Con referencia a la metodología de ACV, y debido a que no existen co-productos en la construcción de muros tanto convencionales como ecológicos, no existen criterios de asignación que se hayan considerado. Se utilizarán fuentes de datos primarios y secundarios. Los primeros provienen de la recolección directa de información, así como de documentos publicados; estos datos serán correspondientes al cálculo de materiales, así como el transporte de estos a la obra (Disposición final). Así, los datos restantes, representando aquellos secundarios, se originarán de la base de datos NREL. Cabe destacar que se analizarán únicamente aquellos materiales utilizados para la edificación de la estructura arquitectónica, es decir, aquellos requeridos para instalaciones eléctricas, hidráulicas y de drenaje serán excluidos.

Además, no se incluirán los materiales requeridos para la elaboración de dalas, castillos y para la construcción de cimientos y sobrecimientos de los muros, ni aquellos necesarios para la instalación de puertas y ventanas. Puesto que la unidad funcional se ha definido como 1 metro cuadrado de muro constructivo, no se consideran otros materiales estructurales. Para el análisis el ACV se utilizó la metodología descrita en la normas ISO 14040, la definición del alcance se muestra en este apartado, el análisis de inventario y evaluación de impactos se describen en el subtema siguiente y la interpretación de resultados se muestra en los resultados de esta investigación; se ha seleccionado esta metodología debido a la disposición de datos in situ, así como a las investigaciones análogas para evaluación de impactos ambientales en ladrillos (8,14,15).

De acuerdo con algunas investigaciones sobre los principales impactos derivados de la construcción convencional (7,16-20), los impactos a evaluar estarán relacionados a la emisión de GEI (Kg CO₂-eq), a la acidificación (Kg SO₂-eq) y a la eutrofización (Kg PO₄-eq), que serán las categorías de impacto y los indicadores ambientales del presente estudio. Además, para el caso de estudio, estos indicadores son posibles de obtener considerando la base de datos que se utilizará y el análisis de datos in situ.

Con base en recolección de datos in situ y mediante el uso del software online Generador de Precios México (http://www.mexico.generadordeprecios.info/), se realizó la estimación de costos y formulación de indicadores: (a) costo de materias primas para construcción de unidad funcional de análisis y (b) costos de mano de obra para la fabricación de unidad funcional. Los costos totales asociados a la materia prima se consideran en pesos mexicanos (MXN), y son los siguientes: block hueco de concreto $189.14, tabique industrial $222.92 y tabique tradicional $370.96.

Para la construcción de 1 m² de muro de tabique rojo industrial se requiere de personas especializadas en trabajos de construcción, específicamente de mampostería. Por lo que, para dicha construcción son necesarios un oficial albañil y un peón albañil, ambos especializados en trabajos de mampostería. El oficial albañil requiere de 0.721 horas/m² con un costo de $ 82.84 / hora, mientras que el peón de 0.441 horas con un costo de $41.82 / hora. Así, el costo aproximado de la mano de obra para la construcción de 1 m² de muro de tabique industrial es de $78.17. En cuanto a la mano de obra para la construcción de 1 m² de muro de block hueco de concreto, se requieren un oficial albañil especializado en trabajos de albañilería, así como un ayudante de las mismas características. El primero de ellos requiere de 0.414 horas/m² de construcción con un costo de $ 82.84/hora, mientras que el ayudante tiene un rendimiento de 0.260 horas/m² con un costo de $ 41.82/hora. Así, el costo de la mano de obra para la construcción de 1 m² de muro de block hueco de concreto es de $ 45.17. Por último, la mano de obra necesaria para muros de mampostería de tabique recocido tradicional requiere de un albañil especializado en trabajos de mampostería, así como un peón con las mismas características. Sumando el total del costo de mano de obra resulta en $ 85.62 por m² de muro construido.

