MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN en Construcción sostenible

Estado de desarrollo de la sección: completo Wikilibro: Construcción sostenible > Capítulo 6: Materiales sostenibles para la construcción

Sección 2

Materiales y Productos de Construcción

Los productos que empleamos en la construcción de edificios e infraestructuras, se fabrican a partir de materia prima extraida directamente de la Naturaleza, de fuentes no renovables, y tras procesos de transformación más o menos intensos se colocan en obra. La intensidad de la transformación de la materia prima, en la que se emplean grandes cantidades de agua y energía, tiene como objetivo fabricar productos de calidad, que se adecuen a las exigencias establecidas en la normativa, y que sean durables, es decir, que no se deterioren por la acción de los fenómenos meteorológicos, por la agresividad ambiental, o por el uso continuado. El volumen de productos que se emplea en edificación es alto. Estudios realizados por el CIES (Centre d'Iniciatives per a l'Edificació Sostenible), estiman el empleo de unas 2,5 toneladas de materiales por metro cuadrado construido en obras de viviendas Plurifamiliares, que se distribuyen en los consumos por material establecidos en la siguiente tabla: MATERIAL K/M2 ARIDOS PETREOS 1.490,0 CERAMICA 557,0 CEMENTO 192,0 MORTERO PREFABRICADO 132,0 CAL 51,0 HORMIGÓN PREFABRICADO 38,0 ACERO 35,0 MADERA 17,0 CERAMICA LIGERA 15,0 TERRAZO 14,0 ACERO GALVANIZADO 13,0 YESO 12,0 ALUMINIO LACADO 2,5 ADITIVOS 4,8 PVC 2,0 ALUMINIO ANODIZADO 0,5 TOTAL KG/m2 2.575,8 Datos del CIES: Centre d'Iniciatives per a l'Edificació Sostenible Algunos materiales relacionados en la tabla provocan un alto impacto de caracter negativo en el medioambiente pero su cuantificación en el edificio es baja, otros son de bajo impacto pero se usan de forma masiva en construcción, otros pueden provocar graves peligros para la salud humana. En cualquier caso, para analizar un producto, es preciso definir y cuantificar su actuación y rendimiento en cada unidad constructiva, y su repercusión en la totalidad de la obra. Además es importante notar que la cuantificación de materiales por superficie de edificio, está condicionada en gran medida tanto por la tipología edificatoria, por el tipo de estructura elegido para su configuración como por el diseño arquitectónico, que incide determinantemente en los sistemas de envolventes (fachadas y cubiertas) y revestimientos.

Clasificación La materia prima utilizada en la fabricación de materiales de construcción, puede tener diversa procedencia: Extraída directamente de la naturaleza, de fuentes no renovables o con tasas de renovación lenta con respecto a la tasa de uso, como es el caso de la madera. De material reciclado procedente de la demolición edificios e infraestructuras, que se procesa y se transforma dando origen a nuevos productos. De la mezcla de materia prima cruda y material reciclado, en porcentajes variables. De la reutilización de productos seleccionados del derribo de edificaciones. Una primera clasificación de los productos de construcción se realiza en función de las necesidades de manufactura o de transformación de la materia prima para ser utilizados, estableciendo tres grandes grupos: NATURALES como la piedra, los áridos, la tapia, el corcho o incluso la lana de oveja utilizada en bioconstrucción como aislantes, que precisan para su colocación en obra tratamientos previos de limpieza únicamente. TRANSFORMADOS, los que precisan procesos complejos de manufactura para ser utilizados, también llamados artificiales, como en el caso del hormigón, ó de síntesis, o sintéticos en el caso de los plásticos. MIXTOS, o compuestos, aquellos en los que la materia prima cruda se mezcla con productos transformados o sintéticos, como el caso de tableros aglomerados, en los que la madera se mezcla con resinas sintéticas, o el BTC en el que la tierra se estabiliza con cal hidráulica o cemento para evitar su deterioro con la humedad. Tradicionalmente, en la fabricación de algunos materiales se han empleado residuos y desechos de otras industrias, como en el caso de los cementos, en los que las adiciones provienen de las centrales térmicas o de la fabricación de aleaciones ferrosilíceas, disminuyendo las fracciones de recursos no renovables y valorizando o poniendo en valor el residuo. La reutilización de elementos constructivos o de piezas ha sido frecuente en la historia de la construcción, el material de derribo cobraba un valor muy alto en el mercado, sobre todo las tejas o elementos de madera o acero decorados, que se restauraban y se colocaban en obra. Los productos provenientes de material reciclado, tienen cada vez más presencia en el mercado, ya que con su uso se evitan los problemas medioambientales asociados a la extracción en cantera y se preservan los recursos naturales materia prima y energía, cuya extracción para la fabricación de materiales de construcción ha sido alta en los últimos años, llegando a duplicarse en España la extracción de piedras y minerales no metálicos entre los años 1995 a 2008, según el Observatorio de la Sostenibilidad en España (figura 1). La energía empleada en el proceso de transformación de los productos de construcción tradicionalmente ha provenido de fuentes no renovables, normalmente de combustibles de tipo fósil como el carbón o el petróleo, con una repercusión negativa en el medioambiente, cobrando en los últimos años cada vez más protagonismo la valorización energética, ó la sustitución de combustibles fósiles por combustibles derivados de residuos con alto poder calorífico, y energías limpias renovables (figura 2). La industria de la construcción pone a nuestra disposición una gran variedad de productos de diversa NATURALEZA y FORMATO para la construcción de los sistemas estructurales y las envolventes, que seleccionamos tras un minucioso análisis, con el objeto de que den respuesta a los requisitos básicos exigidos a la edificación establecidos en la normativa, a la creciente demanda de calidad en la obra construida, y a los principios de la construcción sostenible, considerando cuestiones puramente formales o estéticas, económicas, técnicas, por tradición, o según el contexto en el que la obra se ubique.

