30000 (µPE) 25000 20000 15000 10000 5000 0 Efecto invernadero (GWP) Eutrofización (NP) Acidificación (AP) Formación de ozono fotoquímico (POCP) Toxicidad humana (HT) Moreau Convencional Fig. Potenciales beneficios de iluminar con luz natural (Pattini. Caso de cocción de ladrillos con biomasa. 15. Arena. energéticas y ambientales entre una escuela que responde a la tipología tradicional y otra que utiliza estrategias de iluminación solar pasiva. a partir de tubos de 36 W. se determinan los siguientes parámetros de cálculo: • Potencia eléctrica por aula de referencia = 0. el consumo teórico de energía eléctrica para iluminar las aulas de los edificios escolares de la provincia en un año escolar es de 9. En función de los parámetros de cálculos establecidos en el apartado precedente. 1.2 kWh.736 kW . la demanda de energía eléctrica para iluminación de sus aulas de 7.083.744 kWh por edificio escolar.867. y balastos de 10 W. ambas para su funcionamiento diurno requieren el encendido de la luz artificial. Esto se logró con el cálculo de la superficie vidriada y su correcta orientación. Dado que la provincia cuenta con 1300 edificios escolares. 2 – Aula tipología compacta En base a mediciones y simulaciones efectuados en aulas de los edificios escolares bioclimáticos provinciales (considerando Em=500 lux ). Fig. Fig. completando el diseño difusores interiores de luz solar directa para mejorar la distribución uniformidad de la iluminación. 1. y transferidos a la Provincia (construidos con el presupuesto oficial original para escuelas tradicionales) tienen como particularidad el diseño y cálculo del aprovechamiento de la energía solar para y calefaccionar e iluminar.1998).583. El factor ocupacional de aulas determina una cantidad de 1472 hs anuales de luz encendida.Aula tipología lineal Fig. 2 – Aula tipología compacta Considerando que los edificios escolares de la provincia de Mendoza tienen en promedio 7 aulas por edificio. se determina un consumo de energía eléctrica de un AULA durante un año escolar para edificios tradicionales de 1. El concepto de diseño de los edificios escolares bioclimáticos proyectados por nuestra UID.392 kWh A los fines del presente estudio se consideran edificios tradicionales a las dos tipologías de aulas más construidas en Mendoza: tipología compacta y lineal con galería.858.8m) de 500 lux (Mínimo requerido para aulas por norma IRAM-AADL 20-04 y Criterios y Normativa Básica de Arquitectura escolar.Se consideró una iluminacia media (Em) sobre superficie horizontal (plano de trabajo a 0.Aula tipología lineal Fig. tendientes en general a disminuir la velocidad del flujo de calor que se establece a través de la ventana como consecuencia de la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. marcos con ruptura de puente térmico o construidos con materiales de baja conductibilidad térmica. La elección de las ventanas como objeto de estudio se justifica porque a pesar de que su superficie ocupa entre un 10-25% de las superficies de los muros exteriores de nuevas viviendas. pueden conducir a ahorros energéticos y a una disminución de los impactos ambientales asociados del orden del 80 %. por lo hay que encender las luces 292 hs anuales (actualmente se está llevando a cabo un proceso de educación para el apagado de luces no necesarias). y hasta el 50 % de la carga de refrigeración en climas cálidos (EPA. no alcanza para iluminar el interior del aula con una Em de 500 lux en horas anuales. Entre estos se encuentran las ventanas con doble o triple vidriado. etc. ambiental e económico asociado a la adopción de ventanas de alta eficiencia. Los resultados muestran claras ventajas en el caso de las ventanas que utilizan Argón en el espacio intercapas. (Arena A. Evaluación energetica y ambiental de la fabricación y uso de ventanas de doble vidrio con capa intermedia de distintos gases inertes de baja conductancia en Mendoza.969. P. en un año escolar: 214. La Figura Nº 1 esquematiza algunas de estas estrategias. Efficient Windows Collaborative – www.502. son responsables de hasta un 25 % de la carga de calefacción en climas fríos. gases aislantes situados entre las capas de vidrio. debido a períodos de tiempo donde la luz natural disponible en Mendoza. Existen distintos tecnologías para mejorar el comportamiento térmico de las ventanas. en un año: 1.Buildcentral. En este trabajo se estudiará el efecto de la disminución del coeficiente U mediante la incorporación dos capas de vidrio con distintos gases entre capas. • Consumos de energía eléctrica para iluminación en un edificio escolar solar.5. . películas transparentes especiales con baja emitancia.284 kWh • Consumos de energía eléctrica para iluminación si se aplicaran los diseños de iluminación natural en los 1300 edificios escolares de la provincia: 1. y que junto con una campaña educativa que apunte a arraigar hábitos de prendido y apagado de luces artificiales durante el período diurno. aplicar y difundir el uso sustentable de la luz natural en el sector educación.952. en Mendoza. medida por el coeficiente SHGC.912 kWh. 3. • Consumos de energía eléctrica para iluminación en aula solar.asp). en Mendoza.Argentina.