ANÁLISIS Y CUANTIFICACIÓN DEL COSTE DE LA ENERGÍA DE LOS EQUIPOS DE OBRA DURANTE LA EJECUCIÓN DE LAS EDIFICACIONES.
PROPUESTA DE REDUCCIÓN MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES
José Francisco Maestre García
DEPARTAMENTO DE EDIFICACIÓN Y URBANISMO ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR
Análisis y cuantificación del coste de la energía de los equipos de obra durante la ejecución de las edificaciones. Propuesta de reducción mediante la utilización de energías renovables.
D. JOSÉ FRANCISCO MAESTRE GARCÍA
Tesis presentada para aspirar al grado de DOCTOR POR LA UNIVERSIDAD DE ALICANTE DOCTORADO EN GESTIÓN DE LA EDIFICACIÓN
Dirigida por:
D. EDUARDO MAESTRE GARCÍA
Doctor en Arquitectura, Ciudad, Obra Civil y su Construcción
“Nuestra recompensa se encuentra en el esfuerzo y no en el resultado.
Un esfuerzo total es una victoria completa”
Mahatma Gandhi
Llegado este momento tan importante en mi largo periodo de aprendizaje, quiero expresar mi agradecimiento a las instituciones, a las entidades y a las personas que se han cruzado en mi vida y que gracias a ellas estoy hoy aquí.
A los departamentos de Edificación y Urbanismo y de Construcciones Arquitectónicas por la colaboración recibida desde que inicié mis estudios del programa de Doctorado, hasta hoy, en el que todo han sido facilidades respecto de los recursos, los medios y las atenciones que he necesitado para la realización de este trabajo.
Recuerdo muy cariñosamente el periodo que pasé en la UMH cuando curse Ingenierío de Materiales tras lo cual pude matricularme en el programa de Doctorado. No podría describir cuanto aprendí entonces.
A mi Director de tesis Eduardo Maestre, que tal y como se puede adivinar sin mucho esfuerzo, es mi hermano. Siempre desde el optimismo pero tambien desde la responsabilidad, me motivaba para que no cejase en mi empeño por realizar esta tesis.
Sus consejos, apoyo y ayuda han obtenido su resultado.
A Emilio, Paco, Coperativa Eléctrica La Unión de Crevillente, por su colaboración con los datos que me aportaron, cuando los necesité.
A mi mujer, Inas por las palabras de ánimo en los momentos ansiosos en los que parecía que nada salía, a mi hija Sandra por el tesón la dedicación que demuestra en sus tareas y que me ayudan a seguir un poco más cada día y a mi otra hija Cristina por la voluntad en su empeño y hacer nuestra la expresión ”Todo esfuerzo tiene su recompensa”. Pero sobre todo quiero agradecer a las tres su comprensión por el tiempo que he dejado de prestarles y que no se recupera, y en verdad ha sido mucho, sin embargo siempre me animasteis a seguir. Sin vuestro apoyo no os habria podido escribir estas palabras.
Y a ti, porque donde quiera que estés, estoy seguro que hoy te sentirás muy orgullo de tu hijo.
RESUMEN
La dependencia de las fuentes de energía tradicionales derivadas de los hidrocarburos, centrales térmicas de carbón, fuel o gas, nos obligan a realizarnos varias preguntas:
♦ ¿Cuál es el gasto derivado de producir o fabricar elementos, piezas, compuestos, necesarios para seguir viviendo sin dejar de dar respuesta a las necesidades de los ciudadanos?
♦ ¿Cuál sería ese coste si fabricásemos viviendas, colegios o edificios para cualquier uso?
♦ ¿Se pueden minorar estos consumos? y los ¿costes?, ¿como?
♦ ¿Cuál sería entonces el nuevo coste? y ¿el ahorro en el coste?
Esta tesis intenta dar respuesta a todas estas preguntas y alguna más que ha podido surgir durante su ejecución y desarrollo. Pues la sociedad no quiere gastar más de lo necesario y la tecnología está al servicio de esta para que haga uso de la misma.
Se trata pues de un estudio dedicado a conocer la energía que se consume así como su coste durante el proceso constructivo de los edificios, dentro del recinto o industria, que es la obra de construcción; ejecutados tal y como conocemos y con los medios que conocemos, es decir, de la forma tradicional que sabemos o bien, como indica el proyecto que el técnico a diseñado y calculado.
No se trata de calcular consumos y costes en la fase de fabricación de productos auxiliares y prefabricados en taller, sino en la propia obra.
Tampoco interesa en esta tesis el consumo energético del transporte y acarreo de los materiales en el abastecimiento al centro de trabajo.
Las empresas constructoras o promotoras-constructoras saben el coste de energía que han consumido una vez han finalizado las obras, pero nunca antes. Por lo tanto se ha de partir de una herramienta válida que pueda facilitar a esas empresas saber
cuánto va a suponer su gasto en energía y el de las empresas subcontratistas también, así como la repercusión porcentual respecto de indicadores válidos en la realidad.
Existen muchos informes, estudios y tesis que tratan de averiguar el consumo energético a través de la huella de carbono que dejan durante la fabricación, los materiales prefabricados, pero nunca durante el proceso constructivo. Pero la sociedad debe aprovechar las herramientas a su alcance y esta es una.
Es primordial optimizar la aplicación de esas energías o sistemas generadores basados en las energías renovables ya que no todas se pueden aplicar y con garantías de éxito, pues su eficiencia conduce al éxito.
Por ello se ha realizado este estudio basado en una primera fase, en analizar los datos de partida, para posteriormente deducir las variables que afectan al consumo energético durante el proceso constructivo. Ello desde el estudio pormenorizado del proyecto de ejecución del edificio que redactan los técnicos competentes en este ámbito y donde se incluye la maquinaria, medios auxiliares e instalaciones que intervienen en el proceso. Unos en la fase de diseño y edificación, como es el Arquitecto y otros en la fase de instalaciones, como son los Ingenieros en las distintas materia (electricidad, fontanería, comunicaciones, estudio del terreno, etc.).
En una segunda fase se han calculado los consumos energéticos partida a partida y unidad de obra a unidad de obra, para poder determinar sus valores y sus costes. Pero todo estudio debe ir acompañado de propuestas de mejora, esto es, de ahorro energético mediante las herramientas disponibles, que en este caso son las energías renovables, para seguidamente y consecuentemente, calcular esos valores absolutos y porcentuales para que sirvan de referencia en futuros estudios de costes.
En una tercera fase y a la vista de los resultados obtenidos se realiza la valoración dirigida a conseguir aplicar estos al proceso constructivo, para que descienda en lo posible la dependencia de los combustibles fósiles y se consiga la independencia energética. Todo ello sin cerrar la posibilidad de intervenir en estudios futuros sobre otras alternativas de generación energética que aún hoy no son factibles pero que en un futuro muy próximo mejorarán este estudio.
