Análisis de Ciclo de Vida de Bloques de Tierra Comprimida, BTC

7/21/2019 Anlisis de Ciclo de Vida de Bloques de Tierra Comprimida, BTC

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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERAFACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIN

DEPARTAMENTO DE INGENIERA DE OBRAS CIVILES

ANALISIS DE CICLO DE VIDA DE BLOQUES DE TIERRA COMPRIMIDA, BTC.

TRABAJO DE TTULO PARA OPTAR AL TTULODE INGENIERO CONSTRUCTOR

PROFESOR GUA: SR. JUAN PABLO CRDENAS RAMREZ

JOS MIGUEL FIGUEROA AILLAPN2012


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UNIVERSIDAD DE LA FRONTERAFACULTAD DE INGENIERA, CIENCIAS Y ADMINISTRACIN

DEPARTAMENTO DE INGENIERA DE OBRAS CIVILES

Anlisis de ciclo de vida de bloques de tierra comprimida, BTC.

TRABAJO DE TTULO PARA OPTAR AL TTULODE INGENIERO CONSTRUCTOR

PROFESOR GUA: SR. JUAN PABLO CRDENAS RAMREZ

JOS MIGUEL FIGUEROA AILLAPN2012


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DEDICATORIAS

A mi madre Mara

Por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos,

sus valores, por la motivacin constante que me ha permitido seruna persona de bien y en especial por su amor que me haentregado desde mi nacimiento.

A mis familiares

A mis hermanas Dilsa y Ana que han sido un ejemplo de

hermanas, en las cuales me apoyaron en momento difciles ytambin a todos aquellos que participaron en forma directa oindirecta en el trascurso universitario.

A mis cuados

A mis cuado Robinson y Carlos por haberme entregado

todo el apoyo durante mi periodo acadmico. Pero en especial a mcuado Robinson que ha sido un pilar enorme a travs de consejos,sus valores y ayuda constante en momentos difciles.


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NDICE DE CONTENIDOS

CAPITULO 1. INTRODUCCIN ....................................................................................... 2

1.1. Exposicin general y actual del problema .............................................................. 2

1.2. Antecedentes del problema ................................................................................... 3

1.3. Objetivos General .................................................................................................. 4

1.4. Objetivos Especficos............................................................................................. 4

CAPITULO 2. CONTEXTUALIZACIN ............................................................................ 6

2.1. Introduccin ........................................................................................................... 6

2.2. Bloque de Tierra Comprimida ................................................................................ 62.3. Partes constituyentes del bloque de tierra comprimida.......................................... 7

2.3.1. Suelo ............................................................................................................... 7

2.3.2. Estabilizante .................................................................................................... 9

2.3.3. Agua .............................................................................................................. 10

2.3.4. Compresin ................................................................................................... 10

2.4. Proceso de produccin de bloque de tierra comprimida ...................................... 10

2.4.1. Extraccin de Arcilla ...................................................................................... 11

2.4.2. Maduracin de Arcilla .................................................................................... 11

2.4.3. Estabilizacin y preparacin de la mezcla ..................................................... 12

2.4.4. Compresin ................................................................................................... 15

2.4.5. Curado .......................................................................................................... 15

2.4.6. Embalaje y despacho .................................................................................... 16

2.5. Ventajas de los Bloques de Tierra Comprimida ................................................... 16

2.6. Sistema Earthbag ................................................................................................ 17

2.7. Proceso de confeccin de Earthbag .................................................................... 17

2.7.1. Extraccin de Materia Prima. ........................................................................ 18


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2.7.2. Estabilizacin de la Materia Prima. ............................................................... 19

2.7.3. Confeccin de Earthbag. ............................................................................... 19

2.8. Anlisis de Ciclo de Vida ..................................................................................... 19

2.9. Metodologa anlisis de ciclo de vida................................................................... 21

2.9.1. Definicin de objetivos y alcance .................................................................. 21

2.9.2. Anlisis de inventario .................................................................................... 22

2.9.3. Evaluacin de impacto de ciclo de vida ......................................................... 24

2.9.4. Interpretacin ................................................................................................ 24

2.10. Metodologa de Evaluacin de Impacto de Ciclo de Vida .................................. 26

2.10.1. Mtodo de Demanda de Energa Acumulada ............................................. 27

2.10.2. Mtodo IPCC 2007 ...................................................................................... 28

2.11. Software para aplicacin de anlisis de ciclo de vida ........................................ 33

2.12. SimaPro ............................................................................................................. 34

CAPITULO 3. METODOLOGA ...................................................................................... 36

3.1. Introduccin ......................................................................................................... 36

3.2. Anlisis de ciclo de vida de los bloques de tierra comprimida. ............................ 36


3.2.2. Anlisis de Inventario .................................................................................... 38

3.3. Anlisis de ciclo de vida del sistema Earthbag. ................................................... 43


3.3.2. Anlisis de inventario .................................................................................... 45

3.4. Datos de Inventario. ............................................................................................. 46

3.4.1. Datos de Inventario para los bloques de tierra comprimida .......................... 47

3.4.2. Datos de Inventario para Earthbag ................................................................ 48

CAPITULO 4. RESULTADOS Y ANALISIS .................................................................... 51

4.1. Introduccin ......................................................................................................... 51


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4.2. Energa contenida por proceso en el sistema del bloque de tierra comprimida ... 51


4.2.2. Transporte ..................................................................................................... 52

4.2.3. Estabilizacin y Preparacin de la mezcla .................................................... 52

4.2.4. Compresin ................................................................................................... 53

4.2.5. Curado .......................................................................................................... 54


4.2.7. Energa contenida de albailera de bloque de tierra comprimida ................ 56

4.3. Energa contenida por proceso en el sistema Earthbag ...................................... 56

4.3.1. Extraccin de la materia prima ...................................................................... 56

4.3.2. Confeccin .................................................................................................... 57

4.3.3. Energa contenida de muro Earthbag............................................................ 58

4.4. Emisiones de CO2 equivalentes por proceso en el sistema bloque de tierra

comprimida ................................................................................................................. 59


4.4.2. Transporte. .................................................................................................... 59

4.4.3. Estabilizacin y Preparacin de la mezcla .................................................... 60

4.4.4. Compresin ................................................................................................... 61


4.4.6. Emisiones de CO2 equivalentes por m2 de albailera de Bloque de tierra

comprimida .............................................................................................................. 63

4.5. Emisiones de CO2equivalentes por proceso Earthbag ....................................... 64

4.5.1. Extraccin de la materia prima ...................................................................... 64

4.5.2. Confeccin .................................................................................................... 65

4.5.3. Emisiones de CO2equivalentes por m2de muro Earthbag ........................... 66

4.6. Anlisis de sensibilidad ........................................................................................ 66


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4.6.1. Anlisis de sensibilidad al sistema bloque de tierra comprimida mediante el

trasporte .................................................................................................................. 67

4.6.2. Comparacin en el proceso de compresin a travs de las prensas ............ 70

4.6.3. Comparaciones de materiales mediante las unidades funcionales ............... 72

4.6.4. Comparacin por m2de muro entre el sistema BTC y Earthbag. .................. 74

CAPITULO 5. CONCLUSIONES .................................................................................... 78

CAPITULO 6. BIBLIOGRAFIA........................................................................................ 82

CAPITULO 7. ANEXOS ................................................................................................. 73

7.1. Anexo A: Caractersticas de la unidad funcional bloque de tierra comprimida .... 87

7.2. Anexo B: Produccin de electricidad del sistema interconectado central ............ 89

7.3. Anexo C: Muestras y balance de masa de bloque de tierra comprimida ............. 91

7.4. Anexo D: Cantidad de arcilla extrada por da y rendimiento de combustible ...... 95

7.5. Anexo E: Produccin mensual de bloque de tierra comprimida por cada equipo 98

7.6. Anexo F: Cantidad de plstico film LDPE .......................................................... 102

7.7. Anexo G: Datos y fuentes del ladrillo estructural a comparar ............................ 104

7.8. Anexo H: Cubicacin de materiales por m2 de muro para el sistema BTC y

Earthbag. .................................................................................................................. 106

NDICE DE TABLAS

Tabla 2.1. Proporcin optima de los componentes del suelo, (Manual BTC, 2006). ........ 8

Tabla 2.2. Porcentaje que pasa segn el tamiz a utilizar, (Manual BTC, 2006). .............. 8

Tabla 2.3. Rangos aceptables de ensayo, (Manual BTC, 2006). ..................................... 9

Tabla 2.4. Descripcin de las principales categoras de impacto. .................................. 26

Tabla 2.5. Factores de caracterizacin de calentamiento global (Antn, 2004) ............. 30

Tabla 2.6. Principales herramientas utilizadas en la elaboracin de ACV. ..................... 33

Tabla 4.1. Demanda de energa acumulada en el proceso de transporte de 6 kg de

arcilla .............................................................................................................................. 52


