2.1. Análisis tipológico de la edificación residencial en España (2007-2010)

Se ha realizado estudio estadístico para identificar: tipologías representativas, características constructivas, patrones de uso, etc. Las diferentes climatologías y topografías hacen que no resulte fácil unificar las tipologías constructivas. Por tanto, seleccionar materiales y sistemas constructivos representativos en España es una tarea que exige un análisis de los datos estadísticos publicados. Para ello se analizaron distintas fuentes documentales, siendo el informe La construcción de edificios en España (2006-2010) del Ministerio de Fomento (16) la más completa. Los datos de esta fuente proceden de las licencias municipales de obra mayor concedidas por los ayuntamientos, y las hojas de estadísticas de las que se obtienen los datos constan de dos apartados fundamentales para el presente estudio:

1. Datos generales de la obra y del promotor, cómo el número de edificios construidos según uso, tipologías y presupuesto.
2. Edificación de nueva planta: características generales, tipología constructiva, instalaciones, energía utilizada y características de las viviendas.

Presentaremos la información tabulada de los siguientes apartados:

1. Tipo de obra, según uso y tipología.
2. Características generales de los edificios.
3. Tipología constructiva, instalaciones y características de las viviendas.

Según el tipo de obra la clasificación es la siguiente: rehabilitación, demolición o nueva planta. En este caso se estudiaron los edificios de uso residencial, que se clasifican en: destinados a vivienda familiar, bien unifamiliar (aislados, adosados o pareados) o plurifamiliar (con dos o más viviendas) o a residencia colectiva (permanente o eventual). Según el análisis estadístico (16), los edificios a rehabilitar y demoler entre 2006 a 2010 suman una superficie construida total (50.670 m²) muy inferior a la de los de nueva planta (402.379 m²). De estos úl-timos, los residenciales (312.212 m²) representan, según la superficie construida total, el 78 %, lo que justifica que se haya centrado el estudio en este tipo de edificios de nueva planta.

De las características recogidas en los estudios estadísticos (16) la más importante para el presente análisis es el número de plantas sobre y bajo rasante, ya que dicha característica define en gran medida las soluciones constructivas, siendo un factor determinante para la HE de cada edificio. Se identifica (Tabla 1) un mayor porcentaje de edificios entre 4 y 5 plantas sobre rasante y los menos representativos son los de 0 o 1 planta.

Se recogen los porcentajes de los edificios de nueva planta de uso residencial según tipología constructiva, instalaciones y acabado interior, referentes a cada año desde 2007 a 2010, siendo todos los años los datos muy similares (16), por lo que se han representado los valores medios en la Tabla 2.

2.2. Selección de tipologías representativas y proyectos reales

A partir de los datos analizados en la Tabla 2, y de acuerdo a los porcentajes que representa cada elemento sobre el total de cada parte en que se divide el edificio o vivienda, se obtiene la propuesta de las 10 viviendas tipo (Tablas 3 y 4).

Hay características que son comunes en todas las tipologías, como:

1. La carpintería exterior es de aluminio y tienen persianas.
2. La carpintería interior es de madera.
3. Las instalaciones de evacuación de aguas residuales, suministro de agua potable y agua caliente sanitaria se colocan en todas las viviendas, sin embargo ninguna tiene un sistema de tratamiento de residuos.
4. La energía más utilizada es la electricidad.

Las demás características varían en función de cada tipología y se definen en las Tablas 3 y 4.

Algunos de los datos porcentuales para definir las 10 tipologías (16) son: las plurifamiliares (2 o más viviendas) representan el 75 % y las unifamiliares el 25 % (10 % aisladas, 13 % adosadas y 2 % pareadas). Según el número de plantas sobre rasante, el 6 % son de una planta, 24 % son de dos, repartido entre unifamiliares y plurifamiliares. De tres o más plantas son todas plurifamiliares: 18 % de tres, 31 % de cuatro y cinco y 21 % de 6 o más.

Según el número de plantas bajo rasante y plurifamiliares tienen una 45 %, y dos 30 %. Las unifamiliares, que son el restante 25 %, no disponen de sótano.

