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FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
ANÁLISIS COMPARATIVO DE SISTEMAS ESTRUCTURALES
INDUSTRIALIZADOS PARA EDIFICACIÓN VERTICAL A TRAVÉS
DE PARÁMETROS DE SOSTENIBILIDAD
1
1. Introducción
Evitar los impactos ambientales en el sector de
la construcción es uno de los retos planteados
leyes, reglamentos, códigos, normas y manuales.
El evento detonante de este fenómeno global ha
se comprometieron a reducir las emisiones
de gases de efecto invernadero, a través de
estrategias enfocadas a combatir las causas de
emisiones. Dos de estas causas que contribuyen
residuos y la segunda es el uso de recursos no
renovables y quema de combustibles fósiles
(Comunidad Autónoma de Cataluña, 2017). El
relacionadas con gases de efecto invernadero
(Chau, Leung y Ng, 2015).
obligatorio cumplimiento para la evaluación y
rehabilitación y desmontaje (AENOR, 2006).
bases de datos que ayudan a los profesionales
vinculados al sector de la construcción a generar
mejores alternativas de desarrollo y a comprobar
los impactos que generan sus decisiones de
diseño. Asimismo, la industria tiene el deber de
incorporar información sobre las emisiones de
sus productos (AENOR, 2014) (Rossi, Marique,
Glaumann, & Reiter, 2012).
para la reducción de impactos incorporados es
la construcción con técnicas de prefabricación
indica un estudio comparativo entre escuelas
construidas con sistemas convencionales y
residuos y reducción en la huella de carbono
pueden ser de tipo abierto o cerrado, ya sea
elementos. En el caso de los sistemas cerrados,
cada elemento es coincidente con otro, provistos
Expositora e investigadora
Lizeth Rodríguez Rodríguez
Departamento de Organización del Espacio
1
El estudio completo puede ser recuperado de http://hdl.handle.net/2117/166482
INVESTIGACIONES UCA, 2019-202042
de compatibilidad entre sí. En contraste a estos,
pero requieren de especial atención a las uniones
(Albus, 2017 y Albus, 2018).
Para ampliar esta óptica, el presente trabajo
tiene como objetivo obtener los resultados de
dos tipos de impactos considerados relevantes
de energía a lo largo de la cadena de suministro
basado en el principio de la conservación de
la energía (G. P. Hammond & Jones, 2008), que
contenida en los materiales de construcción,
estos impactos son los siguientes: Energía
Contenida y CO2 equivalente, incorporados en
la fabricación y transporte de siete versiones de
modelos estructurales predimensionados con
2. Metodología
Se aborda el estudio desde tres puntos de vista:
sostenibilidad. Para construir el hilo conductor
se ha desarrollado un esquema metodológico que
resultados que fundamentan la fase que precede.
Fase I. Búsqueda de referentes
Hay especial interés en los casos de estudio de
casos de estudio fue la regularidad en el diseño
y el prescindir de arriostramiento.
prototipo
desarrollo estructural en siete combinaciones
de sistemas estructurales representativas
de las tipologías mencionadas en la Tabla 1
potencialmente puede albergar entre seis y ocho
unidades habitacionales (viviendas) por planta
criterio de desarrollo es la simetría en planta y la
Figura 1 y Tabla 1.
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Tomando en cuenta las condiciones del
(Ministerio de Fomento, 2009b), se establecen
de simultaneidad para las acciones. Son
generadas las combinaciones de Estados Límite
Último ELU y Estado Límite de Servicio ELS
para las acciones CTE-DB-SE-AE (Ministerio de
Fomento, 2009a).
Fase III. Análisis de parámetros
ambientales
Tomando en cuenta la base de datos ICE
Inventory of Carbon and Energy (G. Hammond,
Jones, Lowrie, & Tse, 2011) se desarrolla el
CO2 equivalente, por fabricación y transporte de
medibles para estimar el potencial de evitar
ambientales por la fabricación y transporte bajo
una aproximación tipo Cradle to Gate (cuna a
desde el origen de materias primas hasta la
3. Resultados
Cálculo de impactos ambientales por
fabricación
A continuación, se presentan los resultados del
Energy) y EC (Embodied Carbon) que son la
Energía y CO2 equivalente para cada uno de los
elementos. Ver Figura 2.1 y 2.2 y Tabla 2.