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Tabla 4.2. Demanda de energa acumulada en el proceso de estabilizacin y

preparacin de la mezcla de 6,89 kg. ............................................................................. 53

Tabla 4.3. Demanda de energa acumulada en el proceso de compresin, usando la

prensa hidrulica. ........................................................................................................... 53

Tabla 4.4. Demanda de energa acumulada del proceso de embalaje y despacho ....... 54

Tabla 4.5. Demanda de energa acumulada generada por m 2de muro de BTC. ........... 56

Tabla 4.6. Demanda de energa acumulada del proceso de extraccin de 78 kg de

tierra. .............................................................................................................................. 57

Tabla 4.7. Demanda de energa acumulada del proceso de confeccin de la unidad

Earthbag. ........................................................................................................................ 57

Tabla 4.8. Demanda de energa acumulada generada por m2 de muro con el sistema

Earthbag. ........................................................................................................................ 58

Tabla 4.9. CO2equivalente generado en el proceso de transporte. ............................... 60

Tabla 4.10. CO2equivalente generado en el proceso de estabilizacin y preparacin de

la mezcla ........................................................................................................................ 60

Tabla 4.11. CO2 equivalente generado en el proceso de compresin con la prensa

hidrulica. ....................................................................................................................... 61

Tabla 4.12. CO2equivalente generado en el proceso de embalaje y despacho ............ 62

Tabla 4.13. CO2equivalentes generada por m2de muro del sistema Earthbag.. .......... 64

Tabla 4.14. CO2equivalente generado en el proceso de extraccin de la materia prima....................................................................................................................................... 64

Tabla 4.15. CO2equivalente generado en el proceso de extraccin de la materia prima

....................................................................................................................................... 65

Tabla 4.16. CO2equivalentes generada por m2de muro del sistema Earthbag ............ 66

Tabla A.1. Caractersticas de la unidad funcional .......................................................... 87

Tabla B.1. Distribucin Porcentual de la Produccin de Electricidad ............................. 89

Tabla C.1. Muestras de Bloque de Tierra Comprimida recin moldeado ...................... 91

Tabla C.2. Muestras de Bloque de Tierra Comprimida Curado ...................................... 91

Tabla D.1. Cantidad de arcilla a extrada por da ........................................................... 95

Tabla D.2. Estimacin del rendimiento del combustible, excavadora. ............................ 96

Tabla D.3. Estimacin del rendimiento del combustible, Yale. ....................................... 96

Tabla G.1. Valores de energa acumulada del ladrillo a comparar ............................... 104

Tabla G.2. Valores de CO2equivalentes del ladrillo a comparar .................................. 104


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NDICE DE FIGURAS

Figura 2.1. Bloques de tierra comprimida ....................................................................... 11

Figura 2.2. Construccin de superadobe o earthbag ..................................................... 17

Figura 2.3. Unidades de superadobe o earthbag ........................................................... 18

Figura 2.4.Fases de un ACV. ......................................................................................... 21

Figura 2.5 Procedimientos simplificados para el ICV ..................................................... 23

Figura 2.6 Elementos de la fase de EICV ...................................................................... 24

Figura 2.7. Relaciones de los elementos dentro de la fase de interpretacin con las

otras fases del ACV (ISO, 2006b). ................................................................................. 25

Figura 3.1 Diagrama del sistema de produccin de Bloque de Tierra Comprimida........ 38

Figura 3.2 Diagrama del sistema de confeccin del sistema Earthbag. ......................... 44

Figura 4.1 Porcentajes de energa acumulada por proceso. .......................................... 55

Figura 4.2. Porcentajes de generacin de CO2equivalente por proceso. ...................... 63

Figura 4.3. Anlisis de sensibilidad para la energa contenida. ...................................... 67

Figura 4.4. Tendencia lineal mediante la demanda de energa acumulada. .................. 68

Figura 4.5. Anlisis de sensibilidad para la carga ambiental. ......................................... 69

Figura 4.6. Tendencia lineal mediante las emisiones de CO2. ....................................... 70Figura 4.7. Demanda de energa acumulada considerando ambas prensa en el ciclo de

vida completo. ................................................................................................................ 71

Figura 4.8. kg de CO2en el proceso de compresin de los bloques de tierra comprimida.

....................................................................................................................................... 72

Figura 4.9. Comparacin de unidades funcionales de acuerdo a la demanda de energa

contenida. ....................................................................................................................... 73

Figura 4.10. Comparacin de unidades funcionales de acuerdo a la carga ambiental. . 74

Figura 4.11. Comparacin de demanda de energa contenida por m2de muro ............. 75

Figura 4.12. Comparacin de kg de CO2por m2de superficie ....................................... 76

Figura E.1 Prensa CINVA -RAM. ................................................................................... 99


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RESUMEN

El estudio consisti en analizar bloques de tierra comprimida mediante la

metodologa ACV, basndose en un suelo de la localidad de Huichahue con el fin de

identificar las etapas que influyen mayormente en la demanda de energa acumulada y

carga ambiental. Estas fueron cuantificadas para cada proceso considerado en la

produccin del bloque. Adems, se realiz un anlisis de sensibilidad para determinar

cmo influye la variable distancia en el transporte de la materia prima.

Para hacer posible este estudio, fue necesario realizar un levantamiento de datos

relacionados a las maquinarias utilizadas en los diferentes procesos, rendimientos de

combustibles, para as confeccionar un inventario. Una vez listo este, se trabaj con el

software SimaPro 7.3.3, en donde se ingresaron los datos de los recursos utilizados en

cada etapa diferencindolos por procesos para poder estimar cules de ellos inciden de

mayor manera en los resultados finales. Se obtuvo una demanda de energa acumulada

de 0,28 kWh/bloque y a su vez 0,0494 kg de CO2/bloque. Tales resultados fueron

comparados con el sistema Earthbag y el ladrillo estructural. Adems a este trabajo de

titulo se agreg un estudio de ACV, al sistema Earthbag, obteniendo una energa

acumulada de 3,00 kWh/Earthbag y a su vez 0,469 kg de CO 2/Earthbag.

Mediante los resultados obtenidos de anlisis de ciclo de vida generado al bloque

de tierra comprimida se pudo constatar cual de los procesos de la produccin del

bloque es el de mayor importancia con respecto a la demanda de energa contenida y

kg de CO2equivalentes emitidos, siendo el de mayor importancia el transporte, ya que

si se incrementara la distancia de transporte, esta incrementara su energa contenida

y/o kg de dixido de carbono en una tendencial lineal, en el cual se determino una

ecuacin para cada caso.

As tambin, para el proceso de compresin de bloque de tierra comprimida se

realizo una comparacin mediante dos tipos de prensa (manual y hidrulica), siendo elde accin manual el que genera menos impacto cuando esta es solicitada. Por otrolado, se determino que el metro cuadrado de albailera de bloque de tierra comprimidaera el ms apto, para una construccin sustentable y ecolgica, en el cual demando28,89 kWh de energas contenidas y 13,4 kg de dixido de carbono al ambiente pormetro cuadrado.


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CAPTULO I

INTRODUCCIN


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CAPTULO 1: INTRODUCCIN

Anlisis de Ciclo de Vida de Bloques de Tierra Comprimida, BTC.2

CAPITULO 1. INTRODUCCIN

1.1. Exposicin general y actual del problema

En la dcada de los 60 surgieron los primeros estudios relacionado con el ciclo

de vida, siendo hasta principios de los 90 en Europa, la consolidacin de la

metodologa del ACV, (Gmez, 2011). Esos estudios pusieron el nfasis en el anlisis

de la eficiencia, en el consumo de la energa y sus fuentes, el consumo de materias

primas y, en menor medida, en la disposicin final de los residuos generados, (Trama y

Troiano, 2001). Ahora en los ltimos aos existe una creciente conciencia por parte de

la humanidad sobre la importancia de la proteccin ambiental, por lo que ha aumentado

el inters en el desarrollar mtodos que comprendan mejor y reducir los impactos, paraas velar que el planeta tierra y sus recursos se mantengan en una sustentabilidad tal

que permita asegurar la calidad de vida de todos los seres vivos.

En Chile, la utilizacin de esta herramienta ACV ha sido lenta, a diferencia de su

creciente importancia internacional, es por esto, que se hace necesario analizar y

cuantificar las emisiones producidas por distintos tipos de procesos y productos, y el

impacto que ejercen al medio ambiente (Flores, 2011). Mientras que a nivel regional no

existen estudios referentes a un anlisis de ciclo de vida de los bloques de tierracomprimida basado con suelos locales, es necesario establecer un anlisis a esta

tecnologa para obtener resultados como impactos ambientales, demanda de energa

acumulada y comparaciones entre alternativas como material de construccin.

