UPV



Resultados de la b煤squeda By Etiquetas: ciclo-de-vida


La captura de di贸xido de carbono: la carbonataci贸n del hormig贸n

By MADe [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) or CC BY-SA 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], from Wikimedia Commons

En posts anteriores ya hemos tratado el tema del di贸xido de carbono y el hormig贸n, en especial cuando cuantific谩bamos la cantidad de聽 CO2 que se emite a la atm贸sfera con la fabricaci贸n del hormig贸n o bien cuando trat谩bamos sobre la durabilidad del hormig贸n. En este post vamos a realizar un peque帽o an谩lisis de las investigaciones relacionadas con la carbonataci贸n del hormig贸n a lo largo del ciclo de vida de una estructura (Yepes, 2017).

Son pocos los estudios sobre el ciclo de vida de estructuras de hormig贸n que consideran la carbonataci贸n. Si se ignora la absorci贸n de CO2 se pueden sobrestimar las emisiones en un 13-48%, dependiendo del tipo de cemento y la aplicaci贸n del hormig贸n reciclado durante la vida secundaria (Collins, 2010). Este proceso de carbonataci贸n se denomina muchas veces recarbonataci贸n, puesto que el producto final es el carbonato c谩lcico, que es qu铆micamente el mismo componente que se utiliz贸 como ingrediente primario para la fabricaci贸n del cemento. La carbonataci贸n del hormig贸n se puede evaluar mediante modelos te贸ricos (Papadakis et al., 1991), modelos experimentales (Jiang et al., 2000) y modelos basados en la teor铆a de la difusi贸n y en pruebas reales (Houst y Wittmann, 2002).

El coeficiente de carbonataci贸n del hormig贸n depende de la porosidad y de la permeabilidad del recubrimiento de las armaduras, as铆 como de las condiciones ambientales a las que est茅 expuesto (Bertolini et al., 2004). Cuando reducimos la relaci贸n agua/cemento, dificultamos la difusi贸n de CO2 en el hormig贸n. El hecho de que la velocidad de carbonataci贸n sea mayor en hormigones protegidos de la intemperie se debe al bloqueo parcial de los poros por efecto de la lluvia en el exterior no protegido.

Oxidaci贸n de las armaduras como limitante de la durabilidad del hormig贸n armado

Si se comparan ambas condiciones se obtienen grandes diferencias, mostr谩ndose la gran influencia que tiene la humedad en la carbonataci贸n (Gal谩n et al., 2010). La cantidad necesaria de CO2 para bajar el pH hasta rangos casi neutros, en los que las armaduras dejan de estar protegidas, variar谩 en funci贸n de la reserva alcalina que el cemento aporte al hormig贸n, la cual depende tanto del tipo como de la cantidad de cemento utilizado (Ho and Lewis, 1987; Kobayashi y Uno, 1989). Zornoza et al. (2009) se帽alaron que la capacidad del hormig贸n para fijar CO2 es proporcional a la alcalinidad de la pasta de cemento. Otro factor muy importante es el recubrimiento del acero, pues cuanto mayor sea, m谩s tiempo tardar谩 el CO2 en deteriorar la protecci贸n alcalina frente a la corrosi贸n del acero. La EHE-08 (Fomento, 2008) calcula el coeficiente de carbonataci贸n en funci贸n de la exposici贸n a la lluvia, el aire ocluido, la resistencia del hormig贸n y el uso de adiciones.

Leber y Blakey (1956) estimaron los efectos de la carbonataci贸n suponiendo que todo el CO2 absorbido reacciona con la cal para formar carbonato c谩lcico en morteros y en hormig贸n. La carbonataci贸n del hormig贸n capta CO2 y compensa las emisiones de otras etapas del ciclo de vida. El tipo de cemento y el uso de hormig贸n reciclado influyen significativamente en la captura de CO2 (Collins, 2010). Flower y Sanjayan (2007) encontraron que la escoria de alto horno y la ceniza volante podr铆an reducir, respectivamente, las emisiones de CO2 del hormig贸n en un 22% y entre un 13% y un 15% en mezclas de hormig贸n habituales.

Pade y Guimaraes (2007), Collins (2010) y Dodoo et al. (2009) consideraron los modelos predictivos de la primera ley de difusi贸n de Fick para estimar la captura de CO2. Esta captura depende del coeficiente de carbonataci贸n, del tiempo, de la cantidad de cemento Portland por metro c煤bico de hormig贸n, de la cantidad de contenido de CaO en el cemento Portland, de la proporci贸n de CaO que puede ser carbonatada y de la superficie expuesta. Pade y Guimaraes (2007) analizaron la cantidad de hormig贸n que se recicla para uso secundario seg煤n el pa铆s y concluyeron que la trituraci贸n del hormig贸n tras su vida 煤til incrementa significativamente la carbonataci贸n gracias a la mayor superficie expuesta. Aproximadamente dos tercios de las emisiones producidas en la calcinaci贸n para fabricar cemento se pueden capturar si se deja el hormig贸n triturado expuesto durante 30 a帽os tras la finalizaci贸n de su vida 煤til (Dodoo et al., 2009). De hecho, un 70% del CO2 liberado en la producci贸n de cemento se recapturar铆a por el hormig贸n endurecido en 100 a帽os (B枚rjesson y Gustavsson, 2000).

La durabilidad del hormig贸n armado puede disminuirse significativamente por los procesos de degradaci贸n de origen ambiental o funcional (Angst et al., 2009; Guzm谩n et al., 2011). En consecuencia, la reducci贸n de la vida 煤til provoca una mayor cantidad de emisiones anuales. Adem谩s, contemplar la durabilidad tambi茅n es fundamental en un buen dise帽o conceptual, en la gesti贸n de calidad en la construcci贸n y en un buen plan de mantenimiento. As铆, A茂tcin (2000) se帽al贸 la importancia de considerar no solo el coste de 1 m3 de hormig贸n, sino el coste de 1 MPa o 1 a帽o del ciclo de vida de una estructura. La carbonataci贸n puede ayudar a reducir las emisiones totales de CO2 asociadas a la producci贸n de hormig贸n. Sin embargo, este fen贸meno hace perder la capa protectora alcalina que protege de la corrosi贸n y, por tanto, determina la durabiliad de la estructura.

