“Año de la Consolidación del Mar de Grau”
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
DETERMINACIÓN DE LA HUELLA DE CARBONO EN OXAPAMPA. EL PUENTE “LA CASUALIDAD” – OXAPAMPA. Brigada 6 Curso: Construcciones con madera. Profesor: Bustamante Guillén, Neptalí Integrantes: - Claros Canales, Alvaro - Molina Lovatón, Angela - Morón Guerra, Antonio - Pamo Peña, Mariemy - Silva Rodríguez, Sebastián Sebastián
La Molina, 10 de mayo del 2016
1
1.
Nombre del proyecto ........................................................................................................... 3
2.
Introducción .......................................................................................................................... 3
3.
Objetivos ............................................................................................................................... 3 3.1
Objetivo general ............................................................................................................ 3
3.2
Objetivos específicos ..................................................................................................... 3
4.
Revisión bibliográfica ........................................................................................................... 4
5. Identificación de probables fuentes de emisión (directas e indirectas) generadas por el proyecto constructivo .................................................................................................................. 6 6.
Balance general de emisiones .............................................................................................. 7
7.
Propuestas para la reducción de emisiones ...................................................................... 11
8.
Propuesta de neutralización del carbono .......................................................................... 11
9.
Conclusiones ....................................................................................................................... 12
10.
Recomendaciones ........................................................................................................... 12
11.
Bibliografía consultada ................................................................................................... 13
12.
Anexos ............................................................................................................................. 14
2
1. Nombre del proyecto
El proyecto constructivo estudiado para la determinación de la huella de carbono es el Puente “La Casualidad”, en el río “La Esperanza” ubicado en el límite entre Oxapampa y Chontabamba. 2. Introducción
Casi todas las actividades que genera el ser humano, producen emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), las cuales pueden calcularse mediante la medición de huella de carbono para poder tomar acciones y decisiones de mitigación. La industria de la construcción es una de las que más energía demanda en su proceso y genera mayor cantidad de GEI, afectando de manera significativa en el cambio climático. Por este motivo es importante conocer el aporte de un proyecto constructivo al cambio climático, identificando qué etapas y factores del proyecto son los que contaminan más para poder posteriormente tomar medidas de mitigación al respecto. En el caso particular de la provincia de Oxapampa, son muy comunes las construcciones que utilizan madera como material estructural principal, la cual se diferencia de los materiales convencionales -como ladrillo o cemento- por tener de origen un recurso natural renovable y en cuyos tejidos se encuentra una considerable cantidad de carbono fijado por los árboles a partir de CO2 atmosférico. En el presente informe, se determinará la huella de carbono de una construcción con madera de la provincia de Oxapampa, siendo esta construcción un puente rural.
3. Objetivos
3.1 Objetivo general
Calcular las emisiones de dióxido de carbono (CO 2) producidas en la construcción del puente la Casualidad, en el distrito de Oxapampa y determinar el carbono equivalente fijado en la madera empleada en su construcción.
3.2 Objetivos específicos
Determinar la huella de carbono de la construcción y su balance de carbono equivalente. Identificar las principales fuentes emisoras de dióxido de carbono en la construcción del puente. Plantear medidas para reducir y neutralizar las emisiones de CO 2.
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4. Revisión bibliográfica Según el Centro para Sistemas Sostenibles (2015), la huella de carbono es la cantidad total de gases de efecto invernadero (GEI) emitidos directa e indirectamente por un individuo, organización, evento o producto. Esta huella se calcula sumando las emisiones causadas en cada etapa de producción y durante todo el tiempo de vida de un producto o servicio. Según el Protocolo de Kioto (1998), los GEI son: dióxido de carbono (CO2), Metano (CH4), óxido de nitrógeno (N2O), hidrofluorocarbonos (HFCs), perfluorocarbonos (PFCs) y hexafluoruro de azufre (SF6). La organización Carbon Trust (2007) señala además que toda actividad realizada por el ser humano, ya sea de manera individual o como organización, genera una huella de carbono que puede ser calculada midiendo las emisiones de GEI, las cuales se pueden clasificar en tres grandes grupos:
Emisiones directas, resultantes de actividades controladas por la organización. En este grupo están incluidas las emisiones ocasionadas por combustión para obtener energía y otras emisiones producidas en la manufactura de químicos, etc. Emisiones por uso de electricidad. Al consumir electricidad indirectamente se está incurriendo en emisiones de GEI ocasionadas en la producción de energía eléctrica, la cantidad de emisiones varía según el método de producción de energía eléctrica mayormente usado en el país o región. Emisiones indirectas. Son aquellas ocasionadas en la producción y transporte de los materiales e insumos que va a utilizar la empresa.