Imágenes y recursos Imágenes Figura 1. Fuente: Observatorio de la Sostenibilidad en España. Figura 2. Fuente: Observatorio de la Sostenibilidad en España.

Descripción y análisis de productos empleados en construcción A continuación y de forma sintética se ofrece una visión global de qué materiales son los que habitualmente se utilizan en el sector de la construcción y que impactos negativos provocan en el medioambiente, para tener una aproximación al Problema y poder plantear las medidas correctoras que nos conduzcan a una tendencia de consumo sostenible en el sector de la construcción. La clasificación de los productos de construcción según los elementos constructivos donde se ubiquen es la que vamos a considerar para describirlos, ya que aunque se traten de productos similares, existen diferencias derivadas de los requerimientos en función del uso y las solicitaciones a las que esté sometido durante la vida útil.

ENVOLVENTES Las envolventes son los sistemas constructivos que configuran las fachadas y cubiertas de los edificios, y que tienen la importante misión de protegerlos y generar en el interior espacios habitables. A finales del siglo XIX y principios del siglo XX, los nuevos lenguajes arquitectónicos importados de Europa, promovieron la reducción de las dimensiones de la envolvente y la construcción de cubiertas planas, lo cual condujo al necesario uso de impermeabilizantes y aislantes, y a la necesidad del empleo de medidas activas de acondicionamiento para garantizar el confort de las edificaciones olvidando los tradicionales recursos bioclimáticos. En la construcción de las Cubiertas se emplean productos derivados de los materiales cerámicos y del hormigón, precisando de láminas de impermeabilización las cubiertas planas (1-5% de pendiente) y las cubiertas inclinadas de pendientes leves según material de cubrición (CTE HS1), además de material de aislamiento según zonas climáticas. Las fachadas tradicionales pesadas se construyen con ladrillo cerámico o bloque de hormigón aligerado, tomados con mortero de cemento. A partir de la segunda mitad del siglo XX, con el objeto de evitar pérdidas de energía y humedades de condensación, se comenzaron a introducir materiales de aislamiento, alojados en cámaras de aire o fijados al paramento por el exterior del edificio. Las fachadas más modernas, promocionadas por el CTE DB HS1, incluyen perfiles metálicos para anclar piezas de revestimiento, elementos de aislamiento y capas interiores. Los impactos asociados a las envolventes se caracterizan por: Materiales constituyentes, espesores de los sistemas constructivos, y peso. Porcentaje de huecos de las fachadas y cubiertas. Ahorro energético en la fase de uso del edificio. Mantenimiento de la envolvente y durabilidad. AISLAMIENTO Para garantizar la eficiencia energética de nuestros edificios es fundamental evitar pérdidas de energía a través de la envolvente, debiendo dimensionarlas y aislarlas adecuadamente en función del tipo de edificio, de su ubicación geográfica, y de la tipología del elemento constructivo. El aislamiento se consigue mediante disposiciones constructivas, cámaras de aire, materiales de baja densidad, o con productos específicos de refuerzo. Los productos de aislameinto se clasifican en los siguientes grupos: - Lanas minerales: La lana mineral es una sustancia inorgánica fabricada a partir de fibras minerales (arena silícea y roca basáltica), con unas propiedades de aislamiento térmico y acústico excelentes, combinadas con una excepcional protección contra el fuego. Lana de roca Lana de vidrio Noticia reciente: Knauf Insulation presentó, por primera vez, en la Feria Novabuild su nuevo producto de aislamiento: SUPAFIL Lana Mineral para inyectar. http://www.promateriales.com/noticia/1512/COMUNICADOS-/knauf-insulation-presenta-nuevo-aislante-novabuild.html - Productos poliméricos: Son los de mayor rendimiento, pero es preciso evitar aquellos que han empleado en su fabricación los hidroclorofluorocarburos HCFC´s o clorofluorocarburos CFC´s, y que produzcan residuos tóxicos. Poliestireno extruido (XPS): Es un aislante de altas prestaciones, y de alta resistencia a los agentes meteorológicos y al envejecimiento. Es el único aislante térmico capaz de mojarse sin perder sus propiedades. Poliestireno expandido (EPS): Es un aislante de altas prestaciones, y de alta resistencia a los agentes meteorológicos y al envejecimiento. Poliuretano PUR/PIR: se utiliza en forma de paneles rígidos o en aplicación proyectada in situ de espuma rígida ligera, con más del 90 % de las celdas cerradas y muy aislante. Tiene una gran adherencia sobre cualquier superficie, no absorbe humedad ambiental y la relación precio capacidad aislante es muy buena. Posee un alto grado de combustión que hace que se esté sustituyendo por otros productos como las lanas minerales que son ignífugas. Los productos poliméricos de aislamiento pueden provocar los siguientes impactos negativos en el medioambiente: - emisiones de compuestos orgánicos volátiles COV o de clorofluorocarburos CFC´s, - filtraciones a las aguas residuales de cargas elevadas de compuestos orgánicos, - producción de cantidades grandes de disolventes usados y de residuos no reciclables, - elevado consumo