Herramientas de Ecodiseño Análisis del Ciclo de Vida de Productos

ECODISEÑO EN EL CONTEXTO DEL DESARROLLO DE PRODUCTOS Herramientas de Ecodiseño Análisis del Ciclo de Vida de Productos Agustín Chiminelli Sarría Centro de Simulación Computacional Instituto Tecnológico de Aragón Zaragoza, 11 de febrero de 2009

EcoDiseño - Definición Nueva metodología para el diseño de productos en la cual se consideran los impactos ambientales en todas las etapas del proceso de diseño y desarrollo de productos para lograr productos que generen el mínimo impacto ambiental posible a lo largo de su proceso de vida. TU Delft University (Holanda) Integración de los aspectos medioambientales en el diseño del producto con el fin de mejorar su comportamiento medioambiental a lo largo de todo su ciclo de vida. Directiva 2005/32/CE reducir el considerando el a través de un que integre impacto ambiental ciclo de vida del producto diseño criterios medioambientales

Análisis del Ciclo de Vida (ACV) Recopilación y evaluación de las entradas, las salidas y los impactos ambientales potenciales de un sistema de producto a través de su ciclo de vida SISTEMA DE PRODUCTO Procesos Unitarios + Interacciones UNE-ISO 14040 ENTRADAS Recursos Materiales Energía SALIDAS Productos Emisiones DE LA CUNA A LA TUMBA LCAs provide the best framework for assessing the potential environmental impacts of products currently available.. European Integrated Product Policy, IPP (COM (2003) 302)

Evolución hacia el EcoDiseño y el ACV Sistema de Gestión Medioambiental Declaración Medioambiental Reglamento EMAS Etiquetado Ecológico Ecodiseño METODOLOGÍA: Análisis de Ciclo de Vida (Normas asociadas: UNE-EN ISO 14040/44/50:2006) Definición del objetivo y el alcance del Análisis Análisis de Inventario de Ciclo de Vida (ICV) Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV)) Interpretación del Ciclo de Vida Aplicaciones directas -Desarrollo y mejoras de producto -Planificación estratégica -Desarrollo de políticas públicas -Marketing -Otras

Análisis del Ciclo de Vida (ACV) Es un proceso objetivo para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad, - identificando y cuantificando tanto el uso de materia y energía como los vertidos de todo tipo al entorno, - determinando el impacto de ese uso de materia y energía y de esas descargas al medioambiente, - evaluando y llevando a la práctica oportunidades de realizar mejoras ambientales. Sistema de Producto SETAC - EUROPE, 1993 Identificación de subsistemas y procesos unitarios Diagrama de Flujo Genérico

Normas de aplicación ISO 14040:2006 - Gestión ambiental - Análisis del ciclo de vida. Principios y Marco de referencia. ISO 14044:2006 - Gestión ambiental - Análisis del ciclo de vida. Requisitos y directrices. Otras Normas de Apoyo ISO/TR 14047 - Gestión ambiental - Evaluación del impacto del ciclo de vida. Ejemplos de aplicación de ISO 14042. ISO/TS 14048 - Gestión ambiental - Evaluación del ciclo de vida. Formato de documentación de datos. ISO/TR 14049 - Gestión ambiental - Evaluación del ciclo de vida. Ejemplos de la aplicación de ISO 14041 a la definición de objetivo y alcance y análisis de inventario.

Estructura metodológica del ACV (UNE-EN 14040/44) Los estudios de ACV deben incluir la definición del objetivo y el alcance, el análisis del inventario, la evaluación del impacto y la interpretación de los resultados. UNE-ISO 14040/44/50 Definición del objetivo y el alcance Análisis de Inventario de Ciclo de Vida (ICV) Interpretación del Ciclo de Vida Aplicaciones directas -Desarrollo y mejoras de producto -Planificación estratégica -Desarrollo de políticas públicas -Marketing -Otras Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV) Adicionalmente a estas fases, se recomienda la realización de una revisión critica por parte de terceros (expertos), a fin de asegurar la coherencia y transparencia del estudio y validar técnica y científicamente los métodos utilizados.