Desde los aos 80 ha tenido gran difusin en todo el mundo el uso de bloque de

tierra comprimida (BTC) el cual fue desarrollado en Colombia en 1950 como un

producto de investigacin del Centro Interamericano de Vivienda (CINVA) para producir

materiales de construccin de bajo costo, sin embargo en nuestro pas no existenestudios de comportamiento adecuado de esta tecnologa. El BTC es un material de

construccin fabricado con suelos, que es comprimido y moldeado utilizando una

prensa mecnica, es un sustituto del ladrillo corriente en actividades de construccin y

se utiliza en la construccin de muros apilndolo manualmente (Apablaza, 2012).


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1.2. Antecedentes del problema

El ACV trata los aspectos e impactos ambientales potenciales (utilizacin de

recursos y las consecuencias ambientales de las emisiones y vertidos) a lo largo de

todo el ciclo de vida de un producto desde la adquisicin de la materia prima, pasando

por la produccin, utilizacin, tratamiento final, reciclado, hasta su disposicin final, es

decir, desde la cuna a la tumba (Romero, 2003).

Segn la ISO 14040 (2006), para el desarrollo de un anlisis de ciclo de vida de

un producto o actividad, se necesita de cuatros fases, estas son: definicin de objetivos

y alcance, anlisis de inventario, evaluacin de impactos y interpretacin. Esta

metodologa como herramienta de gestin ambiental, ha influido en el desarrollo de

distintos software que facilitan su aplicacin, como por ejemplo el SimaPro.

La tecnologa BTC es una mejora de los antiguos mtodos de construccin con

tierra, son hechos de arcilla, arena y un pequeo porcentaje de cal y/o cemento que son

comprimidos por prensa de accin manual. Adems no son txicos, son amigables al

ecosistema, renovables, aislantes del sonido, a prueba de fuego, incluso a prueba de

balas, por lo que genera un mayor beneficio a la salud, accesibilidad, durabilidad y

eficiencia energtica en comparacin a construcciones hechas a base de concreto y

madera. Tambin proporcionan un sistema natural de calentamiento y enfriamiento,incrementando el confort para sus habitantes, (San Miguel de Allende GTO Mxico,

Instituto Tierra y Cal A.C).


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1.3. Objetivos General

Analizar el ciclo de vida de bloques de tierra comprimida basado en un suelo

local de Huichahue para identificar etapas que influyen mayormente en la

demanda de energa acumulada y carga ambiental.

1.4. Objetivos Especficos

Cuantificar la energa contenida y gases de efecto invernadero generado en los

procesos produccin del BTC.

Comparar en el proceso de compresin a travs de dos prensas (accin manual

e Hidrulica).

Comparar con el sistema earthbag y ladrillo estructural, mediante la unidad

funcional de cada material.

Comparar el metro cuadrado de albailera de BTC versus el metro cuadrado delsistema earthbag.


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CAPTULO II

CONTEXTUALIZACIN


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CAPTULO 2: CONTEXTUALIZACIN


CAPITULO 2. CONTEXTUALIZACIN

2.1. Introduccin

La siguiente investigacin contempla el apoyo del Laboratorio de Evaluacin deEficiencia Energtica, perteneciente al Departamento de Ingeniera de Obras Civiles de

la Universidad de La Frontera. Este trabajo de titulo procura el anlisis de ciclo de vida

de bloques de tierra comprimida, utilizando un suelo de origen local, en el cual se

determinaran cargas ambientales y demanda de energa acumulada asociados a los

procesos fabricacin.

El anlisis de este trabajo de titulo se enfoca principalmente en establecer de un

inventario de datos para luego ingresar al software SimaPro para obtener resultados de

acuerdo a los objetivos establecidos.

2.2. Bloque de Tierra Comprimida

Es el producto resultante de la mezcla de tierra, agua y eventualmente

estabilizante en proporciones adecuadas, que se somete a compresin en una mquinacon el fin de obtener altas densidades, y que luego ser sometido a un proceso de

curado para que se produzca su endurecimiento efectivo. La prensa puede ser

accionada de forma manual o mecnica, (Apablaza, 2012).

La compresin se realiza con una mquina llamada prensa o bloquera. Una de

las prensas que ha sido ms utilizada es la Prensa CINVA RAM. Las dimensiones y

forma del bloque dependern de las medidas de la caja de la mquina y de las placas

que permitirn formar bloques huecos.

Los bloques de tierra comprimida se utiliza preferencialmente para la

construccin de albailera como por ejemplo: muros de carga, en muros normales, en

muros que acumulen calor, en muros de calor y en hornos Finnven. Adems los

bloques de tierra comprimida permiten construir edificaciones de dos pisos y podran


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alcanzar inclusive un tercer nivel. Lo ideal es poder utilizar la tierra del lugar, dado que

de ese modo se abaratan los costos, pero para ello es imprescindible conocer las

caractersticas de la tierra disponible para determinar si es necesario estabilizarla y

definir las dosificaciones ms adecuadas a utilizar.

Estos bloques tienen buena resistencia a la compresin, tienen la posibilidad de

un inmediato almacenamiento, y se pueden fabricar de formas especiales; con huecos,

bloques a encajar, desages, tejas, entre otros. Se pueden establecer dos tipos de

Bloques de Tierra Comprimida:

BTC ordinario: Bloque utilizado para construir las partes macizas de fbricas de

albailera.

BTC accesorio:Bloque cuya forma o estructura interna es diferente a la del bloque

ordinario y que es utilizado para la ejecucin de encuentros particulares de

albailera como armados verticales, dinteles, etc.

2.3. Partes constituyentes del bloque de tierra comprimida

Para la confeccin de Bloques de Tierra Comprimidas, se necesita de partes

constituyentes en proporciones diferentes, estas son: Suelo, estabilizante, agua y

compresin.

2.3.1. Suelo

Es considerado como el material bsico que interviene en mayor proporcin en la

conformacin del bloque. Es necesario realizar estudios previos para saber que suelo

se va a utilizar, debera tener una constitucin tal que requiera el menor contenido de

estabilizante.


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Para la extraccin del suelo es recomendable desechar la capa superficial que

posee restos orgnicos. Es preferible la capa que est por debajo de 30 a 60 [cm]

segn el terreno.

(Manual BTC, 2006)

Los componentes del suelo son: arena (grano grueso sin cohesin), limo (grano

fino sin cohesin) y arcilla (grano fino con gran cohesin). Las arcillas son el aglutinante

natural de las partculas ms grandes, y los limos y las arenas conforman el esqueleto

resistente que soportan las cargas y evitan la fisuracin. La proporcin ptima de cada

uno de ellos se podra establecer de la siguiente manera:

Tabla 2.1.Proporcin optima de los componentes del suelo, (Manual BTC, 2006).

Arcilla 5% a 35%

Limo 0 a 20%

Arena 40% a 80%

Tabla 2.2.Porcentaje que pasa segn el tamiz a utilizar, (Manual BTC, 2006).

Tamiz Porcentajes que pasa

N4(4,8 mm) 100%

N40 (0,42 mm) 70% - 15%

N200 (0,075 mm) 50%10%


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Tabla 2.3.Rangos aceptables de ensayo, (Manual BTC, 2006).

Lmite Lquido < 45 %

ndice de Plasticidad < 18 % (IP < 15% - 20 %)

PH del Suelo < 5,4

Porcentaje de Materia Orgnica < 2 %

2.3.2. Estabilizante

El concepto de estabilizacin de suelos nace a partir de la necesidad de mejorar

las propiedades naturales de un determinado suelo, para lograr que este cumpla

condiciones impuestas o requeridas, por un proyecto en particular.

La siguiente lista de tipos de procedimiento no agota seguramente el tema,

aunque rene los ms comunes (Pea, 2003)

Estabilizacin por medios mecnicos, de los que la compactacin es la ms

conocida.

Estabilizacin por drenaje, particularmente usada con fines viales.

Estabilizacin por medios elctricos, de los que la electrsmosis y la utilizacin

de pilotes electrometlicos son probablemente los mejor conocidos.

Estabilizacin por empleo de calor y calcinacin, este es el principio utilizado

para la fabricacin de ladrillos de arcilla.

Estabilizacin por medios qumicos, generalmente lograda por la adicin deagentes estabilizantes especficos, como el cemento, la cal, el asfalto u otros.

El cemento como estabilizante qumico acta principalmente sobre las arenas y

las gravillas, como en el hormign, y los mejores resultados se obtendrn con las tierras


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arenosas. De hecho es intil, casi nefasto, utilizarlo en tierras muy arcillosas (> 20 %).

Por eso el ndice de plasticidad debe ser bajo: de 15 % a 20 %. Para tierras arcillosas

(20 a 40 % y hasta 70 % con IP de 18% a 30 %) el estabilizante adecuado es la cal.

(Manual BTC, 2006)

2.3.3. Agua

La cantidad de agua a agregar a la mezcla depender del contenido natural de

humedad que posea el suelo a utilizar. El contenido de agua ptimo es determinado por

la prueba Proctor, en el cual nos permite obtener la cantidad de agua necesaria para

alcanzar la densidad elevada, es decir, bloques ms pesados (denso), (Manual BTC,

2006).