energético en la fabricación. - Productos ligeros reflectantes: láminas reflexivas de múltiples capas (LRMCs) láminas y pantallas termo-reflectantes, compuestas por materias fibrosas sintéticas o naturales, que reducen la transferencia térmica por conducción-convección (poliéster, lana, lino, cáñamo…) y materiales con burbujas de aire que reducen la transferencia térmica por conducción-convección. - Vidrio celular: aislante fabricado con vidrio reciclado, que mediante procesos térmicos se esponja apareciendo una red de burbujas de aire en su interior. Es un aislante de muy buenas características mecánicas y de baja absorción de agua. Es un material no combustible. - Productos naturales: son ecológicos porque precisan de leves procedimientos de manufactura, pero necesitan ser tratados contra insectos y hongos y ha de tenerse la precaución de que no se saturen de agua porque pierden sus propiedades aislantes. Corcho Celulosa Lana de oveja Lino o cáñamo Serrín Paja IMPERMEABILIZACION La impermeabilización de la envolvente se ha solucionado tradicionalmente mediante dispositivos constructivos sin la necesidad de utilizar productos específicos de impermeabilización: dotando de espesor a las fachadas, dando inclinación a los tejados y ampliándolos en las fachadas para protegerlas, y evitando la acción directa de la lluvia en las carpinterías, tratando de construir en terrenos clasificados como no inundables. En situaciones extremas de exposición al agua, al viento, o en construcciones bajo rasante en contacto con niveles freáticos, es preciso emplear elementos de impermeabilización para garantizar la salubridad de los espacios interiores y evitar la degradación de la envolvente. Los productos de impermeabilización se comercializan en forma de láminas y productos líquidos, y son generalmente materiales sintéticos ó poliméricos. Los más habituales son: Etileno propileno dieno monomero (EPDM) o polietileno (PE), poliolefinas (FPO), polocloruro de vinilo (PVC), caucho de cloropeno (CR), láminas asfálticas o bituminosas (LO, LBM, etc.), pinturas bituminosas, de clorocaucho, poliéster, epoxi, etc. Son productos poliméricos, reciclables, de fácil colocación y durables, pero que producen en el medioambiente impactos negativos y generan residuos tóxicos. Es recomendable diseñar sistemas constructivos que no precisen de estos materiales, o emplear productos de impermeabilización con elevados porcentajes de material reciclado, que garanticen que se han fabricado regulando los contenidos en sustancias tóxicas, o CFC´s y protegerlos de la acción de los agentes meteorológicos y la agresividad ambiental propia de la contaminación de las ciudades, para garantizar su durabilidad. REVESTIMIENTOS Los revestimientos en las envolventes se emplean con doble objetivo: estético y de protección frente al medio y al uso del edificio. La gama es muy variada, pudiendo clasificarse en dos grandes grupos: continuos y discontinuos. Continuos: En el interior de los edificios se emplean usualmente enlucidos de yeso, y en algunos casos morteros y estucos de cal, y en el exterior es usual emplear enfoscados de mortero de cemento, en ocasiones aditivados con sustancias de naturaleza polimérica. YESO: Los revestidos de pasta de yeso se fabrican a partir del aljez o mineral de yeso, que es una roca sedimentaria de precipitación química, compuesta por sulfato cálcico dihidrato (SO4Ca 2H2O), que se tritura, y se calcina a 160 ºC transformándose en yeso hemihidrato SO4Ca 1/2H2O, el cual en obra se amasa con agua, fraguando y endureciendo, en muy poco tiempo. Es un material con buenas propiedades aislantes y de protección frente al fuego, reciclable, y de bajo coste medioambiental, destacando como fases más impactantes la extracción en cantera y la fase de cocción y transporte. Aplicado sobre superficies cerámicas, ladrillos y bloques, por adherencia, es difícil disociarlo en el proceso de reciclado de residuos de construcción y demolición, lo cual inhabilita el uso de los escombros como árido para hormigones. CAL: La cal es un material de revestimiento empleada en morteros y estucos que proviene de la calcinación del carbonato cálcico y la hidratación del óxido cálcico, y que endurece una vez colocada por carbonatación, siendo un material muy apreciado por su plasticidad, dureza y su capacidad de favorecer la transpirabilidad de los paramentos donde se aplica. Es considerada como uno de los materiales de construcción más respetuoso con el medioambiente, ya que la cantidad de CO2 emitido en el proceso de fabricación se absorbe en la fase de carbonatación durante la puesta en obra: CALCINACIÓN CO3Ca a 800ºC = CaO (cal viva) + CO2 (se emite al medio) HIDRATACIÓN O APAGADO CaO + H2O = Ca (OH)2 (cal apagado o hidratada) CARBONATACIÓN Ca (OH)2 + CO2 (del aire) = CO3Ca + H2O Es totalmente reciclable, y no supone un riesgo en el reciclado de residuos de construcción y demolición. MORTEROS: Los morteros son productos de revestido continuo de paramentos que se fabrican con arena conglomerada con cemento y cal, en diversas dosificaciones según el resultado que se quiera obtener. Son revestimientos de alta resistencia mecánica, impermeables, de fraguado rápido, pero tienen el inconveniente de que no es