ABSTRACT
Dependence on traditional energy sources derived from hydrocarbons, thermal power stations of coal, oil or gas, is forcing us to ask ourselves several questions:
♦ Which is the expense derived from producing or manufacturing necessary components, pieces and compounds to keep on living while responding to the needs of citizens?
♦ Which would be that cost if we produced homes, schools, or buildings for any use?
♦ Could we reduce this consumption? and costs?, How?
♦ Which would be the new cost then? And what about the savings?
This thesis attempts to answer these questions and some more that has arisen during the execution and development. Because nowadays society does not want to spend more than it is necessary and technology is at the service of people to take advantage of it.
Therefore, this is a study in order to get to know the consumed energy and its cost during the construction process of buildings, within the enclosure or industry, which is the construction work; executed as we know and with the tools we know, in other words, in the the traditional way that we know or, as the project the technician has designed and calculated indicates.
It does not mean to calculate consumption and costs in the manufacturing phase of auxiliaries and prefabricated products in workshop, but in the work itself.
Neither this thesis is looking forward to studying energy consumption and transport of materials in the supply to the workplace.
The construction companies or promoter-builders know the cost of consumed energy once the works are completed, but never before. Therefore the point of departure has to be a valid tool that can facilitate these companies to know which their spending on
energy will be and also the expenses of the subcontractors companies, as well as the percentage repercussion in regards to of valid indicators in reality.
There are many reports, studies and dissertations trying to find the energy consumption through the carbon footprint left during the manufacturing, the prefabricated materials, but never during the construction process. But society should use the available tools and this is one.
It is essential to optimize the application of those powers or generating systems based on renewable energies as all these are not applicable with guaranteed success, because its efficiency leads to triumph.
Due to this fact, the present study has been put into effect based on a first phase, which analyzes the starting data in order to fathom, subsequently, the variables that affect energy consumption during the construction process. All of it from a detailed study of the implementation project of the building which competent technicians write in this field and where machinery, aids and facilities involved in the process are included. Some of them in the design phase and construction, as the Architect is and other on the installation phase, such as a range of Engineers of different areas (electricity, plumbing, communications, study the terrain, etc.).
In a second phase, it has been calculated the energy consumptions batch by batch and work unit by work unit, in order to determine their values and costs. Nevertheless, all study should be accompanied by proposals for improvement, that is, energy saving through the available tools, which in this case are the renewable energies to calculate then, consequently, these absolute and percentage values which can serve as reference in future cost studies.
In a third phase and in view of the obtained results, it is accomplished the assessment aimed at applying these results to the construction process in order to descend as far as possible the dependence on fossil fuels and achieve energy independence. All this without refusing the possibility of intervening in future studies on alternative energy generation which nowadays are not feasible but in the very near future they will improve this research.
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE GRÁFICOS 1
ÍNDICE DE IMÁGENES 2
ÍNDICE DE TABLAS 4
CAPÍTULO 1. Introducción 8
1.1 Justificación 11
1.2 Objetivos 13
1.3 Estructura 14
1.4 Metodología 16
CAPÍTULO 2. Estado del conocimiento 20
2.1 Antecedentes 22
2.2 La situación actual del sector de la construcción 35
2.2.1 Análisis DAFO del sector 35
2.2.2 Peso del sector en la economía 39
2.2.3 El sector de la construcción en España 42
2.2.4 La empresa constructora 44
2.3 Evolución de los equipos de obra en el proceso constructivo de las
edificaciones y su relación con el consumo de energía 49 2.4 Definiciones y delimitaciones conceptuales sobre los equipos de obra y
medios auxiliares 53
CAPÍTULO 3. Desarrollo de la metodología 55
3.1 Planteamiento metodológico 56
3.1.1 Modelización del método 61
3.1.2 Identificación de indicadores 62
3.1.2.1 Indicadores que determinan la zona a estudiar 62 3.1.2.2 Indicadores que determinan el coste energético durante la
ejecución de obra 63
3.1.3 Determinación de la construcción a estudiar 64 3.1.3.1 Sobra la base de la superficie construida 67 3.1.3.2 Sobre la radiación solar global media diaria anual 70
3.1.3.3 Sobre la velocidad del viento 74
3.1.3.4 Aplicación del método estadístico 77
3.1.4 Determinación de la zona eólica a estudiar 89
3.2 Conclusiones del capítulo 3 93
CAPÍTULO 4. Estudio de los casos prácticos 94
4.1 Proyectos motivo de estudio 95
4.1.1 Características de las obras 96
4.2 Estudio de los costes de operación 104
4.2.1 Estructura energética del coste 107
4.2.2 Cuantificación de la fuente de energía consumida por hora de trabajo 107
4.2.2.1 En la construcción de 77 viviendas 116
4.2.2.1.1 Coste de la energía consumida por la maquinaria media y
pesada 116
4.2.2.1.2 Coste de la energía consumida por los medios auxiliares 118 4.2.2.1.3 Coste de la energía eléctrica total por grupos de consumo 125
4.2.2.2 En la construcción de 19 viviendas 128
4.2.2.2.1 Coste de la energía consumida por la maquinaria media y
pesada 128
4.2.2.2.2 Coste de la energía consumida por los medios auxiliares 129 4.2.2.2.3 Coste de la energía eléctrica total por grupos de consumo 132
4.2.2.3 En la construcción de 24 viviendas 135
4.2.2.3.1 Coste de la energía consumida por la maquinaria media y
pesada 135
4.2.2.3.2 Coste de la energía consumida por los medios auxiliares 136 4.2.2.3.3 Coste de la energía eléctrica total por grupos de consumo 139 4.2.3 Costes por Ud. de medida de la fuente de energía 141 4.3 Homogenización y normalización de los costes energéticos 142
4.4 Repercusión de los costes energéticos respecto de las unidades de
referencia 148
4.4.1 Repercusión de los costes energéticos consumidos por € de