Garc铆a-Segura et al. (2014) estudiaron el ciclo de vida de las emisiones de gases de efecto invernadero del hormig贸n elaborado con cemento con adiciones. Se evalu贸 la carbonataci贸n durante la vida 煤til y tras la demolici贸n, considerando que el 贸xido de calcio que no carbonate durante la etapa de uso lo puede hacer despu茅s de la demolici贸n. Encontraron que la carbonataci贸n durante la etapa de uso disminuye las emisiones totales en un 22% respecto a los hormigones con cemento Portland. Adem谩s, y esto es muy importante, el hormig贸n reciclado triturado y expuesto a la atm贸sfera garantiza una carbonataci贸n completa y una enorme reducci贸n de las emisiones de CO2.

Referencias:

A茂tcin, P.C. (2000). Cements of yesterday and today. Cement and Concrete Research, 30(9), 1349鈥1359.

Angst, U.; Elsener, B.; Larsen, C.K.; Vennesland, 脴. (2009). Critical chloride content in reinforced concrete 鈥 A review. Cement and Concrete Research, 39(12), 1122鈥1138.

Bertolini, L.; Elsener, B.; Pedeferri, P.; Polder, R.B. (2004). Corrosion of Steel in Concrete: Prevention, Diagnosis, Repair. Weinheim: Wiley-VCH.

B枚rjesson, P.; Gustavsson, L. (2000). Greenhouse gas balances in building construction: wood versus concrete from life-cycle and forest land-use perspectives. Energy Policy, 28(9), 575鈥588.

Collins, F. (2010). Inclusion of carbonation during the life cycle of built and recycled concrete: influence on their carbon footprint. The International Journal of Life Cycle Assessment, 15(6), 549鈥556.

Dodoo, A.; Gustavsson, L.; Sathre, R. (2009). Carbon implications of end-of-life management of building materials. Resources, Conservation and Recycling, 53(5), 276鈥286.

Flower, D.J.M.; Sanjayan, J.G. (2007). Green house gas emissions due to concrete manufacture. The International Journal of Life Cycle Assessment, 12(5), 282鈥288.

Fomento, M. (2008). EHE-08: Code on structural concrete. Madrid, Spain: Ministerio de Fomento.

Gal谩n, I.; Andrade, C.; Mora, P.; Sanjuan, M.A. (2010). Sequestration of CO2 by concrete carbonation. Environmental Science & Technology, 44(8), 3181鈥6.

Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Alcal谩, J. (2014). Life cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability. The International Journal of Life Cycle Assessment, 19(1), 3鈥12.

Guzm谩n, S.; G谩lvez, J.C.; Sancho, J.M. (2011). Cover cracking of reinforced concrete due to rebar corrosion induced by chloride penetration. Cement and Concrete Research, 41(8), 893鈥902.

Ho, D.; Lewis, R. (1987). Carbonation of concrete and its prediction. Cement and Concrete Research, 17(3), 489-504.

Houst, Y.F.; Wittmann, F. H. (2002). Depth profiles of carbonates formed during natural carbonation. Cement and Concrete Research, 32(12), 1923鈥1930.

Jiang, L.; Lin, B.; Cai, Y. (2000). A model for predicting carbonation of high-volume fly ash concrete. Cement and Concrete Research, 30(5), 699鈥702.

Kobayashi, K.; Uno, Y. (1989). Influence of alkali on carbonation of concrete, part I. Preliminary tests with mortar specimens. Cement and Concrete Research, 19(5), 821-826.

Leber, I.; Blakely, F.A. (1956). Some effects of carbon dioxide on mortars and concrete. Journal of American Concrete Institute, 53(9), 295鈥308.

Pade, C.; Guimaraes, M. (2007). The CO2 uptake of concrete in a 100聽year perspective. Cement and Concrete Research, 37(9), 1348鈥1356.

Papadakis, V.G.; Vayenas, C.G.; Fardis, M.N. (1991). Fundamental Modeling and Experimental Investigation of Concrete Carbonation. ACI Materials Journal, 88(4), 363鈥373.

Yepes, V. (2017). Trabajo de investigaci贸n.聽Concurso de Acceso al Cuerpo de Catedr谩ticos de Universidad.聽Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, 110 pp.

Zornoza, E.; Pay谩, J.; Monz贸, J.; Borrachero, M.V.; Garc茅s, P. (2009). The carbonation of OPC mortars partially substituted with spent fluid catalytic catalyst (FC3R) and its influence on their mechanical properties. Construction and Building Materials, 23(3),聽 1323鈥1328.

 

Licencia de Creative Commons
Esta obra est谩 bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

5 junio, 2018
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  ,  |  

驴Qu茅 entendemos por “Smart Construction”? 驴Una nueva moda?

http://constructioncitizen.com/blog/get-smart-construction-video/1510211

Se est谩 poniendo de moda el concepto “inteligente” para nombrar todo tipo de cosas. Por ejemplo, “smart buildings“, “smart cities“, “smart beach“, “smart tourism destination“, “smart food“, etc. Como siempre, cada vez que se empieza a hacer viral un concepto, al final se acaba por difuminar y perder el sentido original de lo que se quer铆a decir.聽Este tipo de modas ya han pasado por conceptos tan importantes como “calidad”, “sostenibilidad”, “innovaci贸n”, etc. Al final, aplicado a productos o servicios, se menoscaba el significado por culpa del marketing y con ello se quiere atraer al consumidor hacia lo “bueno”, “guay”, “saludable” o similares.