• Necesidades de encendido de luminarias.2 kWh Los análisis efectuados muestran que la provincia posee una excelente oportunidad para promover. o bien la ganancia de energía solar. con doble vidriado hermético y gas inerte en su interior para edificios residenciales ubicados en la ciuedad de Mendoza.2005) En este estudio se aborda el análisis del efecto energético. barras espaciadoras aislantes.com/windows/about. Para ello se adopta la metodología del ACV y del ACB. medida por el coeficiente U. lo .5 0 Air 20 mm Ar 16 mm Kr 12 mm Xe 8 mm Air 20 mm Ar 16 mm Kr 12 mm Xe 8 mm Figura 2. 12 y 8 mm respectivamente (Muneer et al 1995). U W/m2 K 2 1. cada uno de los cuales tiene mayor capacidad aislante que el aire. etc. y solo en algunos segmentos de alto poder adquisitivo se utilizan ventanas con doble vidrio con aire en su interior. reducen la transmisión de ruidos al interior de la vivienda. más viscoso o más lento para moverse se minimizan estas corrientes convectivas. Además aumentan el confort. reducen la condensación en las ventanas.5 1 0. ya que los ahorros que producen en los costos de climatización en una vivienda típica pueden alcanzar tasas de retorno de la inversión muy superiores a la mayoría de las opciones de inversión disponibles en el mercado. Kr y Xe y con una cobertura de baja emisividad en ambos vidrios. lo que permite fabricar ventanas de muy alta performance térmica sin necesidad de construir marcos y hojas muy espesos y pesados. De hecho. Ar. y disminuye el espesor de gas que es necesario utilizar. Sin embargo. es necesario producir nuevos materiales y componentes. este análisis no tiene en cuenta que para fabricar una ventana eficiente. A medida que aumenta el peso molecular del gas utilizado. La siguiente figura muestra el valor de U para una misma ventana que ha sido construida con aire. Utilizando en cambio un gas menos conductor. las que favorecen la transmisión del calor a su través. presentan el inconveniente del establecimiento de corrientes convectivas del aire entre capas. con espesores de 20. el Kriptón o el Xenón. la conductividad térmica baja bruscamente.New frame designs and materials Insulating spacers Number of panes Number of panes Low conductance gas Glass emissivity Figura Nº 1 En la Argentina la práctica habitual es la de utilizar ventanas con vidrio simple. Estas últimas si bien poseen mejor comportamiento termico que las de vidrio simple. y se reduce la transferencia de calor entre el interior y el exterior. existen en la actualidad en el mercado ventanas de alta performance que utilizan en el espacio entre vidrios gases inertes pesados como el Argón. transmiten menor cantidad de radiación UV que destiñe cortinas y alfombras. 16. Valores de U para ventanas de vidrio doble con distintos gases en su interior Los proveedores de ventanas aseguran que instalar ventanas de alta performance es una inversión inteligente. Alcances y limitaciones del estudio Los datos utilizados consideran.5. 1.1.2. por ejemplo. La conveniencia económica de los distintos tipos de ventana. 3. para lo que se analizará una empresa ubicada en la ciudad de Mendoza. La ventana analizada es construida con marco. se realiza por un proceso de separación que requiere gran cantidad de energía. kriptón. que son constituyentes naturales del aire. Los aspectos ambientales considerados incluyen únicamente efectos externos. Se han realizado los cálculos de modo de obtener las mismas condiciones de confort térmico con las distintas ventanas consideradas Unidad funcional: el estudio se realizará refiriendo los resultados para el caso de una ventana de 1. Ar.2 m. Una vivienda ubicada en la ciudad de Mendoza será el escenario para el desarrollo del caso de estudio. . ¿Cómo es el balance de CO2?. Se han utilizado datos promedio excepto cuando los datos de proveedores específicos han estado disponibles. En el inventario se incluyó. las tecnologías utilizadas actualmente en Argentina. La temperatura de base fue de 18 ºC. y la distinta cantidad de energía requerida para calefaccionar el edificio donde está ubicada la ventana para obtener condiciones de confort por la diferente capacidad aislante que cada ventana posee. se pretende responder en este trabajo a los siguientes. La información sobre los procesos que se llevan a cabo en esta empresa es descripta más adelante en este trabajo. La obtención de gases inertes de baja conductancia. Kr o Xe?. xenón. Los cálculos de balance energético del edificio y la evaluación de las pérdidas de calor a través de la ventana