Es importante para cualquier organización calcular la huella de carbono de sus actividades para identificar los puntos del proceso en los que se puede mejorar para cumplir con los estándares ambientales de la empresa, los inversionistas, la sociedad y los clientes. De acuerdo a Rondón (2015), calcular la huella de carbono permite medir la contribución de las actividades humanas sobre el cambio climático y también buscar formas y opciones para reducir o neutralizar estas emisiones. El sector de construcción ha sido uno de los más importantes para la economía de nuestro país en los últimos años, pero también es uno de los que más energía consume tanto a nivel nacional como mundial. Así, según el Consejo Peruano de Construcción Sostenible (PGBC, citado por Chávez, 20014) las edificaciones son responsables de consumir entre el 30% y 40% de la energía globalmente y de acuerdo al IPCC (2007) el sector construcción en el año 2004 ya producía 8.6 Gigatones de CO2. Al ser uno de los sectores más contaminantes, también tiene el mayor potencial de aportar a la mitigación del cambio climático significativamente con la reducción de su huella de carbono, para esto deben tomarse acciones que además de ser ambientalmente favorables también lo sean desde el punto de vista económico. Campos et al. (S.f) sugieren para el cálculo de huella de carbono en un proyecto constructivo, dividirlo en cuatro fases:
Fase de producción: contempla la extracción de las materias primas, su transporte y posterior fabricación o manufactura.
4
Fase de construcción: incluye el transporte de materiales de la planta al sitio de construcción, cambio de uso de suelo, energía consumida por la maquinaria y equipos, consumo de agua y producción de desechos sólidos y líquidos.
Figura 1. Principales contribuyentes de CO2 en la fase de construcción. Fuente: Campos et al. (s.f)
Fase de Uso/Operación: Incluye el consumo de energía eléctrica, consumo de agua potable, generación de aguas residuales, generación de residuos sólidos, mantenimiento o reconstrucción y condición final del paisaje.
Figura 2. Principales contribuyentes de CO2 en la fase de uso/operación. Fuente: Campos et al. (s.f)
5
Fase de fin de uso: contempla la energía que se consume en el proceso de demolición de la estructura y los desechos líquidos y sólidos producidos.
Figura 3. Principales contribuyentes de CO2 en la fase de fin de uso. Fuente: Campos et al. (s.f.) 5. Identificación de probables fuentes de emisión (directas e indirectas) generadas por el proyecto constructivo
5.1 En la fase de producción En el puente estudiado, se tiene en cuenta la materia prima utilizada, la cual es para las vigas principales, 4 fustes de Eucalipto, y tanto para el entablado y rodadura se han utilizado tablas identificada como “Roble” dentro de las cuáles se encuentran especies como Higuerilla o Mashonaste. Así mismo se necesita el cemento para el soporte central y las piedras para los gaviones. Considerando por lo tanto el transporte de las materias primas y la manufactura de cemento. 5.2 En la fase de construcción Incluye todas las etapas dentro de la construcción, el transporte, la maquinaria usada, consumo de agua y producción de desechos tanto líquidos como sólidos. 5.3 En la fase de uso/operación Se podría considerar un consumo de energía para el mantenimiento o reparación de la rodadura y entablado.
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5.4 En la fase de fin de uso o servicio. Se considera una posible fuente a la energía que se consume para la demolición del puente y la energía para deshacer los restos de madera, cemento y piedra que conforman a toda la estructura del puente en sí. 6. Balance general de emisiones
El balance de CO 2 equivalente se expresa en la siguiente forma: 2 = 2 − 2
Donde:
BCO2 = Balance de CO 2 equivalente. FCO2 = CO2 equivalente fijado por la madera maciza empleada. ECO2 = CO2 equivalente emitido en el proyecto constructivo con madera maciza.