traspirable, y es rígido y frágil, no adaptándose adecuadamente a los movimientos del soporte, fisurándose con facilidad. Para superar los inconvenientes los fabricantes añaden a los morteros aditivos de todo tipo, desde polímeros ó cal, configurando los llamados morteros bastardos o mixtos. Los impactos de los morteros van asociados a los del cemento, los áridos y los aditivos, en función de las dosificaciones. La alternativa ecológica del mortero de cemento es el de Cal puro, que si bien tiene impactos muy parecidos a los del cemento, la energía necesaria para su fabricación es menor. Discontinuos: Los revestidos discontinuos son piezas de formatos y dimensiones diversas, que se fijan al soporte mediante productos adhesivos en pasta o mediante fijaciones mecánicas, y se clasifican en función de su aplicación como pavimento o revestido mural. Son los aplacados y pavimentos de piedra o cerámicos, vidrios, piezas metálicas, de madera o similar, y sintéticas. Las características y el coste medioambiental son variados en función de la naturaleza de las piezas, pudiendo sintetizarlas en las siguientes líneas: Las baldosas cerámicas, hidráulicas y de piedra, de altas prestaciones y durabilidad, requieren un gran consumo de energía para su producción. La madera, el linóleo y el corcho son las mejores opciones, si se controlan los adhesivos de fijación, y los tratamientos de acabado. Si son textiles deben tener la etiqueta OKO-Tex Standard 100, que garantiza la limitación de sustancias tóxicas como el formaldehido, pesticidas, o ftalatos, entre otros. Los revestidos de conglomerados de material reciclado y resinas naturales son una opción alternativa a los cerámicos, hidráulicos y pétreos. Ejemplos a considerar son el Silestone de Cosentino, Paperstone, etc. Existen en Europa Directivas que regulan la concesión de la Etiqueta ecológica a los revestimientos rígidos, de madera y flexibles, controlando los siguientes aspectos: - la disminución de todo impacto en los hábitats y los recursos a ellos asociados, - la reducción del consumo de energía, - la reducción de vertidos de sustancias tóxicas o contaminantes al medio ambiente, - la reducción del uso de sustancias peligrosas en los materiales y en los productos acabados, - la seguridad y la ausencia de riesgo para la salud en el entorno vital, PINTURAS Y BARNICES La pintura es un material de construcción con tres funciones básicas: embellecer aportando color o brillo, proteger al soporte frente al medio evitando su deterioro, y permitir el mantenimiento y la limpieza de los paramentos. Los componentes básicos de las pinturas son: aglutinante o ligante: mineral, polimérico, vegetal, proteínas. disolvente: agua, disolventes orgánicos. pigmentos o colores: naturales o artificiales, minerales u orgánicos. cargas, rellenos, aditivos, de naturaleza variada. La clasificación propuesta por la norma UNE 1062-1:2004 es en función del tipo de ligante o aglutinante: cal, cemento, silicato, aceite, resina: acrílica, vinílicas, epoxídicas, etc., betún, silicona, poliéster, etc. Además esta norma diferencia dos grandes grupos en función del estado de disolución o dispersión del ligante en la pintura: Pinturas diluibles en el agua: los ligantes y pigmentos están disueltos o dispersos en agua. Pinturas diluibles en disolventes: los ligantes se diluyen o dispersan en disolventes orgánicos. Existen en el mercado pinturas con funciones específicas que se clasifican aparte: - Anticorrosiva - Ignifuga - Protección y tratamiento de la madera Las propiedades de las pinturas que se deben controlar para asegurar el cumplimiento de sus prestaciones en su vida útil son en general: - Adherencia al soporte - Poder cubriente - Permeabilidad al agua - Permeabilidad al vapor de agua - Permeabilidad al dióxido de carbono - Espesor de la capa - Densidad - Compatibilidad química con el soporte y el ambiente. En el caso de las pinturas y barnices, el impacto ambiental de mayor grado se produce con los disolventes compuestos por compuestos orgánicos volátiles, y algunos pigmentos y cargas que contienen metales pesados (cadmio, plomo, mercurio, arsénico, etc). Algunas pinturas además pueden contener formaldehido y ftalatos. Las pinturas más respetuosas con el medioambiente son las pinturas al agua o aquellas con ligantes compuestos por resinas, pigmentos y cargas naturales. Las que contribuyen a la mejora de las condiciones higrotérmicas interiores, saludables y durables son las mejores alternativas. Tenemos en Europa una Directiva que regula la concesión de la Etiqueta ecológica para pinturas, controlando los siguientes aspectos: fomentar un uso eficaz del producto y disminuir la cantidad de residuos reducir los riesgos medioambientales disminuyendo las emisiones de disolventes, compuestos orgánicos volátiles (COV), Hidrocarburos aromáticos volátiles (HAV), Metales pesados, formaldehidos, Ftalatos, etc. disminuir los vertidos de sustancias tóxicas o contaminantes en las aguas Además deberá promoverse el uso de: Productos con menor contenido en pigmentos blancos (aplicable a pinturas blancas y claras). Productos que empleen pigmentos de dióxido de titanio en cuya fabricación se hayan tenido en cuenta ciertos límites de emisiones y vertidos.