presupuesto 148
4.4.2 Repercusión de los costes energéticos consumidos por m2 construido 148 4.4.3 Repercusión de los costes energéticos consumidos por vivienda 148
4.4.4 Repercusión de los costes energéticos totales homogeneizados por
fuentes de energía 149
4.5 Cotejo del consumo eléctrico respecto de una obra ya ejecutada 150
4.6 Conclusión del capítulo 152
CAPÍTULO 5. Las energías renovables durante el proceso constructivo 157
5.1 Energías renovables disponibles 158
5.2 Aplicabilidad de las energías renovables en el proceso constructivo 177 5.2.1 Relación dotación de espacios-implementabilidad en obra 177 5.2.2 Relación operatividad-implementabilidad en obra 178 5.2.3 Relación producción de las energías-implementabilidad en obra 178 5.2.4 Selección de las energías renovables aplicables 179
5.3 Cuantificación económica del consumo energético en las energías renovables
seleccionadas 180
5.3.1 Paneles fotovoltaicos para autoconsumo 181
5.3.2 Termosolar para autoconsumo 184
5.3.3 Micro-cogeneración con micro turbina 185
5.3.4 Biodiesel 188
5.3.5 Bioetanol 191
5.4 Coste económico con la utilización de las energías renovables 193
5.5 Conclusión del capítulo 206
CAPÍTULO 6. Conclusiones 210
6.1 Respecto al modelo aplicado 211
6.2 Respecto al consumo de energía en el proceso constructivo 213 6.3 Respecto a la reducción del coste energético con energías renovables 214
6.4 Respecto a la transferencia de resultados 216
CAPÍTULO 7. Líneas futuras de investigación 217
CAPÍTULO 8. Bibliografía 220
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1.1 Distribución del consumo de las fuentes de energía en 2010 12 Gráfico 1.2 Estructura jerárquica de lo coste energético en la industria 15
Gráfico 1.3 Proceso metodológico 16
Gráfico 2.1 Feed Back en la producción de motores 21
Gráfico 2.2 Energías renovables en la construcción España-Europa 27 Gráfico 2.3 Consumos y ahorros de energía final (ktep) 2007-2020 32 Gráfico 2.4 Generación de electricidad con fuel en el mundo 2004-2030 32
Gráfico 2.5 Resumen D.A.F.O. 39
Gráfico 2.6 Valor añadido bruto de la construcción en el PIB español 1995-2010 40 Gráfico 2.7 Inversión en la construcción respecto al P.I.B. en 2011 41 Gráfico 2.8 Inversión en la construcción respecto al P.I.B. entre 2000 y 2011 42 Gráfico 2.9 Evolución de la tasa de visados desde 2009 a 2012 44 Gráfico 2.10 Nº de Empresas activas por sectores y su relación con el empleo 2011 46 Gráfico 2.11 Tasa de destrucción de empresas entre 2005 y 2010 en porcentaje 47 Gráfico 2.12 Tasa de destrucción de empresas entre 2005 y 2010 por sectores
económicos 47
Gráfico 3.1 M2 construidos en España por provincias en 2011 81 Gráfico 3.2 Radiación solar (Kwh/m2) en España por provincias 2004-2012 82 Gráfico 3.3 Velocidad media (m/s) anual ponderada en España por provincias para
una altura de 30 m 83
Gráfico 4.1 Coste energético por edificios 155
Gráfico 4.2 Coste energético respecto al PENH. 155
Gráfico 4.3 Coste energético respecto de la superficie construida 156
Gráfico 4.4 Coste energético por vivienda y edificio 156
Gráfico 5.1 Curvas de tendencia en los consumos del Biodiesel y diesel 190 Gráfico 5.2 Variación del exceso de consumo por mezcla bioetanol 192
ÍNDICE DE IMÁGENES
Imagen 2.1 Reconstrucción de polipasto en grúa romana 22
Imagen 2.2 Grúas del claustro mayor del Escorial 1570 23
Imagen 2.3 Excavadora a vapor con elementos de madera y acero 24
Imagen 2.4 Compactadores a vapor 25
Imagen 2.5 Camión minero Komatsu 730E con accionamiento eléctrico de CA 51 Imagen 2.6 Retro excavadora de cadenas CAT 336E accionamiento eléctrico de CA 52 Imagen 2.7 Buldózer de cadenas, con convertidor ABB. Optimización de energía 52
Imagen 3.1 Zonas climáticas en España 71
Imagen 3.2 Irradiancia Global media Mapa (1983-2005)(Kwh m-2 día-1) 72 Imagen 3.3 Irradiancia Directa media Mapa (1983-2005)(Kwh m-2 día-1) 72 Imagen 3.4 Velocidad media anual del viento en España. Mapa a 30 m de altura 90 Imagen 3.5 Velocidad media del viento en España a 80 m de altura 91
Imagen 3.6 Potencial eólico en España 91
Imagen 4.1 Ubicación de las obras dentro de la península 95
Imagen 4.2 Situación de las obras en la costa Alicantina 96
Imagen 4.3 Situación de la obra 77 viv. en Elche 97
Imagen 4.4 Fachada edificio 77 viviendas en Elche 98
Imagen 4.5 Plano de sección del edificio de 77 viv en Elche 98 Imagen 4.6 Situación de la obra de 19 viv. en Orihuela Costa 99 Imagen 4.7 Plano de sección del edificio 19 viv. en Orihuela Costa 100
Imagen 4.8 Fachada de 24 viviendas en San Viecente 101
Imagen 4.9 Situación de la obra de 24 viviendas en San Vicente 102 Imagen 4.10 Plano de sección del edificio 24 viv. en San Vicente 103
Imagen 4.11 Horarios para la tarifa 3.0A 112
Imagen 4.12 Vista aérea de la obra a cotejar. Colegio en Elche 150
Imagen 5.1 Panel fotovoltaico sobre techo 159
Imagen 5.2 Instalación fotovoltaica con vertido a la red 161
Imagen 5.3 Panel termosolar sobre caseta de obra 162
Imagen 5.4 Componentes de panel termosolar 162
Imagen 5.5 Aerogenerador eje vertical 163
Imagen 5.6 Componentes de la microcogeneración con motor de combustión interna 165 Imagen 5.7 Componentes de la microcogeneración con turbina 165
Imagen 5.8 Micro cogeneración con turbina 166
Imagen 5.9 Motor Stirling 167
Imagen 5.10 Funcionamiento de una pila de combustible 168
Imagen 5.11 Pila de combustible 168
Imagen 5.12 Perforación para las sondas de Geotermia 170
Imagen 5.13 Infraestructura para Geotermia 170
Imagen 5.14 Central de Biomasa Central de Biomasa 171
Imagen 5.15 Esquema de planta de Biogas 172
Imagen 5.16 Planta de biogas 172
Imagen 5.17 Central mareomotriz 173
Imagen 5.18 Generador mareomotriz 174
Imagen 5.19 Prestaciones de las microturbinas. 186
Imagen 5.20 Comparativo en los periodos del cambio de aceite con biodiésel 189
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.1 Esquema de los costes de operación 10
Tabla 2.1 Ahorro de energía final por sectores (ktep) 2010-2020 33
Tabla 2.2 Nº de viviendas visadas durante 2012 43
Tabla 2.3 Nº de Empresas activas por sectores 2012 45
Tabla 2.4 Destrucción de empresas por sectores en 2009 46
Tabla 2.5 Producción en los subsectores de la construcción 48
Tabla 2.6 Tasas de crecimiento en los subsectores de la construcción en 2011 48 Tabla 3.1 Valoración de condicionantes de implementabilidad aplicables en obra 63
Tabla 3.2 Visados en obras de edificación. Años 2004-2011 65
Tabla 3.3 Resumen de datos de edificación en el periodo 2004-2011 66 Tabla 3.4 Construcción de edificios. Licencias municipales. Superficie a construir
según destino en edificios de nueva planta por Comunidades