Espero que el t茅rmino de “construcci贸n inteligente” tenga algo m谩s de recorrido y pueda suponer un punto de inflexi贸n en nuestro sector. Este t茅rmino presenta, como no pod铆a ser de otra forma, numerosas interpretaciones y tantas m谩s aplicaciones. Es un concepto que se asocia al dise帽o digital, a las tecnolog铆as de la informaci贸n y de la comunicaci贸n, la inteligencia artificial, al BIM, al Lean Construction, la prefabricaci贸n, los drones, la robotizaci贸n y automatizaci贸n, a la innovaci贸n y a la sostenibilidad, entre otros muchos conceptos.

Uno que me interesa mucho es la asociaci贸n con el de los nuevos m茅todos constructivos (t茅rmino que incluye nuevos productos y nuevos procedimientos constructivos).聽Su objetivo es mejorar la eficiencia del negocio, la calidad, la satisfacci贸n del cliente, el desempe帽o medioambiental, la sostenibilidad y la previsibilidad de los plazos de entrega. Por lo tanto, los m茅todos modernos de construcci贸n son algo m谩s que un enfoque particular en el producto. Involucran a la gente a buscar mejoras, a trav茅s de mejores procesos, en la entrega y ejecuci贸n de la construcci贸n.

https://pixabay.com/es/sitio-de-construcci%C3%B3n-edificio-1205047/

Sin embargo, y este es un punto crucial, para que se pueda hablar de verdad de “construcci贸n inteligente”, no solo vamos a necesitar incorporar las nuevas tecnolog铆as, sino que tambi茅n va a ser necesario elaborar un sistema que permita la participaci贸n de todas las partes implicadas en el proceso proyecto-construcci贸n, alimentando de informaci贸n de calidad a este sistema de forma que soporte la toma de decisiones mediante la inteligencia artificial. El BIM puede ser un buen punto de partida para ello, pero se hace necesario integrar la inteligencia colectiva de forma que, aunque se apoye el sistema de una rigurosa alimentaci贸n de datos en tiempo real, el decisor tome sus decisiones asumiendo la responsabilidad 煤ltima de sus acciones.

Dejo abierto este tema por si alguno de mis estudiantes quieren realizar su Trabajo Fin de M谩ster, e incluso atreverse a la realizaci贸n de una tesis doctoral sobre este tema.

Os voy a dejar algunos v铆deos relacionados con el tema, algunos os gustar谩n m谩s que otros, pero es una buena forma de acercarse al concepto de construcci贸n inteligente.

Licencia de Creative Commons
Esta obra est谩 bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

驴C贸mo afectan los costes al mantenimiento de un puente cuando se consideran aspectos sociales?

https://www.ailladearousa.com

Pocas veces se incorporan en los proyectos de puentes actuales las variables sociales como factores determinantes de su dise帽o. Tampoco se dedica la atenci贸n suficiente al an谩lisis del coste del ciclo de vida para evaluar la mejor alternativa posible de dise帽o. Considerar en nuestros proyectos este tipo de variables podr铆a reducir, por ejemplo, en un 60% los costes de mantenimiento. Tambi茅n se constatar铆a el hecho de que incrementar solamente 5 mm el recubrimiento de las armaduras de las estructuras de hormig贸n podr铆a reducir el coste del mantenimiento en un 40%. Un ejemplo de la aplicaci贸n de este tipo de metodolog铆as es la que nos acaban de publicar en la revista Sustainability. All铆 se ha analizado el coste del ciclo de vida de las medidas de prevenci贸n aplicado a un puente de hormig贸n postesado expuesto al ataque de clorh铆dricos. Para ello se ha elegido el puente de la Isla de Arosa, en Galicia (Espa帽a). Os dejo el art铆culo completo y la referencia.

Referencia:

NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MART脥, J.V. (2018).聽Life cycle cost assessment of preventive strategies applied to prestressed concrete bridges exposed to chlorides.Sustainability, 10(3):845. doi:10.3390/su10030845 .

Descargar (PDF, 1.87MB)

La perspectiva del ciclo de vida de los puentes

Fotograf铆a: Xos茅 Manuel L贸pez Gallego

La sostenibilidad en el 谩mbito de la construcci贸n constituye una l铆nea de trabajo importante en este momento (Yepes et al., 2016; Torres-Mach铆 et al., 2017; Zastrow et al., 2017). Los puentes se proyectan para ser funcionales durante muchos a帽os, por lo que deben considerarse todos los aspectos relacionados con su ciclo de vida: proyecto, construcci贸n, operaci贸n y desmantelamiento. Es por ello que la inversi贸n debe contemplar el deterioro del puente y su mantenimiento para mantener la estructura en buenas condiciones el m谩ximo tiempo posible. Una revisi贸n reciente de la aplicaci贸n de los m茅todos de decisi贸n multicriterio a los puentes puede consultarse en el trabajo de Penad茅s-Pl脿 et al. (2016).

Sarma y Adeli (1998) revisaron los estudios realizados sobre la optimizaci贸n de estructuras de hormig贸n y detectaron cierta carencia en cuanto a la investigaci贸n en el 谩mbito de la optimizaci贸n de las estructuras que considere el coste de todo el ciclo de vida, y no solo el coste inicial de su construcci贸n. Frangopol y Kim (2011) tambi茅n reivindicaron la importancia de extender la vida 煤til de las estructuras, pues muchas de ellas empiezan a mostrar se帽ales significativas de deterioro antes de lo esperado. Para prolongar la vida de las estructuras deterioradas, se pueden aplicar medidas de mantenimiento que retrasen la propagaci贸n de los da帽os, o bien reducir el grado de dicho da帽o (Kim et al., 2013). Frangopol y Soliman (2016) describieron las acciones necesarias para la planificaci贸n eficaz del mantenimiento para maximizar las prestaciones de la estructura durante el ciclo de vida bajo restricciones presupuestarias. Garc铆a-Segura et al. (2017) han optimizado las labores de mantenimiento de puentes pretensados desde el punto de vista de sostenibilidad econ贸mica, social y ambiental partiendo de dise帽os optimizados con m煤ltiples objetivos (econ贸mico, durabilidad y seguridad).