Estructura metodológica del ACV (UNE-EN 14040/44) Objetivo y alcance del estudio La definición del objetivo debe dejar claro el propósito del estudio, lo cual se concreta en la especificación de los siguientes puntos: Definición del objetivo y el alcance Análisis de Inventario de Ciclo de Vida (ICV) Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV) Interpretación del Ciclo de Vida -Aplicación prevista -Razones para realizar el estudio -Público previsto (personas a las que se prevé comunicar los resultados) -Posible utilización de los resultados en aseveraciones comparativas UNE-ISO 14040/44/50 La definición del alcance debe estar conforme con el objetivo planteado y debe considerar y describir claramente los siguientes puntos: -Sistema de producto -Funciones del sistema -Unidad funcional -Límites del sistema -Procedimientos de asignación -Metodología de la EICV y tipos de impacto -Interpretación a utilizar -Requisitos relativos a datos (y su calidad) -Suposiciones, juicios de valor y elementos opcionales -Limitaciones -Tipo de revisión crítica (si la hay) -Tipo y formato de Informe

Estructura metodológica del ACV (UNE-EN 14040/44) Análisis de inventario de ciclo de vida (ICV) El Inventario de Ciclo de Vida implica la recopilación y la cuantificación de las entradas y salidas del sistema de producto en estudio. Existen tres tipos de flujos principales: flujos elementales (pueden ser emitidos al ambiente o extraídos del mismo) como emisiones o recursos energéticos, flujos intermedios (entre unidades funcionales) que pueden ser de productos o energía, y flujo de residuos (un subtipo de flujo de productos). Definición del objetivo y el alcance Análisis de Inventario de Ciclo de Vida (ICV) Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV) Interpretación del Ciclo de Vida UNE-ISO 14040/44/50 Existen dos fuentes de ICV diferentes: Foreground (Primer Plano):Información específica de proveedores/operarios. Background (Antecedentes): Información de los materiales consumidos, cargas energéticas, etc. Utilización de bases de datos específicas. En el modelado del sistema de producto ambas se vinculan. Pasos asociados al ICV: recopilación y cálculo de datos, validación de datos, determinación de la relación de los datos con los procesos unitarios y la unidad funcional, ajuste de los límites de sistema (proc. Iterativo). Necesidad de contar con un diagrama de flujo para el sistema de producto

Estructura metodológica del ACV (UNE-EN 14040/44) Evaluación del impacto del ciclo de vida Definición del objetivo y el alcance En base a la información obtenida del inventario de ciclo de vida, se intenta evaluar la magnitud y cuan significativos son los impactos ambientales potenciales del sistema de producto analizado. Análisis de Inventario de Ciclo de Vida (ICV) Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV) Interpretación del Ciclo de Vida Elementos Obligatorios UNE-ISO 14040/44/50 - Selección de categorías de impacto, indicadores de categoría y modelos de caracterización. - Asignación de resultados del ICV a las categorías seleccionadas. - Cálculo de los resultados de indicadores de categoría Elementos Opcionales - Normalización. - Agrupación. - Ponderación. - Análisis de calidad de datos. ECO-INDICADORES

Estructura metodológica del ACV (UNE-EN 14040/44) Métodos de evaluación de impacto del ciclo de vida (EICV) Categorías de impacto para distintos métodos de EICV CML 1992 ECO 95 ECOPOINTS 97 ECO 99 CML 2 2000 EDIP IPCC 2001 CUM ENER DEM Utilización de materias primas y energía - ABIÓTICOS Utilización de materias primas y energía - ABIÓTICOS Utilización de materias primas y energía - BIÓTICOS Polución - EFECTO INVERNADERO Polución - REDUCCIÓN DE CAPA DE OZONO Polución - TOXICIDAD EN HUMANOS Polución - ECOTOXICIDAD EFECTO INVERNADERO REDUCCIÓN DE CAPA DE OZONO Emisiones- REDUCCIÓN DE CAPA REDUCCIÓN DE CAPA REDUCCIÓN DE CAPA DE OZONO DE OZONO DE OZONO TOXICIDAD EN HUMANOS (AIRE, TOXICIDAD EN AGUA,SUELO) HUMANOS X3 ECOTOXICIDAD (marina, agua fresca y terrestre) 3X ECOTOXICIDAD (agua cronica, agua aguda, suelo cronica) 3X SMOG DE VERANO E INVIERNO Polución - SMOG 2X Polución - individuales. ACIDIFICACIÓN ACIDIFICACIÓN Emisiones- ACIDIFICACIÓN ACIDIFICACIÓN Polución - ACIDIFICACIÓN EUTROFILIZACIÓN EUTROFILIZACIÓN EUTROFILIZACIÓN EUTROFILIZACIÓN EUTROFILIZACIÓN Polución - OLOR Polución - SÓLIDOS (RESIDUOS) USO DE RECURSOS (minerales y combustibles fósiles) RESIDUOS SÓLIDOS METALES PESADOS SUBSTANCIAS CANCERÍGENAS PESTICIDAS Síntesis de CATEGORÍAS DE IMPACTO definidas para distintas METODOLOGÍAS DE EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL No existen categorías de impacto. Los impactos se evalúan sin clasificación, desde las emisiones/consumos USO DE RECURSOS (minerales y combustibles fósiles) 2X Emisiones- ECOTOXICIDAD Emisiones-SMOG DE VERANO E INVIERNO (respiratory organic and inorganic) 2X Emisiones- SUBSTANCIAS CANCERÍGENAS Emisiones-CAMBIO CLIMÁTICO Emisiones-RADIACIÓN USO DE SUELO CAMBIO CLIMÁTICO (GLOBAL WARMING) FOTO-OXIDACIÓN RECURSOS RESIDUOS SÓLIDOS (radioactivo, peligroso, en masa) x3 CAMBIO CLIMÁTICO (GLOBAL WARMING) FOTO-OXIDACIÓN ESCORIA Sólo para cambio climático Sólo para consumo de recursos energéticos