2.3.4. Compresin

La compresin o compactacin de suelo, es un proceso artificial por el cual las

partculas de suelos son obligadas a estar ms en contacto las unas con las otras,

mediante la eliminacin de espacios vacos de la mezcla, esto se logra mediante la

utilizacin de medios mecnicos, los cuales provocan un mejoramiento de sus

propiedades ingenieriles, (Apablaza, 2012).

2.4. Proceso de produccin de bloque de tierra comprimida

En forma general se explica los procesos que influyen en la fabricacin de bloque

de tierra comprimida desde la extraccin de la materia prima, hasta obtener el despacho

final del BTC para su venta. En la Figura 2.1 se ilustra los bloques de tierra comprimida

en las cuales se recolectaron los datos para el anlisis de ciclo de vida.


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Figura 2.1.Bloques de tierra comprimida

2.4.1. Extraccin de Arcilla

Las materias primas para la produccin de bloque de tierra comprimida son el

suelo, estabilizante y agua. Las cantidades dependern exclusivamente del tipo de

bloque que se requiera y de las especificaciones utilizadas por las distintas empresas

dedicadas a este rubro.

La arcilla se extrae de canteras, normalmente ubicadas en depsitos geolgicos

de caractersticas idneas, ya sea con respecto a la magnitud del yacimiento, como

tambin de las especificaciones del tipo de material que se debe producir. Por

evidentes razones de ndole econmicas, es conveniente que la cantera este en las

proximidades de la empresa productora (Hermosilla, 2010).

2.4.2. Maduracin de Arcilla

Antes de incorporar la arcilla al ciclo de produccin, hay que someterla a ciertos

tratamientos de trituracin, homogeneizacin y reposo en acopio, con la finalidad de


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obtener una adecuada consistencia y uniformidad de las caractersticas fsicas y

qumicas. El reposo a la intemperie tiene, en primer lugar; la finalidad de facilitar la

trituracin de los terrones y la disolucin de los ndulos e impedir las aglomeraciones

de partculas arcillosas. La exposicin a la accin atmosfrica (aire, lluvia, hielo, sol, etc)

favorece adems a la descomposicin de la materia orgnica que puede estar presentey permite la purificacin qumica del material (Hermosilla, 2010).

2.4.3. Estabilizacin y preparacin de la mezcla

Se entiende por mezcla una combinacin semilquida de agua y suelo compuesto

por sedimentos, partculas de polvo arcilla, logrando obtener una mezcla pastosa que

facilitar la modelacin del bloque. Los depsitos de la mezcla se endurecen con el paso

del tiempo hasta convertirse en prcticamente una roca, que se forma por una

acumulacin de sedimentos y que a travs de procesos fsicos y qumicos dan lugar a

un material ms consistente.

El primer paso consiste en conocer las propiedades fsico-qumicas de la tierra a

emplear, lo que puede realizarse de manera pormenorizada a travs de pruebas de

laboratorio (lo que resulta costoso adems de no ser siempre necesario) o bien de

forma aproximada a travs de pruebas de campo: ensayo qumicos, ensayo

Granulomtrico, ensayo Sedimentometrico, limites de Atterberg y ensayo Proctor.

La estabilizacin aporta a la tierra (entre otras caractersticas) propiedades de

resistencia a la humedad, aspecto que supone una importante mejora respecto a las

tcnicas tradicionales de construccin con tierra cruda (adobe, tapial, etc.).

A continuacin se describe el procedimiento paso a paso para la estabilizacin y

preparacin de la mezcla:

i. Pulverizacin del suelo

El suelo deber ser desmenuzado hasta obtener una granulometra que pase por

una zaranda de 5 mm de abertura. El material sin pulverizar que queda retenido en la

malla se aconseja eliminarlo por ser la parte del suelo con vegetal.


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ii. Mezclado del cemento con el suelo en seco

Este trabajo puede efectuarse en forma manual hasta obtener una distribucin

uniforme del cemento portland en el suelo. Se aconseja efectuar la mezcla sobre un

piso firme y limpio. Se considera terminado el mezclado cuando se ha obtenido

uniformidad de color en la mezcla. El suelo se deber mezclar con su humedad natural.

iii. Incorporacin del agua y control de humedad

Una vez mezclado el suelo y el cemento portland, se incorpora a la mezcla la

cantidad de agua necesaria hasta el contenido ptimo de humedad, con la que seobtiene la mxima densidad al compactarla.

La forma de controlar prcticamente la humedad ptima consiste en tomar un

puado de mezcla y apretarlo fuertemente, deber tomar forma manteniendo ligadas

sus partculas (cohesin) sin que se pegue a la mano ni escurra agua. Siempre es

preferible una pequea falta de agua y no el exceso, pues con menos humedad que la

ptima puede obtenerse la compacidad mxima con una fuerte compresin, mientras

que su exceso impide la correcta compactacin y favorece la formacin de fisuras porcontraccin del ladrillo al perder la humedad de amasado de la mezcla.

La cantidad de agua necesaria se deber incorporar en forma lenta y uniforme

prosiguindose a mezclar el suelo y el cemento portland hasta uniformar el color.

La cantidad de agua se distribuye generalmente empleando regaderas del tipo

usado en trabajos de jardinera manguera con rociador, evitando el acceso de agua

(formacin de barro). Una vez preparada la mezcla, se debe proceder a la fabricacin

de los ladrillos en forma inmediata.


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iv. Fortaleza y Debilidades en el uso de la mezcla

La mezcla presenta caractersticas y propiedades distintas a la del suelo por s

solo, entregando una serie de fortalezas y debilidades, (Vlez, 2000):

Fortalezas

1. Independencia y disponibilidad: Un factor importante a favor del uso de la

mezcla es su independencia y la abundancia, disponibilidad y uso de su materia

prima con fines de participacin comunitaria y de su uso por mano de obra no

especializada.

2. Trabajabilidad: En el caso de la mezcla con la cual se fabrican los bloques,unos de los principales beneficios que presenta es la facilidad para cortarlo,

tornearlo y ajustarlo dimensionalmente.

3. Insonorizacin y Climatizacin: El uso de la mezcla en construccin

representa un buen aislante acstico. Considerando que la IX regin de Chile

presenta diferencias marcadas del da y la noche en la temperatura ambiental

exterior, puede ser calificado como un buen aislante trmico, las paredes

construidas con suelo actan como un regulador ambiental en materia de

climatizacin interna.

4. Sentido Ambientalista: Desde el punto de vista de la creciente conciencia

ambientalista que caracteriza a la arquitectura actual, la mezcla se agrupa con

las tecnologas ambientalmente correctas en razn de su auto reciclaje.

Debilidades.

Una vez fabricados los bloques, la idea es construir con los mismos, pero el uso

de estas es especialmente vulnerable al deterioro y ameritan de atencin y


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mantenimiento. Esto por supuesto depende en mucho del grado de estabilizacin y

compactacin del material utilizado as como de sus condiciones originales.

Otra debilidad es, hasta ahora, la baja popularidad que disfruta en el campo de

mecanizacin industrial de sistemas constructivos en razn de su excesiva

dependencia en labor manual, lo cual tiende a encarecer los servicios de su produccin

profesional.

2.4.4. Compresin

Para este proceso se utilizan maquinas de compactacin con el fin de poder

compactar la mezcla hasta lograr obtener las dimensiones que se necesita y a su vez

eliminar la humedad contenida sin la necesidad de utilizar el sol o un horno.

Hoy en da existen numerosos tipos de prensas pero una de la ms conocida es

la CINVARAM prensa porttil de accin manual. Pero tambin estn la maquinas

industrializada que se caracteriza por adquirir de alimentacin de energa elctrica o

derivadas del petrleo (Apablaza, 2012).

2.4.5. Curado

El curado es el proceso de mantencin de un adecuado contenido de humedad y

de temperatura que se inicia inmediatamente despus de confeccionado el bloque. Su

objetivo es que se mantenga el agua para que el estabilizante de la mezcla contine

hidratndose y que la temperatura no afecte la resistencia temprana antes de servicio,

para que el bloque pueda desarrollar las propiedades de resistencia y durabilidad para

las que fue diseado. El lapso de tiempo requerido para realizar el curado depender

de la resistencia necesaria del bloque para resistir solicitaciones de uso y del medio

ambiente, (Apablaza, 2012)


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2.4.6. Embalaje y despacho

En este proceso se pueden manipular los bloques para su colocacin en pallet,

que deben ser embalados con plstico para mantener las condiciones de humedad

adecuadas (en el caso de empleo de aglomerantes). Entonces este proceso final, los

BTC quedan ya preparados para su almacenaje, venta, transporte y entrega en obra.

2.5. Ventajas de los Bloques de Tierra Comprimida

Al momento de optar en utilizar el suelo como material de construccin es

necesario tener en claro las ventajas presentes en los Bloques de Tierra Comprimida,

de la cuales se pueden mencionar (Manual BTC, 2006):

Los bloques presentan una forma regular y aristas vivas.