Autónomas. Año 2011 68
Tabla 3.5 Superficie construida por provincias en 2011 69
Tabla 3.6 Radiación solar según la zona climática 70
Tabla 3.7 Radiación solar por provincias 73
Tabla 3.8 Radiación solar media P50 por provincias 74
Tabla 3.9 Velocidad media de viento por provincias 75
Tabla 3.10 Precio medio del Gasóleo A por provincias 76
Tabla 3.11 Valores de los indicadores, ordenados para los cálculos estadísticos 80
Tabla 3.12 Puntos críticos de la Distribución Student 84
Tabla 3.13 Cálculo de los intervalos de confianza de la media muestral 86
Tabla 3.14 Determinación de la provincia a estudiar 86
Tabla 3.15 Edificios de nueva planta por comunidades autónomas 2011 87 Tabla 3.16 Nº edificios con plantas sobre rasante en la comunidad Valenciana 2011 88 Tabla 3.17 Porcentaje del nº de edificios según su tipología constructiva 89
Tabla 4.1 Proyectos motivo de estudio 95
Tabla 4.2 Costes de operación 104 Tabla 4.3 Consumos energéticos de la maquinaria según SEOPAN 107
Tabla 4.4 Horario de salida y puesta de sol para 2015 109
Tabla 4.5 Horas sin luz diarias en Alicante 110
Tabla 4.6 Horas de oscuridad al día, mes y año 111
Tabla 4.7 Horario de tarifas al año 112
Tabla 4.8 Proporción de los periodos en las tarifas 113
Tabla 4.9 Tarifa 3.0A Mayo 2015 Tarifa 3.0A Mayo 2015 114
Tabla 4.10 Tarifa 3.0A Definitiva. Mayo 2015 115
Tabla 4.11 Precio de los combustibles en mayo 2015 115
Tabla 4.12 Coste de la energía consumida por la maquinaria media y pesada en 77
viv de Elche 117
Tabla 4.13 Coste del consumo energético de los medios auxiliares en 77 viv de
Elche 119
Tabla 4.14 Horas de climatización en horario de trabajo en 77 viv. de Elche 120 Tabla 4.15 Consumo de energía en casetas y alumbrado en 77 viv de Elche 123 Tabla 4.16 Proporción de las tarifas referente al foco en la grúa torre en 77 viv de
Elche 124
Tabla 4.17 Consumo de energía eléctrica total en obra en obra 77 viv de Elche 126 Tabla 4.18 Coste de la energía consumida por la maquinaria media y pesada en 19
viv de Orihuela 128
Tabla 4.19 Coste del consumo energético de los medios auxiliares en 19 viv de
Orihuela Costa 130
Tabla 4.20 Consumo de energía en casetas y alumbrado en 19 viv de Orihuela
Costa 131
Tabla 4.21 Consumo de energía eléctrica total en obra 19 viv de Orihuela Costa 133 Tabla 4.22 Coste de la energía consumida por la maquinaria media y pesada en 24
viv de San Vicente 135
Tabla 4.23 Coste del consumo energético de los medios auxiliares en 24 viv de
Orihuela Costa 137
Tabla 4.24 Consumo de energía en casetas y alumbrado en obra 24 viv de San
Vicente 138
Tabla 4.25 Consumo de energía eléctrica total en obra 24 viv en San Vicente 140
Tabla 4.26 Costes por fuentes de energía 141
Tabla 4.27 Costes a deducir para homogeneizar valores en obra 77 viv de Elche 143
Tabla 4.28 Valores homogeneizados en obra 77 viv de Elche 143
Tabla 4.29 Consumo energético a deducir en maquinaria en obra 77 viv de Elche 144 Tabla 4.30 Consumo energético a deducir respecto de los medios auxiliares en 77
viv de Elche 145
Tabla 4.31
Energía a deducir por grupos de consumo en obra 77 Viv. de Elche 146 Tabla 4.32 Consumo de energía eléctrica total homogeneizada en obra 77 viv. de
Elche 146
Tabla 4.33 Tabla homogeneizada de sup. construida y P.E.M. en77 viv. de Elche 147
Tabla 4.34 Valores finales homogeneizados 147
Tabla 4.35 Repercusión de costes totales consumidos homogeneizados por € de
P.E.M 148
Tabla 4.36 Repercusión de costes energéticos totales consumidos homogeneizado
por m2 construido 148
Tabla 4.37 Repercusión de costes energéticos totales consumidos homogeneizado
por vivienda 148
Tabla 4.38 Repercusión de costes energéticos totales homogeneizados por fuentes
de energía. 149
Tabla 4.39 Comparativa sobre los datos entre edificios 150
Tabla 4.40 Comparativa entre edificios. Energía consumida 152 Tabla 4.41 Comparativa entre edificios. Coste de la energía consumida 153
Tabla 4.42 Repercusión del coste energético homogeneizado 154
Tabla 5.1 Comparativa entre sistemas de micro cogeneración 169
Tabla 5.2 Propiedades del Biodiesel 175
Tabla 5.3 Relación de dotación de espacios-implementabilidad en obra 177
Tabla 5.4 Relación operatividad-implementabilidad en obra 178
Tabla 5.5 Relación producción-implementabilidad en obra 179
Tabla 5.6 Costes de mantenimiento de las energías renovables aplicadas 181
Tabla 5.7 Horas de sol mensuales en Alicante 182 Tabla 5.8 Datos comparativos sobre consumo entre biodiesel y diesel puro 190 Tabla 5.9 Coste energético con renovables A+B1 en 77 viv. de Elche 194 Tabla 5.10 Coste energético con renovables A+B1 en 19 viv. de Orihuela Costa 194 Tabla 5.11 Coste energético con renovables A+B1 en 24 viv. San Vicente 194 Tabla 5.12 Coste energético con renovables A+B2 en 77 viv. Elche 196 Tabla 5.13 Coste energético con renovables A+B2 en 19 viv. Orihuela Costa 197 Tabla 5.14 Coste energético con renovables A+B2 en 24 viv. San Vicente 198 Tabla 5.15 Variación del €/h entre iluminación tradicional y LED 199 Tabla 5.16 Homogenización de costes. Consumo total equivalente entre tipos de
iluminación 200
Tabla 5.17 Consumo aplicando LED en 77 viv. Elche 201
Tabla 5.18 Coste energético con renovables A+B1+LED en 77 viv. Elche 202 Tabla 5.19 Consumo aplicando LED en 19 viv. Orihuela Costa 202 Tabla 5.20 Coste energético con renovables A+B1+LED en 19 viv. Orihuela Costa 203
Tabla 5.21 Consumo aplicando LED en 24 viv. San Vicente 203
Tabla 5.22 Coste energético con renovables A+B1+LED en 24 viv. San Vicente 204 Tabla 5.23 Costes energéticos con renovables A+B2+LED en las tres obras 205
Tabla 5.24 Relación sistemas aplicables en obra 207
Tabla 5.25 Costes unitarios de las renovables 207
Tabla 5.26 Consumo y coste final aplicando todas las renovables y según la opción
elegida 208
Tabla 5.27 Ahorro del coste energético aplicando todas las renovables y según la
opción A)+B1). 209
Tabla 5.28 Ahorro del coste energético aplicando todas las renovables y según la
opción A)+B1)+LED 209
Tabla 6.1 Valores medios ponderados de la repercusión de costes 213
Tabla 6.2 Ahorro anual de consumo en % 215
Tabla 6.3 Ahorro total final sobre los costes % 215
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
1.1 Justificación 1.2 Objetivos 1.3 Estructura 1.4 Metodología
De todos es conocido que el sector de la construcción se encuentra en estos momentos en plena crisis económica y no desde hace poco tiempo. Desde principio del 2007 se inició esta situación que hoy en día continua si cabe con mayor intensidad en los países europeos como son Portugal, Grecia, Italia y sobretodo en España, caso que nos ocupa y preocupa notablemente.