6.1 Determinación del CO2 equivalente emitido en el proyecto constructivo (ECO2): Para el puente “La casualidad”, se han considerado las siguientes emisiones:
a) Emisiones de CO2 en las operaciones de aprovechamiento y transformación de la madera: En estas emisiones se considera 40 t de CO2 por ha por año. Considerando una intensidad de aprovechamiento maderable de 5m 3 de ha por año. Para la construcción del puente “La casualidad”, se han utilizado 4 vigas principales de Eucalipto que representan 8,786 m 3 y tanto para la rodadura y entablado, se ha utilizado especie “Roble” pero con característica de ser madera dura, que representan 2,509 m 3. Haciendo un total de 11,295 m3 de madera solicitada para el puente. A partir del volumen solicitado, se calculan las hectáreas requeridas: 5 m3 de madera – 1 ha 11,295 m3 de madera – X ha X = 2,259 ha Una vez determinado el número de hectáreas, se calculan las toneladas de CO 2 emitidas: 1 ha – 40 t de CO 2 2,259 ha – Y Y = 90,36 t de CO2 7
b) Emisión media en proyecto constructivo (puentes): En esta emisión, se considera 2,5 t de CO2 por m2. Teniendo el puente de madera 124,11 m2 de área total de los componentes que conforman al puente. 2,5 t de CO 2 – 1 m2 X – 124,11 m2 X = 310,275 t de CO2. c) Emisión media en agregados gruesos (gaviones): En esta emisión, se considera 0,01 t de CO 2 por tonelada de gaviones. En este puente se cuenta con 2,448 m 3 de gaviones. Además se conoce el peso específico de las piedras para el relleno de gaviones que es 2400 kg/m3. Obteniendo así un peso de 5875,2 kg ó 5,8752 t de gaviones. Reemplazando, se obtiene: 0,01 t de CO2 – 1 t de gaviones X 5,8752 t de gaviones X = 0,0588 t de CO2. d) Emisión por la producción de cemento: Se considera una emisión de 1 t de CO 2 por 1 t de cemento producido y 2,7 t de CO 2 por 1 t de acero producido. Además se sabe que 2,4 t pesa 1 m3 de concreto armando (concreto más acero). Con lo mencionado anteriormente, y sabiendo que en el puente existen 11,018 m3 de concreto armado, estos representan 26,4432 t de concreto armando. Así mismo se considera una proporción en peso de cemento y acero de 3 a 1, quiere decir que el cemento representa 75% de la estructura de concreto armado y el acero representa el 25%. Obteniendo así 19,8324 t de cemento y 6,6108 t de acero. Reemplazando se obtiene: 1 t de cemento – 1 t de CO 2 19,8324 t de cemento – X X = 19,8324 t de CO 2. 1 t de acero – 2,7 t de CO 2 6,6108 t de acero – Y Y = 17,849 t de CO2.
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e) Sumatoria de emisiones de CO 2 Una vez obtenidas las toneladas de CO 2 emitidas en cada proceso y por material, se procede a la sumatoria para obtener ECO 2:
ECO2 = 438,3752 t de CO2. 6.2 Determinación del CO2 equivalente fijado en el proyecto constructivo (FCO2): Para determinar el CO2 equivalente fijado por la madera, se debe hacer una diferencia entre estructuras ya que poseen diferentes especies: a) CO2 fijado en las vigas principales: Se tiene en cuenta lo siguiente: - Especie: Eucalipto. - Densidad básica: 499 kg/m3 - Contenido de humedad de equilibro: 14% - Volumen de madera al 14%: 8,786 m 3. Se debe calcular la m o (masa seca): 2 =
0,499 1 + 0,010,49916
14% = 462 =
8,786
= ,
= = ,
Seguidamente, se calcula las toneladas de CO 2 fijadas: 4,0591 t de madera seca = 2,0296 t de carbono. (Es el 50%). 1 t de carbono – 3,7 t de CO 2 2,2096 t de carbono – x
X = 8,176 t de CO2 fijado.
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b) CO2 fijado en el entablado y en la rodadura: Se tiene en cuenta lo siguiente: - Especie: Roble - Densidad básica: 710 kg/m3 - Contenido de humedad de equilibro: 14% - Volumen de madera al 14%: 2,509m 3.