El mantenimiento de los elementos de los puentes de grandes luces situados en zonas costeras deteriorados por corrosi贸n representa la mayor parte del coste del ciclo de vida de estas estructuras (Cheung et al., 2009). Kendall et al. (2008) propusieron un modelo que integraba el an谩lisis del ciclo de vida y los costes asociados desde la perspectiva de la sostenibilidad. Lee et al., (2006) evaluaron la fiabilidad de un puente cuando la corrosi贸n y el tr谩fico de camiones pesados afectan a la estructura. Propusieron una metodolog铆a realista de los costes a lo largo del ciclo de vida, incluyendo los costes iniciales, los de mantenimiento, los esperados en la rehabilitaci贸n, las p茅rdidas por accidentes, los costes del usuario de la carretera y las p茅rdidas socioecon贸micas indirectas. Penad茅s-Pl脿 et al. (2017, 2018) han estudiado el ciclo de vida de puentes de secci贸n en caj贸n y puentes de vigas artesa. Navarro et al. (2018) han analizado en un trabajo reciente el coste del ciclo de vida de las estrategias de mantenimiento en puentes pretensados expuestos al ataque de clorh铆dricos.

Neves y Frangopol (2005) indicaron c贸mo la evaluaci贸n de la seguridad de una estructura constituye un indicador b谩sico para medir su rendimiento, pues el estado de la estructura no es un indicador preciso para evaluar la seguridad y la funcionalidad de un puente. Liu y Frangopol (2005) estudiaron la mejor planificaci贸n del mantenimiento de un puente durante su ciclo de vida mediante una optimizaci贸n multiobjetivo de la vida 煤til, el nivel de seguridad y el coste del mantenimiento. Como se puede ver, los objetivos de rendimiento estructural y de econom铆a se han a帽adido a los aspectos sociales y ambientales de las acciones de mantenimiento de las estructuras (Dong et al., 2013; Sierra et al., 2016; Garc铆a-Segura et al., 2017).

Referencias:

Cheung, M. M.; Zhao, J.; Chan, Y. B. (2009). Service life prediction of RC bridge structures exposed to chloride environments. Journal of Bridge Engineering, 14(3), 164鈥178.

Dong, Y.; Frangopol, D.M.; Saydam, D. (2013). Time-variant sustainability assessment of seismically vulnerable bridges subjected to multiple hazards. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 42(10), 1451鈥1467.

Frangopol, D.M.; Kim, S. (2011). Service life, reliability and maintenance of civil structures. In L. S. Lee; V. Karbari (Eds.), Service Life Estimation and Extension of Civil Engineering Structures (pp. 145鈥178). Elsevier.

Frangopol, D.M.; Soliman, M. (2016). Life-cycle of structural systems: recent achievements and future directions. Structure and Infrastructure Engineering, 12(1), 1鈥20.

Garc铆a-Segura, T.;聽 Yepes, V.; Frangopol, D.M.; Yang, D.Y. (2017).聽Lifetime Reliability-Based Optimization of Post-Tensioned Box-Girder Bridges.聽Engineering Structures,聽145:381-391.

Kendall, A.; Keoleian, G.A.; Helfand, G. E. (2008). Integrated life-cycle assessment and life-cycle cost analysis model for concrete bridge deck applications. Journal of Infrastructure Systems, 14(3), 214鈥222.

Kim, S.; Frangopol, D.M.; Soliman, M. (2013). Generalized probabilistic framework for optimum inspection and maintenance planning. Journal of Structural Engineering, 139(3), 435鈥447.

Lee, K.M.; Cho, H.N.; Cha, C.J. (2006). Life-cycle cost-effective optimum design of steel bridges considering environmental stressors. Engineering Structures, 28(9), 1252鈥1265.

Liu, M.; Frangopol, D. M. (2005). Multiobjective maintenance planning optimization for deteriorating bridges considering condition, safety, and life-cycle cost. Journal of Structural Engineering, 131(5), 833鈥842.

Navarro, I.J.; Yepes, V.; Mart铆, J.V. (2018).聽Life cycle cost assessment of preventive strategies applied to prestressed concrete bridges exposed to chlorides.聽Sustainability, 10(3), 845.

Neves, L.C.; Frangopol, D.M. (2005). Condition, safety and cost profiles for deteriorating structures with emphasis on bridges. Reliability Engineering & System Safety, 89(2), 185鈥198.

Penad茅s-Pl脿, V.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. (2018).聽An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge.聽Sustainability, 10(3):685.

Penad茅s-Pl脿, V.; Mart铆, J.V.; Garc铆a-Segura, T.;聽 Yepes, V. (2017).聽Life-cycle assessment: A comparison between two optimal post-tensioned concrete box-girder road bridges.聽Sustainability, 9(10):1864.

Penad茅s-Pl脿, V.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. (2016).聽A review of multi-criteria decision making methods applied to the sustainable bridge design.聽Sustainability, 8(12):1295.

Sarma, K.C.; Adeli, H. (1998). Cost optimization of concrete structures. Journal of Structural Engineering, 124(5), 570鈥578.

Sierra, L.A.; Pellicer, E.; Yepes, V. (2016).聽Social sustainability in the life cycle of Chilean public infrastructure.聽Journal of Construction Engineering and Management ASCE, 142(5):聽 05015020.

Torres-Mach铆, C.; Pellicer, E.; Yepes, V.; Chamorro, A. (2017).聽Towards a sustainable optimization of pavement maintenance programs under budgetary restrictions.聽Journal of Cleaner Production, 148:90-102.

Yepes, V.; Torres-Mach铆, C.; Chamorro, A.; Pellicer, E. (2016).聽Optimal pavement maintenance programs based on a hybrid greedy randomized adaptive search procedure algorithm.聽Journal of Civil Engineering and Management, 22(4):540-550.