Imágenes y recursos Imágenes Villa Savoie. Poissy, Paris. 1930 Le Corbusier Sistema de Fachada Ventilada. Instituto del mundo Árabe. Paris. 1987 Jean Nouvel Casa Curruchet. La Plata, Argentina Le Corbusier

SISTEMAS ESTRUCTURALES Los sistemas estructurales son los sistemas constructivos encargados de recibir y soportar las acciones que se producen en el exterior del edificio o en la propia estructura, sin producirse deformaciones excesivas que pudieran interferir en el uso del edificio o generar lesiones o degradaciones que pusieran en riesgo la integridad del sistema constructivo, del edificio y de los usuarios. Los elementos estructurales horizontales: cubiertas, bóvedas, forjados, ó losas, se apoyan sobre sistemas masivos de fábrica o sobre pórticos lineales constituidos por vigas y pilares, trasladando las acciones a los elementos de cimentación, y éstos al terreno. Los materiales empleados en la ejecución de las estructuras de los edificios son mayoritariamente el Hormigón y el Acero, encontrando en el caso de obras de rehabilitación y algunas obras singulares ejemplos en los que se prescribe el uso de las fábricas de tierra, piedra o ladrillo en la configuración de muros de carga, madera en los forjados, y en algunas obras de reparación materiales poliméricos como resinas y fibras de carbono u otras. Las fases de mayor impacto en el ciclo de vida de estos materiales son las de extracción de la materia prima, las transformaciones iniciales en fábrica, y la fase de transporte, ya que son en general materiales muy pesados, ó de mucho volumen. Cada cual posee una serie de particularidades que es preciso definir: TIERRA Es el material de construcción más natural y abundante, y se obtiene directamente del lugar de la obra, de la excavación de los cimientos, y del desbroce y la limpieza del solar. Existen construcciones en tierra con una antigüedad demostrada que avalan a este material como adecuado en estructuras de edificación en todo el mundo (Muralla China construida hace 4000 años, valle de Draa en Marruecos s XVIII, …) La tierra es una mezcla de de 4 tipos de suelo: Grava, o suelo de tamaño superior a 2 mm Arena, de tamaño entre 2 y 0,06 mm Limo, entre 0,06 y 0,002 mm Arcilla, de tamaño inferior a 0,002 mm La proporción de estos tipos de suelo es variada en la corteza terrestre, en función de la geología del lugar, encontrando suelos arenosos, limos arcillosos, gravas arenoarcillosas, etc. La arcilla es el conglomerante que aglutina y adhiere las partículas entre sí, como el cemento en el hormigón, y la encontramos de composiciones muy diversas dependiendo del mineral de donde provenga, con proporciones variadas de alumina y sílice, y con la presencia de óxidos de hierro, manganeso, etc., llamándose montmorillonita, caolinita, illita, etc. Las variaciones de humedad en la arcilla producen erosiones y cambios de volumen importantes que provocan la aparición de grietas, por lo que es frecuente mezclar la tierra con estabilizantes como cal hidráulica o cemento en proporciones variables. Las técnicas de construcción en tierra son variadas, destacando las siguientes: - Tapial: Construcción de muros de tierra compactada (tapia) entre dos encofrados, frecuentemente estabilizada con cal. - Fábricas de Adobe: pieza prismática fabricada con arcilla, arena y elementos vegetales, dispuesta en obra tras su secado, tomadas con arcilla en estado plástico. - Fábricas de BTC: bloque de tierra comprimida, mezclada con elementos vegetales, y estabilizada con cal hidráulica ó cemento, tomadas con cal. Analizando el ciclo de vida de las construcciones realizadas con tierra, es un material de leve impacto medioambiental, detectando como fases más problemáticas las de extracción de la tierra, si no se aprovechan las propias de la excavación de los cimientos, y la construcción, en la que se emplea agua y conglomerantes como el cemento y la cal hidráulica coste medioambiental mayor. Es preciso conocer la técnica de construcción para garantizar la durabilidad de estos muros y minimizar las labores de mantenimiento. Es un material totalmente valorizable como residuo procedente de la demolición. PIEDRA Las piedras utilizadas en la construcción de muros portantes de fábrica en España son de una gran variedad: granitos, calizas, pizarras, y areniscas, y se usan comúnmente en forma de sillares o mampuestos. Las que se usan como áridos en hormigones y morteros, son de naturaleza silícea o calizas de canto rodado o de machaqueo, y se han utilizado de manera masiva en los últimos años hasta alcanzar cifras alrededor de los 500 millones de toneladas en 2005, unas 11 Ton/habitante, superando la media Europea de 7 Ton/habitante. En cualquier caso, las fases más impactantes en su vida útil son la extracción en canteras y el transporte hasta la obra, ya que en ellas se consume mucha energía, se emiten sustancias nocivas al medio, y se provocan importantes transformaciones en el paisaje y los ecosistemas. Durante el resto de las fases es un material con muchas virtudes, ya que precisa de poco mantenimiento, es bastante durable, y es fácilmente valorizable como árido para hormigones. En el caso de mampuestos o sillares de piedra