Se realiza una búsqueda de 10 proyectos reales que se correspondan con las tipologías de viviendas más construidas en España en los años 2007 a 2010, mostradas en las Tablas 3 y 4.

2.3. Metodología para el cálculo de HE

Para el cálculo de la HE los datos del proyecto se clasifican en:

1. Datos procedentes de las mediciones y presupuesto: Las cantidades (Qi) de cada proyecto están estructuradas siguiendo la clasificación sistemática del BCCA (15), y se expresan en unidades de medición por unidad de superficie construida (u/m²). En la Figura 1 se muestra, a modo de ejemplo, el apartado 05F Forjados que pertenece al capítulo 05 Estructuras. Para el resto de apartados y capítulos del presupuesto se sigue el mismo criterio, para lo cual se crea el Banco de Cuantificación de Recursos (BCRR), del que se obtiene la cantidad de recursos utilizados en la obra, descompuestos en mano de obra, materiales y maquinaria, tomando valores medios (Q_m) a partir de soluciones constructivas representativas (en dicha figura se representan las soluciones de las que se obtienen los valores medios). Se muestra también, para el caso del forjado de bovedillas, los valores medios de materiales, mano de obra y maquinaria. Partiendo del valor de Q_i, que es único para cada apartado de cada capítulo del proyecto, y del Q_m de cada elemento, la cantidad total (Q_t) de cada recurso empleado se obtiene de la siguiente forma:
   

   Figura 1. Esquema de cálculo del BCRR.

   
   donde:
   S es la superficie construida total por vivienda.
   En la Figura 1, Q_i se mide en m² de forjado/m² de superficie construida, los Qm se miden en unidades de medición del recurso/m² de forjado, por lo que los Q_t quedan en la unidad del recurso considerado (kg, m², m³, etc.). Los Q_t obtenidos generan las distintas huellas que conforman la HE (Figuras 1 y 2).

   Figura 2. Árbol metodológico de la investigación (13).

2. Datos generales del proyecto: presupuesto total de obra (€), año de construcción, superficie construida (m²), energía consumida en obra (€) y número de plantas sobre rasante.

A continuación se describe resumidamente cada de las huellas parciales que se obtienen según la metodología expuesta en la Figura 2, bien de las mediciones y presupuesto de proyecto (alimentos, residuos sólidos urbanos (RSU) y movilidad de la mano de obra, materiales y maquinaria) o de los datos generales (residuos de construcción y demolición (RCD), electricidad, agua y superficie consumida).

 

2.3.1. Huella procedente de los datos del presupuesto

2.3.1.1. Huella derivada de la mano de obra

Según la Figura 2, la huella de los trabajadores procede de la alimentación, RSU y movilidad.

Se imputa la manutención de los trabajadores a la huella de la edificación ya que dicha actividad se desarrolla en el interior de la obra, de forma similar a la metodología desarrollada por Domenech Quesada (17). Para ello, en primer lugar es necesario conocer el número total de horas trabajadas a través del BCRR.

Para el cálculo de la huella empleamos la expresión,

donde:

HE_pal: HE ponderada de los alimentos (hag) (cuatro tipos: energía, pastos, mar y cultivos)

HE_c: HE expresada como hag/comida, definida en la metodología (10), (12)

h_c: 8 horas/comida. Se considera 1 única comida por cada jornada de trabajo

N_h: número total de horas trabajadas

Los valores de HE_c (hag/comida) para un menú tipo de trabajador son calculados de acuerdo a Solís-Guzmán et al. (11): energía 0,0072, pastos 0,0234, mar 0,0159 y cultivo 0,0085.

Para determinar la HE relacionada con la movilidad de los trabajadores se seguirán las hipótesis establecidas en el método (11) (12): transporte del operario desde casa hasta la obra, ocupación media de vehículo 4 personas y distancia media recorrida por día 30 km. (ida y vuelta). Habrá que conocer el número de trabajadores, el número total de horas trabajadas y la duración efectiva de la obra en horas. Estos datos se obtendrán de la medición y de los rendimientos totales obtenidos del BCRR.

