SEMINARIO INTERNACIONAL CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE Enfoque de ciclo de vida en la construcción Ramzy Kahhat Departamento de Ingeniería Pontificia Universidad Católica del Perú

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Aplicación de ACV en Infraestructura Civil

Se presentarán tres estudios de caso: • Evaluación ambiental durante el ciclo de vida de una vivienda unifamiliar en Lima • Análisis de ciclo de vida comparativo de edificaciones multifamiliares en Lima • Beneficios ambientales del control de pérdidas en un sistema convencional de tratamiento de agua potable

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Samy García-Torres

Equipo de investigación

Ana Lucía Cáceres

Kathia Cáceres

Ian Vázquez-Rowe

Isabel Quispe

Ramzy Kahhat

Evaluación ambiental durante el ciclo de vida de una vivienda unifamiliar en Lima

Samy Garcia-Torres Ramzy Kahhat

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

El sector residencial tiene un consumo importante de energía y electricidad. Además, ha crecido considerablemente en los últimos años a consecuencia del desarrollo económico del país. 4%

Agropecuario y Agroindustrial

2% 25%

25%

40%

44%

Agropecuario, Agroindustria y Pesca

3%

Minero Metalúrgico

No Energético

Industrial Industria y Minería

1% 0%

28%

Transporte

28% Pesquería

Residencial, Comercial y Público Transporte

Residencial, Comercial y Público

Estructura del consumo final de energía por sectores económicos (2012)

Estructura del consumo final de electricidad por sectores económicos (2012)

Fuente: Adaptado del Ministerio de Energía y Minas 2014

Fuente: Adaptado del Ministerio de Energía y Minas 2014 5

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

¿Cómo podemos cuantificar (y minimizar) los impactos ambientales de este sector? ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA (ACV)

Aplicación de la metodología ACV Definición de la Unidad Funcional

Objetivo y alcances del estudio

Realización del inventario

Análisis y evaluación de los impactos ambientales

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Objetivo y Metodología Indicadores ambientales

Objetivo: Identificar y evaluar el impacto al medio ambiente provocado por la construcción de una vivienda unifamiliar en la ciudad de Lima.

Herramienta: Análisis de ciclo de vida (ACV) . Resultados se obtendrán a partir de la aplicación del software Athena Impact Estimator for buildings (The ATHENA Institute, 2003).

• • • • • • • •

cuantificación de energía primaria consumo de combustibles fósiles potencial de acidificación potencial de eutrofización potencial de calentamiento global efectos en la salud humana potencial de agotamiento de ozono potencial de formación de ozono fotoquímico (smog).

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Caso de estudio: Vivienda unifamiliar

• Vida útil: 50 años

• Se buscó un prototipo de vivienda que cumpla con las características de una vivienda unifamiliar de nivel socioeconómico A en el diseño estructural • Área construida de 478 m2.

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Etapas del Ciclo de Vida

Figura 4.1 Esquema sobre las etapas del ciclo de vida de una vivienda. Elaboración propia.

Resultados

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Consumo de energía primaria y combustibles fósiles MJ 3,000,000

MJ

2,500,000

3,000,000

2,000,000

2,500,000 2,000,000

1,500,000

1,500,000

PRE-USO

USO

FIN DE VIDA

Consumo de combustibles fósiles (MJ)

500,000

PRE-USO

USO

fin de vida

energia operativa

0 mantenimiento

fin de vida

energia operativa

mantenimiento

manufactura

construccion

0

1,000,000

construccion

Consumo total de energia primaria MJ

500,000

manufactura

1,000,000

FIN DE VIDA

La etapa más significativa es la etapa de uso, en la cual se consume un 55% del total de energía … pero…

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Resumen de Resultados ACV vivienda unifamiliar en Lima

Rubro Energía Potencial de calentamiento global Desechos o emisiones al suelo Efectos a la salud humana

Etapa del Ciclo de Vida Pre-uso Uso Fin de vida 42% 55% 3% 58% 38% 3% 95% 5% 0% 70% 30% 1%

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Análisis de ciclo de vida comparativo de edificaciones multifamiliares en Lima Ana Lucía Cáceres Ramzy Kahhat

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Objetivos del estudio • Objetivo General: • Cuantificar y evaluar los impactos ambientales en el ciclo de vida de edificaciones multifamiliares en la ciudad de Lima

• Objetivos específicos: • Cuantificar el consumo de energía primaria de dos edificaciones • Identificar las etapas de ciclo de vida de mayor relevancia • Analizar, cuantificar y comparar un metro cuadrado de vivienda construida

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Metodología • Uso de software: SimaPro 8.0.5.13 • Uso de base de datos: EcoInvent v3.0 • Trabajo con: procesos unitarios

Fuente: https://www.surveymonkey.com/r/?sm=LcW7PIVuNZCqprayP0xkxA%3D%3D

Fuente: Software SimaPro 8.0.5.13 Fuente: https://www.pre-sustainability.com/ecoinvent-v3-what-is-new

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CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Evaluación de impactos • CED

• Energía primaria consumida

• TRACI 2.1 • • • • • •

Agotamiento de ozono estratosférico Potencial de calentamiento global Formación de smog fotoquímico Acidificación Eutrofización Salud humana (sustancias cancerígenas, sustancias no cancerígenas & partículas volátiles) • Ecotoxicidad • Agotamiento de combustibles fósiles http://grupoatticus.com/impactos-ambientales/