Eco - Indicadores Los eco-indicadores intentan cuantificar numéricamente el impacto ambiental de un proceso o un producto. Partiendo del ICV, es una herramienta de Evaluación de Impacto de Ciclo de Vida (3º Fase de un ACV, elementos opcionales). - Mayor facilidad de interpretación respecto a un ACV - El tiempo asociado al estudio es menor - Menor profundidad del análisis de la información Definición del objetivo y el alcance Análisis de Inventario de Ciclo de Vida (ICV) Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV) Interpretación del Ciclo de Vida Objetivo - Integración de los resultados del ICV en un único valor -Normalización -Ponderación Limitaciones/Inconvenientes - Inventario Posibilidad de conseguir toda la información necesaria? Fiabilidad/precisión de la fuentes y los sistemas de medición? Propias del ACV - Caracterización de daños/impactos (locales regionales globales) - Valoración de daños/impactos - Ponderación del aporte de los distintos daños ambientales Propias de Eco-indicadores Los valores de eco-indicadores distintos no son comparables

Eco Indicador 99 Define sólo tres categorías de impacto (daño): Salud Humana: cambio climático, disminución del ozono estratosférico, efectos cancerígenos, etc. Calidad del Medioambiente: eco-toxicidad, acidificación, eutrofilización, uso de suelos, etc. Recursos: energía extra necesaria para extracción futura de recursos minerales y fósiles. Estructura Metodológica

Estructura metodológica del ACV (UNE-EN 14040/44) Interpretación del ciclo de vida Definición del objetivo y el alcance Fase del análisis de ciclo de vida en la que los hallazgos del análisis del inventario y la evaluación del impacto se evalúan con relación al objetivo y el alcance definidos para llegar a conclusiones y recomendaciones. Análisis de Inventario de Ciclo de Vida (ICV) Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV) Interpretación del Ciclo de Vida UNE-ISO 14040/44/50 - Identificación de asuntos significativos - Evaluación de los resultados Análisis de Integridad (todos los datos necesarios están disponibles y completos) Análisis de Sensibilidad (confiabilidad de los resultados en función de la incertidumbre de los datos, los métodos de asignación y de cálculo) Análisis de Coherencia (el trabajo realizado es finalmente coherente con el objetivo y el alcance definidos?) - Conclusiones, limitaciones y recomendaciones

Herramientas informáticas comerciales para ACV Herramientas informáticas principales: Bases de Datos + Software de análisis Bases de datos ELCD, Eco-Invent, US-LCI, Franklin Idemat,... Software comercial

Líneas de trabajo y capacidades ITA - Difusión y formación - Diagnóstico ACV - Asesoría para la selección de materiales y procesos - Soluciones tecnológicas para la mejora de la eficiencia energética - EcoDiseño de productos - Mediciones y ensayos (Laboratorio Químico, Laboratorio de Materiales, Laboratorio Eléctrico) - Programación de herramientas customizadas Dpto. Formación Informática ACV Diseño de Producto Grupos ITA involucrados Laboratorios Materiales Análisis experimental