Para el cálculo del combustible emplearemos coeficientes de consumo de coches en España, que en el caso del gasoil es 6,8 l/100 km (18).

La HE del consumo de combustible es,

donde:

HE_pc:HE ponderada del consumo de combustible (hag)

C: consumo de combustible (GJ). Intensidad energética del petróleo: 35 MJ/l (19)

FE_B: factor de equivalencia de los bosques (1,26 hag/ha) (20)

PE: productividad energética del combustible (GJ/ha), que se considera la del petróleo (Tabla 5). La productividad energética de un combustible se expresa como,

Tabla 5. Factores de emisión, F_e, (19) y productividades energéticas, PE, de distintas fuentes de energía.

Fuentes de energía	Fe (kg C/GJ)	PE (GJ/ha)
Carbón	26	55
Petróleo	20	71
Gas natural	15,3	93
Nuclear	20	71

donde:

F_a es el factor de absorción de bosques de 5,21 t CO₂/ha y año (17)

F_e es el factor de emisión del petróleo (Tabla 5)

Los RSU provienen de la actividad de la mano de obra. A partir del número de trabajadores de cada proyecto, datos estadísticos (21), (22) y la intensidad energética de los materiales (12), se generan coeficientes intermedios mostrados en la Tabla 6.

Tabla 6. Índices de conversión ponderados para RSU.

Índices	Orgánico	Papel	Plástico	Vidrio
ICi (hag/año/t)	0,31	1,15	0,56	0,30
Gi (t/trabajador/año)	0,25	0,12	0,06	0,04

Finalmente, la siguiente expresión es empleada para la determinación de la HE de los RSU,

donde:

HE_pr: HE ponderada de los residuos (hag/año)

IC_i: índice de conversión ponderado (hag/t)

G_i: generación de RSU (t)

2.3.1.2. Huella de los materiales de construcción

Para determinar la huella de los materiales de construcción, que se imputa a energía (Figura 2), se emplea la siguiente expresión,

donde:

HE_pm: HE ponderada de materiales de construcción (hag)

Cm_i: consumo del material (kg)

Eiem_i: energía incorporada específica del material i (MJ/kg)

PE: productividad energética del petróleo (MJ/ha)

Realizando el análisis con todos los materiales de obra del BCRR y su energía incorporada (Eiem) (23), se determina la energía total y su respectiva huella que se transforma a hag de absorción de bosques (1,26 hag/ha) (20).

2.3.1.3. Huella de la maquinaria

Para determinar el consumo de combustible de la maquinaria en la obra (en volumen) se obtiene partiendo del BCRR, el coste total que corresponde al sumatorio de las horas de cada máquina empleada por su correspondiente coste.

Como hipótesis, el 20 % de dicho coste es considerado de combustible, que incluye el mantenimiento pero no su depreciación. El precio actual en España es 1,365 €/l (24). La huella se determina usando el procedimiento explicado en la sección de movilidad.

 

2.3.2. Huella procedente de los datos generales

La huella generada por los datos generales del proyecto (Figura 2) procede del consumo de electricidad, generación de RCD, consumo de agua y superficie construida.

2.3.2.1. Huella de electricidad

Para el cálculo de la electricidad, se emplea la metodología previa (11) (12), que considera que la energía de la obra se divide en combustible para maquinaria y electricidad de obra. Para predecir el consumo de energía de una obra se parte de los datos que proporcionan las fórmulas polinómicas (12). La energía eléctrica del mix eléctrico español está formada por: 23,9 % carbón, 23,8 % petróleo, 31,5 % gas, 17 % energía nuclear y el resto de fuentes renovables (25). Cada tipo de fuente tiene una productividad energética distinta (Tabla 5). El factor de eficiencia para producción de electricidad es 0,3 (18).

La huella de consumo energético es,

donde:

HE_pee: HE ponderada del consumo de energía eléctrica (hag)

C_i: Consumo de energía primaria de la fuente i (GJ)

PE_i: Productividad energética de la fuente i (GJ/ha)

2.3.2.2. Huella de los RCD

El cálculo de la huella de los RCD se basa en los estudios de Wackernagel (26), donde todos los consumos se imputan a la huella energética, y emplea una herramienta informática (27), que diferencia dos tipos de RCD, tierras y mixtos, (Tabla 7). El procedimiento determina índices de conversión (28) ya incorporados en las investigaciones de Domenech (17):

Tabla 7. Parámetros para el cálculo de los índices de conversión.

