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FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
RESULTADOS DE PROCESOS DE SIMULACIÓN EN PROCESO DE
INVESTIGACIÓN NZEB, PRIMER AÑO DE MEDICIÓN Y ANÁLISIS
DE CICLO DE VIDA
1. Introducción
sus siglas en inglés) es una construcción
logrando un autoabastecimiento energético
2010). En Centroamérica y el Caribe se cuenta, en
la implementación de estas construcciones.
Dichas condiciones incluyen una alta incidencia
solar y climas tropicales moderados en ciertas
regiones. Aunque el interés en este concepto
es creciente, su implementación es incipiente
limitados proyectos piloto y la incertidumbre
sobre los costos asociados. En 2019, se diseñó
y construyó un prototipo experimental NZEB en
el campus de la UCA en El Salvador, denominado
el proyecto se buscaba estudiar a profundidad
los factores que permitirían la implementación a
gran escala de construcciones de cero emisiones,
y ambiental bajo condiciones reales. El presente
ciclo de vida del NZEB El Salvador.
2. Metodología
Parte I: Procesos de simulación y
medición del NZEB El Salvador
El objetivo de la primera parte es estudiar
paramétricamente qué características de
desde la perspectiva del costo de ciclo de vida,
a modo de iniciar una discusión sobre nuevos
Expositor
Luis Aarón Martínez
Investigadores
Luis Aarón Martínez
Mario Chávez
Carlos Mario Flores
Julio Samayoa
Departamento de Ciencias Energéticas y Fluídicas
Lizeth Rodríguez Rodríguez
Arturo Cisneros
Departamento de Organización del Espacio
INVESTIGACIONES UCA, 2019-202068
códigos de construcción que incentiven este
observado del prototipo construido en la UCA
bajo condiciones reales durante el primer año
de operaciones.
Se optó por una metodología de simulación
numérica, empleando programas comerciales,
disponibles de código abierto. Se consideró
como función objetivo el costo de ciclo de vida
como la suma en valor presente del costo de
construcción y costo de operación durante
consideró un periodo de 30 años y una tasa
grupo de ciudades de la región de Centroamérica
el diseño óptimo. En la parte de mediciones, se
de información energética y térmica, con lo cual
junio 2019 a enero 2020, a modo de calcular el
balance energético real.
Parte II: Análisis de ciclo de vida en
NZEB El Salvador
La norma ISO 14040 (AENOR, 2006) establece
impactos ambientales potenciales a lo largo de
todo el ciclo de vida de un producto o servicio
desde la extracción de materias primas, pasando
por la producción y uso, hasta el tratamiento
decisiones en etapa temprana de diseño, ya
que aporta información a través de un proceso
generadas por el proyecto, pero también puede
contribuir a retroalimentar las metodologías de
diseño, ya que brinda indicadores de desempeño
funcionamiento.
En el caso de Laboratorio NZEB El Salvador, se
energéticas en su etapa de uso y funcionamiento,
a través de la dirección de un Trabajo de
gracias a que ya se contaba con la información de
las etapas de diseño, construcción y uso, de tal
forma que con base en los documentos de diseño
energía neta; por lo tanto, el consumo total
energético en todas sus etapas de ciclo de vida
es el principal interés del estudio, pero también
tomando en cuenta los datos de United Nations
Environment Programme, Buildings and Climate
Change (Chau y otros, 2015) que indica que los
CO2 en cada una de sus etapas de ciclo de vida,
el cual se resume en 4 fases de trabajo:
1. Desglose de sistemas constructivos y
se dividió en 16 sistemas que se agrupan en
(fachadas), techo e instalaciones.
2.
se toma en cuenta el mantenimiento, el
consumo y generación energética anual, se
proyecta una vida útil de 50 años. Los datos
procesados de consumo y generación fueron
tomados de las aportaciones de dos trabajos
la vez habían sido contrastados con datos de
simulación energética de la etapa de diseño.
3.
plantean dos escenarios, el primero es
en relleno sanitario, mientras que el segundo
es un desmontaje controlado en el que se
estimaron los porcentajes de reciclabilidad
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y reutilización de los componentes para
evitar tornarse en desechos.
4. Simulación con software SimaPro versión
por metodología de simulación se basa en
la visión de economía circular, tomando en
cuenta los impactos desde la extracción de
materias primas, fabricación de materiales
(incorporados), construcción, etapa de uso
y reúso que cierra el ciclo y disminuye la
generación de desechos para convertirlos en
nuevas fuentes de materia prima. La base de
datos ICE se toma de Ecoinvent adaptada a
la matriz energética de El Salvador.
