TEMARIO_TRABAJO_DE_TITULO. - U

TEMARIO TRABAJO DE TÍTULO
NOMBRE ALUMNO: J. FERNANDO ALBORNOZ MUÑOZ
RUT/N° MATRÍCULA: 16.900.204-5 / 26000719
PROFESOR GUÍA: FEDERICO EDUARDO RAMÓN DELFÍN A.
PROFESOR CURSO CI6908: MARÍA OFELIA MORONI Y.
FECHA: 07/04/2014
“COMPARACIÓN DE HUELLA DE CARBONO ENTRE HORMIGÓN GEOPOLIMÉRICO
Y HORMIGÓN EN BASE A CEMENTOS HIDRÁULICOS EN CHILE”
1. RESUMEN.
Los Geopolímeros son una nueva clase de polímeros inorgánicos, que tienen el potencial de
remplazar el cemento hidráulico en diferentes aplicaciones. Además, pueden usar una mayor
cantidad de subproductos industriales que los usados en las mezclas de cementos hidráulicos.
Diversos estudios han concluido que los hormigones Geopoliméricos presentan el potencial de
reducir la Huella de Carbono significativamente en comparación a los Hormigones usados
convencionalmente en Chile.
En este trabajo de titulo se presentan estimaciones de la huella de carbono, tanto para el
Hormigón Geopolimérico como para el Hormigón Convencional, incluyendo la energía gastada
en el transporte de materias primas, la fabricación y la elaboración del hormigón.
2. INTRODUCCIÓN.
El Hormigón es el material de construcción más utilizado a nivel mundial, con un consumo de 1 m 3 por
persona al año [1]. En Chile, tradicionalmente se utiliza Hormigón en base a cementos hidráulicos, los
cuales, a lo largo de su ciclo de vida incorporan un alto nivel de dióxido de carbono equivalente (CO 2-e),
medida universal utilizada para indicar el potencial de calentamiento global asociado a los gases con
efecto invernadero. La producción mundial de cemento Portland contribuye al menos al 5 - 7% de CO2 de
las emisiones antropogénicas globales [2, 3]. Las causas principales de esto, se debe a la calcinación de
la piedra caliza y al alto consumo energético durante la fabricación, incluidos los combustibles y energía
eléctrica ocupadas para el funcionamiento de Horno rotatorio a más de 1400° C [1]. Se han propuesto
alternativas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, sustituyendo cemento Portland
por cementos con adiciones que incorporan Materiales Cementantes Suplementarios (MCS) como parte
del aglutinante del Hormigón. Los más comunes incluyen las cenizas volantes, un residuo fino que se
obtiene de las emisiones liberadas por las centrales generadoras termoeléctricas que queman carbón, la
escoria granulada de alto horno, conglomerantes cementicios, subproducto de desecho de la fabricación
del hierro. Por otra parte, un aglutinante cementicio alternativo denominado “Geopolímero” se ha
considerado como un sustituto para el cemento, con la obtención de hormigón Geopolimérico. Este
término fue acuñado por Joseph Davidovits [4] en la década de los años 1980 para designar a polímeros
sintéticos inorgánicos de aluminosilicatos que proceden de la reacción química conocida como
geopolimerización. Si bien, en Chile se ha estudiado la posibilidad de obtener Hormigones
Geopoliméricos [5, 6], no se ha tenido en cuenta aún, un estudio comparativo de la emisión de gases de
efecto invernadero con el hormigón convencional. Los rangos de valores de CO2-e estimados a nivel
internacional para Hormigones Geopoliméricos en comparación con el Cemento Portland Ordinario
(OPC) varían considerablemente, con estimaciones que van entre un 80% menos que el OPC [7, 8] hasta
de 26-45% más bajos que Hormigón OPC [9 - 13]. Estas diferencias son atribuibles a diferencias
metodológicas en cuanto a la consideración de la extracción, procesamiento, y el transporte de materias
primas, y/o a la consideración del gasto significativo de energía para la fabricación de los activadores
alcalinos. Por otra parte, un requisito necesario para el desarrollo de la resistencia del Geopolímero, es el
curado a temperaturas del orden de 60 °C por 6 h [14 - 16], factor que generalmente no ha sido
considerado en estudios anteriores.
3. OBJETIVOS.
3.1.
-
3.2.
Objetivos Generales.
Analizar la potencial utilización de hormigón Geopolimérico en Chile.
Objetivos Específicos.
-
Recopilar antecedentes sobre fuentes de aluminosilicatos y disponibilidad de las
mismas en el país.
-
Seleccionar las fuentes de aluminosilicatos con mayor potencial de utilización como
materia prima para la fabricación de Geopolímeros en Chile.
-
Aplicar Metodología del Análisis de Ciclo de Vida (ACV), para cuantificar y comparar la
Huella de Carbono entre Hormigón Geopolimérico y Hormigón en Base a cementos
hidráulicos en Chile.
