INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA. Área Académica Agroforestal. Programa de Maestría en Gestión de Recursos Naturales y Tecnologías de Producción
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- Domingo Acuña Herrero
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1 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA Área Académica Agroforestal Programa de Maestría en Gestión de Recursos Naturales Tecnologías de Producción RESUMEN DE INVESTIGACIÓN METODOLOGÍA DE MEDICIÓN DE HUELLA DE CARBONO PARA EDIFICACIONES EN EL CONTEXTO NACIONAL Y SU APLICACIÓN EN EL MÓDULO HABITACIONAL TRÓPIKA Estudio realizado como Trabajo Final de Graduación Arq. Silvia Solano Quesada Tutor: Ing. Edgar Ortiz Malavassi, PhD Cartago, Costa Rica Abril 2014
2 Metodología de medición de huella de carbono para edificaciones en el contexto nacional su aplicación en el módulo habitacional Trópika Silvia Solano Quesada Correo electrónico: Teléfono (506) Introducción El cambio climático es en la actualidad, uno de los impactos ambientales que genera maor discusión en paneles internacionales nacionales, pues requiere que se emprendan acciones humanas inmediatas que permitan reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Como respuesta a esta problemática, en el año 2007, el Gobierno de Costa Rica adquiere el compromiso de llegar a ser Carbono Neutral al año 2021 (Granados Solís, 2014). Al ser una estrategia a nivel de país que busca establecer una economía baja en emisiones, todos los sectores, organizaciones empresas, deben iniciar la búsqueda de estrategias apropiadas que les permitan contribuir con estos objetivos. El sector de la construcción costarricense no debe estar aislado de esta problemática debe emprender el camino hacia la competitividad, basado en un compromiso con sentido ambiental enfocado en la problemática del cambio climático. En este sentido, la generación de respuestas arquitectónicas constructivas debe darse desde dos enfoques, principalmente. El enfoque de adaptación que permite la generación de propuestas resilientes a los cambios en el clima que son necesarias en el Trópico, zona de alta vulnerabilidad. Y el enfoque de mitigación, que promueve la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Con el enfoque de mitigación en mente con el fin de comprender el impacto ambiental relacionado al cambio climático que genera la construcción de una edificación, se desarrolló la investigación Metodología de medición de huella de carbono para edificaciones en el contexto nacional su aplicación en el módulo habitacional Trópika. En el marco de la competencia internacional sobre construcción sostenible eficiencia energética, Solar Decathlon Europe En la cual participó el Instituto Tecnológico de Costa Rica con el equipo interdisciplinario de estudiantes, TEC Team el proecto del módulo habitacional Trópika. Antecedentes de la investigación Un parámetro con respecto a la construcción las repercusiones negativas en el ambiente, es el consumo de energía las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que se generan por estas necesidades de energía (van Gorkum, 2010). La industria de la
3 construcción, se ha enfocado en buscar alternativas de reducción de consumo energético, con el fin de disminuir la factura energética durante la etapa de uso del edificio por consecuencia, las emisiones de dióxido de carbono. Por lo general, cuando se calculan las emisiones de GEI se hace durante la etapa operativa pocas veces se maneja la reducción de GEI de una manera integral desde el diseño de un edificio la concepción de la obra. La industria de la construcción, requiere de la extracción de grandes cantidades de materiales que al final se convierte también en consumo de energía en emisiones contaminantes hacia la atmósfera. Cada material de construcción debe ser extraído, procesado transportado a su lugar de uso por lo que se considera que los materiales tienen energía dióxido de carbono incorporado (Hammond & Jones, 2008). Si pensamos en una edificación como un producto final que se entrega a un cliente al cual queremos indicarle la huella de carbono incorporada en la edificación (como una declaración etiquetado ambiental de un producto), se deberán utilizar las metodologías internacionales que permitan una evaluación de las emisiones de GEI en el ciclo de vida parcial o total de un producto. El ciclo de vida de las emisiones de gases de efecto invernadero se refiere a las emisiones que son liberadas como parte de los procesos de manufactura, transporte, uso, reciclaje o disposición final de los productos o servicios (British Standards Institute, 2011). El análisis de la huella de carbono en el ciclo de vida de una edificación, permitirá generar un factor de emisión en kg CO2e por m2 de construcción, el cual indica la huella de carbono incorporada en una edificación. Figura 1. Límites de la cuna a la construcción Fuente: (Solano-Quesada, 2014) La investigación realizada Como problema de la investigación, se identificó que a nivel nacional, no existen aún metodologías de medición de huella de carbono de producto, adaptadas al sector de la construcción costarricense, que permitan indicar la huella de carbono incorporada en una edificación. Los objetivos del proecto de investigación fueron a) Analizar comparar cualitativa cuantitativamente, metodologías