La elevacin de densidad por compactacin mejora la resistencia a la

compresin, a la erosin y a la accin nefasta del agua.

El costo del material en este caso el suelo es nula y no requiere gastos de

transporte o energa para su fabricacin.

La fabricacin de los bloques se puede realizar en el mismo lugar en donde se

construir la vivienda, sea en el medio rural o urbano, no requiere mano de obra

especializada por lo que pueden ser realizados por los propios interesados,

generando como consecuencia mayor economa.

La posibilidad de escalonar la produccin en un largo perodo de tiempo.

Disminucin de fisuras en el muro ya que la contraccin se efecta durante el

secado en cada bloque. Mayor flexibilidad en el diseo arquitectnico y en la construccin.

La terminacin superficial lisa de los bloques y de la mampostera resultante no

hacen necesario la ejecucin de revoques lo que implica menores costos.

Pueden aplicarse pinturas directamente sobre la superficie no revocada.


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El costo de la mampostera de suelo es un 50 % menos que la de ladrillo

cermico o bloques de hormign, sin considerar los gastos de fletes.

La resistencia o aislamiento trmico de un muro de tierra comprimida es mayor

que la del ladrillo cermico y ms an que la del bloque de hormign.

2.6. Sistema Earthbag

El superadobe o earthbag es un ingenioso sistema que utiliza sacos en las

cuales son llenadas con tierra estabilizada y costurada con cordn de pita para evitar

prdida de material. En la Figura 2.2 se ilustra la construccin de superadobe en el cual

se ocuparon 16 unidades de Earthbag por metro cuadrado de muro.

Figura 2.2.Construccin de superadobe o earthbag

2.7. Proceso de confeccin de Earthbag

Se explica en forma general los procesos que influyen en la fabricacin de un

Earthbag (saco de tierra), es decir, desde la extraccin de la materia prima hasta la


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confeccin de un Earthbag. En la Figura 2.3 se ilustra un lote de Earthbag en el cual se

usaron en la construccin de superadobe o Earthbag.

Figura 2.3.Unidades de superadobe o earthbag

2.7.1. Extraccin de Materia Prima.

El suelo como materia prima se extrae de un lugar cercano al terreno de

construccin, con el fin de no generar grandes distancia de recorrido. La nicarestriccin de este suelo que no contenga material orgnico para la confeccin de

Earthbag.

La cantidad de suelo depender del tamao de la unidad de Earthbag que se

requiera y de las especificaciones utilizadas por las distintas empresas dedicadas a

este rubro.


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2.7.2. Estabilizacin de la Materia Prima.

En este proceso, la estabilizacin de suelo se realiza con un cernidor, con el fin

de separar el material orgnico con el suelo til. Este proceso se lleva a cabo en el

terreno de construccin o en el lugar de la extraccin del suelo.

2.7.3. Confeccin de Earthbag.

Este proceso de confeccin de una unidad de Earthbag se divide en dos

subfases, esta son: Llenado y costurado.

i. Llenado.

Proceso que consisten en llenar un saco de polipropileno de las dimensiones que

se especifique en las especificaciones tcnicas.

Los sacos se llenan procurando que contengan una cierta cantidad de suelo, en

el cual deje un espacio entre el nivel de la tierra y el borde del saco de forma tal que se

haga un doblez para su posterior costurado.

ii. Costurado.

Proceso que consiste en amarrar un extremo del saco y coser el saco mediante

la utilizacin de una aguja saquera curva, previamente se realiza un doblez para evitar

la prdida de suelo en el saco y darle ms firmeza a la costura. Una vez terminada la

costura se amarra el extremo sobrante.

2.8. Anlisis de Ciclo de Vida

Se considera que el ACV tiene sus origines principios de los aos setenta,

cuando se llevaron a cabo diversos estudios energtico para valorar la eficiencia de


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determinadas fuentes de energa, motivados fundamentalmente por la crisis de

petrleo. En 1969, la compaa Coca-Cola encargo un estudio (nunca publicado) al

Midwest Research Institute (MRI), donde deban compararse diferentes tipos de

envases para determinar cul de ellos supona un menor consumo de recursos y una

menor cantidad de emisiones. En aquel entonces se utilizo la expresin Anlisis deRecursos y Perfil Ambiental. Este estudio es a menudo es referenciado, como el

comienzo de los ACVs (Boveo, 2002).

El anlisis del ciclo de vida se define como la herramienta adecuada para la

recopilacin y valoracin de las entradas (materia y energa), salidas (productos,

emisiones y residuos) e impactos potenciales de un sistema de produccin o servicio a

lo largo de su ciclo de vida. Conceptualmente este mtodo se mantiene en natural y

constante desarrollo, pues a medida que son divulgados nuevos trabajos prcticos consu aplicacin, se intercambian informaciones entre usuarios de esta metodologa. Todo

ello implica un constante proceso de retroalimentacin evolutiva en el mtodo, a

ejemplo de lo que ocurri anteriormente con otras metodologas de gestin (ISO 14040,

1997; SETAC, 1998).

La Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) es la principal

organizacin que ha desarrollado y liderado las discusiones cientficas acerca del ACV.

En 1993, formul el primer cdigo internacional: Cdigo de prcticas para el ACV (Codeof Practice for Life Cicle Assessment), con el fin de homogeneizar los diversos estudios

realizados para que siguieran una misma metodologa. Esto impuls el inicio de

desarrollos masivos de ACV en diversas reas de inters mundial, pues se realizaron

conferencias, talleres y polticas sobre ACV. Posteriormente, la ISO apoy este

desarrollo para establecer una estructura de trabajo, uniformizar mtodos,

procedimientos, y terminologas, debido a que cada vez se agregaban nuevas etapas,

se creaban metodologas, ndices, programas computacionales dedicados a realizar

ACV en plantas industriales, etc (Romero, 2003).

En el 2002, el programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP)

en colaboracin con la SETAC pone en marcha la Iniciativa del Ciclo de Vida como

respuesta al llamado de los gobiernos para aplicar una economa del ciclo de vida

expresada en la Declaracin de Malmo (2000), y para la promocin de consumo y de


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produccin sostenibles expresada en la Cumbre Mundial de Desarrollo Sostenible

(CMDS) de Johannesburgo (2002). La meta de la iniciativa es desarrollar y difundir

herramientas prcticas para evaluar las oportunidades, riesgos y compensaciones,

asociados a los productos y servicios durante todas las etapas del ciclo de vida

(Muoz, 2008).

2.9. Metodologa anlisis de ciclo de vida

Tal como se define en la ISO 14040 2006; los estudios de ACV debiera incluir

cuatros fases: definicin del objetivo y alcance, el anlisis del inventario, la evaluacin

de impacto y la interpretacin de resultados (ISO 2006a). Tal como se ilustra la Figura

2.4, estas cuatro fases no son simplemente secuenciales. El ACV es una tcnica

iterativa que permite ir incrementando el nivel de detalle en sucesivas iteraciones(Muoz, 2008).

Figura 2.4.Fases de un ACV.

2.9.1. Definicin de objetivos y alcance

El objetivo de ste, es establecer sin ambigedades la aplicacin deseada, las

razones para efectuar el estudio y a quienes se pretende comunicar los resultados.


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Para definir el alcance y para asegurar que el nivel de detalles del estudio sean

compatible y suficiente para concretar el objetivo establecido. El alcance considera:

i. Funcin del sistema, la cual debe describir las funciones que definen el sistema

en estudio.

ii. La unidad funcional define la cuantificacin de las funciones identificadas,

proporcionando una referencia la que normaliza los datos de entrada y salida,

para asegurar la comparabilidad de los resultados del ACV (ISO, 2006a).

iii. Flujo de referencia es la cantidad de producto que se necesita para cumplir la

funcin, este debe ser luego usado para calcular las entradas y salidas del

sistema.

iv. Limites del sistema determinan los procesos unitarios a ser incluidos en el ACV.

Varios factores determinan los lmites del sistema, incluyendo la aplicacin

deseada del estudio, los supuestos de hechos, los criterios de corte o termino,

las restricciones de los datos y costos y la audiencia proyectada (ISO, 2006a).

v. Requisitos de calidad de los datos deben ser descritos en la fase de alcance del

estudio y comprobada en la fase de interpretacin. Estos datos especifican las

caractersticas necesarias para el estudio, ya que son importantes para

comprender la fiabilidad de los resultados e interpretar correctamente los

resultados del estudio (Gmez, 2010).

2.9.2. Anlisis de inventario

El anlisis de inventario es un balance de materia y energa del sistema, aunque

puede incluir otros parmetros, tales como: utilizacin del suelo, radiaciones, ruido,

vibraciones, biodiversidad afectada, etc. Comprende la recopilacin de los datos y la


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realizacin de los clculos para cuantificar las entradas y salidas del sistema estudiado

(Zaror, 2002).

Tal como se define en la ISO 14040 (2006); el anlisis de inventario es la fase

del ACV que comprende la compilacin y cuantificacin de entradas y salidas de un

proceso unitario en el sistema de produccin dado durante todo su ciclo de vida.

