Nuevo modelo de evaluación de la sostenibilidad de estructuras de hormigón

Abstract

[Resumen] El método más riguroso de evaluación de la sostenibilidad es el denominado Análisis del Ciclo de Vida (ACV), aplicable tanto a lo ambiental como a lo social y económico. Con este método se cuantifican diversos parámetros, denominados indicadores. Por ejemplo, entre otros, toneladas de CO2 emitidas, empleo generado o coste de producción por cada tonelada producida de hormigón de un determinado tipo, con una dosificación concreta. Los problemas más importantes del ACV son, en primer lugar, que la mayoría de los profesionales de cualquier país, incluidos los países avanzados, no tienen formación suficiente para realizar estos estudios. En segundo lugar, que todavía no existe un acuerdo global acerca de la manera de realizar un ACV. En tercer lugar, que todavía no hay bases de datos completas que permitan cuantificar todos los indicadores clave; este es el caso, entre otros, de la creación de empleo. Y finalmente, en cuarto lugar, que el resultado de un ACV es un mero listado de indicadores cuantificados, que en muchos casos no sirve para tomar decisiones, porque cada alternativa de diseño tiene sus propias ventajas e inconvenientes. Estas fueron las razones clave para que el modelo de la Instrucción española de Hormigón Estructural, EHE-08, no fuese del tipo ACV. Por el contrario, se optó por utilizar parámetros bien conocidos por los profesionales del sector, junto con una técnica multicriterio de apoyo en la toma de decisiones, el método MIVES (Modelo Integrado de Valor para Evaluación de la Sostenibilidad), que integrase los diferentes indicadores en un único índice de sostenibilidad global: el ICES (Índice de Contribución de la Estructura a la Sostenibilidad). Todas las razones ya comentadas llevaron también a que en esta Tesis se plantease un modelo que emplea dicho tipo de parámetros y el mismo método de integración (MIVES) pero ahora tratando de que los resultados de aplicar dicho modelo sean coherentes con los de la aplicación de un ACV. Debe tenerse en cuenta que el modelo de la EHE-08 no sólo es pionero, sino que también es, hasta la fecha, el único de este tipo aplicado al hormigón estructural en un marco normativo. Por diversas razones, sobre todo de plazo, el proyecto llevado a cabo para crear el modelo de la EHE-08 no incluía en su alcance la comparación de resultados de dicho modelo con resultados de ACVs. Como se acaba de comentar, esto es algo que se ha solucionado en esta Tesis. Tras el análisis de la bibliografía generada en torno al modelo de la EHE-08 y el estudio detallado del propio modelo y de sus posibilidades de aplicación, en esta Tesis se plantearon varias preguntas. La primera era: ¿se corresponde la relevancia de cada aspecto del ICES con su importancia real en lo relativo a la sostenibilidad de la estructura analizada?. En esta Tesis se ha estudiado si la importancia que se da en la EHE-08 a cada aspecto evaluado se corresponde con los resultados de un análisis de ciclo de vida (ACV) medioambiental. La respuesta a esta primera pregunta es negativa, de acuerdo con las conclusiones de dicho análisis. La segunda pregunta era: ¿existen aspectos relevantes de la sostenibilidad que no hayan sido tenidos en cuenta en la EHE-08 y, por el contrario, se han evaluado allí aspectos que, en realidad, son escasamente influyentes a efectos del desarrollo sostenible?. En esta Tesis se ha analizado la completitud de los aspectos medioambientales, económicos y sociales contemplados en el modelo de la EHE-08, y la respuesta a dicha pregunta es positiva, de acuerdo con las conclusiones del mencionado análisis. La última pregunta era: ¿tiene sentido proponer un nuevo modelo de evaluación, del mismo tipo que el ya existente, que aporte información más fiable como herramienta de ayuda a la decisión en el diseño sostenible de estructuras de hormigón?. Dadas las contestaciones a las anteriores preguntas, la respuesta a esta pregunta era positiva. Por tanto el último objetivo de la Tesis ha sido proponer un nuevo modelo de evaluación de la sostenibilidad para estructuras de hormigón, tomando como base el existente, que incluyese soluciones a los problemas detectados. Se propone aquí un nuevo modelo, que se ha concebido de forma genérica, no necesariamente para su integración en una normativa estructural. No obstante puede encuadrarse en ella, sin problemas. Se trata de un modelo muy completo, que es coherente con posibles ACVs de la estructura bajo análisis. Los resultados de esta Tesis serán de aplicación para el conjunto de proyectistas y clientes que deseen construir estructuras sostenibles de hormigón armado o pretensado, sea en el marco de un entorno normativo, sea fuera de él. También serán de utilidad para el desarrollo de futuros proyectos de investigación derivados de este trabajo y enmarcados dentro del ámbito de la sostenibilidad estructural. Está en fase de desarrollo un nuevo Código Estructural (CE) español, adaptado a los Eurocódigos. Sustituirá a la EHE-08 y a la actual Instrucción española de Acero Estructural (EAE), incluyendo un nuevo modelo de evaluación de la sostenibilidad. Este modelo no se ha difundido todavía. Uno de los futuros desarrollos de esta Tesis será, por tanto, realizar comparaciones entre el modelo aquí propuesto y el del nuevo CE, establecer conclusiones al respecto, y proponer soluciones a los problemas detectados.

