Acaban de publicarnos un artículo en Cleaner Environmental Systems, una revista indexada en el primer cuartil del JCR. El trabajo analiza las compensaciones ambientales y sociales a lo largo del ciclo de vida de los sistemas de marcos de hormigón para carreteras y compara dos tipologías constructivas predominantes: los marcos de hormigón armado ejecutados in situ (ISRCF) y los marcos articulados modulares prefabricados (PRCAF). Tras evaluar 50 configuraciones optimizadas en coste (con luces de entre 8 y 16 metros y profundidades de cobertura de suelo de entre 1 y 5 metros), el estudio revela que no existe una tipología universalmente superior.
Los resultados principales indican que los sistemas prefabricados (PRCAF) reducen las emisiones de gases de efecto invernadero entre un 9 % y un 17 % en comparación con las alternativas in situ. Sin embargo, el desempeño social depende de la escala: los marcos prefabricados son preferibles para configuraciones pequeñas (luces ≤ 12 m), mientras que los marcos in situ muestran menores impactos sociales en luces mayores (≥ 14 m) debido a una mayor intensidad de mano de obra local y a la estructura de la cadena de suministro.
El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
1. Introducción y marco de referencia.
La ingeniería contemporánea prioriza la sostenibilidad de las infraestructuras para aumentar su resiliencia frente a las crisis globales y cumplir los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030. La industria de la construcción es responsable de aproximadamente el 9 % de las emisiones antropogénicas globales de CO₂, lo que sitúa al carbono embebido como una métrica crítica.
Tipologías estructurales evaluadas
- ISRCF (In-situ Reinforced Concrete Frames): marcos cerrados monolíticos construidos íntegramente in situ. Son la solución estándar, especialmente en suelos de baja capacidad portante.
- PRCAF (Precast Reinforced Concrete Articulated Frames): marcos abiertos modulares, ensamblados a partir de piezas prefabricadas en forma de U, que ofrecen ventajas operativas, como tiempos de instalación más cortos y una mejor utilización de los recursos.
2. Metodología de evaluación.
La investigación utiliza un enfoque integrado de evaluación del ciclo de vida (LCA) que abarca las dimensiones ambiental (E-LCA) y social (S-LCA) bajo un marco de «cuna a tumba» (cradle-to-grave).
Parámetros de la evaluación
- Unidad funcional: un metro lineal de marco de carretera.
- Alcance: fabricación de materiales, transporte, construcción, uso (100 años de vida útil, incluida la carbonatación) y fin de vida útil (desmantelamiento y reciclaje).
- Herramientas y datos:
- E-LCA: método ReCiPe 2016, bases de datos Ecoinvent 3.7.1 y BEDEC.
- S-LCA: marco PSILCA/SOCA v2, que mide el riesgo en horas de riesgo medio (MRH).
- Optimización: Los 50 casos analizados se optimizaron previamente en términos de coste mediante un algoritmo metaheurístico (simulated annealing).
3. Análisis del rendimiento ambiental (E-LCA).
Los resultados demuestran que la geometría es el principal factor determinante del impacto ambiental. El aumento de la luz (vanos) influye mucho más en el potencial de calentamiento global (GWP) que la profundidad de la cobertura del suelo.
Hallazgos clave por categoría de daño
| Categoría de impacto | Rendimiento de PRCAF vs. ISRCF |
| GWP (calentamiento global) | Reducción consistente en PRCAF (9-17%). |
| Integridad de ecosistemas | Reducción promedio del 15,4% en PRCAF. |
| Salud humana | PRCAF es superior en 24 de 25 configuraciones (un 9,9% de mejora). |
| Agotamiento de recursos | Reducción promedio del 6,5% en PRCAF. |
Sensibilidad geométrica y fases del ciclo de vida
- Influencia de la geometría: aumentar la luz en 2 m eleva el GWP en un 23-25 % para ISRCF y en un 25 % para PRCAF. Cada metro adicional de cobertura terrestre aumenta el GWP en un 11 %.