De acuerdo con el Código de Edificación de Vivienda Mexicano (22), los materiales en muros exteriores para edificaciones deben permitir la amortiguación de la temperatura exterior con el fin de lograr el confort térmico dentro de la vivienda. Con referencia a la norma mexicana NMX-C-460-ONNCCE-2009, en este estudio se considera como un indicador funcional a la resistencia térmica (m²K/W) de los materiales analizados (23) que establece que los valores mínimos de resistencia térmica en muros envolventes deben ser de mínimo 1 m² K/W para todas las regiones de México, considerado el contexto de mayor aislamiento térmico como indicador de calidad. En otro sentido, con base en la norma española NBE-CA-88 (24) y el código técnico de la edificación en España (CTE) misma que establece las condiciones mínimas de forma integral del nivel acústico aceptable para proteger a los ocupantes de las construcciones de las fuentes internas y externas de ruido que ocasionan molestias tanto físicas como psíquicas (25), otro indicador funcional es el aislamiento acústico (dB). También, las propiedades de resistencia a compresión de los materiales de construcción resultan de gran relevancia al evaluar las capacidades sismo-resistentes de estos. Por lo que el tercer indicador funcional corresponde a la resistencia mecánica de los materiales analizados (kg/cm²) (26), este indicador se ha considerado en un contexto de confiabilidad a mayores valores. Todos los parámetros, e indicadores que derivan de ellos, se han integrado mediante el análisis multicriterio para evaluar de forma comparativa los tres casos de estudio. Esta metodología se ha utilizado en evaluación de sistemas, tecnologías y procesos con indicadores de sustentabilidad (27-29). Finalmente, con la intención de reproducir mediante condiciones contraladas la operación en campo de cada ladrillo analizado y comparar su funcionamiento y debido a que el análisis térmico al interior de la vivienda es de suma importancia (30-32), se realizó una simulación mediante el software Solidworks® (42), considerando 3 construcciones de las mismas dimensiones, una para cada ladrillo. Se supuso la temperatura ambiente y latitud de la ciudad de Morelia, Michoacán, México, y se consideró una irradiancia solar estándar de 1000 w/m² durante el intervalo de prueba.

Los gastos por concepto de la unidad funcional se atribuyen principalmente a los insumos, mientras que la mano de obra sólo representa una parte por debajo de la mitad del costo de los materiales (Figura 5). Se aprecia claramente que el mayor costo por construcción de la unidad funcional se atribuye a aquella realizada con tabique tradicional. Adicionalmente los tiempos de fabricación de cada muro varían en cada caso, dependiendo de diversos factores, pero se estimó mediante un muestreo en industrias locales de construcción el tiempo de fabricación de la unidad funciona, que puede enlistarse en rapidez de construcción como sigue: el block de concreto, el tabique rojo industrial y el tabique rojo tradicional. En los casos donde los valores son extremadamente similares, cabe resaltar que los cambios que podrían suponer las fuentes de datos o los límites del sistema. Sin embargo, existe una tendencia significativa que los diferencia en los indicadores analizados.

La resistencia térmica de la pieza de block hueco de concreto es de 0.36 m²K/W (34). Por otro lado, la resistencia térmica de los muros de tabique industrial adicionados con mortero es equivalente a 1.013 m²k/W (23). Lo anterior nos indica que los muros de tabique industrial no requieren aislantes adicionales debido a que cumplen con los valores mínimos de resistencia térmica especificados en la norma NMX-C-460-ONNCCE-2009 (35). Por su parte, los valores de resistividad térmica térmica del tabique rojo tradicional corresponde a 0.13 m²k/W (36,37). Análogo al caso de los indicadores económicos, con fines de realizar un análisis comparativo integrado al final de este capítulo, se define un caso ideal de baja conductividad térmica, por lo que cabe destacar que se utilizó como caso ideal la resistencia térmica del material denominado “tablaroca”, cuya resistividad térmica es 1.0557 m²K/W (38).

Por otra parte, de acuerdo al Instituto Nacional de la Infraestructura Física Educativa (25), la resistencia acústica del tabique industrial corresponde a 46.4 dB, mayor a la que se muestra para el tabique tradicional (40 dB), mientras que para un block de concreto cuyo espesor es de 12 centímetros de concreto preparado es de 48 dB. El caso ideal de mayor ponderación lo tiene el concreto para espesores de 12 cm, cuya resistencia acústica es del orden de 57dB. Este indicador se pondera considerando que a mayores resistencias acústicas mejor será el desempeño.

La resistencia a compresión de la mampostería de tabique industrial corresponde a 60 kg/cm² (23), mientras que la pieza de block hueco de concreto de 12 x 20 x 39.8 cm tiene una resistencia del mismo tipo de 70 Kg/cm (25,37). Por su parte, la resistencia a compresión que presentan las piezas de tabique rojo tradicional, es decir, el tabique tradicional aquí estudiado, es de aproximadamente 52.45 Kg/cm² (39). Así, para realizar el análisis comparativo, las propiedades mecánicas que se definieron para el caso ideal fueron las de un muro de concreto de 12 cm de espesor, con resistencia de 200 kg/cm².

