2.1. Definición de objetivos y alcance

El objetivo de esta investigación es la evaluación de las cargas medioambientales asociadas a una solución constructiva, que se emplea como elemento estructural horizontal (forjado intermedio), en la que se implementa una pieza de entrevigado. Esta pieza se ha elaborado a partir de un mortero con residuos cerámicos, siendo previamente analizada y ensayada en laboratorio (24). Su aplicación final está orientada a la rehabilitación de forjados unidireccionales de entrevigado abovedado o de revoltón con viguería de madera, muy frecuentes en la arquitectura doméstica del sur de España y, en especial, de Sevilla de los S. XVII-XIX (25). Además, en este ACV se compara la citada solución con otras tres posibles opciones de rehabilitación que ofrece el sector comercial actual para este tipo de intervenciones patrimoniales, de gran relevancia en la ciudad.

3.1. Soluciones constructivas consideradas

La Figura 2 muestra las cuatro soluciones de rehabilitación analizadas, cuya elección se ha basado en criterios comúnmente empleados en el ámbito local para la rehabilitación de forjados de revoltón, en los que se utilicen piezas cerámicas de entrevigado.

Figura 2. Hipótesis de las soluciones constructivas consideradas para la rehabilitación de forjados con entrevigado abovedado, evaluadas mediante el ACV: (a) Bovedilla cerámica aligerante; (b) Bovedilla cerámica maciza; (c) Bovedilla con losas cerámicas; (d): Bovedilla cerámica reciclada. Fuente: autores.

En primer lugar, se han considerado dos hipótesis de sustitución total del forjado, siendo posible la incorporación de piezas de entrevigado de tipo cerámico de dimensiones estandarizadas (entre 50-80 cm), superiores a las normalmente empleadas en obras de rehabilitación (inferiores a los 50 cm).

En la solución 1a se utiliza una bovedilla cerámica convencional aligerante, mientras que en la 1b se ha escogido un entrevigado cerámico macizo curvo, tipo mallorquín. Las dos hipótesis restantes permiten una sustitución parcial del forjado, conservando las vigas de madera originales y la separación interejes, es decir, teniendo en cuenta criterios patrimoniales, constructivos, morfológicos y/o tipológicos que pueden venir impuestos por normativas urbanísticas y catálogos de protección. En la solución 1c se propone la ejecución in situ de bóvedas tabicadas de ladrillo, empleando técnicas constructivas tradicionales. Por último, en la hipótesis 1d se implementa una pieza de entrevigado cerámico reciclado diseñada y analizada por el grupo de investigación TEP-205 Análisis y Evaluación de Sistemas Constructivos y Estructurales en la Arquitectura, de la Universidad de Sevilla, que ha sido recientemente patentada (28).

Es importante indicar que la normativa actual en materia de urbanismo y las fichas de protección del conjunto histórico de Sevilla (29), promueven la conservación y rehabilitación del parque edificado, especialmente numeroso en el centro histórico de la ciudad. En la arquitectura doméstica, aunque puede haber variaciones según el grado de protección, es muy frecuente que las exigencias de rehabilitación se refieran a la conservación de la fachada, de la primera crujía y de la morfología del forjado. En este último caso, fundamentalmente se trata de aspectos estéticos, separación a intereje y, en la medida de lo posible, la conservación de elementos originales. Sin embargo, los criterios patrimoniales actuales se basan fundamentalmente en principios formales, sin tener en cuenta medidas de sostenibilidad vinculadas al consumo energético de recursos o requisitos medioambientales.

En este sentido, de las cuatro soluciones analizadas, las tres primeras se corresponden con las empleadas con mayor frecuencia en la rehabilitación de edificios patrimoniales con forjados de viguería de madera y entrevigado abovedado de la arquitectura de Sevilla de los S. XVII-XIX.

Las soluciones 1c y 1d, permiten mantener la tipología del forjado de acuerdo con las normativas urbanísticas y catálogos de protección anteriormente citados. La razón es que permiten optar por una sustitución parcial del forjado y conservar la separación interejes, así como la viguería de madera original u otros elementos vistos que se encuentren en buen estado.

En la Tabla 1 se presenta el cálculo de los diferentes materiales empleados por m2 de forjado en cada una de las cuatro hipótesis de rehabilitación. Para que la comparativa entre las soluciones sea adecuada y, partiendo del análisis de criterios empleados en obras de rehabilitación, en todas las hipótesis se utilizarán materiales con las mismas características técnicas. Además, las cuatro soluciones han sido evaluadas estructuralmente a: Estado Límite Último (flexión, cortante y rasante), Estado Límite de Servicio (flecha) y frente al comportamiento al fuego (R-60). Las cuatro soluciones se han dimensionado para cumplir con los requisitos exigidos por la normativa española vigente (30).

En concreto, se ha considerado un refuerzo estructural mediante una losa superior de hormigón armado, es decir, un forjado colaborante, que permita conservar la estética y morfología de la cara inferior del forjado a rehabilitar, y cuyo espesor se ha calculado específicamente para cada una de las hipótesis según sus propias cargas y características.

3.2. Inventario del ciclo de vida

Los datos cuantitativos empleados en el cálculo del ACV (Tablas 2 y 3) han sido obtenidos de la Base de Datos del Instituto de Tecnología de la Construcción de Cataluña (31), que incorpora una Base de Información Ambiental de productos y sistemas de la construcción (32), y de la base del proyecto europeo inData de OpenDAP (33).