[Resumo] O método máis rigoroso de avaliación da sustentabilidade é a denominada Análise do Ciclo de Vida (ACV), aplicable tanto ao ambiental como ao social e económico. Con este método cuantifícanse diversos parámetros, denominados indicadores. Por exemplo, entre outros, toneladas de CO2 emitidas, emprego xerado ou custo de produción por cada tonelada producida de formigón dun determinado tipo, cunha dosificación concreta. Os problemas máis importantes do ACV son, en primeiro lugar, que a maioría dos profesionais de calquera país, incluídos os países avanzados, non teñen formación suficiente para realizar estes estudos. En segundo lugar, que aínda non existe un acordo global acerca da maneira de realizar un ACV. En terceiro lugar, que aínda non hai bases de datos completas que permitan cuantificar todos os indicadores clave; este é o caso, entre outros, da creación de emprego. E finalmente, en cuarto lugar, que o resultado dun ACV é unha mera listaxe de indicadores cuantificados, que en moitos casos non serve para tomar decisións, porque cada alternativa de deseño ten as súas propias vantaxes e inconvenientes. Estas foron as razóns crave para que o modelo da Instrución española de formigón estrutural, EHE- 08, non fose do tipo ACV. Pola contra, optouse por utilizar parámetros ben coñecidos polos profesionais do sector, xunto cunha técnica multicriterio de apoio na toma de decisións, o método MIVES (Modelo Integrado de Valor para Avaliación da Sustentabilidade), que integrase os diferentes indicadores nun único índice de sustentabilidade global: o ICES (Índice de Contribución da Estrutura á Sustentabilidade). Todas as razóns xa comentadas levaron tamén a que nesta Tese expuxésese un modelo que emprega devandito tipo de parámetros e o mesmo método de integración (MIVES), pero agora tratando de que os resultados de aplicar o devandito modelo sexan coherentes cos da aplicación dun ACV. Debe terse en conta que o modelo da EHE-08 non só é pioneiro, senón que tamén é, ata a data, o único deste tipo aplicado ao formigón estrutural nun marco normativo. Por diversas razóns, sobre todo de prazo, o proxecto levado a cabo para crear o modelo da EHE-08 non incluía no seu alcance a comparación de resultados do devandito modelo con resultados de ACVs. Como se acaba de comentar, isto é algo que se solucionou nesta Tese. Tras a análise da bibliografía xerada en torno ao modelo da EHE-08 e o estudo detallado do propio modelo e das súas posibilidades de aplicación, nesta Tese expuxéronse varias preguntas. A primeira era: ¿correspóndese a relevancia de cada aspecto do ICES coa súa importancia real a efectos da sustentabilidade da estrutura analizada?. Nesta Tese estudouse se a importancia de cada aspecto avaliado no modelo da EHE-08 correspóndese cos resultados dunha análise de ciclo de vida (ACV) ambiental. A resposta esta primeira pregunta é negativa, de acordo coas conclusións do devandito análise. A segunda pregunta era: ¿existen aspectos relevantes da sustentabilidade que non fosen tidos en conta no modelo da EHE-08 e, pola contra, avaliáronse aspectos que, en realidade, son escasamente influentes a efectos do desenvolvemento sustentable?. Nesta Tese analizouse a completitude dos aspectos ambientais, económicos e sociais contemplados no modelo da EHE-08, e a resposta á devandita pregunta é positiva, de acordo coas conclusións do análise aludido. A última pregunta era: ¿ten sentido propoñer un novo modelo de avaliación, do mesmo tipo que o xa existente, que achegase información máis fiable como ferramenta de axuda á decisión no deseño sustentable de estruturas de formigón?. Dadas as contestacións ás anteriores preguntas, a resposta a esta pregunta era positiva. Por tanto o último obxectivo da Tese foi propoñer un novo modelo de avaliación da sustentabilidade para estruturas de formigón, tomando como base o existente, que incluíse respostas aos problemas detectados. Proponse aquí un novo modelo, que se concibiu de forma xenérica, non necesariamente para a súa integración nunha normativa estrutural. Con todo, pode encadrarse nela, sen problemas. Trátase dun modelo moi completo, coherente con posibles ACVs da estrutura baixo análise. Os resultados desta Tese serán de aplicación para o conxunto de proxectistas e clientes que desexen construír estruturas sustentables de formigón armado ou pretensado, sexa no marco dunha contorna normativa, sexa fóra dela. Tamén serán de utilidade para o desenvolvemento de futuros proxectos de investigación derivados deste traballo e enmarcados dentro do ámbito da sustentabilidade estrutural. Está en fase de desenvolvemento un novo Código Estrutural (CE) español, adaptado aos Eurocódigos. Substituirá á EHE-08 e á actual Instrución española de Aceiro Estrutural (EAE), incluíndo un novo modelo de avaliación da sustentabilidade. Este modelo non se difundiu aínda. Un dos futuros desenvolvementos desta Tese será, por tanto, realizar comparacións entre o modelo aquí proposto e o do novo CE, establecer conclusións respecto diso, e propoñer solucións aos problemas detectados.