Adems es considerado como un proceso iterativo, a medida que se recopila los datos

y se aprende mas sobre el sistema, se pueden identificar nuevos requisitos o

limitaciones, que requieran cambios en los procedimientos de recopilacin de datos,

para poder cumplir los objetivos del estudio.

La recoleccin de datos puede efectuarse a travs de mediciones, clculos o

estimaciones (Suppen, N., Onosato, M.,Koji, T. & Takeuchi, 2005).En la Figura 2.5

ilustra los procedimientos para el anlisis del inventario (ISO, 2006a).

Figura 2.5Procedimientos simplificados para el ICV


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2.9.3. Evaluacin de impacto de ciclo de vida

Esta fase del ACV, evala cuan significativo son los impactos ambientales

potenciales utilizando los resultados del anlisis de inventario del producto o servicio en

cuestin. Este proceso asocia los datos de inventario con las categoras de impactos

ambientales especficos y con los indicadores de estas categoras para poder entender

los impactos. Adems facilita informacin para la etapa de interpretacin (ISO, 2006a).

Adems consta de una fase tcnica, considerada obligatoria por la metodologa y, otra

opcional (carcter poltico), por parte del interesado del proyecto. Los resultados tienen

un valor informativo aadido para la toma de decisiones (Carvalho, 2001). La Figura 2.6

ilustra los elementos que forman de la fase de evaluacin de impacto del ciclo de vida

propuesta por la ISO 14040 (2006).

Figura 2.6Elementos de la fase de EICV

2.9.4. Interpretacin

Es la fase del ACV en la que combinan los resultados del anlisis del inventario

con la evaluacin de impacto del ciclo de vida, o en el caso de estudios de anlisis de

inventario de ciclo de vida, slo considera estos resultados segn los objetivos y


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alcance establecidos. Los resultados de la interpretacin se pueden transformar en

conclusiones y recomendaciones para la toma de decisiones segn el objetivo y

alcance del estudio (ISO, 2006a). Permite determinar en qu fase del ciclo de vida se

generan las principales cargas ambientales y observar cules son los puntos que

pueden o deben mejorarse en el sistema evaluado. En los casos de comparacin dediferentes productos se podr determinar cual manifiesta un mejor comportamiento

ambiental (Vallejo, 2004).

En esta fase se sugiere realizar un anlisis de sensibilidad, que tiene como

finalidad analizar los cambios en los resultados del ACV como consecuencia de variar

datos sensibles de inventario, es decir, datos que afectan considerablemente al

resultado final, en donde pequeas variaciones producen importantes cambios en los

resultados, para as obtener conclusiones ms ajustadas (Ruiz, 2007).

En la Figura 2.7, segn la ISO 14044 (2006), se muestran los tres elementos que

componen la fase de interpretacindel ciclo de vida.

Figura 2.7.Relaciones de los elementos dentro de la fase de interpretacin con lasotras fases del ACV (ISO, 2006b).


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2.10. Metodologa de Evaluacin de Impacto de Ciclo de Vida

La evaluacin de impactos de ciclo de vida es esencialmente significativa para

mejorar el entendimiento de los resultados de la fase de inventario (ISO, 2006a).

En sntesis las categoras de impacto son los efectos sobre el medio ambienteque causan los aspectos medioambientales del sistema o producto en estudio. En

efectos sern seleccionados y definidos teniendo en cuenta el potencial impacto que

pueda generar el sistema o producto en estudio (Carvalho, 2001). La Tabla 2.4 muestra

algunas de las categoras de impacto ms relevantes (Gonzlez, 2010).

Tabla 2.4.Descripcin de las principales categoras de impacto.

Categora de impacto Descripcin

Agotamiento de recursosAbiticos

Disminucin de la disponibilidad de recursos naturales.

Agotamiento del ozonoestratosfrico

Incremento en la cantidad de radiacin UV-B que llega ala superficie de la tierra.

Formacin de oxidantesfoto-qumicos

Reaccin de oxidantes fotoqumicos perjudiciales para lasalud humana, los ecosistemas y la agricultura.

Acidificacin

Mediante la liberacin de cidos en el suelo y en el agua,pueden hacer variar la acidez del medio afectando a laflora y fauna que habita en l, produce deforestacin y

puede afectar a los materiales de construccin.

Eutrofizacin

A partir de un alto nivel de los micronutrientes, nitrgeno yfosforo, se puede llegar a una disminucin del oxigeno

acutico, lo cual conduce a la descomposicin causadapor bacterias anaerbicas, afectando al entorno natural y

modificado por el hombre.

ToxicidadEfectos sobre los humanos y los ecosistemas acuticos y

terrestres de las substancias toxicas existentes en elambiente.


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A continuacin se describen las metodologas utilizadas en este estudio

asociadas a la demanda de energa acumulada y el mtodo IPCC 2007.

2.10.1. Mtodo de Demanda de Energa Acumulada

El anlisis de la demanda de energa acumulada (DEA) consiste en la

cuantificacin de toda la energa consumida directa o indirectamente a lo largo del ciclo

de vida del producto. Para cada etapa del ciclo de vida pueden calcularse diferentes

consumos de energa dependiendo del alcance que se quiera dar al anlisis:

Consumo directo de energa durante la extraccin y transporte de las materias

primas, la fabricacin, distribucin, utilizacin y tratamiento de los residuos del

producto.

Consumo de energa asociada a los materiales

Consumo indirecto de energa relacionado con las infraestructuras necesariaspara utilizar el producto, como por ejemplo, la produccin de electricidad,

combustibles, maquinaria, camiones, etc.

En general, el mtodo DEA expone toda la demanda, valorada como energa

primaria, que se plantea en relacin con la produccin, uso y disposicin de un producto

servicio. Por lo tanto, es un indicador como tal, de los impactos ambientales en lo que

respecta al rendimiento energtico de los sistemas de generacin de energa en su

ciclo de vida, (Niembro, 2008).

De acuerdo a estudios realizados, se ejemplifica el modelo de caracterizacin en

las siguientes ecuaciones:


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(2.1)

(2.2)

DEAtotal : Indicador demanda acumulada de energa total de todo el sistema en

estudio, expresado en MJ.

DEAproceso : Demanda acumulada de energa por proceso.

DEAmaterial : Demanda acumulada de energa por materia prima o energa en un

proceso.

mmaterial : Su respectivo peso o cantidad.

Fp : Factor de produccin. Los factores Fp tienen un carcter emprico y

depende de la naturaleza y el trabajo adicional requerido para utilizar el material en

determinado proceso

2.10.2. Mtodo IPCC 2007

La tierra absorbe la radiacin del sol. Esta energa es redistribuida por la

atmosfera y los ocanos y retornada en forma de radiacin infrarrojo trmica. Parte de

esta radiacin es absorbida por los gases existentes en la atmosfera provocando el

calentamiento del planeta, a este fenmeno se denomina efecto invernadero (Antn,

2004). Durante el proceso dichos gases forman un escudo que atrapa localmente

parte de la energa irradiada. Debido a ello las capas ms bajas de la atmsfera se

calientan, propiciando el calentamiento de la superficie del planeta. Las consecuencias

previstas por los expertos en climatologa, son que se elevar de 1,4 a 5,8 C la

temperatura media de la tierra en los prximos 100 aos. Este cambio climtico traer


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consecuencias diversas, entre otras, en las reas de la salud humana, ambiente natural

y ambiente modificado por el hombre (Carvalho, 2001).

El impacto de efecto invernadero se explica utilizando el modelo de Global

Warming Potential (GWP). Definiendo, el GWP de una cierta sustancia es el cociente

entre el resultado de su contribucin a la absorcin de la radiacin trmica instantnea

realizada por 1 kilogramo de gas del efecto invernadero emitido, con relacin a la

misma cantidad emitida de dixido de carbono (CO2), integradas a lo largo del tiempo.

As, de este modo, el factor de caracterizacin del CO2como gas del efecto invernadero

es igual a 1 y se expresa en la unidad de CO2equivalentes, segn la ecuacin dada por

Wenzel, 1998.

,i aicitdt0

aC2ctt0

(2.3)

ai : Fuerza radiactiva por unidad de concentracin que incrementa el gas del efecto

invernadero i.

Ci(t)

: Concentracin del gas invernadero i despus de emitido en relacin con el

tiempo t.

T : El nmero de aos a lo largo del cual hay que hacer la integracin.

As se encuentra el indicador que sirve para evaluar este impacto, el cual se

expresa como CCI (Climate Change Indicator). Su medida se har relativa respecto al

efecto producido por 1 kilogramo de CO2y se calcular mediante la siguiente ecuacin:


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CC

(2.4)

mi : Es la masa de la substancia i expresada en kg.