se realizaron en modo convencional. Cuando esos datos no estuvieron disponibles se utilizaron datos provenientes de otros países. argón. Las consecuencias ambientales y energéticas asociadas a la fabricación y uso de cuatro diferentes tipos de ventanas con doble vidriado con distintos gases en la capa intervidrios: aire. ¿Qué tipo de ventana conviene instalar: con Aire. planteando distintos escenarios que incluyan distintas tasas de retorno y distintas tasas de proyección de aumento del costo de la energía. hoja y separadores de aluminio. La evaluación es comparativa. Esto determina que los únicos materiales a incluir sean los gases inertes y la energía de calefacción del edificio. teniendo en cuenta el mix energético local para calcular los efectos ambientales asociados con el consumo de energía. dado que según estudios realizados.5. ¿Qué ocurre con otros impactos ambientales? ¿Es tan buena la recuperación económica?. es necesario conocer los procesos involucrados durante la fabricación de los materiales y componentes involucrados. la energía consumida por enfriamiento representa una pequeña porción en la región (Fernández et al 2001). en las condiciones ambientales de Mendoza. por lo que se considera para el inventario solamente aquellos materiales que son diferentes para cada caso considerado. 3. donde eso es possible. 2. Objetivos del estudio De los interrogantes planteados. Para responder a estas preguntas. de acuerdo con el alcance y objetivos. medida estándar del mercado local. Se supone que la ventana se encuentra en un muro exterior sin ganancia solar. Únicamente se considerará el efecto del uso de las distintas ventanas sobre el consumo energético de calefacción. con hojas de cálculo utilizando el método Solar Load Ratio metodo de LANL (Balcomb 1983) para un período de 24 horas. los distintos materiales con que se fabrican las ventanas. La pregunta que surge es: es mayor la cantidad de energía ahorrada durante el uso de la ventana.2 m x 1.que exige nuevos consumos energéticos y libera nuevas emisiones nocivas. o la consumida para fabricarla?. hojas. espaciadores). GWP . Total energy 40000 20000 0 Air Ar Kr Xe Energy content Energy for heating Energy content of the window filled with different gases Realizando un análisis comparativo entre las distintas ventanas consideradas (eliminando los elementos comunes como marcos.5. Resultados El contenido energético para las distintas ventanas se puede observar en la siguiente figura Energy content 20000 10000 0 Ar Aluminium Inert gas Kr Glass Transport Xe Electricity Cuando se incluyen las pérdidas a través de las ventanas durante los 50 años de vida útil estimada.3. se obtienen los siguientes resultados.3. se obtienen los siguietnes resultados para las categorías de Potencial de Calentamiento Global y Potencial de Acidificación 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Air Ar Kr Xe GWP (kg CO2 eq) Filling gas GWP (kg CO2 eq) Use Figura 5. La Tabla 1 muestra los resultados de los cálculos económicos en valores presentes. El escenario 1 es un escenario desfavorable para la implementación de tecnologías de ahorro energético. Sin embargo. considera una tasa de descuento nula. ya que supone que en los próximos 50 años la tendencia alcista del costo de la energía seguirá la tendencia registrada en el pasado.5 0. Escenario 1 Project alternative Initial cost Air 0 Argon 20 Kripton 200 Xenon 801 Scenario 2 Project alternative Initial cost Air 0 Argon 20 Kripton 200 Xenon 801 Scenario 3 Project alternative Initial cost Air 0 Argon 20 Kripton 200 Xenon 801 Scenario 4 Project alternative Initial cost Air 0 LCC 33 (*) 47 223 819 LCC 68 (*) 76 247 838 LCC 121 120 (*) 285 867 LCC 79 (*) . supone que el precio de la energía aumentará como en el scenario 2. Estos tres escenarios utilizan como tasa de descuento real de los ahorros futuros del 2 %.0 1.3. se observa que la alternativa preferible desde el punto de vista ambiental es la ventana con Argón. favoreciendo las medidas de ahorro energético. para cuatro escenarios diferentes. El escenario 4 considera un aumento en escalón al inicio.5 2.5 1. comparando los ahorros futuros con las inversiones presentes en modo directo. El escenario 2 es conservador.5 3.0 Air Ar Kr Xe AP (kg SO2 eq) Filling gas AP (kg SO2 eq) Use Figura 6. y luego considra que la tendencia alcista seguirá la tendencia del pasado. Como las tres categorias brindan la misma información. es decir sin considerar el agotamiento de los yacimientos. el cual no es favorable a estas medidas. para atender los reclamos de las concesionarias de los servicios públicos en Argentina que tras la devaluación del peso argentino se han visto perjudicadas.0 2. El escenario 3. AP En las categorias consideradas. no fue necesario realizar etapas de ponderación y normalización. ya que considera que la energía no aumentará