Zastrow, P.; Molina-Moreno, F.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. (2017).聽Life cycle assessment of cost-optimized buttress earth-retaining walls: a parametric study.聽Journal of Cleaner Production,聽140:1037-1048.

Licencia de Creative Commons
Esta obra est谩 bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

La sostenibilidad en el 谩mbito de la construcci贸n

La Comisi贸n Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo 鈥World Commission on Environment and Development鈥 (WCED) propuso mantener a largo plazo los recursos necesarios para satisfacer las necesidades futuras (Butlin, 1989). Adem谩s, se se帽al贸 que para conseguir un desarrollo sostenible se deb铆a mantener un equilibrio entre los pilares econ贸micos, ambientales y sociales. Desde entonces, los desaf铆os para conseguir un desarrollo sostenible se han llevado al campo de la construcci贸n en diferentes l铆neas de investigaci贸n. La construcci贸n constituye uno de los principales sectores emisores de gases de efecto invernadero (Liu et al., 2013). La industria de la construcci贸n, junto con sus industrias auxiliares, pasa por ser uno de los mayores consumidores de recursos naturales, tanto renovables como no renovables, que est谩 alterando negativamente el medio ambiente. Agota 2/5 partes de los 谩ridos y 1/4 de la madera, y consume el 40 % de la energ铆a total y el 16 % de agua al a帽o (Lippiatt, 1999; Chong et al., 2009). El consumo de materiales crece constantemente, con m谩s de 23 mil millones de toneladas de hormig贸n producido anualmente (Schokker, 2010; WBCSD, 2006). En 2010, de acuerdo con la International Cement Review, la producci贸n mundial de cemento se elev贸 a alrededor de 3,3 millones de toneladas/a帽o, lo que significa un aumento m谩s del 100% en casi 10 a帽os. La fabricaci贸n de cemento Portland genera grandes cantidades de CO2 debido a las altas demandas de energ铆a necesarias para la fabricaci贸n y calcinaci贸n de la piedra caliza. La producci贸n mundial de cemento lleg贸 a 1,6 mil millones de toneladas/a帽o en 2001, lo que corresponde a aproximadamente el 7 % de la cantidad mundial de di贸xido de carbono liberado a la atm贸sfera (Bremner, 2001). Otros estudios indican que la contribuci贸n de la industria cementera a las emisiones de gases de efecto invernadero supera el 5% del total (Worrell et al., 2001). En Australia, para mantener la demanda en la construcci贸n, se necesitan cada a帽o aproximadamente 30 millones de toneladas de productos, m谩s del 56 % de esta cantidad es hormig贸n, y el 6%, acero (Walker-Morison et al., 2007). En 2001, Espa帽a tuvo la mayor tasa de consumo de hormig贸n en Europa, con 1,76 m3 de hormig贸n per c谩pita por a帽o (ECO-SERVE, 2004). En 2007, la producci贸n de clinker alcanz贸 alrededor de 55 millones de toneladas en Espa帽a. Sin embargo, este n煤mero se redujo a 14,1 millones de toneladas en 2013 como consecuencia de la crisis financiera (Oficemen, 2016).

Existen recomendaciones para reducir el impacto ambiental de las estructuras de hormig贸n (fib, 2012). La citada gu铆a considera el ciclo completo de las fases del ciclo de vida, de la cuna a la tumba. La correcta selecci贸n de las materias primas, as铆 como los aditivos y adiciones, constituye una de las claves para reducir el impacto ambiental. Otra forma de reducir los impactos pasa por el uso de procesos m谩s respetuosos con el medio ambiente en la producci贸n y el transporte del hormig贸n. En esta gu铆a tambi茅n se habla de optimizar estructuras bas谩ndose en indicadores ambientales y de desempe帽o. Por 煤ltimo, concluye que las estructuras deben optimizarse comparando diferentes alternativas y teniendo en cuenta los indicadores ambientales, especialmente las emisiones de CO2, pues pasa por ser uno de los factores m谩s importantes para evaluar el impacto ambiental. Adem谩s, fib (2012) indica c贸mo la consideraci贸n del ciclo de vida completo de una estructura antes de iniciar su construcci贸n puede conseguir reducciones significativas de CO2.

Por tanto, la sostenibilidad en el 谩mbito de la construcci贸n constituye una l铆nea de trabajo importante en este momento. Las investigaciones se centran en proporcionar recomendaciones para seleccionar materiales estructurales basados en indicadores econ贸micos, ambientales y de constructibilidad (Zhong & Wu, 2015), utilizando hormig贸n y acero reciclado (Collins, 2010, Yellishetty et al., 2011), empleando materiales novedosos como cementos con baja huella de carbono y adiciones como substitutos del cl铆nker (Garc铆a-Segura et al., 2014a; Gartner, 2004), evaluando las emisiones del ciclo de vida de las estructuras de hormig贸n (Barandica et al., 2013; Tae et al., 2011), reduciendo las emisiones de CO2 de la construcci贸n (2003), optimizando el proceso de producci贸n de cemento (Casta帽贸n et al., 2015), estimando la energ铆a consumida en los proyectos de construcci贸n (Wang y Shen, 2013; Wang et al., 2012) e identificando la mejor planificaci贸n del mantenimiento (Liu y Frangopol, 2005, Yang et al., 2006), entre otros. En las referencias tambi茅n hemos dejado alguno de nuestros trabajos en este sentido.