Se debe calcular la m o (masa seca): 2 =
0,71 1 + 0,010,7116
14% = 638 =
2,509
= ,
= = ,
c) Seguidamente, se calcula las toneladas de CO 2 fijadas: 1,601 t de madera seca = 0,8005 t de carbono. (Es el 50%). 1 t de carbono – 3,7 t de CO 2 0,8005 t de carbono – x
X = 2,962 t de CO2 fijado. d) Sumatoria de CO2 fijado Una vez obtenidas las toneladas de CO 2 fijado en la madera, se procede a la sumatoria para obtener FCO2:
FCO2 = 11,138 t de CO2.
6.3 Balance de CO 2 equivalente BCO2 = 11,138 – 438,3752
BCO2 = - 427,2372 t de CO2. El balance de CO 2 equivalente ha resultado negativo para este proyecto constructivo, es decir; se emite mucha más cantidad de CO 2 a la atmósfera de la que se fija en la madera utilizada. Este balance es un indicador para establecer propuestas para la reducción de las emisiones y neutralización de las mismas.
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7. Propuestas para la reducción de emisiones
Las operaciones por aprovechamiento y transformación de la madera son las responsables de la una gran cantidad de emisiones de CO 2. Una manera de reducirlas es utilizar madera de las plantaciones aledañas, cuyo aprovechamiento genera menos emisiones por ser de plantación y también habría reducción en la distancia de transporte al centro de transformación y al sitio de construcción.
8. Propuesta de neutralización del carbono
La neutralización de la huella de carbono se realizará mediante la plantación pura de cada una de las siguientes especies: Cuadro 1. Estimación del secuestro de carbono por especie forestal. Especie
Edad
Secuestro de carbono
Años
t C / ha
t C / ha / año
Bolaina blanca
8
46,64
5,83
Caoba
40
350,85
8,77
Tornillo
30
143,51
4,78
Fuente: Guía de práctica Oxapampa (2016) Se sabe además que:
1 t de C fijado equivale a 3,7 t de CO 2. Se necesita neutralizar 427,2372 t de CO2, que equivalen a 115,47 t de C fijado.
a) Bolaina blanca El número de hectáreas de la plantación requerida para la neutralización por año, es el siguiente: á =
115,47 5,83 ℎ ñ
= 19,81
ℎ ñ
= ñ.
Si se consideran 10 puentes, serían 200 hectáreas de bolaina blanca por año.
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b) Caoba El número de hectáreas de la plantación requerida para la neutralización por año, es el siguiente: á =
115,47 8,77 ℎ ñ
= 13,17
ℎ ñ
= ñ.
Si se consideran 10 puentes, serían 140 hectáreas de bolaina blanca por año. c) Tornillo El número de hectáreas de la plantación requerida para la neutralización por año, es el siguiente: á =
115,47 4,78 ℎ ñ
= 24,16
ℎ ñ
= ñ.
Si se consideran 10 puentes, serían 270 hectáreas de bolaina blanca por año. 9. Conclusiones
En el puente “La casualidad” se obtiene un balance de CO2 equivalente de -427,2372 t de
CO2, demostrando una mayor emisión en comparación a la fijación del mismo.
Las principales fuentes de emisión de CO2 se encuentran en las etapas de aprovechamiento y transporte de materias primas y en el mismo proceso constructivo del puente. La instalación de plantaciones forestales con especies de rápido crecimiento y de gran cantidad de secuestro de carbono por año, son necesarias para un aprovechamiento racional de la madera y una compensación a la atmósfera por las emisiones producidas. Se recomendaría realizar las plantaciones con especies nativas, ya que poseen mayor potencial con respecto a la captura y almacenamiento de CO 2, sin embargo; las especies nativas también son una buena alternativa.