en fábricas portantes, la reutilización de las piezas es directa, siendo necesario un leve limpiado de la superficie para eliminar restos de mortero o tierra. LADRILLO Los ladrillos empleados en construcción proceden de arcilla extraída de la corteza terrestre, que tras la cocción en hornos, donde se alcanzan temperaturas media-altas, se convierte en una piedra artificial, de calidad y durabilidad que dependen mucho del grado de cocción, precisando los ladrillos caravista de temperaturas de cocción entorno a los 900-1200ºC, y los ladrillos para revestir de unos 700-900ºC. Las fases de extracción de la materia prima, cocción y transporte son muy críticas en cuanto a los impactos en el medioambiente, pero tanto la fase de puesta en obra como la fase de uso y mantenimiento son etapas en las que no son precisas acciones impactantes y la durabilidad es muy alta, encontrando edificios construidos con ladrillo de hace cientos de años y que precisan leves labores de rehabilitación a lo largo de su historia (como la torre de la Giralda de Sevilla). La calidad y durabilidad de la pieza cerámica mejoran con la cocción o con el uso de sustancias y tratamientos como los aditivos hidrofugantes tipo xilanos, que mejora la impermeabilidad de la fábrica y nos permitirá reducir el espesor del cerramiento, eliminar capas de impermeabilización, y por tanto reducir pesos, con lo que estaría justificado su uso. Los impactos negativos en el medioambiente se producen en mayor grado en las fases de extracción de la materia prima, fabricación y transporte, ya que se precisa de operaciones en las que se consume mucha energía procedente de procesos de combustión. Es un material fácilmente valorizable si no está enlucido con yeso, y en obras de rehabilitación es frecuente reutilizar un alto porcentaje de piezas en la construcción de refuerzos y muros nuevos. CEMENTO El cemento es un conglomerante hidráulico empleado en la fabricación de hormigones y morteros, que se fabrica a partir de cal, arcilla, y una fracción muy baja de yeso como regulador de fraguado, que finamente molidos, y cocidos en horno a 1500 ºC, dan lugar al clinker, componente básico de los cementos puros o tipo CEM I. Existen en el mercado los llamados cementos con adiciones, CEM II, III, y IV, en los que se sustituye parte del Clinker (6 a 65%, o incluso hasta el 95% en el caso del CEM III C) por otras sustancias que tienen compuestos similares y propiedades hidráulicas, como la escoria de alto horno (residuo de la fabricación de aceros) o las cenizas volantes (procedente de la combustión de carbón en centrales térmicas), evitando el consumo de materia prima no renovable, combustible, emisión de gases de efecto invernadero y el tratamiento de residuos. Del análisis de su ciclo de vida se extrae que la fase extractiva de la materia prima es muy impactante, pues provoca la alteración de ecosistemas, y precisa del empleo de mucha energía en el proceso y el transporte, pero la cocción sin duda es la parte del proceso de mayor coste medioambiental, ya que para alcanzar los 1500ºC en el horno, se requieren altas proporciones de combustible. Los fabricantes de cemento están utilizando todo tipo de energías renovables y combustibles que provienen de desechos de otras industrias aunque si bien en los países europeos más concienciados en protección medioambiental, como Alemania, Noruega, Suecia, Austria, Bélgica o Suiza, los porcentajes de sustitución de combustibles fósiles por residuos oscilan entre el 50 y el 80%, en España este porcentaje fue del 15,8% en 2010, con lo que todavía nos queda mucho camino por recorrer. Los combustibles alternativos más empleados son los que se relacionan a continuación. Combustibles sólidos: • Neumáticos usados. • Lodos de depuradora. • Serrín y madera. • Residuos de la producción papelera. • Plásticos. • Combustibles preparados a partir del rechazo de las plantas de reciclaje. • Residuos de industrias cárnicas. Combustibles líquidos: • Aceites minerales usados. • Disolventes, pinturas, barnices y otros residuos líquidos. • Residuos de hidrocarburos. La utilización de estos residuos como combustible en las cementeras, ahorra las emisiones de gases que se producirían si estos residuos se quemasen en una incineradora, y evita la extracción de combustibles fósiles. A principios del siglo XX, el cemento sustituyó a la cal en la fabricación de hormigones para la ejecución de cimientos y rellenos y los morteros, por su velocidad de fraguado, su alta resistencia mecánica y su mejora en la compacidad e impermeabilidad, y en la actualidad no existe ningún material que pueda reemplazarlo, con lo que para que se minore su coste medioambiental es preciso reducir su uso diseñando sistemas que requieran menos volumen de hormigón, usando cementos con adiciones, y protegiendo las superficies frente a los ambientes agresivos. HORMIGÓN El Hormigón es un material elaborado con un 85% de áridos (arena y grava) aglomerados con cemento, que mezclado con agua reacciona químicamente convirtiéndose en una piedra artificial, capaz de soportar altas tensiones de compresión, alta compacidad y garantizar la protección de las armaduras frente a la corrosión. En