Referencias:

  • Barandica, J.M.; Fern谩ndez-S谩nchez, G.; Berzosa, 脕.; Delgado, J.A.; Acosta, F.J. (2013). Applying life cycle thinking to reduce greenhouse gas emissions from road projects. Journal of Cleaner Production, 57, 79鈥91.
  • Bremner, T.W. (2001). Environmental aspects of concrete: problems and solutions. In: Proceedings of first all-Russian conference on concrete and reinforced concrete, Moscow, Russia.
  • Butlin, J. (1989). Our common future. By World commission on environment and development. (London, Oxford University Press, 1987, pp.383). Journal of International Development, 1(2), 284鈥287.
  • Casta帽贸n, A.M.; Garc铆a-Granda, S.; Guerrero, A.; Lorenzo, M.P.; Angulo, S. (2015). Energy and environmental savings via optimisation of the production process at a Spanish cement factory. Journal of Cleaner Production, 98, 47鈥52.
  • Chong, W.K.; Kumar, S.; Haas, C.T.; Beheiry, S.M.A.; Coplen, L.; Oey, M. (2009). Understanding and interpreting baseline perceptions of sustainability in construction among civil engineers in the United States. Journal of Management in Engineering, 25(3):143鈥154.
  • Collins, F. (2010). Inclusion of carbonation during the life cycle of built and recycled concrete: influence on their carbon footprint. The International Journal of Life Cycle Assessment, 15(6), 549鈥556.
  • ECO-SERVE. (2004). Baseline report on sustainable aggregate and concrete industries in Europe. European Commission, Hellerup.
  • fib. International Federation for Structural Concrete. Task Group 3.8, T. for green concrete structures. (2012). Guidelines for green concrete structures. International Federation for Structural Concrete. Task Group 3.8, Technologies for green concrete structures.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V. (2016). Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety. Engineering Structures, 125, 325鈥336.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Alcal谩, J. (2014a). Life cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability. The International Journal of Life Cycle Assessment, 19(1), 3鈥12.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Alcal谩, J.; P茅rez-L贸pez, E. (2015). Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges. Engineering Structures, 92, 112鈥122.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Frangopol, D.M. (2017a). Multi-objective design of post-tensioned concrete road bridges using artificial neural networks. Structural and Multidisciplinary Optimization, 56(1):139-150.,
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Frangopol, D.M.; Yang, D. Y. (2017b). Lifetime reliability-based optimization of post-tensioned box-girder bridges. Engineering Structures, 145, 381-391.
  • Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V.; Mart铆, J.V.; Alcal谩, J. (2014b). Optimization of concrete I-beams using a new hybrid glowworm swarm algorithm. Latin American Journal of Solids and Structures, 11(7), 1190鈥1205.
  • Gartner, E. (2004). Industrially interesting approaches to 鈥渓ow-CO2鈥 cements. Cement and Concrete Research, 34(9), 1489鈥1498.
  • Lippiatt, B.C. (1999). Selecting cost effective green building products: BEES approach. Journal of Construction Engineering and Management, 125:448鈥455.
  • Liu, M.; Frangopol, D. M. (2005). Multiobjective maintenance planning optimization for deteriorating bridges considering condition, safety, and life-cycle cost. Journal of Structural Engineering, 131(5), 833鈥842.
  • Liu, S.; Tao, R.; Tam, C.M. (2013). Optimizing cost and CO2 emission for construction projects using particle swarm optimization. Habitat International, 37:155鈥162.
  • Mart铆, J.V.; Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V. (2016). Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road bridges based on embodied energy. Journal of Cleaner Production, 120, 231鈥240.
  • Oficemen. (2012). Annual report of Spanish cement sector 2016. Annual report of Spanish cement sector 2016. Retrieved from https://www.oficemen.com/reportajePag.asp?id_rep=1619
  • Schokker A.J. (2010). The sustainable concrete guide: strategies and examples. 1 ed. U.S.G.C. Council; 2010. Michigan: U.S. Green Concrete Council.
  • Sierra, L.A.; Pellicer, E.; Yepes, V. (2016). Social sustainability in the life cycle of Chilean public infrastructure. Journal of Construction Engineering and Management ASCE, 142(5), 05015020.
  • Sierra, L.A.; Pellicer, E.; Yepes, V. (2017a). Method for estimating the social sustainability of infrastructure projects. Environmental Impact Assessment Review, 65, 41-53.
  • Sierra, L.A.; Yepes, V.; Pellicer, E. (2017b). Assessing the social sustainability contribution of an infrastructure project under conditions of uncertainty. Environmental Impact Assessment Review聽,67:61-72.聽.
  • Tae, S.; Baek, C.; Shin, S. (2011). Life cycle CO2 evaluation on reinforced concrete structures with high-strength concrete. Environmental Impact Assessment Review, 31(3), 253鈥260.
  • Walker-Morison, A.; Grant, T.; McAlister, S. (2007). The environmental impact of building materials. Environment design guide. PRO 7.
  • Wang, E.; Shen, Z. (2013). A hybrid Data Quality Indicator and statistical method for improving uncertainty analysis in LCA of complex system 鈥 application to the whole-building embodied energy analysis. Journal of Cleaner Production, 43, 166鈥173.
  • World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) (2006). Cement Industry Energy and CO2 Performance: Getting the Numbers Right; Geneva: World Business Council for Sustainable Development, (WBCSD).
  • Worrell, E.; Price, L.; Martin, N.; Hendriks, C.; Meida, L.O. (2001). Carbon dioxide emissions from the global cement industry. Annual Review of Energy and the Environment, 26, 303鈥329.
  • Yang, S.I.; Frangopol, D.M.; Kawakami, Y.; Neves, L. C. (2006). The use of lifetime functions in the optimization of interventions on existing bridges considering maintenance and failure costs. Reliability Engineering & System Safety, 91(6), 698鈥705.
  • Yellishetty, M.; Mudd, G.M.; Ranjith, P.G.; Tharumarajah, A. (2011). Environmental life-cycle comparisons of steel production and recycling: sustainability issues, problems and prospects. Environmental Science & Policy, 14(6), 650鈥663.
  • Yepes, V. (2017).聽Trabajo de investigaci贸n. Concurso de Acceso al Cuerpo de Catedr谩ticos de Universidad.聽Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, 110 pp.
  • Yepes, V.; Garc铆a-Segura, T.; Moreno-Jim茅nez, J.M. (2015a). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4), 1024鈥1036.
  • Yepes, V.; Gonz谩lez-Vidosa, F.; Alcal谩, J.; Villalba, P. (2012). CO2-optimization design of reinforced concrete retaining walls based on a VNS-threshold acceptance strategy. Journal of Computing in Civil Engineering, 26(3), 378鈥386.
  • Yepes, V.; Mart铆, J.V.; Garc铆a-Segura, T. (2015b). Cost and CO2 emission optimization of precast鈥損restressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49, 123鈥134.
  • Yepes, V.; Mart铆, J.V.; Garc铆a-Segura, T.; Gonz谩lez-Vidosa, F. (2017). Heuristics in optimal detailed design of precast road bridges. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 17(4), 738-749.
  • Yepes, V.; Torres-Mach铆, C.; Chamorro, A.; Pellicer, E. (2016). Optimal pavement maintenance programs based on a hybrid greedy randomized adaptive search procedure algorithm. Journal of Civil Engineering and Management, 22(4), 540-550.
  • Zamarr贸n-Mieza, I.; Yepes, V.; Moreno-Jim茅nez, J.M. (2017). A systematic review of application of multi-criteria decision analysis for aging-dam management. Journal of Cleaner Production, 147:217-230.
  • Zastrow, P.; Molina-Moreno, F.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. (2017). Life cycle assessment of cost-optimized buttress earth-retaining walls: a parametric study. Journal of Cleaner Production, 140, 1037-1048.
  • Zhong, Y.; Wu, P. (2015). Economic sustainability, environmental sustainability and constructability indicators related to concrete- and steel-projects. Journal of Cleaner Production, 108, 748鈥756.