Numerosos estudiosos, economistas, financieros, empresarios y políticos coinciden en diagnosticar que el problema procede de los sectores de la banca y del inmobiliario fundamentalmente, los cuales han arrastrado por sinergias al resto de sectores.
Pero también sabemos que desde nuestro sector, el de ciencia tecnológica poco podemos influenciar en el sector bancario y de las finanzas, pues este está reservado a los especialistas que de ello se ocupan a diario. No obstante en el campo tecnológico, no solo podemos, sino que debemos intervenir para desde cualquier ámbito favorecer que la tecnología ayude a salir de esta crisis. Una de las mejores formas será, mejorar la competitividad de las empresas mediante los procesos productivos y por ende la disminución de sus costes de producción.
En el sector de la construcción, el beneficio y con ello el éxito económico de una obra pasa por la correcta gestión de la maquinaria y medios auxiliares, esto es, de los equipos de obra empleados. La mecanización del trabajo en cualquier obra civil o de edificación es totalmente necesaria desde la perspectiva técnica, económica, humana e incluso jurídica.
Las máquinas, que nacieron con el propósito de liberar al hombre de los trabajos más penosos, se han convertido en herramientas para producir más, más barato y con mejor calidad, lo que implica la mejora en la eficacia y eficiencia de los mismos.
Determinadas unidades de obra no son factibles sin el uso de la maquinaria, tales como las inyecciones, el pilotaje, los dragados, cimentaciones por aire comprimido, etc.
En otros casos, la realización manual de hormigones, compactaciones de tierras, etc., no podría satisfacer las elevadas exigencias de los pliegos de condiciones técnicas vigentes.
Los costes de producción; esto es, los costes de ejecución se pueden reducir interviniendo sobre los denominados costes de operación, ya sea sobre los directos o
indirectos. Uno de ellos el del consumo energético se engloba dentro de los directos y más concretamente en los variables.
En resumen, podríamos definir los costes de operación como la valoración monetaria de los gastos incurridos y aplicados en la obtención de un bien. Incluye el costo de los materiales, mano de obra y los gastos indirectos de fabricación cargados a los trabajos en su proceso, referido sobre la maquinaria y/o medios auxiliares que necesariamente se tengan que utilizar para su consecución.
Se entienden como el valor de los insumos que requieren las unidades económicas para realizar su producción de bienes y servicios; se consideran aquí los pagos a los factores de la producción: al capital, constituido por los pagos al empresario (intereses, utilidades, etc.), al trabajo, pagos de sueldos, salarios y prestaciones a obreros y empleados así como también los bienes y servicios consumidos en el proceso productivo (materias primas, combustibles, energía eléctrica, servicios, etc.).
COSTES INDIRECTOS
COSTES FIJOS
MAQUINARIA Y
MEDIOS AUXILIARRES MANO DE OBRA
MATERIALES ENERGÍA Y COMBUSTIBLE COSTES DE
EJECUCIÓN
MATERIAL COSTES DIRECTOS
COSTES VARIABLES
MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN Tabla 1.1.- Esquema de los costes de operación. Fuente: Elaboración propia
1.1. Justificación
Son muchos los cálculos que en la industria de fabricación y transformados de los materiales de construcción, materiales auxiliares y prefabricados se han venido realizando continuamente para reducir los costes de producción y conseguir como se ha comentado en la introducción, mejorar la competitividad de las empresas dedicadas a este gremio empresarial. Pero muy pocos son los estudios que se han realizado para mejorar la competitividad de las empresas dedicadas a la ejecución y construcción de edificios, bien sea para viviendas o para edificios públicos u otros usos.
Se trata por tanto de disminuir los costes energéticos en el proceso de construcción, es decir, desde el momento en el que se inicia una obra hasta que se entrega la misma.
Todos los equipos de obra y medios auxiliares necesitan de algún tipo de energía para poder realizar sus tareas y casi todas provienen del los combustibles fósiles y no es España un productor de ellos, por lo tanto los precios de estos combustibles suben y suben y los costes de operación debidos a la energía también. Un Pais no se puede permitir elevar continuamente la factura de la energía necesaria para hacer más próspero nuestro país.
Esto significa que el destino económico de una empresa está asociado con: los ingresos y el costo de producción de los bienes vendidos o producidos. Mientras que el ingreso, particularmente por ventas, está asociado al sector de comercialización de la empresa, el costo de producción está estrechamente relacionado con el sector tecnológico.
Se necesita reducir costes al máximo y para ello se requiere saber cuales son en principio, y posteriormente determinar los que se pueden sustituir y por cuales.
En el 2010 la superficie construida en edificación de viviendas según el Consejo Superior de Colegios de Arquitectos de España fue de 24.387.697 m2. Además el consumo energético en la construcción de edificios en el año 20031, fue de 0,0748 Tep/m2 ó 3.132,92 MJ/m2 siempre referido a m2 construidos.
1Cepeda Gutiérrez, M. y Mardaras Larrañaga, I. “Cuantificación energética de la construcción de edificios y el proceso de urbanización”, Conarquitectura. Articulo técnico nº 12. 2004
Cabe indicar que estos valores no incluyen los costes energéticos por uso de maquinaria y sí los de transformación de los materiales en factorías e industrias. Son valores que dan una idea aproximada pero no exacta del consumo energético para los modelos constructivos.
Consumo energético en España en 2010, diversificada por fuentes de energía:
Gráfico nº 1.1 Distribución del consumo de las fuentes de energía en 2010. Fuente: EUROSTAT
Entre las fuentes de energía procedentes de la generación eléctrica y la de productos petrolíferos suman un total del 76,10%. Se debe intentar reducir el coste que supone depender en tan alta medida de estas fuentes que lo único que producen es elevar la factura energética y reducir la competitividad frente a los competidores.
Sería conveniente acudir al uso de las energías renovables, en contra de las mencionadas en el párrafo anterior, con lo que su ahorro conlleva.
1.2. Objetivos
Consecuentemente con los argumentos expuestos previamente, se plantean dos tipos de objetivos:
Específicos:
•••
• Analizar los equipos de obra que intervienen única y exclusivamente en el proceso constructivo a pié de obra desde la firma del acta de replanteo hasta el momento en el que se recibe la obra mediante la confirmación del certificado final de obra.