Como ya se mencion, el GWP depender del tiempo de integracin. Para

efectos de este estudio, se considerara el tiempo de 100 aos, ya que se requiere

predecir efectos a largo plazo, utilizando los factores de caracterizacin mostrados en la

Tabla 2.5

Tabla 2.5.Factores de caracterizacin de calentamiento global (Antn, 2004)

Substancia GWP100

Dixido de carbono (CO2) 1

Metano(CH4) 25

Monxido Dinitrogeno (N2O) 298

El mtodo IPCC 2007 es una actualizacin del mtodo IPCC 2001, desarrollado

por el Panel Intergubernamental para el Cambio Climtico, el cual est diseado para

calcular las emisiones de CO2 acumuladas en procesos mediante factores. Estos

factores del IPCC son estimados para un periodo de cien aos.

2.10.2.1 Emisiones de CO2Transporte Terrestre


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La mejor forma de calcular las emisiones de CO2es sobre la base de la cantidad

y el tipo de combustible quemado y su contenido de carbono. El mtodo calcula las

emisiones de CO2multiplicando el combustible consumido por un factor de emisin de

CO2por defecto. Se ve representado en la ecuacin 2.5

EmisinCombustiblesEaa

(2.5)

Emisin : Emisiones de CO2(kg).

Combustible : Combustible vendido (TJ).

EFa : Factor de emisin (kg/TJ). Es igual al contenido de carbono

del combustible multiplicado por 44/12.

a : Tipo de combustible (gasolina, diesel, gas natural).

El factor de emisin de CO2 toma en cuenta todo el carbono del combustible,

incluido el que se emite en forma de CO2, CH4, CO, y materia particulada (Gonzlez,

2010).

2.10.2.2 Combustin estacionaria

A continuacin se describen los mtodos y los datos necesarios para estimar las

emisiones procedentes de la combustin estacionaria. Para aplicar una estimacin de

emisin se requiere lo siguiente para cada categora de fuente y combustible:

Datos sobre la cantidad de combustible quemado en la categora de fuente.


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Un factor de emisin por defecto.

Los factores de emisin provienen de los valores por defecto suministrados junto

con el rango de incertidumbre. Se utiliza la ecuacin 2.6:

EmisionesEConsumo Combustiblecombustible actor de emisinE, combustible(2.6)

EmisionesGEI : Emisiones de un gas de efecto invernadero dado por

tipo de combustible (kg GEI).

Consumo combustiblecombustible : Cantidad de combustible quemado (TJ).

Factor de emisinGEI,combustible : Factor de emisin por defecto de un gas de efecto

invernadero dado por un tipo de combustible (kg gas/TJ).

Para calcular el total de emisiones por gas de la categora de fuente, se suman

las emisiones calculadas en la Ecuacin 2.6. para todos los combustibles (Vol. 2,

IPCC), tal como se muestra en la ecuacin 2.7.:

emisionesE EmisionesE, combustiblecombustible

(2.7)


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2.11. Software para aplicacin de anlisis de ciclo de vida

Los pasos operativos para que se lleve a cabo el ACV de un sistema o producto,

incluyen el manejo de gran cantidad de datos de los inventarios, seguidos de diversas

operaciones de clculo que se aplican a los factores de caracterizacin. Estos aspectos

sern ms viables con el soporte de sistemas informticos que faciliten las tareas a

realizar (Muoz, 2008).

Debido al xito que ha tenido el ACV como herramienta de gestin, para la

creacin de ecodiseos, el desarrollo de polticas pblicas, planeacin estratgica,

ecoetiquetas, entre otros, se han desarrollado distintos software y bases de datos para

facilitar su aplicacin (Vivancos, et al, 2001). La Tabla 2.6 presenta una breve

descripcin de los principales software utilizadas en la elaboracin de ACV.

Tabla 2.6.Principales herramientas utilizadas en la elaboracin de ACV.

Programa Organizacin Caractersticas Pas

SimaPro Pr Consultans Compara y analiza complejos productosdescomponindolos en todos sus

materiales y proceso

Holanda

Gabi Universidad deStuttgart

En contraste con las herramientasclsicas de ACV, este programa ofreceadems un anlisis econmico

Alemania

Umberto Ifeu-Institute Preparacin de ACV y ecobalancesempresariales

Alemania

TEAM Ecobilan Muy completo, su base de datos incluyems de 500 mdulos de diferentessectores

Francia

KCL-ECO The Finnish Pulpand Paper

Research Institute

Industria papelera Finlandia

LCAit ChalmersIndustritecnik

Balance de energa y materiales.Aplicacin especial en el sector deenvases y productos de papel

Suecia

WISARD PricewaterhouseCoopers

Anlisis de impacto econmico yambiental de residuos slidosmunicipales.

Francia


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2.12. SimaPro

Este programa desarrollado por la empresa holandesa PR Consultants, permite

realizar ACV mediante el uso de bases de datos de inventario propias y bibliogrficas

que contienen el software. Las bases de datos creadas por el usuario permiten que el

estudio ACV de cualquier producto sea acorde a las caractersticas de localidad.

SimaPro es una herramienta profesional para almacenar, analizar y realizar un

seguimiento del rendimiento ambiental de productos y/o servicios, facilitando el anlisis

y la representacin grfica de ciclos complejos de un modo sistemtico y transparente

(Muoz, 2008)

Algunas caractersticas destacables de este software son:

Permite determinar en cada etapa del proceso, impactos ambientales por

categoras (cambio climtico, agotamiento de la capa de ozono, eutrofizacin,

acidificacin, agotamiento de recursos abiticos, ecotoxicidad, etc.),

Identificar aspectos ambientales que contribuye a cada categora de impacto.

Comparar distintos escenarios en funcin de una unidad funcional comn (ej.

unidades de producto, toneladas de producto, caractersticas de producto, etc.) Realizar anlisis de sensibilidad, permitiendo la modificacin de escenarios e

identificacin de opciones de mejora.


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CAPTULO III

METODOLOGA


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CAPITULO 3: METODOLOGA


CAPITULO 3. METODOLOGA

3.1. Introduccin

El presente captulo expone la estructura metodolgica que gua el trabajo arealizar. Esta etapa se considera fundamental, ya que de sta depende el eventual xito

que tengan las tareas planteadas.

Se describir el desarrollo experimental, en donde se dar a conocer el

experimento a ejecutar y sus caractersticas. Tambin se entregar el mtodo y plan de

trabajo, en el cual se explicar paso a paso las tareas a realizar y la forma en que se

deben llevar a cabo. Asimismo este captulo presentar la forma en que se deben

efectuar el anlisis, la manera de obtener los resultados y comparaciones.

3.2. Anlisis de ciclo de vida de los bloques de tierra comprimida.

De acuerdo a lo establecido en la ISO 14040 (2006), el anlisis del ciclo de vida

debe incluir cuatro etapas en su estudio: Definicin de objetivos y alcance, anlisis de

inventario, evaluacin de impactos e interpretacin de resultados. Como apoyo para

estimar la demanda de energa acumulada y carga ambiental generados en los

procesos de produccin del BTC, se utilizara el programa SimaPro 7.3.3, con el que se

analizara de acuerdo al concepto de la cuna a la puerta.


3.2.1.1 Propsito

El objetivo de este estudio fue evaluar la produccin de un bloque de tierra

comprimida mediante el anlisis ciclo de vida, basado en un suelo de la localidad de


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Huichahue, IX regin. Para as determinar demanda de energa acumulada y carga

ambiental generada en los procesos de produccin del BTC.

Escenario 1:Utilizacin de prensa de accin manual CINVA-RAM para el proceso de

confeccin de la pieza.

Escenario 2:Utilizacin de prensa de accin mecnica HYDRAFORM para el proceso

de confeccin de la pieza.

3.2.1.2 Unidad Funcional

Para proveer una referencia con la cual son normalizados los datos de entrada y

salida, y para asegurar la comparabilidad de los resultados en el anlisis de ciclo de

vida se considero que la unidad funcional de este estudio ACV ser una pieza de 29 x

14 x 9 cm (Ver anexo A).

3.2.1.3 Limites del sistema del bloque de tierra comprimida

Como ya se ha mencionado, los lmites del sistema definen los procesos

unitarios que deben ser incluidos en el ACV. Esta etapa permite identificar el conjunto

de procesos unitarios o subsistemas necesario para producir el producto en estudio,

desde la extraccin de recursos primarios, los procesos de fabricacin, transporte de

materias de primas e insumos, uso y disposicin final de productos (Muoz, 2008).

En la Figura 3.1 se puede observar el escenario de produccin de bloque de

tierra comprimida en estudio, en donde se toman en consideracin de acuerdo a la

disponibilidad de datos, anlisis de procesos y en algunos casos simulaciones de

actividades.


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Figura 3.1Diagrama del sistema de produccin de Bloque de Tierra Comprimida.

3.2.1.4 Calidad de Datos

Los datos relacionados a los procesos de estabilizacin y preparacin y

curado, fueron recolectados del trabajo titulo Estudio de Bloques de ierraComprimida, estudio realizado anteriormente a este estudio de ACV. Para el uso de la

energa elctrica y combustible se consideran datos nacionales los cuales son utilizados

para modificar en la base de datos de programa SimaPro 7.3.3. Para otras simulaciones

se considerar datos y tecnologas disponibles en la base de datos del Software.