4 internacionales para medición de huella de carbono de producto, b) Seleccionar una de las metodologías analizadas adecuarla a las condiciones nacionales, c) Aplicar la metodología internacional seleccionada en el estudio de caso del proecto del módulo habitacional Trópika. Se seleccionó la metodología ISO/TS 14067: 2013 Greenhouse gases, Carbon Footprint of products: Requirements and guidelines for quantification and communication se establecieron criterios de aplicabilidad para el sector costarricense de la construcción. Posteriormente, se aplicó la metodología en el estudio de caso con el objetivo de realizar el análisis de ciclo de vida parcial del módulo habitacional Trópika determinar el impacto potencial sobre el calentamiento global de los procesos de: adquisición de materiales, construcción de obra distribución (transporte de materiales al sitio), generación de desechos de construcción su correspondiente traslado al relleno sanitario. Las etapas de uso del edificio el fin de su vida útil o deconstrucción, estuvieron fuera del objeto de estudio. El alcance del estudio se definió como la contabilización de emisiones directas e indirectas desde la cuna a la construcción. Para la realización del proecto de graduación, se trabajó de manera integrativa con el TEC Team, desde la etapa de conceptualización diseño hasta la construcción de la obra en el Instituto Tecnológico de Costa Rica. De esta manera, se logró guiar en la selección de estrategias, materiales métodos constructivos sostenibles que permitieran generar una edificación baja en huella de carbono. Se diseñó desarrolló una herramienta de medición de huella de carbono para edificaciones a nivel nacional llamada Construe Neutral, que permite cuantificar las emisiones generadas en el ciclo de vida parcial de una edificación en términos de CO 2 e. Los factores de emisión utilizados se obtuvieron en primera instancia de datos nacionales generados por el Instituto Meteorológico Nacional (IMN). En segunda instancia se utilizaron fuentes secundarias como referencias bibliográficas bases de datos internacionales (benchmark). La implementación de la metodología la herramienta diseñada se validaron a través de un análisis de sensibilidad. En este análisis se compararon los resultados generados en Construe Neutral con los obtenidos en software especializado SIMA Pro V 7.3.3, otras calculadoras de acceso libre así como datos obtenidos de la Literatura. Se logró demostrar la obtención de datos equivalentes.
5 Figura 2. Esquema de la calculadora Construe Neutral Fuente: (Solano-Quesada, 2014) Descripción del estudio de caso El módulo habitacional Trópika es un prototipo de vivienda inteligente, eco amigable, autosuficiente energéticamente de bajo consumo. construeron en madera de pino (Pinus sp.). Cuenta con un área de construcción de 108 m2 de los cuales, 53 m2 (lobb, terraza rampa de acceso) se consideran como media área. Por lo que para efectos de este estudio, se tomaron en cuenta 81 m2 de construcción. Su sistema constructivo es modular, prefabricado transportable, además se puede ensamblar desensamblar fácilmente. La estructura principal secundaria es en madera laminada de melina (Gmelina arborea). La estructura secundaria (cerramientos) elementos arquitectónicos varios se Figura 3. Construcción del módulo habitacional, Versalles, Francia. Fuente: (Solar Decathlon Europe, 2014). Los cerramientos exteriores algunos internos, fueron fabricados con paneles en madera de teca rescatada de residuos industriales proveniente de plantaciones certificadas FSC Forest Stewardship Council. También se utilizó plwood
6 de pochote nacional paneles de fibrocemento en menor cantidad. El entrepiso de la vivienda, se construó con paneles estructurales compuestos fabricados con tres capas encoladas madera (melina, balsa OSB). Se instaló aislamiento termoacústico de fibra mineral (rockwool) en paredes cubierta. La cubierta instalada es de acero laminado calibre 26/26 las fundaciones, diseñadas para ser transportables, fueron fabricadas en acero estructural. Genera su propia energía a través de paneles fotovoltaicos multicelulares calienta el agua por medio de calentadores solares ubicados en la cubierta. Figura 5. Construcción del módulo habitacional, Versalles, Francia. Fuente: TEC Team (2014) Figura 4. Paneles de teca recuperada, estructura de madera de pino aislamiento termo acústico de lana de roca. Fuente: TEC Team (2014) Trópika está diseñado para funcionar eficientemente a través de técnicas pasivas de ventilación e iluminación natural. Posee una chimenea solar que extrae el aire caliente de la casa lo expulsa por un ducto que sobresale por cubierta. De esta forma, es importante anotar que se elimina el uso de sistemas tradicionales de aire acondicionado. Figura 6. Módulo habitacional Trópika. Fuente: TEC Team (2014) Resultados obtenidos El dióxido de carbono equivalente (CO 2 e ) emitido por el módulo habitacional Trópika para los límites establecidos de la cuna a la construcción fue de 28 toneladas el factor de emisión por m 2 de construcción de 350 kg CO 2 e.