de costo en el futuro.0 0. y cuáles son las consecuencias ambientales de cada una de las estrategias que se siguen en el proceso de diseño. Las ventanas de Xenón son las menos convenientes desde los puntos de vista energético. pero el costo de inversión inicial es mayor en el caso del Argón. Sin embargo. Esto se lleva a cabo combinando el estudio del impacto ambiental de todos los materiales y componentes involucrados con el comportamiento del edificio que constituyen durante su vida útil. También son útiles para ayudar a mejorar los componentes de los edificios desde el punto de vista ambiental. Existe un gran esfuerzo internacional para solucionar los problemas metodológicos y de disponibilidad de datos que existen actualmente. o cuanto dure el edificio. 2 y 4 muestran una preferencia hacia las ventanas con aire. La situación nacional y local presenta un atraso en este sentido. y este es el desafío que se debe afrontar próximamente. . pero su uso no es justificado desde el punto de vista ambiental. Aunque hay mucho camino aún por recorrer. Se observa cómo es posible poner en evidencia los impactos ambientales que cada elección determina. los resultados el Costo del Ciclo de Vida para la ventana con Aire y con Argón son prácticamente idénticos. con una tasa de descuento nula. Se encontró además que con una tasa de descuento del 2 %. en el ámbito profesional aún no hay repercusiones concretas. cuantificando su influencia. Los perfiles ambientales que se obtienen del análisis son de inmediata aplicación para el proceso de toma de decisiones. se demuestra la potencialidad del método del análisis del ciclo de vida para la evaluación energética y ambiental de alternativas proyectuales en el sector edilicio. Esto es muy importante.5 % para favorecer la adopción de las ventanas con Argón. lo que agudiza las dificultades que se encuentran al afrontar un estudio energético ambiental de un edificio adoptando el punto de vista del ciclo de vida. Las ventanas con Kriptón muestran pequeñas ventajas ambientales con respecto a las ventanas de aire. a través de simuladores térmicos convencionales y otros programas que permiten determinar los consumos energéticos necesarios para obtener determinadas condiciones de confort. y rastrear los materiales o procesos que los causan. Conclusiones A través de los ejemplos mostrados. que puedan dar indicaciones realistas que conduzcan a esos efectos. así como la potencialidad de su aplicación en países en vías de desarrollo. es necesario un aumento del costo de la energía del 5. las que surgen de considerar sólo una parte del ciclo de vida completo de los objetos analizados. Aún en el caso del escenario más favorable (escenario 3). las barreras económicas impiden su introducción en el mercado. aunque sean las más eficientes durante la fase de uso. 4. productos y servicios con los que se interactúa. Las estimaciones que se han realizado hasta el momento en el LAHV tienen además como objetivo el de establecer un piso de referencia: conocer cuál es el comportamiento ambiental de los proyectos que normalmente se desarrollan. ambiental y económico. la experiencia está dando sus frutos. Para llegar a obtener conclusiones válidas. es necesario utilizar métodos rigurosos y datos atendibles. en particular en la etapa de diseño donde a menudo se realizan elecciones que son críticas para el comportamiento ambiental de los siguientes 50 años. lo que es más dañino para el ambiente es la ignorancia acerca de las características ambientales de los sistemas. lo que explica que esta sea la ventana preferida en Mendoza. Sin duda. Los resultados muestran que aunque existen algunas ventajas energéticas y ambientales en el uso de ventanas de doble vidrio con Argón entre capas.Argon Kripton Xenon 20 200 801 85 255 844 Tabla 1. Costo del ciclo de vida de las cuatro alternatives evaluadas (* = CCV Mínimo) Los escenarios 1. El escenario 3 en cambio favorece el uso de ventanas con Argón. ya que muchas veces se tienen nociones equivocadas acerca de lo que es más benigno o más dañino para el ambiente. Jorge (1996) Propuesta de mejoramiento de las condiciones del confort térmico interior del Hábitat Social a partir de sobrecosto cero". Buildings and Environment. Vol 32.. Proceedings of the International Workshop on Sustainability of Cities and Buildings. UM. Uso del análisis del ciclo de vida en edificios.ASES.C. P. Energy in Arquitecture. 28 al 31 de Octubre de 2001. Año 1999. A. T.A (2001) Evaluación ambiental y económica de materiales mampuestos alternativos PROPUESTOS en una vivienda social rural. Cole. Truslove. American Institute of Architects. Honey. (1999). A. Fortaleza (Brasil). M. Cantón. Arena... Fortaleza. (1983): «Passive Solar Design Handbook». Steemers.D. UTN-FRM. A. Fernández. Argentina. Arena. 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