4. METODOLOGÍA.
Estableciendo los límites de estudio, tanto para el Hormigón Geopolimérico como para el
Hormigón Convencional, se procede a identificar las distintas fuentes de materias primas para la
generación de Hormigón Geopolimérico en Chile. Una vez establecidas las distintas mezclas a
comparar sobre la base de estudios relativos con anterioridad, se utiliza la Metodología de
Análisis de Ciclo de Vida (ACV) contenida en UNE-EN ISO 14040, UNE-EN ISO 14044 e ISO/TS
14067 para cuantificar y comparar la Huella de Carbono de los hormigones Geopoliméricos y
Portland convencional. El ACV, estudia los aspectos ambientales y los impactos potenciales a lo
largo del ciclo de vida de un producto o de una actividad. Esta metodología, toma en cuenta
todas las fases intermedias como transporte y preparación de materias primas, manufactura,
transporte a mercados, distribución, uso, etc. Consiste por tanto en un tipo de contabilidad
ambiental en la que se cargan a los productos los efectos ambientales adversos, debidamente
cuantificados, generados a lo largo de su ciclo de vida.
La complejidad del ACV requiere un protocolo al cual deberá ajustarse todo estudio de ACV.
Dicho protocolo se haya establecido en la normativa elaborada por “International Standards
Organisation” ISO, indicada anteriormente.
De acuerdo con la metodología propuesta por la normativa ISO 14040 un proyecto de ACV
puede dividirse en cuatro fases: objetivos y alcance del estudio, análisis del inventario, análisis
del impacto e interpretación. Tal y como ilustra la Figura 1 estas cuatro fases no son
simplemente secuenciales. El ACV es una técnica iterativa que permite ir incrementando el nivel
de detalle en sucesivas iteraciones, como se muestra en el esquema, Fig. 1
Figura 1 – Fases del Análisis de Ciclo de vida según ISO 14040.
(1) Objetivo y alcance del estudio: En esta fase se define el tema de estudio y se incluyen los motivos
que llevan a realizarlo. También en esta fase se establece la unidad funcional. La unidad funcional
describe la función principal del sistema analizado.
(2) Inventario de Ciclo de Vida (ICV): Esta fase comprende la obtención de datos y los procedimientos
de cálculo para identificar y cuantificar todos los efectos ambientales adversos asociados a la unidad
funcional.
(3) Análisis del Impacto de Ciclo de Vida (AICV): En esta etapa se distingue entre elementos
obligatorios y elementos opcionales. Los elementos considerados obligatorios son:
 Selección de las categorías de impacto, indicadores de categoría y modelos.
 Clasificación En esta fase se asignan los datos procedentes del inventario a cada Categoría de
impacto según el tipo de efecto ambiental esperado. Una categoría de impacto es una clase
que representa las consecuencias ambientales generadas por los procesos o sistemas de
productos.
 Caracterización Consiste en la modelización, mediante los factores de caracterización, de los
datos del inventario para cada una de dichas categorías de impacto.
Los elementos opcionales dependiendo del objetivo y el alcance de estudio de ACV son:
 Normalización Se entiende por normalización la relación de la magnitud cuantificada para
una categoría de impacto respecto de un valor de referencia ya sea a escala geográfica y/o
temporal.
 Agrupación, clasificación y posible catalogación de los indicadores.
 Ponderación Consiste en establecer unos factores que otorgan una importancia relativa a las
distintas categorías de impacto para después sumarlas y obtener un resultado ponderado en
forma de un único índice ambiental global del sistema. En este estudio CO2-e.
 Análisis de calidad de los datos, ayudará a entender la fiabilidad de los resultados del AICV.
Se considera obligatorio en análisis comparativos.
(4) Interpretación: La interpretación es la fase de un ACV en la que se combinan los resultados de
análisis del inventario con la evaluación de impacto. Los resultados de esta interpretación pueden
adquirir la forma de conclusiones y recomendaciones para la toma de decisiones. Permite
determinar en que fase del ciclo de vida del producto se generan las principales cargas
ambientales y por tanto que puntos del sistema evaluado pueden o deben mejorarse. En los
casos de comparación de distintos productos se podrá determinar cual presenta un mejor
comportamiento ambiental.
5. RESULTADOS ESPERADOS.
-
Obtener una estimación preliminar sobre las potenciales ventajas, desde el punto de
vista ambiental, del uso de Hormigones Geopoliméricos.
-
Entregar una metodología de Análisis de Ciclo de Vida, orientada hacia la evaluación de
diversas alternativas de materiales Geopoliméricos.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
1. Gartner E. Industrially interesting approaches to ‘‘low-CO2’’ cements. Cem Concr Res
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5. Valenzuela Herrera, Marcy Elizabeth. Estudio experimental de las propiedades de geopolímeros
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Físicas y Matemáticas. Santiago : s.n., 2013.
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partir de desechos minerales. Tesis de Pregrado Universidad de Chile: Facultad de Ciencias Físicas y
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18. UNE-EN ISO 14044, COMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN. Gestión Ambiental del Ciclo de Vida:
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19. ISO/TS 14067, International Standards Organisation. Greenhouse gases - Carbon footprint of
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