Igualmente, se ha dispuesto de la colaboración de diversos agentes sociales y económicos, como la Asociación para la Investigación y el Desarrollo Industrial de los Recursos aturales (AITEMIN) y la Asociación Española de fabricantes de Ladrillos y Tejas de Arcilla Cocida Hispalyt, además de diversas fábricas y empresas locales, como la Fábrica de Cerámica San Juan de Malpesa (Jaén) y la Fábrica Prebetong de Áridos y Hormigón de la Rinconada (Sevilla). Los agentes citados han facilitado información relevante para el proceso de cálculo, elaborándose un inventario con los datos.

Asimismo, los escenarios de transporte para las cuatro soluciones analizadas se muestran en la Tabla 4. En la etapa A4, las distancias consideradas se corresponden con la separación entre la obra de rehabilitación y las fábricas existentes en el ámbito local (en el caso del cemento, hormigón, acero, áridos y grava, ubicadas en la provincia de Sevilla). En cuanto a la cerámica, la fábrica más cercana se encuentra en la provincia de Jaén, siendo el productor principal de cerámica de Andalucía. Por último, para la madera se ha considerado como punto de origen la comunidad autónoma de Galicia, primer productor de madera del país, ya que se constata que la madera “pinus pinaster” (pino gallego) se emplea con gran frecuencia en las edificaciones patrimoniales.

En la Figura 3 se puede observar la repercusión de las diferentes categorías de impacto analizadas por tonelada de cada material final empleado en las soluciones constructivas, considerando las etapas de la extracción de materias primas hasta el transporte a obra (A1 a A4). Esta Figura se ha elaborado con vistas a identificar las categorías de impacto que implican mayores cargas medioambientales, teniendo en cuenta los materiales utilizados y que, por tanto, deben ser analizadas con mayor detalle de cara al estudio de los forjados considerados.

Figura 3. Repercusión de las diferentes categorías de impacto analizadas por cada tonelada de material que interviene en las soluciones de rehabilitación consideradas. Fuente: autores.

Merece una especial atención el estudio de la ecotoxicidad del agua y del potencial de cambio climático (muy representativas en la cerámica, el cemento, el hormigón y la madera). Los materiales con mayores cargas medioambientales son el acero (corrugado y cincado), seguido del hormigón y del cemento. En los últimos puestos se sitúan la cerámica (convencional y reciclada) y la madera. En los aceros, es preocupante el impacto medioambiental ocasionado por radiaciones ionizantes.

A la vista de lo anterior, se concluye que las categorías de impacto más significativas que deben ser analizadas en las soluciones son: el potencial de cambio climático, la ecotoxicidad del agua, las radiaciones ionizantes sobre la salud humana, la acidificación y la eutroficiación del medio terrestre.

Los resultados del ACV por cada solución y etapa se muestran en las Figuras 4, 5, 6 y 7, indicando únicamente las categorías de impacto citadas con anterioridad. Estos resultados están expresados cuantitativa y gráficamente por m² de forjado construido.

Figura 4. Principales impactos derivados de la extracción de materias primas. Fuente: autores.

Figura 5. Principales impactos derivados del transporte de las materias primas a la planta de fabricación. Fuente: autores.

Figura 6. Principales impactos derivados del proceso de fabricación. Fuente: autores.

Figura 7. Principales impactos derivados del transporte a obra. Fuente: autores.

En las citadas figuras, puede observarse que la hipótesis 1b (bovedilla cerámica maciza) representa claramente los valores más elevados, especialmente en cuanto a potencial de cambio climático y ecotoxicidad sobre el medio acuático, tanto en las etapas A1 y A4.

Es importante indicar que los valores en el resto de las etapas son igualmente elevados. Esta penalización se debe a que en dicha hipótesis, se ha dispuesto un mayor número de conectores de acero cincado por motivos estructurales, además, de un mayor espesor de la capa de compresión y del relleno de hormigón.

La hipótesis 1a (bovedilla cerámica aligerada), con niveles inferiores tanto de cerámica, al tratarse de un entrevigado convencional aligerado, como de hormigón, implica que las cargas medioambientales sean ligeramente inferiores en la etapa A1, y con valores muy similares a la solución 1b (bovedilla cerámica maciza) en el resto de las etapas.

La hipótesis 1c (bovedilla con losas cerámicas), presenta también impactos elevados en las etapas A1 y A3, debido a que el contenido de hormigón es incluso superior al de la hipótesis 1b (bovedilla cerámica maciza).

En cambio, en las etapas restantes referidas al transporte (A2 y A4), se produce un descenso significativo de los impactos, ya que en esta hipótesis, al conservase la estructura horizontal de vigas de madera, no computa este material en el cálculo medioambiental (responsable de la penalización de las soluciones 1a y 1b especialmente en la etapa A4, al considerarse en el cálculo distancias superiores a los 800 km).

La opción 1d (bovedilla cerámica reciclada) es la que implica los menores impactos medioambientales en la etapa A1, puesto que la fase de extracción de materias primas y de producción ligadas a la cerámica se suprimen al reutilizarse residuos reciclados. Sin embargo, es importante indicar que se mantienen dichas etapas correspondientes al resto de materiales (hormigón, cemento, acero). Una particularidad de este caso es que para la fabricación de la bovedilla reciclada se ha incorporado cemento de forma adicional y con respecto a los niveles del resto de supuestos de rehabilitación, lo que hace que las cargas ambientales incrementen. Pese a ello, en la comparación global de todas las soluciones, siguen siendo cifras significativamente inferiores y, por tanto, mejores.