ECODISEÑO EN EL CONTEXTO DEL DESARROLLO DE PRODUCTOS Ejemplo de Aplicación: Proyecto Análisis de Ciclo de Vida en Ascensores completos Ana Lorente Centro de Diseño de Producto Mecatrónico Instituto Tecnológico de Aragón Zaragoza, 11 de febrero de 2009

Fases del proyecto 1. Análisis de legislación y normativa asociada al sector. Determinación de las metodologías y herramientas más adecuadas para el análisis de ciclo de vida de un Ascensor completo y de sus componentes. 2. Definición de procedimientos para la realización de ACVs. Establecer una metodología para la medición del consumo energético durante la vida útil de del equipo. 3. Definición del formato del informe de ACV, definición de la UNIDAD FUNCIONAL y construcción del DIAGRAMA DE FLUJO de dichos sistemas. 4. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico/Eléctrico simplificado (estudio comparativo). 5. Generación de bases de datos y módulos de ACV específicos. Herramienta para hacer ACVs de cualquier equipo. 6. Valoración de los equipos con respecto a su eficiencia energética 7. Actividades de divulgación. 8. Realización de ACV sobre ascensor completo detallado.

Tareas realizadas 2. Definición de procedimientos para la realización de ACVs y marco metodológico del estudio. Elaboración de Guías, para el personal de MP y para la comunicación con los proveedores GUÍA PARA LA REALIZACIÓN DE LA FASE DE ANÁLISIS DE INVENTARIO EN EL ACV (2310_I070297) ANÁLISIS DE MÉTODOS DE EVALUACIÓN DEL IMPACTO DEL CICLO DE VIDA (2310_I070298) SELECCIÓN DEL MÉTODO DE EICV A EMPLEAR EN EL ESTUDIO (2310_I070298)...

Tareas realizadas 2. Selección de herramientas (software) y metodologías (EIA) a utilizar en el ámbito de estudio del proyecto. Análisis de programas informáticos para ACV: LCA Manager, EuP Manager, SIMAPRO, UMBERTO, ECOSCAN, GaBi, etc. Quién va a utilizar el Software? Qué formación tiene en ACV? Qué bases de datos se necesitan? Simapro

Tareas realizadas 3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo). DEFINICIÓN DE LA UNIDAD FUNCIONAL Qué se pretende hacer con los resultados del estudio? a qué público está dirigido? Conocer el impacto ambiental de 2 tipos de ascensores. Poder compararlos Establecer una referencia para aplicar mejoras. la fabricación, el uso y el desensamblaje de un ascensor con una capacidad de carga útil de 600 Kg, instalado en un edificio residencial de cinco plantas, con una población media de 80 personas y cuyo servicio abarca un período de 30 años Determinado por el Tráfico del Ascensor - Función: Transportar Pasajeros - Sistemas de producto: Ascensor Eléctrico - Unidad funcional: Ascensor Hidráulico X pasajeros transportados

Tareas realizadas 3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo). Fabricación ENTRADAS Recursos Materiales y Energía COMPONENTES Reciclado Reutilización ESTABLECIMIENTO Acopio de componentes DE LOS LÍMITES DEL SISTEMA Distribución USO FIN DE VIDA Hasta dónde llegamos? Instalación/Ensamblaje Mantenimiento Sustituciones Reparaciones Fase de Uso/Servicio Fase de Montaje SISTEMA DE PRODUCTO SALIDAS Productos y Emisiones

Tareas realizadas 3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo). SOLICITUD DE INFORMACIÓN A PROVEEDORES ELABORACIÓN DE CUESTIONARIOS DE RECOPILACIÓN DE DATOS - GUÍAS - CONTRAPESO - PREMONTADA - MÁQUINA - GRUPO HIDRAULICO - VARIADOR - CABLEADO - PARACAIDAS - LIMITADOR - AMORTIGUADORES - CABINA - CHASIS - PUERTAS...

Tareas realizadas 3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo). INVENTARIO DE LOS COMPONENTES FABRICADOS POR LA EMPRESA Plegado de Chapa Cabina Techo Suelo Paneles Jambas etc... Limitador de Velocidad SIMPLIFICACIÓN Puerta de Cabina Operador

Tareas realizadas 3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo). SIMPLIFICACIÓN: GUÍA PARA LA REALIZACIÓN DE UN ACV SIMPLIFICADO. APLICACIÓN A UN ASCENSOR COMPLETO.