ocasiones se emplean aditivos, o sustancias químicas que mejoran o modifican algunas propiedades como la impermeabilidad, la resistencia al desgaste, etc. Las armaduras en el hormigón armado, son barras de acero (aleación hierro-carbono), que se introducen en los elementos estructurales como refuerzos ante tensiones de tracción que el hormigón no es capaz de soportar. El empleo del hormigón armado para estructuras de los edificios es mayoritario frente a otros materiales como el Acero o la Madera, con lo que el consumo de áridos representa más del 50% del peso total de los materiales empleados, siendo una de las primeras medidas básicas, para garantizar una edificación más sostenible, promocionar el uso de áridos reciclados de los residuos de construcción y demolición. En España hasta el año 2008, la normativa del Hormigón EHE no ha considerado en su texto normativo prescripciones sobre los áridos reciclados, y aún en este nuevo texto las consideraciones de la norma se realizan en base a la utilización de sólo un 20% de áridos reciclados en estructuras de edificación. En la fabricación de Hormigones, la fase más impactante se produce en el transporte de central hormigonera a la obra y en la limpieza de camiones y útiles en fábrica y obra, por el empleo de grandes cantidades de agua, que en países y regiones con índices pluviométricos bajos, como el caso de España, tiene una alta repercusión medioambiental, siendo menor en otros países como Inglaterra. El caso de los aditivos al ser materiales químicos de variada naturaleza y muchos de ellos provenir de polímeros, son muy contaminantes, aunque su uso es en muy bajas proporciones, y la incidencia en principio es media, sobretodo porque con su uso, se mejora cuestiones como la puesta en obra, la necesidad de agua de amasado, la impermeabilidad o la durabilidad. Las obras construidas con hormigón tienen una durabilidad mínima de 50 años, pudiendo ampliarse hasta 100 años con leves medidas de diseño y de ejecución, dirigidas a la protección de las armaduras frente a la corrosión. No existen alternativas al hormigón en la construcción de cimientos, pero si en la construcción de estructuras, y es en esta unidad constructiva en la que deben ajustarse los cálculos y barajar otras propuestas. ACERO El acero es una aleación de hierro y carbono en diversas proporciones, que se fabrica a partir del mineral de hierro en altos hornos o a partir de la chatarra en hornos eléctricos, y que se emplea en construcción en la fabricación de barras corrugadas para el hormigón armado y de perfiles laminados y piezas auxiliares. Es un material reciclable al 100% y se puede reciclar indefinidamente sin perder calidad. De hecho, en España, la tasa de reciclaje en construcción alcanza niveles muy altos: el 98% de las vigas y el 65-70% de las barras de refuerzo, y los productos elaborados con acero reciclado de chatarra representan el 40% de los recursos férricos de la industria del acero en todo el mundo. El impacto negativo de la fabricación del acero se produce en las fases de transformación, acabado y protección, con un alto consumo de energía y emisiones a la atmosfera de gases y sustancias tóxicas. La protección mediante galvanizado, o pinturas de minio de hierro, son muy impactantes. En la fabricación del acero a partir del mineral de hierro en los Altos Hornos las escorias que se producen que se emplean en la fabricación de cementos. Un aspecto positivo a tener en cuenta es su relación peso/capacidad portante, aligerando el peso de la estructura y liberando superficie útil. MADERA En España el uso de la madera en estructuras de obras de nueva planta está más extendido en el Norte que en el Sur, y en cualquier caso comparativamente con el hormigón o el acero los casos son más escasos, debido a razones de durabilidad y estabilidad ante situaciones de incendios, razones por las cuales en muchas obras de Rehabilitación se han sustituido estas estructuras por otras prefabricadas de hormigón o metálicas. La problemática ambiental de la madera va asociada al riesgo de deforestación ya que la tasa de tala supera a la tasa de regeneración. Además la mayoría de la extracción de madera se realiza en países tropicales en vías de desarrollo, originándose problemas sociales, de destrucción de ecosistemas y zonas rurales, y problemas ambientales graves como la erosión, la contaminación de las aguas y la destrucción del bosque como sistema productivo. Los productos de tratamiento de la madera contra insectos y hongos, y los barnices, tradicionalmente han incluido en su composición productos tóxicos y contaminantes. Es importante, que las maderas que se usen estén libre de Formaldehido (catalogadas como E1< 8 mg/100 gr) y tengan tratamientos para evitar hongos e insectos con resinas naturales y aceites, evitando la creosota. La madera que proviene de explotaciones forestales sostenibles, certificada con sello FSC (Forest Stewardship Council) o PEFC (Pan European Forest Certification), y con tratamientos de origen natural mediante aceites y resinas vegetales para evitar hongos e insectos, es una de las mejores alternativas en construcción sostenible, como recurso natural y renovable.