 

Licencia de Creative Commons
Esta obra est谩 bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

23 febrero, 2018
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  |  

Antecedentes y motivaci贸n del proyecto de investigaci贸n DIMALIFE (2018-2020)

Hoy 2 de enero de 2018 empezamos oficialmente el proyecto de investigaci贸n DIMALIFE (BIA2017-85098-R): “Dise帽o y mantenimiento 贸ptimo robusto y basado en fiabilidad de puentes e infraestructuras viarias de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos”. Se trata de un proyecto trianual (2018-2020) financiado por el Ministerio de Econom铆a, Industria y Competitividad, as铆 como por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). La entidad solicitante es la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia y el Centro el ICITECH (Instituto de Ciencia y Tecnolog铆a del Hormig贸n). Los investigadores principales son V铆ctor Yepes聽(IP1) y Eugenio Pellicer聽(IP2). Al proyecto tambi茅n se le ha asignado un Contrato Predoctoral, que sacaremos a concurso pr贸ximamente. Con las restricciones presupuestarias tan fuertes en materia de I+D+i y con la alta competencia existente por conseguir proyectos de investigaci贸n, lo cierto es que estamos muy satisfechos por haber conseguido financiaci贸n. Adem谩s, estamos abiertos a cualquier tipo de colaboraci贸n tanto desde el mundo empresarial o universitario para reforzar este reto. Por tanto, lo primero que vamos a hacer es explicar los antecedentes y la motivaci贸n del proyecto.

La sostenibilidad econ贸mica y el desarrollo social de la mayor铆a de los pa铆ses dependen directamente del comportamiento fiable y duradero de sus infraestructuras (Frangopol, 2011). Las infraestructuras del transporte presentan una especial relevancia, especialmente sus infraestructuras viarias y puentes, cuya construcci贸n y mantenimiento influyen fuertemente en la actividad econ贸mica, el crecimiento y el empleo. Sin embargo, tal y como indica Mar铆 (2007), estas actividades impactan significativamente en el medio ambiente, presentan efectos irreversibles y pueden comprometer el presente y el futuro de la sociedad. El gran reto, por tanto, ser谩 disponer de infraestructuras capaces de maximizar su beneficio social sin comprometer su sostenibilidad (Aguado et al., 2012). La sostenibilidad, de hecho, constituye un enfoque que ha dado un giro radical a la forma de afrontar nuestra existencia. El calentamiento global, las tensiones sociales derivadas de la presi贸n demogr谩fica y del reparto desequilibrado de la riqueza son, entre otros, los grandes retos que debe afrontar esta generaci贸n. (m谩s…)

Environmental impact shares of a reinforced concrete earth-retaining wall with buttresses

http://blog.360gradosenconcreto.com/tipos-muros-contencion-prefabricados-concreto/

Abstract: Structural engineers focus on the reduction of carbon emissions in reinforced concrete structures, while other impacts affecting ecosystems and human health become secondary or are left behind. The featured life cycle assessment shows the impacts corresponding to each construction stage of an earth-retaining wall with buttresses. In this study the contribution ratio of each input flow is analyzed. Accordingly, concrete, landfill, machinery, formwork, steel, and transport are considered. Results show that despite the concrete almost always accounts for the largest contribution to each impact, the impact shares of steel present noticeable sensitivity to the steel-manufacturing route. The parameter of study is the recycling rate, usually 75% reached in Spain. Noticeable variation is found when the recycling content increases. The relationship between the impacts of each material with the amount of material used discloses research interest.

 

Keywords: Life cycle assessment, Functional unit, Steel recycling rate, Concrete ratio, Photochemical oxidation, Ozone depletion, Global warming.

Reference:

MOLINA-MORENO, F.; MART脥, J.V.; YEPES, V.; CIROTH, A. (2017).聽Environmental impact shares of a reinforced concrete earth-retaining wall with buttresses.The Ninth International Structural Engineering and Construction Conference, Resilient Structures and Sustainable Construction ISEC-9, Valencia, Spain July 24-July 29.