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Unidad funcional & ciclo de vida • Un metro cuadrado (1 m2) de vivienda en 50 años de vida útil de la edificación Etapa de Pre-Uso

Uso

Fin de Vida

• Suministro de materias primas, transporte y manufactura • Transporte de materiales • Construcción y acabados in situ

• Consumo de energía operacional • Consumo de agua operacional • Materiales utilizados en el mantenimiento de las edificaciones

• Transporte de residuos para disposición final

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Modelo 1

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

• • • • • •

Ubicación: Santiago de Surco Cantidad de pisos: 8 Cantidad de departamentos: 108 Área de vivienda: 9409 m2 Consumo eléctrico mensual: 278 kWh Tipo Estructural: Ductilidad Limitada

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Modelo 2

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

• • • • • •

Ubicación: San Isidro Cantidad de pisos: 4 Cantidad de departamentos: 4 Área de vivienda: 1779 m2 Consumo eléctrico mensual: 1050 kWh Tipo Estructural: Dual Aporticado

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Resultados: CED por m2 16.00 Consumo Primario de Energía (GJ/m2)

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

14

14.00

13

12 12.00

9

10.00 8.00 6.00 4.00 2.00

0.10

0.00 Pre-Uso

Uso Modelo 1

0.09

Fin de Vida

Modelo 2

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CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

CED por m2 Resultados

Área de Viviendas (m2)

Vivienda

Modelo 1 (8

Modelo 2 (4

Unifamiliar

Pisos)

Pisos)

480

9410

17

25

4 Pisos CA

11 Pisos CA

1780

6050

7510

24

34

34

Consumo Energía Primaria (GJ/m2 de

vivienda)

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CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Modelo 1: TRACI 2.1 Agotamiento de Combustibles fósiles (MJ excedentes) Ecotoxicidad (CTUe) Partículas volátiles (kg PM2.5 eq.) Sustancias no cancerígenas (CTUh)

Sustancias cancerígenas (CTUh) Eutrofización (kg N eq.) Acidificación (kg SO2 eq.) Formación de smog (kg O3 eq.) Potencial de calentamiento global (kg CO2 eq.) Agotamiento de ozono (kg CFC-11 eq.) 0%

10%

Pre-Uso

20% Uso

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Fin de Vida

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CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Modelo 2: TRACI 2.1 Agotamiento de Combustibles fósiles (MJ excedentes) Ecotoxicidad (CTUe) Partículas volátiles (kg PM2.5 eq.) Sustancias no cancerígenas (CTUh) Sustancias cancerígenas (CTUh) Eutrofización (kg N eq.)

Acidificación (kg SO2 eq.) Formación de smog (kg O3 eq.) Potencial de calentamiento global (kg CO2 eq.) Agotamiento de ozono (kg CFC-11 eq.) 0% Pre-Uso

20% Uso

40%

60%

80%

100%

Fin de Vida

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CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Análisis por vivienda • Modelo 1 • Departamento típico de 78 m2 • Consumo eléctrico mensual de 278 kWh • 3 dormitorios

• Modelo 2 • Departamento típico de 445 m2 • Consumo eléctrico mensual de 1050 kWh • 3 dormitorios Fuente: http://www.livit.com.pe/proyectosenventa/peru/18/villanova https://www.facebook.com/media/set/?set=a.1489775194609350.1073741828.1413592362227634&type=3

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CED (GJ por departamento típico)

7,000 6,000

5,770

5,439

5,000

4,000 3,000 2,000

1,227

817

1,000

8

0 Pre-uso Modelo 1

Uso Modelo 2

44

Fin de Vida

Potencial de Calentamiento Global (ton de CO2 eq. por departamento típico)

Análisis por vivienda

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

800 692.8

700 600 500 400

340.1

300 200 100

96.2

88.8 0.5 2.6

0 Pre-Uso Modelo 1

Uso

Fin de Vida

Modelo 2

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Beneficios Ambientales del Control de Pérdidas en un Sistema Convencional de Tratamiento de Agua Potable Kathia Cáceres Huisacayna Ramzy Kahhat Ian Vázquez-Rowe

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Objetivos del estudio

Objetivo General

Identificar y cuantificar los impactos ambientales positivos y negativos del ahorro de agua para un sistema de tratamiento y distribución de agua, aplicando la metodología Análisis de Ciclo de Vida.

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Planta de Tratamiento de Agua Potable Moquegua

Esquema integral del sistema de agua potable Moquegua. Adaptado de EPS Moquegua - Reporte Interno

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Delimitación del estudio

Etapas consideradas en la fase de operación CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Metodología CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Unidad Funcional: m³ de agua Componentes considerados y calidad de datos Consumo Energía

Componente

Fuente de Datos

Calidad

Comentario

Sistema en General

Datos EPS

Alta

Datos exactos de la empresa

Datos EPS

Media Alta

Datos obtenidos de la base de datos de la empresa

Planos EPS

Media Alta

Metrados aproximados de planos de la empresa

Planos EPS

Media Alta

Metrados aproximados de planos de la empresa

Cloro gas Productos Químicos

PAC Cloruro Férrico Hipoclorito de Calcio

Infraestructura Otras áreas fuera del sistema

Concreto Acero Concreto Acero

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Resultados: Caracterización porcentual de los procesos de Infraestructura y Operación para el año 2014

CONSTRUCCIÓN SEGURA Y SOSTENIBLE

Caracterización porcentual por etapas de la potabilizadora para el año 2014

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