Tareas realizadas 3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo). 1ª Simplificación: Componentes con peso inferior al 5 % del peso total del ascensor no se consideran. Sin embargo, aquellos componentes cuya carga ambiental pueda ser importante por alguna razón específica, sí deben ser tenidos en cuenta 2ª Simplificación: Una vez inventariado cada componente... Exclusión de aquellos elementos que pesan menos del 1% del componente (si se cree que su impacto medioambiental no es relevante). Asimilación de materiales de diferentes tipos a un solo tipo de material estándar (p. Ej: plásticos, gomas, etc.), en aquellos casos en que no se conoce cuál es el material correcto o cuando no se pueda calcular el impacto medioambiental de ese material con las bases de datos utilizadas. A la hora de hacer esta aproximación, se ha tenido especial cuidado de que los materiales reales no contuvieran productos químicos tóxicos o con alto impacto medioambiental que se estuvieran descartando del análisis. Exclusión de datos de procesos de fabricación (en los casos en que no se dispone de información o el peso de su impacto resulta irrelevante). Fase de Uso: Estimación del tráfico del ascensor, que no proviene de datos reales medidos en instalaciones, si no que ha sido estimada en función de las características y habitabilidad del edificio.

Tareas realizadas INTRODUCCIÓN DE DATOS DE COMPONENTES EN LA BASE DE DATOS DE SIMAPRO EJEMPLO:

Medidas de consumo de energía en ascensores, escaleras mecánicas y andenes móviles... Norma de Aplicación ISO/DIS 25745-1 Energy Performance of Lifts and Escalators. Part 1: Energy Measurement and Conformance Equipos utilizados Definición del Ciclo de Referencia Medir mínimo 10 ciclos Medir consumo en Stand By Equipo de medida etc. Medidor portátil de potencia y analizador de la calidad de suministro eléctrico, de clase A según norma IEC 61000-4-30 Pinzas amperimétricas, hasta 3000 A en corriente alterna Multímetro digital

Tareas realizadas 3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo). MEDICIONES DE CONSUMO ENERGÉTICO SOBRE LOS ASCENSORES ELÉCTRICO E HIDRAULICO SELECCIONADOS EN LA TORRE DE PRUEBAS DEL ITA E IN SITU 3L N PE P1 Potencia del Ascensor Controles Interruptor Principal. Circuito de Potencia de la máquina P2 Potencia para los elementos auxiliares Iluminación de Cabina Interruptor del Circuito de Iluminación P1 y P2 Se miden en Stand by y durante el viaje Iluminación de Hueco Medidas realizadas: - Ascensor completo - Dispositivos electrónicos Motor, variador y frenos Toma en techo de cabina Toma en la sala de máquinas y en el foso Puertas Ventilador de Cabina Iluminación de la sala de máquinas Teléfono de emergencia y monitorización Fuente de alimentación

Medidas de Consumo Energético Cálculo del consumo de energía en el ciclo de referencia Media de los 10 ciclos Ciclo Representativo: 1. Subida hasta el piso más alto 2. Operación de Puertas (Apertura y cierre) 3. Descenso hasta la planta baja 4. Operación de Puertas (Apertura y cierre) 1 cycle = Standby

Tareas realizadas 3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo). MODELO PARA LA VALORACIÓN DEL IMPACTO MEDIOAMBIENTAL ASOCIADO AL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN ESPAÑA Actualización del Mix Energético Introducción de los datos en Software SIMAPRO Actualización Del impacto medioambiental

Tareas realizadas 3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo). ANÁLISIS DE FASE DE FIN DE VIDA EN SISTEMAS DE ASCENSOR COMPLETO FASES: * Instalación: * Mantenimiento y reparación: * Desensamblado (por Reforma o Sustitución Parcial ): * Demolición: Legislación Aplicable Nota: Se asume que el ascensor tipo analizado se ubica en edificios de tipo residencial, con cuyo tamaño no se alcanzan las cantidades máximas expuestas en la ley de Residuos de la construcción Tratamiento de residuos en SIMAPRO RESIDUOS URBANOS Cantidades máximas: Hormigón: 80 t Ladrillos, tejas, cerámicos: 40 t. Metal: 2 t. Madera: 1 t Vidrio: 1 t Plástico: 0,5 t, Papel y cartón: 0,5 t.

Tareas realizadas 3. Realización de ACV EVALUACIÓN DE IMPACTO. Resultados: Identificación de Materiales y procesos críticos Por Fases de Vida del Producto

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