•••
• Una vez conseguido el objetivo anterior, se tiene que cuantificar, esto es, valorar económicamente la energía que utilizan estos equipos, así como los medios auxiliares, sea cual sea la fuente de energía que utilicen.
•
••
• Pero un tercer objetivo tan importante como los anteriores es plantear como sustituir (en la mayor cantidad posible), las fuentes de energías que habitualmente se usan por otras renovables pero a la vez con posibilidades de implantación en obra, valorando por tanto el posible ahorro energético total por m2 construido.
Generales:
•
••
• Ofrecer a la sociedad en forma de aplicación tecnológica una mejora en los procesos productivos dentro del campo que afecta a esta Tesis.
•
••
• Conseguir mediante este estudio, una disminución de los gases contaminantes (CO2), mediante dos aplicaciones:
– Directa, disminuyendo el consumo de combustibles fósiles que utilizan gran parte de las maquinas que intervienen en este proceso.
– Indirecta, minorando la generación tradicional de energía eléctrica mediante fuentes caras (centrales térmicas) con otras renovables.
1.3. Estructura
La estructura de la tesis esta directamente relacionada con las fases que necesariamente conducen a conseguir los objetivos nombrados en el apartado anterior.
De esta manera el trabajo se divide en 8 capítulos.
El capítulo 1 es el que introduce el tema principal de la tesis con el propósito de contextualizar la base y razón de la importancia de los costes energéticos en la construcción y su relación con la competitividad. Además se exponen los objetivos, la estructura y la metodología a aplicar para conseguir los objetivos.
En el capítulo 2 se realiza el análisis sobre el estado del arte concerniente al tema motivo de este trabajo, introduciendo la situación actual sobre los estudios, datos y avances que se han obtenido en los distintos foros, estamentos técnicos y de investigación en los que se apoya la ciencia de la tecnología. Se expone la situación del sector de la construcción en este momento y la evolución que los equipos de obra y medios auxiliares han influido en los procesos constructivos así como las mejoras encontradas respecto a la optimización de los consumos de energía que todos ellos requieren para la ejecución de sus unidades de obra.
Como desarrollo de la metodología, en el capítulo 3, se realiza el planteamiento mediante la modelización del método de estudio, para lo cual se han de identificar los indicadores económicos, operativos, medioambientales y energéticos que determinan la base de estudio de la tesis. Una vez fijados estos, corresponde buscar la información, bibliografía y datos necesarios a través de proyectos de ejecución de obra, datos técnicos de la maquinaria, equipos de obra y medios auxiliares, para poder realizar el análisis que conduzca a la cuantificación de los costes energéticos correspondientes.
Para demostrar el consumo y el coste energético se fijan para su estudio en el capítulo 4, un abanico de proyectos de ejecución de distintas tipologías constructivas, edificios civiles, administrativos, viviendas, naves. Y dentro de estas, se incluirán edificios exentos de viviendas, unifamiliares, con sótano para aparcamientos, con zonas verdes y equipamientos y en distintas zonas de España. En ellos se estudian los costes energéticos unitarios y los totales por obra, para posteriormente homogeneizarlos y poder normalizarlos y por tanto buscar su utilidad como herramienta de trabajo.
Se establecen las bases del estudio de los equipos que intervienen en el proceso constructivo y se calculan los consumos y los costes debido a los consumos. Finaliza este capítulo con el análisis de los resultados con las repercusiones que estos costes suponen sobre el m2 construido, la vivienda y el € de presupuesto de ejecución material.
En esta tesis se propone reducir los costes energéticos mediante la aplicación de otras energías renovables, por ello en el capítulo 5 se realiza una exposición de las disponibles en el mercado y la posibilidad de ser usadas, según factores de aplicabilidad en obra. Requerimientos de espacio, producción y eficacia, determinan la cuantificación del coste utilizando este tipo de energías y el el ahorro que ello supondrá.
Finaliza el fundamento de esta investigación con las conclusiones del capítulo 6, sobre la idoneidad del proceso expuesto en la investigación y sobre la trascendencia y aplicabilidad de los resultados a la industria y a la ciencia, basados sobre los siguientes:
• Modelo aplicado
• Reducción del coste energético
• Transferencia de los resultados
• Líneas de investigación futuras
El capítulo 7 y 8 incluyen las líneas de investigación futuras y la bibliografía.
Energía Costes variables Industria de la Construcción
Diseño del Producto
Ejecución de obra
Costes de operación
Gráfico 1.2. Estructura jerárquica de lo coste energético en la industria.
Fuente: Elaboración propia
1.4. Metodología
La metodología que se propone está dirigida a dotar de un procedimiento de trabajo tal que se puedan conseguir los objetivos propuestos, salvando para ello las dificultades que durante el desarrollo de cualquier tesis doctoral van apareciendo.
Además las herramientas que se van utilizando deben ir proporcionando los métodos y recursos, así como bases de apoyo para poder demostrar las hipótesis de partida y evolucionar en el proceso investigador.
Esquema del proceso metodológico seguido:
FAVORECER LA DISMINUCIÓN DE DE EMISIÓN DE GASES CONTAMINANTES
METODOLOGÍA
F1.1 Situación del sector de la construcción.
F1.2 Defininir el modelo constructivo
F3.1 Homogeneizar los datos F3.2 Normalizar las mediciones m2 construido
F4.1 Fijar las energías renovables aplicables F4.2 Determinar la aplicabilidad de estas a los
equipos de obra y M. A.
F4.3 Calcular el coste energético sustitutivo F2.1 Analizar los equipos de obra y M.A. que se utilizan en la ejecución de las unidades de obra
DETERMINAR LA TIPOLOGÍA DE EDIFICACIÓN REPRENTATIVA.
CALCULAR EL COSTE ENERGÉTICO DE LOS EQUIPOS DE OBRA Y MEDIOS AUXILIARES
DE LA FASE 1 y 2
OBJETIVOS
MEJORA EN LA PRODUCTIVIDAD
GENERALESESPECIFÍCOS
FIJAR LOS EQUIPOS QUE INTERVIENEN EN LA EJECUCIÓN FASE 2
SUSTITUIR FUENTES DE ENERGÍA UTILIZADAS EN LA
FASE 2 POR RENOVALES FASE 1
FASE 3
FASE 4
Gráfico 1.3. Proceso metodológico. Fuente: Elaboración propia
Del esquema metodológico se deducen los pasos mediante fases a seguir para conseguir los objetivos. Cuatro fases fundamentales han configurado jerarquías de modo que sin conseguir el primer objetivo no se podrá resolver el segundo y así con el tercero.
Pero también se requiere de una dependencia transversal de tal manera que si no se van realizando los hitos establecidos en cada fase no se podrá progresar en la misma y acceder a la siguiente fase.