Índices	Tierras excavadas	RCD mixtos
IEx (GJ/t)	0,1	5
PE (GJ/ha)	71	71
%Rx	100	70
%SEx	90	90

donde :

IC_x: índice de conversión ponderado del residuo no peligroso (hag/t)

IE_x: intensidad energética de producción del material del que está fabricado el residuo (GJ/t) (Tabla 7)

PE: productividad energética del residuo (se asume que es igual a la de los combustibles fósiles) (GJ/ha)

 %R_x: porcentaje de reciclaje de x

 %SE_x: porcentaje de energía recuperada por reciclaje (Tabla 7)

Finalmente, para determinar la huella total de los residuos se usará la expresión,

donde:

HE_pr: HE ponderada de los residuos (hag)

IC_xi: índice de conversión ponderado (hag/t)

C_i: consumo (t)

2.3.2.3. Huella derivada del consumo de agua

Para la huella derivada del consumo de agua, se han usado datos reales de consumo en 90 obras de edificios residenciales de distintas tipologías (13) y la metodología de Solís-Guzmán et al. (11) (12):

donde:

HE_pa: HE ponderada del consumo de agua (hag)

C: consumo de agua (m³)

Pb: productividad de bosques (m³/ha). Se consideran 1.500 m³ de agua dulce por hectárea y año.

2.3.2.4. Huella de superficie consumida

La huella de ocupación directa se calculará a partir de la superficie consumida de la edificación recogida en la memoria de cada proyecto, según la expresión:

donde:

HE_ps: HE ponderada de ocupación directa (hag)

S: superficie consumida (ha)

FE_sc: factor de equivalencia de la superficie construida (2,51 hag/ha) (20)

3.1. Recursos empleados

Los recursos totales empleados, por unidad de superficie y proyecto (Tabla 8), permiten obtener los resultados de HE por vivienda (parciales y total) de las diez tipologías representativas, por unidad de superficie.

3.2. HE de las tipologías evaluadas: parciales, total y por persona

A continuación se evalúa la HE parcial y total (Tabla 9) en función de los recursos de cada proyecto y se analizan cuáles son las fuentes de impacto que producen dicha huella y su repercusión por unidad de superficie y persona.

Los valores de superficie útil recogidas en los informes estadísticos analizados se incrementa un 20 % para obtener la superficie construida.

En los resultados recogidos en la Tabla 9 se observa que la HE total es prácticamente constante a partir de 3 plantas (tipologías 4 a 10), y menor que en las viviendas unifamiliares (tipologías 1 y 2).

La HE producida por la maquinaria de motor de combustión es significativamente baja en la construcción, ya que su uso se limita a las primeras fases de la obra (movimiento de tierras y cimentación), mientras que en el resto de la obra la maquinaria empleada consume principalmente energía eléctrica.

La huella de la energía es la más importante en todas las tipologías, la cual engloba a su vez el impacto producido por la energía incorporada de los materiales de construcción, la energía en el procesado de los alimentos, movilidad de los trabajadores, electricidad y residuos.

Por otro lado, agrupando la HE por fuentes de impacto, la mayor huella la producen los materiales (45 %) y los alimentos (34 %) consumidos por la mano de obra (energía, cultivos, mar y pastos), que controlan alrededor del 80 % de la HE total. La electricidad consumida en la obra también es relevante (18 %). La HE de los residuos dividida entre RCD (70 % aprox.), y RSU (30 %) también es apreciable (3 %).

Maquinaria, movilidad y superficie consumida tienen valores mínimos dentro de la HE total, al igual que la huella del agua (Tabla 9).

La HE provocada por la mano de obra se divide en los RSU, la movilidad (menos del 1 %) y la alimentación (pastos, mar productivo, cultivos y energía), siendo ésta última la que representa casi toda la HE analizada (Tabla 10).