Imágenes y recursos Imágenes Catedral de Sevilla. Muralla de Niebla. Huelva. Oporto. Edificio de oficinas. Centro Pompidu. Paris.

INSTALACIONES En la historia de la arquitectura, las conducciones de agua han sido generalmente construidas con materiales cerámicos, a veces esmaltados, a veces simplemente tratados y limpiados con pintura a la cal, con metales dúctiles como el plomo o el cobre, o incluso con acero de fundición. En la actualidad las conducciones metálicas y las de fibrocemento se están sustituyendo por tuberías plásticas, que mejoran el trazado de las redes y la eliminación de bacterias como la legionela sin deteriorarse, empleando polietileno (PE), ó polipropileno (PP) en redes de abastecimiento y de saneamiento (sustituyendo a las de PVC). En las instalaciones de electricidad se emplea cobre recubierto con polietileno o polipropileno, en sustitución de la baquelita (primer polímero sintetizado en 1907, a partir del formaldehido y del fenol), o de piezas cerámica empleadas en la antigüedad.

CARPINTERÍAS A través de las carpinterías se estima que se pierde la tercera parte del calor del edificio, por lo que en la elección del tipo es fundamental tener en cuenta su calidad y estanqueidad. Las carpinterías interiores, normalmente de madera, poseen una alta durabilidad y si provienen de maderas certificadas FSC o PEFC, y están tratadas con productos de protección y pinturas sin COV´s, la repercusión medioambiental es muy leve, porque además son completamente reutilizables y reciclables. Existen nuevos materiales procedentes de reciclados que es preciso tener en cuenta como conglomerados de residuos de la madera, fibras plásticas, fibras de papel y resinas naturales. Con respecto a las carpinterías exteriores, los marcos empleados deben ser estables y durables en su exposición a los agentes meteorológicos, por lo que los empleados en la antigüedad de madera, se han ido sustituyendo por otros metálicos o de plástico, ya que precisan de menores labores de mantenimiento. En la actualidad existe un debate con respecto a la comparación entre los marcos de aluminio y los de PVC, ya que ambos materiales tienen un alto impacto negativo en el medioambiente. Aluminio: en la fabricación del aluminio primario se emplea bauxita, un mineral muy abundante en la corteza terrestre pero con depósitos más rentables ubicados en países tropicales como Brasil, Jamaica, Indonesia, Nigeria y Guinea. En Europa se recicla el 85-95% del aluminio, ahorrando 95% de la energía que necesitaríamos para producir el mismo aluminio a partir de la bauxita y reduciendo el consumo de esta materia prima. PVC: El policloruro de vinilo (PVC) es un material polímero sintético (o resina), que se elabora mediante la adición repetida del cloruro de vinilo monómero (CVM), de fórmula CH2=CHCl. Con el fin de modificar sus propiedades, el polímero de PVC se mezcla con aditivos, variando según los usos la composición de la mezcla de PVC (resina + aditivos), y el tipo: cargas, estabilizantes, lubricantes, plastificantes, pigmentos o pirorretardantes. Las categorías de aditivos más importantes, que pueden constituir un riesgo para la salud humana y el medio ambiente, son los estabilizantes, en particular los que contienen metales pesados como plomo y cadmio, y los plastificantes, principalmente los ftalatos. Los estabilizantes se añaden al polímero de PVC para evitar su degradación por el calor y la luz. Los estabilizantes de plomo son en la actualidad los más ampliamente utilizados, en particular el sulfato de plomo y el fosfito de plomo Algunos productores todavía utilizan estabilizantes de cadmio en marcos de ventanas de PVC, en los que la legislación comunitaria aún autoriza su uso. José María Baldasano, de la Universidad Politécnica de Cataluña, realizó en 2005 un informe de estimación del consumo energético y de la emisión de dióxido de carbono (CO2) atribuibles a la fabricación, uso, reciclaje y disposición final de residuos, de ventanas cuyo marco estructural se fabrica con PVC, aluminio o madera. Mediante un estudio de Análisis de Ciclo de Vida (ACV), utilizando como unidad de análisis una ventana practicable de 1,34 m x 1,34 m, con iguales características para los diferentes materiales considerados, y un periodo de 50 años de uso continuado en varias zonas españolas tanto en verano como invierno, incluyendo los gastos por climatización en la fase de uso. Consumos energéticos para la extracción de los recursos naturales y de la producción de materiales material Consumo de energía kWh/kg PVC 7,19 Acero 6,70 Vidrio 2,70 Aluminio 45,56 Madera 0,58 Consumos energéticos para la reciclar el material material Consumo de energía kWh/kg PVC 0,25 Acero 5,03 Vidrio 2,03 Aluminio 4,17 Las conclusiones del informe son: La ventana que presenta el menor consumo de energía y emisiones de CO2 es la de PVC con un 30% de material reciclado. La ventana de madera con acristalamiento doble presenta un consumo medio. Los valores más altos de energía utilizada y de emisiones de CO2 corresponden a las ventanas de aluminio. Los resultados obtenidos indican que en todos los casos analizados, los porcentajes más altos del consumo de energía corresponden a la etapa de uso de la ventana. Los consumos de energía en las etapas de extracción y producción de materiales son importantes (hasta un 52% del valor total) para las ventanas de aluminio. Este porcentaje es menor para las ventanas de PVC (14%) y madera (4%). El menor peso del PVC beneficia los costes del transporte de este material frente a otros materiales más pesados como el aluminio. Respecto al reciclaje de los materiales de las ventanas, en los casos del PVC y el aluminio hay una mayor disponibilidad de material reciclado para la construcción de una nueva ventana o para el uso de estos materiales en otros productos. En el caso de las ventanas de madera, al no poder reciclarse el material, se debe proceder a la extracción y tratamiento de madera nueva. Las recomendaciones a la hora de elegir el marco de las carpinterías exteriores son: de Madera: emplear madera certificada, con protecciones naturales sin COV´s, ni metales pesados. de Acero: que provengan de aceros reciclados y protegidos contra la corrosión con productos libres de metales pesados y resinas naturales. de Aluminio: exigir que posean un alto porcentaje de producto reciclado. de PVC y otros polímeros: prescribiendo perfiles con altos porcentajes de material reciclado, evitando estabilizadores de cadmio ó plomo, y que el fabricante gestione los residuos. En cuanto a los vidrios de las carpinterías exteriores, se recomienda emplear vidrios dobles con cámara de aire, constituida por un perfil hueco de aluminio anodizado que contiene en su interior un absorbente de humedad para disminuir el riesgo de condensaciones en el interior de la cámara, y la utilización de vidrios bajo emisivos, tratados con capas de plata, que atenúa las pérdidas caloríficas al exterior consiguiendo evitar pérdidas de energía. El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500 ºC de arena de sílice (SiO2), carbonato sódico (Na2CO3) roca caliza (CaCO3), y vidrio reciclado. Tras la fusión, en el caso del vidrio flotado, el vidrio flota sobre estaño líquido, garantizando su máxima planimetría y limpieza. Las fases de extracción de la materia prima y fabricación son las más impactantes. El vidrio es totalmente reciclable, y fácilmente valorizable como residuo.

Imágenes y recursos Imágenes Niebla. Huelva. Residencia de estudiantes en Sevilla. Aeropuerto de Madrid. Terminal T4. Informe Arpal 2010.

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