Cada fase tiene establecidos distintos hitos que se han designado con la siguiente nomenclatura de dígitos; los dos primeros indican a la fase a los que corresponden y el tercer dígito hace referencia al hito o método de dicha fase, así es que la Fi j
corresponderá al método j de la fase i. Existe por tanto una jerarquía en el segundo dígito, pues si no hemos conseguido el F1, no podremos pasar al F2, pero a su vez también existe una relación de transversalidad entre el segundo dígito y el tercero debido a que el dígito j va ligado directamente con el i. El método 3 solo podrá aplicarse a la fase 3, sin embargo el método 2 dependerá del segundo dígito para que pueda ser identificado.
Fase 1.- Se determina el tipo de edificaciones que se van a incluir en este trabajo pues al tratarse del proceso de ejecución de edificaciones, solo caben aquellas que nos van a determinar el coste en edificios bien sean civiles, administrativos privados o de servicios, pero nunca de infraestructuras (puentes, presas, puertos, carreteras, aeropuertos, centrales energéticas, etc.).
La consecución de este objetivo requiere la aplicación de los métodos:
F1.1 Situación de la construcción, basada en analizar cual es en este momento la situación tanto económica, como tecnológica de este sector, la búsqueda de nuevas tecnologías y métodos constructivos pueden hacer variar la aplicabilidad de estos a los procesos productivos.
F1.2 Definir el modelo constructivo, se basa en determinar la tipología constructiva a considerar para que esta sea representativa del resultado que se quiere alcanzar.
Fase 2.- Relacionar los equipos de obra que intervienen el las distintas unidades de obra de las edificaciones consideradas.
Para el estudio de esta fase se aplica el método:
F2.1 Analizar los equipos de obra y M. A. que se utilizan en esta fase, acudiendo a los fabricantes, información publicada, bibliografía y avances tecnológicos publicados.
Fase 3.- Calcular el coste energético de los equipos de obra y M. A. que han intervenido en la fase 1 y 2. Coste en el que intervienen todos los factores intrínsecos de la ejecución de obra; organizativos, de dirección, rendimientos del equipo y de eficacia.
Para ello se utilizan dos métodos:
El método F3.1 se utiliza para homogeneizar los datos ya que con tantas variables y equipos distintos, con consumos variables y precios continuamente en fluctuación, se hace necesario que los datos y valores utilizados sirvan para todos los proyectos y todas las unidades.
La normalización de las mediciones realizadas se realiza con el método F3.2, pues el valor de esta herramienta, estriba en referenciar tanto los costes actuales como los sustitutivos, sobre el indicador de m2 construido, pues esta es la unidad básica que en edificación se usa para evaluar el coste de la misma, entre otros.
Fase 4.- Como objetivo de esta fase se establece la de sustituir las fuentes de energía utilizadas hasta este momento en las construcciones estudiadas por otras renovables cuyo coste energético es mucho menor. Pero no todas se pueden sustituir y en algunos casos solo parcialmente, como puede ser la que afecte a la parte eléctrica si bien el fin de esta tesis es conseguir el máximo de ellas posible.
Se acude para esta fase a tres métodos de aplicabilidad:
El F4.1 fija las energías renovables que se pueden aplicar dentro de este estudio.
No obstante alguna de ellas no se podrá aplicar y para ello en el método F4.2 se determinan las que son aplicables en el caso concreto de las edificaciones estudiadas.
Para ello se analizan los proyectos y se estudian espacios, utilidad y coste de la instalación.
Finalmente y con el propósito de conocer su viabilidad económica, se hace necesario calcular cuales son los costes energéticos de las renovables y obtener el diferencial y consecuentemente la disminución en el coste final de acuerdo con la unidad de referencia normalizada.
CAPÍTULO 2
ESTADO DEL CONOCIMIENTO
2.1 Antecedentes
2.2 La situación actual del sector de la construcción 2.2.1 Análisis DAFO
2.2.2 Peso del sector en la economía 2.2.3 El sector de la construcción en España 2.2.4 La empresa constructora
2.3 Evolución de los equipos de obra en el proceso constructivo de las edificaciones y su relación con el consumo de energía
2.4 Definiciones y delimitaciones conceptuales sobre los equipos de obra y medios auxiliares
Desde la segunda revolución industrial (mediados del siglo XX) la dependencia de los combustibles fósiles se va incrementando de forma exponencial y no es por casualidad ni fruto de una situación caprichosa.
Se encontró una fuente de energía (el combustible fósil) derivada del petróleo que era barata, abundante, rentable y eficiente, todos los ingredientes para que alrededor de esta fuente de energía, se desarrollase toda una industria ingenieril y de investigación que hacía muy atractiva y a la vez muy eficaz, el invertir en tecnología que utilizara esta fuente. Se produjo un avance importantísimo en la utilización de los equipos de producción que funcionaban con motores térmicos o de combustión interna.
Una aplicación directa fue el transporte en general, pero otra la aplicación a todos los equipos de obra que en la construcción se empleaban. Pero también la generación de energía eléctrica en centrales térmicas, sustituyendo otros combustibles por los combustibles fósiles, hacían de este recurso un gran aliado hacia el progreso y la industrialización de los países y los grandes beneficios para las empresas y los países.
El Feed Back positivo motiva los altos beneficios que servían para financiar grandes estudios y proyectos de investigación relacionadas con la mecánica, la eficiencia en los motores para que estos sirvieran a la industria con la finalidad de producir más y mejor, obteniendo mayores beneficios y seguir progresando.
CRECIMIENTO EVOLUCIÓN
MEJORA
ALCANZAR OBJETIVOS MÁS ALTOS Y MEJORES Motiva
Conduce Para llegar
Permite RETROALIMENTACIÓN
INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA
Gráfico 2.1. Feed Back en la producción de motores Elaboración propia
Es conocido lo que supuso la revolución industrial del siglo pasado y la sustitución de las máquinas por mano de obra. Pero los tiempos cambian, los recursos son escasos, la energía se encarece, los costes se disparan y la competitividad se ve afectada. Esta es la situación que actualmente se vive en el sector productivo y sobretodo en el sector de la construcción en España.
No obstante y debido a ello en nuestro país, más que en otros, se dispone de otras energías alternativas y renovables que pueden sustituir a las derivadas del petróleo y disminuir los costes de operación en la fase productiva.
2.1. Antecedentes
La construcción ha estado siempre presente en el interés humano. Evidencia de ello se da en las pirámides de Egipto, en la Gran Muralla China y en las antiguas ciudades de Grecia e Italia.
Imagen 2.1. Reconstrucción de polipasto en grúa romana. Fuente: Víctor Yepes Piqueras.
Universidad Politécnica de Valencia
Las herramientas y métodos utilizados para la construcción de estos milagros antropogénicos son primitivos, sin embargo es suficiente para comprobar su efectividad tanto en estas como en la ejecución de infraestructuras y que hoy en día todavía se mantienen en pie. Sin embargo, estas herramientas primitivas han sido mejoradas con el tiempo; especialmente durante períodos de alta demanda donde se requería de su uso inmediato, como en los tiempos de guerra y la época de la industrialización.