Como parte del análisis se representa la HE de las personas que habitan cada vivienda (Tabla 9). Los cálculos se basan en el documento DB-HS3 del CTE (29) según el número de dormitorios por vivienda (16), definidos para cada tipología. Los resultados siguen la misma tendencia que la HE por vivienda, es decir, las personas que habitan en viviendas de tipologías 1 y 2 que corresponden a viviendas unifamiliares tienen mayor HE que el resto, que habitan viviendas plurifamiliares.

3.3. HE por capítulos del proyecto

Para poder realizar el análisis de las características constructivas y los sistemas empleados, se amplía el modelo desglosando los recursos según los capítulos de la clasificación sistemática del BCCA (15). Seleccionadas tres tipologías –3,7 y 9– definidas en las Tablas 3 y 4, se realiza la comparativa (Figura 3), según el número de plantas, que en este caso corresponden a edificios de viviendas de 2, 5 y 10 plantas sobre rasante y una planta bajo rasante, respectivamente. Los capítulos que determinan la HE de cada proyecto son estructuras, albañilería, revestimientos y cimentaciones, los restantes tienen mucho menor impacto. En la fase de estructuras el mayor impacto lo producen los materiales, y en los revestimientos la mano de obra. Los capítulos de cimentaciones y estructura tienen una mayor huella en viviendas bajas, y las instalaciones y revestimientos en viviendas con mayor número de plantas. Se identifican así, en fase de proyecto los procesos de mayor impacto.

Analizando en profundidad estos cuatro capítulos, para el caso de la cimentación los materiales suponen el 85 % sobre el total de los recursos (materiales, mano de obra y maquinaria), siendo el tipo 3 (2 plantas) el que tiene mayor HE, y el impacto mayor corresponde al hormigón y al acero de las armaduras.

En el caso del capítulo de estructuras los materiales suponen un 78 % del total de recursos, el proyecto de mayor huella es el tipo 3, y los de mayor impacto son el acero de las armaduras, el cemento de las bovedillas y el hormigón armado, en ese orden.

Para el capítulo de albañilería, los materiales y la mano de obra tienen prácticamente el mismo impacto dentro del total, 57 y 47 %, respectivamente. En esta fase el proyecto de mayor HE es el tipo 9 (10 plantas), y el impacto de los materiales es debido a la cerámica de los ladrillos.

Por último, en el caso del capítulo de revestimientos, la mano de obra es el recurso que genera mayor impacto (85 %), frente a los materiales (15 %). El proyecto tipo 9 es el de mayor huella, y la mano de obra empleada es casi el doble que en la fase de albañilería. Los materiales con mayor impacto son el hormigón en masa de las soleras, la cerámica de los azulejos y solería, y por último el mortero de perlita del guarnecido y enlucido.

3.4. HE en España: total y por persona

Al aplicar los datos obtenidos de HE de cada una de las tipologías a las Estadísticas de Fomento sobre el número de viviendas construidas (Tabla 1) y con los porcentajes de cada una de ellas (Tabla 2) obtenemos la HE total construida por año y la HE por persona en el período 2007-2010 (Tabla 11). Las columnas de porcentajes corresponden a las viviendas construidas de cada tipología para cada año.

La HE de la edificación de tipo residencial en España por persona es muy similar cada año, sin embargo en el año 2010 (Tabla 11) es mayor que en los anteriores, debido a que existe un mayor porcentaje de viviendas construidas de tipo unifamiliar.

Para establecer una comparativa con la HE a nivel país, se realizan las siguientes consideraciones:

1. Se calcula el valor medio de los valores de HE total por persona (5,84 hag/persona).
2. Se define una vida útil estimada para los edificios estudiados (50 años), lo que nos da una HE de 0,1168 hag/persona/año.
3. Comparamos este resultado con los datos de HE y biocapacidad disponibles para España (30) (4,74 y 1,46 hag/persona/año respectivamente), obteniendo que un habitante consume anualmente el 2,46 % de su HE y el 8 % de su biocapacidad disponible en la construcción de esas viviendas.