5. Resultados
Parte I: Procesos de simulación y
medición del NZEB El Salvador
determinar las características de diseño que
admitirían el mínimo costo de ciclo de vida. Se
encontró que, para la mayoría de las ubicaciones
la propuesta del caso óptimo se repetían o
variaban muy poco. Debido a esto es posible
NZEB para la región. Este sería un primer paso
mismo fueron presentadas en la Tabla 1. Debe
pues se han usado valores actuales de precios de
materiales, equipos y costo de la energía, todos
ellos sujetos a variaciones. Aun considerando
dichas variaciones, se puede esperar que con el
paso del tiempo dichos precios tiendan a la baja,
incrementos en el costo de la energía también
energético real obtenido de mediciones, la Figura
3 muestra los resultados obtenidos para el
ha operado todos los meses con un balance
la que consume. Los valores reportados son
congruentes con las simulaciones energéticas
Tabla 1. Características óptimas para las ciudades estudiadas
Características de la envolvente Valores
Tipo de aislante. Poliuretano.
Espesor de aislamiento en paredes. Entre 4 y 8 cm.
Conductividad del aislante.
Espesor de aislamiento en techo. Entre 1.5 y 2 pulgadas.
Conductividad en techo.
Conductividad de ventanas.
SHGC de ventanas. 0.25-0.31
LT de ventanas. 0.24-0.35
Tipo de equipo. VRF
COP. Iguales o mayores a 4.
Control de iluminación. Continuo.
Tipo de energía renovable. SFV.
INVESTIGACIONES UCA, 2019-202070
Figura 1. Balance energético anual para modelo optimizado para cinco ciudades.
Figura 2. Balance energético anual para modelo optimizado para cinco ciudades.
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
jun-19
ago-19
oct-19
dic-19
jul-19
sep-19
nov-19
ene-19
Ilopango Acajutla Ciudad de
San Pedro
Sula
Ciudad de
Guatemala
Consumo energético
Generación solar
14400
14100
13800
13500
13200
12600
12300
12000
11700
11400
11100
10800
10500
Managua
San José Ciudad de
La Habana San Juan
Consumo energético
Generación solar
14400
14100
13800
13500
13200
12600
12300
12000
11700
11400
11100
10800
10500
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Parte II: Análisis de ciclo de vida
en NZEB El Salvador
ciclo de vida por metro cuadrado con proyección
de ciclo de vida de 50 años. Siendo estos valores
muy bajos con relación a los promedios de
del proyecto de investigación japonés Life
Cycle Carbon Minus (Takase y otros, 2013).
impactos es la de impactos incorporados en los
materiales; asimismo, son revertidos gracias a
alto potencial de evitar impactos, tanto por el uso
de recurso de fuente renovable como el cierre
contribuye a disminuir la huella de carbono y
que es posible su implementación en la latitud
de El Salvador (ver Figuras 4 y 5)
Tabla 2. Resultados de análisis de ciclo de vida
Resultados
Impactos
kgCO2e/m2
Impactos
MJ/m2
548.80 5,290.20
244.60 -2,322.00
ETAPA DEL CICLO DE VIDA
Impactos
incorpodados
54.78
9.29
-38.49
-1.12
Impactos por
construcción
Etapa
operativa
Disposición
60.00
50.00
40.00
30.00
20.00
10.00
0.00
-10.00
-20.00
-30.00
-40.00
Figura 5. Valores de energía en MJ en cada etapa de ciclo de vida NZEB.
GIGAJOULES
Impactos
incorpodados
2202.03
230.67
-1923.90
-741.00
Impactos por
construcción
Etapa
operativa
Disposición
2500.00
2000.00
1500.00
1000.00
500.00
0.00
-500.00
-1000.00
-1500.00
-2000.00
-2500.00
ETAPA DEL CICLO DE VIDA
INVESTIGACIONES UCA, 2019-202072
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.
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. 395-
Hernández, F. A., Lemus, I. A., Solano, F. E., & Martínez, L. A. (2020). ¿ Qué características se
requieren para que un edificio sea cero energía neta con un costo mínimo de ciclo de vida en la región
de Centroamérica y el Caribe? S. E.
Martínez, L. A., Romero, C. M., Castellanos, F. A., Chávez, M. W., Flores, C. M., Rodríguez, L. y
Ariza, R. I. (2018). Energy Simulation of Proposed Net Zero Energy Laboratory Building in Central
America. In 2018 IEEE 38th Central America and Panama Convention
1-6. IEEE.
Sartori, I., Napolitano, A., Marszal, A. J., Pless, S., Torcellini, P., & Voss, K. (2010). Criteria for
In International Conference on Solar Heating, Cooling and
Buildings (EuroSun, 2010).
Takase, K., Nakagawa, A., Kuwasawa, Y., Mae, M., & Murakami, S. (2013). The result of experimental
residence in LCCM demonstration house. AIJ Journal of Technology and Design, 19 (42), pp. 661-664.