3.2.2. Anlisis de Inventario

El anlisis de inventario es un balance de materia y energa del sistema, el que

puede incluir otros parmetros, tales como: utilizacin del suelo, radiaciones, ruido,

vibraciones, biodiversidad afectada, etc. Comprende la recopilacin de datos y


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realizacin de clculos adecuados para la cuantificacin de entradas y salidas del

sistema estudiado (ISO, 2006a).

Los datos del inventario fueron identificados para cada proceso unitario

contemplado en el lmite del sistema. Estos datos de inventario han sido recolectadosde varias fuentes como trabajos de ttulos, base de datos y manuales de equipo

elaborado por los proveedores.

3.2.2.1 Energa elctrica

En Chile, el mercado elctrico cuenta con actividades de generacin, transmisiny distribucin de energa elctrica, las que son desarrolladas por empresas de capitales

privados, siendo reguladas y fiscalizadas por el estado. En la industria elctrica nacional

aproximadamente 40 empresas generadoras, 10 empresa trasmisoras y 31 empresas

distribuidoras, que en conjunto suministran una demanda agregada nacional que en el

2007 super los 52.962 GWh (Gonzlez, 2010). Esta demanda se debe a que Chile se

forma de cuatro sistemas elctricos desde el norte a sur: Sistema Elctrico Norte

Grande (SING) que va desde Arica hasta Taltal en la regin de Antofagasta, el cual

abastece al 6,2% de la poblacin nacional; el Sistema Aysn (0,6 %) y el Sistema de

Magallanes (0,93%) los cual atienden la poblacin ms austral del pas, y el sistema

interconectado central (SIC), siendo este ultimo de gran importancia para este estudio.

Sistema Interconectado Central (SIC)

El SIC es el sistema elctrico de servicio pblico ms importante del pas, cubre

aproximadamente 2.100 km del territorio nacional, abasteciendo de energa al 92,2 %

de la poblacin, por el cual cuenta con una potencia instalada al 31 de diciembre de

2010, que alcanza a los 12.147,1 MW. Su cobertura va desde la rada de Paposo por el

norte (II Regin) hasta la Isla Grande de Chilo por el sur (X Regin).


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Para evaluar los impactos ambientales asociados a la energa elctrica, se

consideraran datos de generacin bruta del SIC del ao 2011. Los porcentajes por tipo

de energa se encuentran distribuidos en un 44,56 % para la energa hidrulica, un

22,65 % para el carbn, un 21,82 para el gas y un 10,27 % para el petrleo y sus

derivados y un 0,70 para otra fuentes, como la elica (Anuario CDEC-SIC, 2011).

3.2.2.2 Sistema de Produccin de Bloque de Tierra Comprimida

El sistema de produccin de BTC contempla varios procesos unitarios continuos,

que va desde la extraccin de la arcilla, transporte, maduracin de la arcilla,

estabilizacin y preparacin de la mezcla, confeccin (mediante equipo de compresin),curado, y por ltimo el despacho y embalaje.

I. Extraccin de Arcilla

La arcilla contemplada en este anlisis de ciclo de vida (ACV) es de la localidad

de Huichahue, IX regin.

Para efecto de este proceso se considera que la extraccin de la arcilla se realiza

travs de una excavadora marca Komatsu PC210 LC- 6 ao 1999, considerando

rendimientos y capacidades del trabajo titulo Evaluacin del proceso de produccin del

ladrillo estructural mediante el anlisis de ciclo de vida desarrollado por Mauricio

Hermosilla 2010 (Ver anexo D).

Para crear la salida del co-producto Etraccin de arcilla se necesitan ingresar

al programa las entradas que entran en este proceso. Las entradas son la arcilla y la

excavadora, la primera se ingresa como entrada conocida desde la naturaleza, en el

cual se modifica de acuerdo a las caractersticas del suelo de Huichahue, mientras que

la excavadora se ingresa como entrada conocida desde la tecnosfera.


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II. Transporte

En el trasporte se considera una distancia predeterminada de 10 km, este valor

se ingresa al programa a travs de la unidad toneladas-kilmetros (tkm). Una tkm

significa el trasporte de una tonelada sobre un kilometro, esto quiere decir que la

cantidad de arcilla extrada (proceso anterior) se multiplica con la distancia de

transporte.

Adems en este proceso se realiz un anlisis de sensibilidad de las distancias a

travs de los siguientes kilmetros; 5, 15 y 20 km. Estas se compararan con la distancia

predeterminada a travs de grficos de barras.

Para crear el co-producto transporte, se debe ingresar al programa las entradas

que se requiere para este proceso. Estas entradas son la arcilla extrada del procesoanterior, pero con la nica diferencia que en este proceso pasa ser una entrada

conocida desde tecnosfera y por ltimo el camin que es una entrada que proviene

desde la tecnosfera.

III. Maduracin de la Arcilla

Este proceso no genera cargas ambientales significativas para el estudio, esto sedebe a que la maduracin de la arcilla consiste en dejar bajo techo con el fin de facilitar

el tamizado e impedir las aglomeraciones de partculas para su posterior mezclado. Por

lo tanto en este proceso no hay datos relevantes que afecten al estudio.

IV. Estabilizacin y Preparacin de la mezcla

El proceso de estabilizacin y preparacin de la mezcla consta de dos sufbases,estas son: tamizado el suelo y el mezclado de las partes constituyentes. Por su parte

una vez que la maduracin de la arcilla se llevo a cabo, esta pasa por un tamizado, con

el fin de eliminar elementos forneos. Despus es mezclada la tierra con el estabilizante

(cal) para maximizar la fuerza, y luego se incorporan agua necesaria, para as obtener

la densidad mxima de compactacin. Se utiliza una dosificacin de 87,08 % de arcilla,


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10,86% de agua y de 2,61% de cal, por las cuales se ingresan al programa mediante la

unidad kg (Ver anexo A).

Para crear este co-producto Estabilizacin y preparacin de la mezcla se

ingresaran al programa las entradas involucradas. Estas entradas son el co-producto

generado del proceso de transporte, ms cal y el agua. Estos materiales se ingresan al

programa como entradas conocidas desde tecnosfera.

V. Compresin

En el proceso confeccin de bloque se consideran dos tipos de prensa, esta son:

Prensa Cinva-Ram de accin manual, y la Hydraform que es una prensa hidrulica.

En ambas prensa se realizaron clculos de produccin mensual de bloques con

el fin de generar datos de inventario y as ingresar al programa. Adems en la prensa

Hydraform se realizaron clculos de energa elctrica mensual y consumo de energa

elctrica por un bloque (Ver Anexo E). Los datos considerados para el inventario son

ingresados al software SimaPro 7.3.3.

Para crear el co-producto compresin, se deben ingresar al programa las

entradas que se requieren para el proceso. Estas entradas son el co-producto generadopor el proceso anterior y la prensa, estas dos entradas se ingresan como entradas

conocidas desde la tecnosfera.

VI. Curado

En este proceso de curado no genera carga ambiental significativa para el

estudio debido que es una tecnologa que necesita del sol y de riego sucesivos de aguadurante siete das como mnimo, despus se estacionan en un espacio al abrigo del sol

y de las corrientes de aire por un periodo de mnimo de 20 das.


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VII. Embalaje y despacho.

Es el ltimo proceso que considera este estudio ACV, y consiste en embalar los

bloques de tierra comprimida despus de haber sido curado. Estn se embalan en

pallet de madera (1000 x 1000 mm) con capacidad de 200 bloque cada uno, y luego

son envueltos por un film plstico para mayor proteccin. Para el despacho al camin

se considera una gra horquilla

Para crear el co-producto embalaje y despacho se ingresan al programa las

entradas conocida desde la tecnosfera, estas son: bloque de tierra comprimida, gra

horquilla, plstico film LPDE y pallet de madera.

Cantidad de pallet por bloque se tomaran en cuenta la vida til que es

aproximadamente 20 usos aproximadamente.

3.3. Anlisis de ciclo de vida del sistema Earthbag.

De acuerdo a lo establecido en la ISO 14040, este anlisis de ciclo de vida al

sistema EARTHBAG contempla en su desarrollo cuatro etapas, estas son: Definicin de

objetivos y alcance, anlisis de inventario, evaluacin de impactos e interpretacin de

resultados. Como apoyo para facilitar los clculos para obtener la demanda de energa

acumulada e impactos ambientales se utiliza el Software SimaPro 7.3.3.


3.3.1.1 Propsito

El objetivo de este estudio es evaluar la confeccin del sistema Earthbag,

mediante el anlisis ciclo de vida, para as determinar la energa acumulada y carga

ambiental asociado a este si

Análisis de Ciclo de Vida de Bloques de Tierra Comprimida, BTC

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