7 Los materiales de construcción representaron el 80% de la huella de carbono total de la edificación generaron 22,5 ton CO 2 e. El 50% del peso de los materiales corresponde a la madera de melina, teca o pino, proveniente de fuentes nacionales. A pesar de ser el material con maor aporte al peso de la edificación, no fue la madera la que más emisiones generó. El metal, materia generó el 39% de las emisiones de GEI la madera 22%. Al ser la madera, un material que fija CO 2 durante su vida útil, se realizó la cuantificación del carbono fijado. El resultado final indica que fue de -15 ton CO 2 e. Por lo tanto, el balance final de emisiones del módulo habitacional fue de 13 ton CO 2 e (Gráfico1) Ton CO 2 e Gráfico 1. Emisiones de dióxido de carbono equivalente energía por entradas de materiales Según lo indican estudios de caso revisados en la literatura, una vivienda liviana de madera en Inglaterra, similar a Trópika, puede rondar entre 403 a 495 kg CO 2 e por m 2 de construcción. Una construcción de concreto, puede rondar en los 569 kg CO 2 e por m 2 de construcción. Por lo que se puede decir que gracias a las estrategias implementadas de manera integral desde la concepción de la obra, permitieron que Trópika sea una edificación baja en huella de carbono. Conclusiones Existen metodologías para medición de huella de carbono de productos que se pueden adaptar al contexto nacional regional de la construcción tal como se demostró en la presente investigación. Estas metodologías así como las herramientas de cálculo como
8 Construe Neutral, pueden dirigirse a desarrollar software especializado adaptados al medio costarricense, que colaboren con el sector de la construcción los profesionales involucrados (ingenieros, arquitectos, planificadores urbanos, etc.) en el planteamiento e implementación de proectos sostenibles bajos en huella de carbono, desde un enfoque de ciclo de vida. Los beneficios que se pueden obtener, además de un ambiente construido que genera un menor impacto negativo en el ambiente, es el crear datos medibles, verificables comparables dentro del sector de la construcción en relación a los materiales utilizados, el manejo de residuos entre otros. Los indicadores permitirán analizar mejorar los procesos constructivos guiar al sector de la construcción privado estatal hacia el aporte positivo para la generación de una economía costarricense, baja en huella de carbono. Agradecimientos Al Ministerio de Ciencia, Tecnología Telecomunicaciones (MICITT) así como al Consejo Nacional para Investigaciones Científicas Tecnológicas (CONICIT) por el aporte brindado para la realización conclusión de los estudios realizados. Referencias Bibliográficas British Standards Institute. (2011). PAS 2050:2011. Specification for the assessment of the life ccle greenhouse gas emissions of goods and services. Recuperado el 2 de Mao de 2013 desde bsi. shop: Granados Solís, A. (2014). Decimonoveno Informe Estado de la nación en Desarrollo Humano Sostenible. Carbono Neutralidad: Avances Desafíos de cara al año San José: Estado de la Nación. Hammond, G., & Jones, C. (2008). Embodied energ and carbon in construction materials. Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 161 (2), Solano-Quesada, S. (2014). Metodología de medición de huella de carbono para edificaciones en el contexto nacional su aplicación en el módulo habitacional Trópika. Instituto Tecnológico de Costa Rica, Cartago. Solar Decathlon Europe. (2014). Downloads_ Photos. Recuperado el 10 de Enero del 2015 desde Solar: photos TEC Team. (2014). Project Manual #4. Instituto Tecnológico de Costa Rica, Cartago.
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