Imagen 2.2. Grúas del claustro mayor del Escorial 1570. Fuente: Joaquín Lorda Iñana. Revista de Obras Públicas Julio/Agosto 1997/Nº 3.367
Las primeras herramientas utilizadas para excavar fueron las palas y los picos, las cuales removían la tierra para después depositarla en vagones o canastas atadas sobre caballos que a su vez tiraban de carruajes de madera; hace ya unos 5.200 años (desde el
período del Antiguo Egipto). Su uso dio pié al nacimiento de conceptos tan utilizados hoy en los equipos modernos como son la excavadora y el escarificador.
En la era moderna, la primera maquina excavadora fue desarrollada en el siglo XVIII, conocida como la draga flotante. Las primeras excavadoras de tierras aparecieron a finales del siglo XIX. Los americanos George Hendricks y Dudley Marvin, fueron los primeros en patentar las suyas. Durante la primera revolución industrial, la característica común entre estas maquinas era la propulsión con motores de vapor; incluso antes, obreros ingeniosos usaron el viento para ayudar a levantar barro de la superficie.
Imagen 2.3. Excavadora a vapor con elementos de madera y acero. Fuente: Maquinaria y equipos de construcción. Univ. Richard Madani L.
El primer motor a vapor fue inventado en 1765 en Inglaterra por James Watt, y fue usado en la minería, aplicando estos a las primeras palas cargadoras que fueron inicialmente montadas sobre las vías férreas, teniendo las mismas características que la pala creada por Otis. Estos modelos fueron hechos de madera y acero.
El tractor sobre orugas elaborado por Holt en Grantham (Inglaterra), en vez de vapor, utilizaba aceite como combustible para generar energía. En muy poco tiempo, el vapor se convirtió en combustible del pasado, mientras más y más fabricantes empezaron a desarrollar maquinas propulsadas por motores de aceite y gas.
Los fabricantes y productores de equipos norteamericanos, pioneros en la obsolescencia planificada, al contrario del principio Europeo de la construcción duradera, también alimentaron el proceso de cambio, además de que los lazos entre los fabricantes y los usuarios eran siempre estrechos, permitiendo que aspectos operativos se incorporaran en el proceso de diseño.
Imagen 2.4. Compactadores a vapor. Fuente: Maquinaria y equipos de construcción. Univ. Richard Madani L.
A mediados del siglo XIX, cuando el Reino Unido y Europa se encontraban en un considerable atraso respecto de los sectores agrícola y de la construcción, Estados Unidos fue pionera en innovar para ahorrar mano de obra en ambos sectores, los cuales estaban inmersos en una vigorosa tradición de mecanización, probablemente como consecuencia de la abundancia de mano de obra y la menor escala de las obras a realizar, lo que dio lugar a la disminución de interés hacia una mayor productividad.
La historia del progreso en el diseño de máquinas, que se dio principalmente en los Estados Unidos, nos da una fascinante ilustración del principio de cómo lo creativo desemboca en lo práctico. La especialización de los equipos de movimientos de tierra debido al acarreo en la manipulación de los suelos, hizo aparecer otras máquinas; la niveladora, el ripper, el bulldózer, el compactador, la pala cargadora y los camiones para el transporte de los mismos.
Este proceso se dio desde 1880 hasta el final de la primera guerra mundial. El diseño de estas máquinas cambió poco en los últimos noventa años. Las primeras niveladoras, rippers y compactadotas, eran de tracción animal, pero el esfuerzo de tracción necesario requería de equipos de un tamaño excesivo (se utilizaban equipos de
hasta dieciséis mulas). Luego fueron motorizados. La adición de la cuchara del buldózer al tractor de arrastre, fue una innovación clave para desplazar tierra a cortas distancias.
Debido a que la tracción a vapor, sobre todo en el Reino Unido, hacía que las máquinas victorianas fueran indestructibles; estas estuvieron en servicio durante medio siglo, lo que supuso un freno al desarrollo de la maquinaria relativamente ligera y ágil, el motor de combustión interna fue adoptado rápidamente. Ello estimuló mucho el diseño.
Después de un gran desarrollo durante los treinta años anteriores a la primera guerra mundial, se consolidó el diseño en los años 20 y 30 del siglo pasado. El tamaño y la potencia de los motores, favoreció el uso de los motores diesel, se volvieron universales, así como los sistemas hidráulicos.
Tras la Segunda Guerra Mundial, la industria de la construcción experimentó otro cambio importante basado en la teoría de Blaise Pascal del siglo XVII que indicaba que cuando una presión era aplicada sobre un líquido, este era empujado uniformemente a su alrededor. Utilizando esta regla sobre una serie de pistones cilíndricos, concluyó que el aceite podía ser usado para empujar los pistones hacia arriba y abajo, creando una fuerza que podría ser aplicada en la maquinaria.
Equipos para la construcción de edificios que eran operados por sistemas hidráulicos, tuvieron y todavía tienen, muchos beneficios:
• La maniobrabilidad de la maquina
• El brazo de una excavadora puede moverse con precisión y exactitud
• El movimiento que facilitan los hidráulicos es mucho más suave para operar que las maquinas precedentes a la excavadora.
Una de las primeras máquinas hidráulicas fue la excavadora hidráulica, fabricada por Carlo y Mario Bruneri en 1948, cuando montaron una excavadora hidráulica sobre ruedas.
La neumática, sigue un mecanismo similar a la hidráulica, utiliza aire comprimido en vez de aceite y se aplicó a las excavadoras, camiones de obra, grúas y sistemas de tracción.
En el umbral de la segunda guerra mundial, la maquinaria de construcción había llegado grosso modo a su formato actual.
Ello permitió reducir el tiempo de ejecución de trabajos, impensable hasta este momento, consiguiendo acelerar la acción del hombre sobre su entorno. Lo que se traduce en una mejora de la eficacia en los trabajos y de la productividad bajo los mismos ingredientes.
En España
Cuando la energía no era un coste excesivo y el sector de la construcción era sumamente rentable, nadie se preocupaba de forma interesada por los costes que ello suponía, y cuando la energía se estableció en una cómoda y continua escalada de precios, lo que se hizo fue subir los precios finales de las viviendas para finalmente no poder venderlas o si de obra pública se trataba, repercutir estos costes sobre los ciudadanos mediante los precios descompuestos, presupuestos y finalmente solventando el problema en las licitaciones de obra.
Actualmente el consumo de energía por sectores en España y Europa es el siguiente:
CONSUMO ENERGÉTICO POR SECTORES
30%
26%
3%
8%
16%
43%
2%
12%
30% 28%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
Transporte Industria Construcción Servicios Agricultura
ESPAÑA EUROPA
Gráfico 2.2. Energías renovables en la construcción España-Europa. Fuente: Construmática