Tabla 1. Elementos del sistema estructural y envolvente
Sistema
estructural
Elemento
resistente
vertical
Elemento
resistente
horizontal
Losa
Fachada no
portante
PÓRTICOS
1-P-H
Pilar hormigón
prefabricado.
Viga
hormigón
prefabricada.
Placa alveolar.
Fachada
hormigón
prefabricada.
2-P-A
Pilar
acero HEB.
Viga
acero IPE.
Chapa
grecada.
Fachada
hormigón
prefabricada.
MUROS
3-M-H
Muro hormigón
prefabricado.
Placa alveolar.
4-M-M
Muro
madera CLT.
Panel CLT.
5-MIX-H
Módulo
semi cerrado.
Placa alveolar.
MÓDULO
3D
6-3D-H
Módulo 3D
hormigón
prefabricado.
7-3D-M
Módulos 3D CLT.
INVESTIGACIONES UCA, 2019-202044
SISTEMA
Área
(m2)
Peso
(T)
Peso (kg/
m2)
1-P-H Pórticos de hormigón prefabricado.
2570,40 1726,27 672
2-P-A Pórticos de acero.
2590,80 1430,24 552
3-M-H Muros de hormigón prefabricado.
2479,04 2391,89 965
4-M-M Muros de madera CLT.
2728,20 898,50 329
Módulo 3D de hormigón y forjado
prefabricado.
2621,44 1810,06 690
6-3D-H
Módulo 3D de hormigón
prefabricado.
2548,80 3174,27 1245
7-3D-M Módulo 3D de madera CLT.
2592,00 1135,54 438
Figura 2.1. Embodied Energy EE (MJ) fabricación. Fig. 2.2 Carbón EC (kg CO2 equivalente)
fabricación.
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
Millones
3,861,3
88.84
378,05
7.02
544,74
5.31
514,49
4.05
201,28
6.84
387,97
5.05
699,99
2.69
253,55
7.60
3,970,2
39.84
3,324,1
78.08
7,131,3
35.97
7,145,2
51.84
1-P-H
2-P-A
3-M-H
6-3D-H
4-M-M
7-3D-M
5,263.2
86.12
2,647,5
70.08
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
Millones
1-P-H
2-P-A
3-M-H
6-3D-H
4-M-M
7-3D-M
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Figura 3. Relación entre EE transporte (MJ/m2) y EE fabricación (MJ/m2).
Cálculo de impactos ambientales
por transporte
obra son estimados para un valor de impacto
ha tomado como muestra un vehículo de 14
y un vehículo de 40 toneladas para los elementos
Este dato se toma de tres empresas fabricantes
en Cataluña. El valor de impacto ambiental
Discusión
A continuación, se presentan los resultados
evitar impactos, aplicando los siguientes tres
conceptos:
a. Reutilización:
elementos desechados y darles un uso igual
evitar impactos, como la capacidad de los
sentido, para el vehículo de 14 toneladas, el
En la Figura 3 se presentan los impactos por
transporte y fabricación, así como la relación
comparativa entre ambos, siendo de hasta 121
veces mayor el impacto por fabricación que el
para mantener su función estructural en
caso de ser desmontados y tener que ser
ensamblados nuevamente para una segunda
aquellos elementos con un alto potencial de
35
3000
30 2500
25 2000
20 1500
15 1000
10 500
5 0
0
1-P-H 2-P-A 3-M-H 4-M-M 6-3D-H 7-3D-M
18 28 30 21 22 23 32
1502 2753 2123 970 1515 2803 1282
18
28
30
21
22
23
32
1515
2803
1282
970
1502
2753
2123
INVESTIGACIONES UCA, 2019-202046
no pierden su capacidad resistente debido
al tipo de unión generalmente articulado
usual en las estructuras de prefabricación
b. Durabilidad: es una cualidad de la calidad
permanece cumpliendo sus funciones
sin perder sus atributos para lo que ha
sido diseñado. Para que la durabilidad se
mantenga en el tiempo en las estructuras,
recomienda que el mantenimiento sea dado
al menos cada 10 años. En este sentido, se
ha optado por hacer una valoración de 0 a
10 años, siendo correlativo con el porcentaje
c. Funcionabilidad:
a la función para la que ha sido creada, es
decir, los espacios servidos, aunque con
a circulación y accesos, quedando fuera de
5. Conclusiones
Con respecto a la fase de investigación:
1.
evolucionando desde hace casi un siglo,
los sectores ni en todos los países, pero
promociones de vivienda que potencian la
innovación tecnológica.