Descargar (PDF, 356KB)

 

Optimizaci贸n multiobjetivo basada en fiabilidad del ciclo de vida de un puente en caj贸n postesado

Fuente: http://www.freyssinet.es/wp/?cat=3

Os presentamos un art铆culo, que se ha editado en formato abierto, donde se ha realizado la optimizaci贸n a lo largo de su ciclo de vida de un puente en caj贸n postesado bas谩ndose en fiabilidad. Para ilustrar la metodolog铆a, se ha utilizado como ejemplo un puente situado en una zona costera y, por tanto, sometido a la corrosi贸n por ambiente marino. Se ha optimizado el puente con m煤ltiples objetivos simult谩neos: el coste, las emisiones totales de CO2 (incluyendo la recarbonataci贸n), el inicio de la propagaci贸n de la corrosi贸n y la seguridad. Primero se ha construido una frontera de Pareto con todas las soluciones 贸ptimas con los m煤ltiples objetivos y luego se ha estudiado el mantenimiento del puente, optimizando este mantenimiento atendiendo a criterios econ贸micos, sociales y ambientales. Este art铆culo se enmarca dentro del proyecto de investigaci贸n BRIDLIFE. Espero que os sea de inter茅s el art铆culo, que lo pod茅is descargar gratuitamente y compartir sin problemas (open-access).

Referencia:

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M.; YANG, D.Y. (2017).聽Lifetime Reliability-Based Optimization of Post-Tensioned Box-Girder Bridges. Engineering Structures,聽145:381-391. DOI:10.1016/j.engstruct.2017.05.013

 

Descargar (PDF, 1.23MB)

 

26 mayo, 2017
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  |  

Aplicaci贸n de los m茅todos de decisi贸n multicriterio al dise帽o sostenible de puentes

Puente en caj贸n postesado sobre el Turia (Quart de Poblet). Proyectado por Javier Manterola y constru铆do por Dragados y Construcciones en 1991.

Actualmente existe una tendencia clara hacia la sostenibilidad en los proyectos de estructuras, para lo cual es necesario equilibrar los criterios que apoyan esta sostenibilidad: la econom铆a, el medio ambiente y la sociedad. Estos pilares b谩sicos presentan objetivos diferentes y habitualmente enfrentados entre s铆. Esta realidad conduce hacia la necesidad de adoptar procesos de toma de decisiones que permitan alumbrar soluciones capaces de satisfacer, de la mejor manera posible, los principios de sostenibilidad citados.聽Los puentes forman parte de las infraestructuras b谩sicas de comunicaci贸n entre los distintos territorios. Por lo tanto, constituye una necesidad ineludible garantizar la sostenibilidad de este tipo de estructuras a lo largo de su ciclo de vida.

A continuaci贸n se presenta un art铆culo reci茅n publicado que tiene como objetivo principal revisar la aplicaci贸n de las t茅cnicas de decisi贸n multicriterio聽al caso de los puentes. Esta investigaci贸n聽se enmarca dentro del proyecto BRIDLIFE (BIA2014-56574-R), en el cual participan los autores. La revisi贸n se ha realizado atendiendo a las fases del ciclo de vida del puente, teniendo en cuenta aquellos trabajos que proponen soluciones y realizan un proceso directo de toma de decisiones respecto a estas soluciones. Asimismo, tambi茅n se han considerado aquellas aportaciones que, a pesar de no realizar una selecci贸n entre varias soluciones, aplican un m茅todo de toma de decisiones para evaluar una soluci贸n en particular. La relevancia de estos trabajos estriba en la forma en que se realizan los procesos de evaluaci贸n, los cuales constituyen la piedra angular para el proyecto de un puente desde el punto de vista de la sostenibilidad, atendiendo a todas y cada una de las fases de su ciclo de vida.

Este art铆culo lo pod茅is descargar en el siguiente enlace:聽http://www.mdpi.com/2071-1050/8/12/1295, aunque tambi茅n os lo dejo en el post para vuestra descarga directa.

Referencia:

Penad茅s-Pl脿, V.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. A Review of Multi-Criteria Decision-Making Methods Applied to the Sustainable Bridge Design. Sustainability 2016, 8, 1295.

Descargar (PDF, 1.14MB)

9 diciembre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  |  

Aplicaci贸n de m茅todos matem谩ticos en la estimaci贸n de la vida 煤til de los puentes

Fases de iniciaci贸n y propagaci贸n de la corrosi贸n (Tuutti, 1982)

Fases de iniciaci贸n y propagaci贸n de la corrosi贸n (Tuutti, 1982)

Cualquier tipo de infraestructura, ya sea una carretera o un puente, presenta un proceso de deterioro a lo largo de su vida 煤til debido al paso del tiempo y tambi茅n al resultado de acciones y solicitaciones externas. Otros factores que pueden determinar la duraci贸n de esta vida 煤til pueden ser los errores o defectos ocurridos en fase de proyecto o bien durante el proceso de construcci贸n. El tiempo, portanto, influye directamente en la mayor parte de las variables que intervienen en los procesos de deterioro, tanto en los f铆sicos (acciones, caracter铆sticas resistentes, interacci贸n con el terreno, etc.) como en los qu铆micos (corrosi贸n, carbonataci贸n, cloruros, sulfatos, etc.). El an谩lisis de la vida 煤til de un puente es, por tanto, un proceso complejo que requiere identificar las variables que afectan a la durabilidad y su distribuci贸n temporal. El deterioro es un proceso inherente a las estructuras, y por tanto, inevitable, aunque los sistemas de gesti贸n tratan de cuantificarlo y controlarlo mediante estrategias de mantenimiento. Sus efectos pueden ser devastadores, reduciendo dr谩sticamente聽sus aspectos funcionales, portantes, confort y seguridad.

Para profundizar en este tema, os dejo un v铆deo producido por el Instituto Eduardo Torroja donde Faviano Tavares explica la aplicaci贸n de los m茅todos matem谩ticos en la estimaci贸n de la vida 煤til de las estructuras. Espero que os sea de inter茅s.

28 octubre, 2016
 
|   Etiquetas: ,  ,  ,  ,  ,  |  

Previous Posts

Universidad Politécnica de Valencia