De forma integrada los resultados del análisis multiparamétrico incorporan todos los indicadores definidos en este trabajo. La metodología utilizada para formar una escala comparativa normalizada se basa en el trabajo de marcos de evaluación (27-29). En este caso, para mostrar los resultados del análisis de los tres sistemas constructivos estudiados, se ha definido una escala máxima y mínima; donde los parámetros ambiental y económico, así como los indicadores de resistencia mecánica y aislamiento acústico, poseen sus valores máximos considerando que la unidad funcional de análisis fuese totalmente de concreto, mientras que el indicador de resistencia térmica se ha considerado para la tablaroca para suponer un valor de resistencia térmica alto. A su vez, los indicadores de calentamiento global y acidificación se refieren al caso del tabique rojo tradicional por sus altos niveles obtenidos en este estudio (Tabla 7).

El análisis multiparamétrico integrado de esta propuesta consiste en la construcción de una escala general para todos los indicadores, por lo que cada uno debe ser normalizado a una escala sencilla de integración de resultados que va de 0 a 10, donde 0 es el peor escenario y 10 el mejor. No todos los valores máximos de la Tabla 7 representan la escala de ponderación 10, depende del tipo de indicador que se analice. Por ejemplo, los indicadores económicos para valores máximos indican que el costo de los materiales y mano de obra es bajo, y viceversa, tendrán menor ponderación cuanto mayor sean los costos. Por lo anterior, los valores de ponderación de cada indicador que corresponda determinado caso de estudio, serán de 0 a 10, cuya normalización para este análisis se muestra en la Tabla 8.

Finalmente, los valores obtenidos se integran en una gráfica radial y se puede analizar de acuerdo al criterio del tomador de decisiones, qué indicadores y parámetros tienen más importancia y, en consecuencia, cuál es el material de elección. El sesgo de la decisión poder estar orientado al parámetro ambiental económico y energético funcional. Los resultados se aprecian en la Figura 6.

En términos ambientales, el material que resultó en un mayor impacto en emisiones fue el tabique tradicional, con valores similares a los mostrados en España por (40,41), los cuales calculan 49.5 kg de CO_2eq por m². Por su parte, el block de concreto muestra valores intermedios (32.95 kg de CO_2eq) y menores a los mostrados por (8,21) debido a que el block analizado en el presente estudio utiliza 7.8% de cemento, mientras que el tabique industrial (21) está formado en un 33% por dicho componente; es decir, se ha identificado un block incluso con menor uso de cemento, lo cual se traduce en menores impactos ambientales, y diversifica el potencial de comparación de los ladrillos analizados. El material con valores más favorables en la presente evaluación, fue el tabique industrial, tal como lo muestra el estudio de huella de carbono de Novaceramic en México (8,21), mismo que calcula 29.15 CO_2eq por m². Asimismo, Bribián, Capilla & Aranda (40) consideran 25.42 kg de CO_2eq para el m² de tabique industrial, valor similar al resultante en el presente ACV (27.98 kg de CO_2eq). En cuanto a los indicadores económicos, el block de concreto ha demostrado ser más económico respecto a materias primas y mano de obra para la edificación de la unidad funcional estudiada, en comparación con los otros materiales analizados. Por otra parte, en los indicadores energético-funcionales, el tabique tradicional posee condiciones desfavorables en cuanto a la resistencia térmica y la resistencia mecánica, mientras que el tabique industrial muestra lo opuesto. Para el caso del aislamiento acústico las propiedades no son muy distintas entre los distintos materiales, aunque el block de concreto posee mejores condiciones.