- Dominancia de fases:
- En los sistemas PRCAF, los impactos se concentran en gran medida en la fase de fabricación (entre el 89 % y casi el 100 %) debido a la naturaleza intensiva en energía de la prefabricación.
- En los sistemas ISRCF, la fabricación contribuye entre el 78 % y el 88 %, con una mayor participación relativa de la fase de construcción.
- Efecto de carbonatación: durante las fases de uso y de fin de vida, el hormigón actúa como sumidero de CO₂. Al final de la vida útil de los PRCAF, la fijación de carbono mejora los efectos ambientales entre un 16,7 % y un 17,6 %.
4. Análisis del rendimiento social (S-LCA).
A diferencia de los resultados ambientales, el desempeño social muestra una tendencia opuesta y compleja según la escala geométrica.
Desempeño por escala y grupos de interés
- Luces pequeñas (8-10 m): los sistemas prefabricados (PRCAF) son preferibles, ya que reducen el impacto social en un 6,1 %. En la categoría de trabajadores, los beneficios alcanzan el 18,8 %.
- Luces grandes (14-16 m): los sistemas in situ (ISRCF) son los más habituales, con reducciones de daño social de hasta el 10,8 %. Esto se debe a una mayor intensidad de mano de obra local y a una distribución distinta de los riesgos a lo largo de la cadena de suministro.
- Impacto por categoría (S-LCA):
- Actores de la cadena de valor: PRCAF es favorable en luces cortas (reducción del 8,9 %), pero pierde ventaja en luces > 12 m.
- Comunidad local y sociedad: el ISRCF prevalece en luces grandes (14-16 m) con mejoras de hasta el 10 %.
5. Discusión de los compromisos entre las soluciones (trade-offs).
El estudio identifica una divergencia crítica entre la eficiencia ambiental y la sostenibilidad social.
- Industrialización frente a impacto social: mientras que la prefabricación se beneficia de economías de escala en términos de eficiencia de materiales y optimización de procesos, estas ganancias no se traducen directamente en menores impactos sociales a gran escala.
- Riesgos en la cadena de suministro: en los sistemas PRCAF, los impactos sociales están vinculados a actividades de fabricación aguas arriba y a cadenas de valor globalizadas, lo que conlleva una mayor intensidad de riesgo social.
- Localización del trabajo: los sistemas ISRCF dependen más de procesos de construcción localizados, lo que distribuye de manera más equilibrada los riesgos sociales entre los trabajadores y las comunidades locales en proyectos de gran envergadura.
6. Conclusiones y recomendaciones de diseño.
La investigación concluye que la selección de la tipología constructiva debe basarse en las prioridades específicas del proyecto y en la escala geométrica.
- Prioridad ambiental: los sistemas prefabricados (PRCAF) son la opción más adecuada en casi todas las configuraciones, especialmente en luces cortas y medias con coberturas de suelo moderadas.
- Prioridad social: los sistemas in situ (ISRCF) pueden ser más adecuados para proyectos de gran escala (luces ≥ 14 m), en los que los criterios sociales y la generación de empleo local resultan fundamentales.
- Factores determinantes: La luz de la estructura y la profundidad del suelo son los parámetros que rigen el rendimiento a lo largo del ciclo de vida. Las decisiones tomadas en las etapas iniciales del diseño tienen un impacto irreversible en el perfil de sostenibilidad de la infraestructura.
Este marco de evaluación comparativa permite a los responsables de la toma de decisiones equilibrar objetivos contrapuestos, fomentando diseños alineados con la responsabilidad ambiental y la equidad social a largo plazo.
El artículo completo, al estar publicado en abierto, puede obtenerse haciendo clic en 1-s2.0-S2666789426000681-main.
Referencia:
RUIZ-VÉLEZ, A.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2026). Life-cycle environmental and social trade-offs in concrete road frame systems. Cleaner Environmental Systems, 22, 100462. DOI:10.1016/j.cesys.2026.100462
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