Con respecto a la fase de desarrollo:
2. El anteproyecto estructural y
predimensionado ante carga gravitatoria
es una muestra representativa para una
evaluación y toma de decisión en las etapas
tempranas de un proyecto, pero para la
etapa decisiva es requerido todo el escenario
demandante de la estructura, lo que lleva
al equipo de diseño a considerar sistemas
abierta y cerrada, o entre sistemas
prefabricados y sistemas in situ.
Con respecto a la fase de análisis:
3. La relación de los factores ICE que valoran
el impacto ambiental de un material en una
determinada etapa del ciclo de vida no son
no es indicador de superioridad en impactos
kg contra el de hormigón prefabricado RC
el del acero nueve veces mayor que el de
hormigón. Sin embargo, en la relación entre
una relación de dos a uno del acero respecto
entre factores ICE de madera CLT es igual a
Sin embargo, la relación entre impactos de
al hormigón que la madera.
4. En la relación de impactos por fabricación
y transporte, la fabricación supera hasta
evaluando distancias de hasta 1,000 kms, con
5.
al peso de los elementos transportados,
por tanto, al optar por tecnología pesada
debe hacerse a corta distancia, en este
caso se han considerado 200 km. Por otra
parte, la relación bajo peso, bajo impacto en
transporte, es evidente para el caso de los
los muros, ya que en el caso de los módulos
3D de madera, el volumen es sinónimo de
impacto mayor al peso, pues al transportar la
lo que se transporta.
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AENOR, A. E. de N. y C. (2006). Norma UNE-EN 14040:2006. Gestión ambiental. Análisis del ciclo de
vida. Principios y marco de referencia. (ISO 14040:2006) UNE-EN 14040:2006.
AENOR, A. E. de N. y C. (2014). Norma UNE-EN 15804:2012+A1. Sostenibilidad en la construcción.
Declaraciones ambientales de producto. Reglas de categoría de producto básicas para productos de
construcción. Norma Española versión de Norma Europea UNE-EN 15804:2012.
Albus, J.
Annual
International Conference on Architecture, 393.
Albus, J. (2018). Prefabricated housing : construction and design manual. Berlín: DOM publishers,.
Asam, C. (2007). Recycling prefabricated concrete components–a contribution to sustainable
construction. Institute for Preservation and Modernisation of Buildings, Technical University of Berlin,
Berlin, Germany, IEMB Info, 3, 2007.
Chau, C. K., Leung, T. M., & Ng, W. Y. (2015). A review on life cycle assessment, life cycle energy
assessment and life cycle carbon emissions assessment on buildings. Applied Energy, 143 (1), pp.
Comunidad Autónoma de Cataluña. (2017). Ley 16/2017 del Cambio Climático. DOGC No 7426,
BOE No234 Legislación Consolidada referencia BOE A-2017-11001.
Hammond, G., Jones, C., Lowrie, E. F., & Tse, P. (2011). Embodied carbon. The Inventory of Carbon
and Energy (ICE). Version (2.0).
Hammond, G. P., & Jones, C. I. (2008). Embodied energy and carbon in construction materials.
Proceedings of the Institution of Civil Engineers-Energy
Ministerio de Fomento, G. de E. (2009a). CTE-DB-SE-AE.
Ministerio de Fomento, G. de E. (2009b). CTE-DB-SE
Pons, O., & Wadel, G. (2011). Environmental impacts of prefabricated school buildings in Catalonia.
Habitat International
Rossi, B., Marique, A. F., Glaumann, M., & Reiter, S. (2012). Life-cycle assessment of residential
buildings in three different European locations, basic tool. Building and Environment, 51, pp. 395-