Cabe destacar que el uso de hornos de leña, cemento, mortero y gas natural representa la mayor cantidad de emisiones de GEI en los sistemas analizados. Por lo que no es extraño conocer, que el impacto en emisiones es mayor para el tabique tradicional, cuyo proceso de horneado se realiza con biomasa forestal y mediante combustión al aire libre. Sin embargo, este indicador, calentamiento global, no es el más relevante, en síntesis, ninguno lo es. Los indicadores no tienen una priorización per se. Por el contrario, el análisis multiparamétrico considera un enfoque más inclusivo e integrado, que permita conocer fortalezas y debilidades en distintos parámetros, para este caso: ambientales, económicos y energético-funcionales. Por ejemplo, aunque el ladrillo tradicional sea el de mayor impacto ambiental, en muchos casos, es bastante asequible, y es común que el usuario decante su decisión por elegir un material de construcción dada su practicidad de adquisición. En este sentido, tal como se ha mostrado por (28,29), metodologías como la que sigue el presente análisis, muestran un escenario diversificado, donde la priorización de indicadores depende de los parámetros de interés del usuario final, en algunos casos, resulta más importante economizar recursos, aun cuando se descuiden los indicadores ambientales y aquellos que definen la óptima funcionalidad del material de construcción. De la misma forma, se puede pensar en priorizar aspectos ambientales sin importar qué tan costoso resulte el proceso de construcción mediante el uso del material de menor impacto ambiental.

Por otra parte, la Figura 7 muestra el modelo esquemático de vivienda que se utilizó para la simulación; las figuras 7 (a), (b) y (c) , muestran el espacio físico, los marcadores de simulación térmica y el esquema de integración de ladrillos estudiados, respectivamente. Como puede observarse se diseñó un modelo de vivienda pequeño cuyas dimensiones son de 5x4x3 m lo que corresponde a una medida de una casa-habitación (42) de igual para evaluar de manera comparativa los tipos de ladrillos estudiados en este trabajo. Se consideró irradiancia constante, por lo que las propiedades físico-térmicas, inherentes a cada material estudiado son las que determinaron el comportamiento del incremento de temperatura al interior de la vivienda.

Por otra parte, la proyección de los resultados termográficos de la simulación realizada aparece en la Figura 8 (a), (b y (c), para el tabique industrial, el tabique tradicional y el block de concreto, correspondientemente. Cabe resaltar que la consideración de análisis térmico se ha realizado para el contexto de que cuando mayor aislamiento posean los materiales es mejor su funcionalidad.

El análisis simulado en SolidWorks muestra la transmitancia térmica por convección hacia la parte interna de la vivienda mostrando así que la temperatura interna por cada material utilizado para la construcción es menor en comparación a la temperatura ambiente del lugar. Debido a que la mayor resistividad térmica se presenta en el ladrillo industrial, la distribución de la temperatura en la vivienda permite que al medio día solar sea menor en comparación con los otros dos casos analizados. Simulando un sistema con nulas pérdidas de trasferencia de calor, las viviendas se comportan como acumuladores térmicos, cuya temperatura en el interior para este análisis aparece en la Figura 8 (d); en este escenario, es notable la diferencia de temperatura entre los sistemas estudiados, siendo el tabique industrial el que presenta menores incrementos de temperatura. Como último análisis, se comparó de forma multivariable las emisiones, el costo y la resistencia térmica de los materiales analizados (Figura 9). Los resultados reflejan que el tabique industrial es de bajo impacto ambiental y térmicamente eficiente, mientras que mantiene un costo intermedio, en este análisis comparativo. El Block de concreto es de bajo costo y mantiene propiedades térmicas e impactos ambientales intermedios, en tanto que el tabique tradicional el escenario de mayor costo, emisiones y menor resistencia térmica. Por lo tanto, el alcance de este trabajo, versa en generar una herramienta metodológica integrada, mediante distintos parámetros e indicadores, que coadyuven a generar foros de diálogo para la determinación de materiales de construcción, que satisfagan las necesidades del usuario final, de acuerdo a su especial interés en los parámetros mencionados.

Es importante mencionar que la temperatura en la cara interna de algunos subsistemas de muro puede ser inferior a la del aire interior, lo que puede no ser un beneficio, sin embargo este modelo puede suponer todos los casos de variación de temperatura dentro y fuera de la vivienda y con diferentes temperaturas en el muro.

La propuesta no se limita a la dimensión del sector residencial; es decir, sistemas constructivos aislados ni a ejercicios de autoconstrucción de viviendas. También, se podría articular con estrategias para la licitación de obra pública, donde se justifique la selección de materiales en términos de priorizar determinados indicadores; o bien, que se definan normativas para la construcción de diversos inmuebles; en síntesis, esta propuesta sugiere una forma integrada la evaluación diferentes materiales de construcción, y no se limita a un solo material de construcción, aunque para fines de este trabajo sólo se ha hecho la variación de los ladrillos de construcción, lo cierto es que se puede abordar la misma metodología para determinar análisis comparativos para distintos materiales utilizados en pisos, techos y construcciones específicas.