[Abstract] The most rigorous method for assessing sustainability is the so-called Life Cycle Analysis (LCA), applicable not only to the environmental, but also to the social and economic aspects. This method is based in the quantification of different parameters, called indicators. For instance, among others, the CO2 emissions in metric tons, the employment generated or the production cost of each metric ton of a specific type of concrete, with a particular dosage. The most important problems of LCA are, firstly, that most professionals in any country, including the advanced ones, do not have the adequate education or training to carry out these studies. Secondly, that there is still no global agreement on how to perform an LCA. In third place, that there is a lack of complete databases to quantify all the key indicators; this is the case, among others, of job creation. And finally, in fourth place, that the LCA result is a mere list of indicator quantifications, that in many cases is not enough for making decisions, since each design alternative will have specific advantages and drawbacks. These were the main reasons for establishing a sustainability assessment model not based in LCA, when the Spanish Structural Concrete Code (EHE-08) was developed. On the contrary, it was decided to employ parameters well known by all the professionals of the sector, together with a multicriteria decision support technique, the MIVES method (Integrated Value Model for Sustainability Assessment, in Spanish), for integrating the several indicators in a single, global sustainability index: the ICES (Index of Contribution of the Structure to Sustainability, in Spanish). The previously alluded reasons also led to the focus of the present work, again employing the same type of parameters and the MIVES method, but assuring that the results of applying the new model were always consistent with an LCA. It should be noted that the EHE-08 model is not only a pioneer one, but also the only sustainability assessment method employed in a structural concrete code, up to the moment. For many reasons, especially related to time, the project carried out to create the EHE-08 model did not include in its scope the comparison of its results with the ones of applying LCAs. As just mentioned, this is something that has been solved in this work. After analyzing the literature related to the EHE-08 model and the detailed study of that model and its applications, several questions were posed in this Doctoral Thesis. The first was: as for the sustainability of the structure under analysis, does the relevance of each ICES parameter correspond to its real importance?. In this work it has been studied whether the relevance of each aspect included in the EHE-08 model is consistent with the results of an environmental life cycle analysis (LCA). And the answer to this first question is negative, according to the conclusions of that study. The second question was: are there relevant aspects of sustainability that have not been taken into account in the EHE-08 model and, on the other hand, does that model include indicators that, in reality, are hardly influential for the purposes of sustainable development?. In this work it has been analyzed the completeness of the environmental, economic and social aspects encompassed by the EHE-08 model, and the answer to this second question is positive, according to the conclusions of that analysis. The last question was: does it make sense to propose a new evaluation model, of the same type as the existing one, which would provide more reliable information for making decisions in the sustainable design of concrete structures? Given the answers to the previous questions, the response to this query was positive. Therefore, the last objective of this work was to propose a new model for assessing sustainability of concrete structures, based on the existing one, but including solutions to the detected problems. A new model is proposed here, generically conceived, not necessarily for its integration in a structural code. However, it can be included in that framework, without problems. It is a very complete model, consistent with potential LCA’s of the structure under analysis. The results of this work can be useful for designers and clients wishing to construct sustainable reinforced or prestressed concrete structures, whether in a code framework, or in other ones. They will also be useful for the development of future research projects derived from this work and framed within the scope of structural sustainability. A new Spanish Structural Code (SSC), adapted to the Eurocodes, is currently under development. It will replace the EHE-08 and the Spanish Structural Steel Code (EAE), including a new sustainability assessment model. Despite of this, the new SSC model has not yet been disseminated. One of the future developments of this work will be, therefore, to make comparisons between the SSC model and the one here proposed, to draw conclusions on the matter, and to suggest solutions for the problems detected.