10. Recomendaciones
Para obtener un resultado más preciso acerca de la huella de carbono en este tipo de construcciones, se debe conocer la especie con su densidad básica correspondiente a la madera que conforma tanto el entablado como la rodadura. Así mismo, se ha subestimado las mediciones en algunos casos y sobrestimado en otros, debido a que no era un puente con dimensiones regulares, teniendo tablas del entablado que sobresalían, o rodaduras que no formaban dos líneas completas. Así mismo, la medición del diámetro de las trozas de Eucalipto, no han sido del todo precisas, ya que estas trozas se encontraban inaccesibles para realizar la medición respectiva. 12
11. Bibliografía consultada
Campos I., H. Méndez & M. Salas. Sin fecha. Calculador Huella de Carbono para Edificaciones o Viviendas. Costa Rica Carbon Trust. 2007. Carbon Footprinting: an Introduction for Organisations. United Kingdom. Center for Sustainable Systems, University of Michigan. 2015. “Carbon Footprint Factsheet.”
Pub. No. CSS09-05. October 2015.
Chávez, Paola. 2014. Estudio de la Gestión Ambiental para la prevención de impactos y monitoreo de las obras de construcción de Lima Metropolitana Tesis para optar el grado de Magíster en Desarrollo Ambiental. PUCP.
IPCC. 2007. Climate Change 2007: Mitigation of Climate Change. Fourth Assessment Report.
Protocolo de Kioto. 1998. Naciones Unidas.
Rondón, Angélica. 2015. Compromiso Perú Climático: Huella de Carbono. MINAM
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12. Anexos
a) Plantilla de metrados
Cuadro 2. Plantilla de metrados del puente “La Casualidad” PLANTILLA DE METRADOS PROYECTO
PUENTE "LA CASUALIDAD"
FECHA: 10/05/16 DIMENSIONES
CANTIDAD
ÁREA PARCIAL (m2)
m2
4
0,096
m2
121
0,717
ITEM
DESCRIPCIÓN
UNIDAD
1
VIGAS PRINCIPALES
2
RODADURA
2
ESPESOR (m)
ANCHO (m)
LONGITUD (m)
PARCIAL
TOTAL (m3)
TOTAL (pt)
22,88
2,196
8,786
3725,230
1,737
736,301
TABLAS LARGAS
m
61
0,411
0,04
0,155
2,65
0,016
1,002
424,946
TABLAS CORTAS
m2
60
0,306
0,04
0,155
1,974
0,012
0,734
311,355
2
327,510
3
ENTABLADO
m
4
4,828
0,04
0,211
22,88
0,193
0,772
4
COLUMNA DE CONCRETO
m2
1
9,837
1,12
2,99
3,29
11,018
11,018
5
GAVIONES
m2
2
3,927
GAVIÓN 1
m2
1
2,717
0,5
1,1
2,47
1,359
1,359
GAVIÓN 2
m2
1
1,210
0,9
0,49
2,47
1,089
1,089
2,448
Elaboración: Propia.
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b) Resumen de partidas Cuadro 3. Resumen de partidas. RESUMEN DE PARTIDAS PROYECTO FECHA BRIGADA ITEM 1 2 3 4 5
c) Fotografías del puente
PUENTE “LA CASUALIDAD”
10/05/16 6 DESCRIPCIÓN UNIDAD VIGAS PRINCIPALES m3 RODADURA m3 ENTABLADO m3 COLUMNA DE m3 CONCRETO GAVIONES m3 Elaboración: Propia
METRADO 8,786 1,737 0,772 11,018 2,448
b) Resumen de partidas Cuadro 3. Resumen de partidas. RESUMEN DE PARTIDAS PROYECTO FECHA BRIGADA ITEM 1 2 3 4 5
PUENTE “LA CASUALIDAD”
10/05/16 6 DESCRIPCIÓN UNIDAD VIGAS PRINCIPALES m3 RODADURA m3 ENTABLADO m3 COLUMNA DE m3 CONCRETO GAVIONES m3 Elaboración: Propia
METRADO 8,786 1,737 0,772 11,018 2,448
c) Fotografías del puente
Figura 1. Vista de las vigas.
Fotografía: Propia.
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Figura 2. Vista lateral.
Figura 3. Vista desde abajo del puente.
Fotografía: Propia.
Fotografía: Propia.
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Figura 4. Vista lateral.
Fotografía: Propia.
Figura 5. Gaviones.
Fotografía: Propia.
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Figura 6. Vista desde abajo del puente.
Figura 7. Entablado.
Fotografía: Propia.
Fotografía: Propia.
18
Figura 8. Entablado.
Figura 9. Puente “La casualidad”.
Fotografía: Propia.
Fotografía: Propia.
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