Energía incorporada es la energía consumida por todos los procesos asociados a la producción de un edificio, desde la adquisición de los recursos naturales para la entrega del producto. Esto incluye la minería y la industria de materiales y equipos, el transporte de los materiales y las funciones administrativas. La energía incorporada es un componente importante del impacto del ciclo de vida de un edificio.

Un edificio es una combinación compleja de muchos materiales procesados, y cada uno de estos materiales contribuye al total de energía incorporada del edificio. Rehabilitación y mantenimiento también se suman a la energía incorporada durante la vida de un edificio.

Se pensaba hasta hace poco que el contenido de energía incorporada de un edificio era pequeña en comparación con la energía utilizada en la operación del edificio largo de su periodo de vida. Es por eso que se puso más esfuerzo en la reducción de la energía de operación, mejorando la eficiencia energética de la envolvente del edificio. La investigación ha demostrado que este no es siempre el caso. Energía incorporada puede ser el equivalente a muchos años de energía operativa.

El factor más importante para reducir el impacto de la energía incorporada es diseñar edificios con una larga vida útil, duradera y adaptable.

Evaluación del ciclo de vida

La importancia de la energía incorporada y otros impactos ambientales no se hace evidente hasta que se examina los materiales a partir de un enfoque de su ciclo de vida, este análisis se conoce como Análisis de Ciclo de Vida (Life Cycle Assessment (LCA)).

LCA examina el impacto ambiental total de un material o producto a través de cada paso de su vida – desde la obtención de materias primas hasta el proceso de producción, transporte a tienda, usarlo en un edificio y la eliminación o reciclaje.

LCA puede considerar una serie de impactos ambientales como el agotamiento de los recursos, la energía y el uso del agua, las emisiones de efecto invernadero, generación de residuos y demás.

LCA se puede aplicar a un producto entero (una casa o unidad) o a un elemento individual o proceso incluido en ese producto. Es necesariamente complejo y los detalles están más allá del alcance de esta hoja informativa. Una norma acordada internacionalmente (ISO 14040) define metodologías y protocolos estándar de LCA.

La importancia de la energía incorporada

Contenido energético soportado varía enormemente entre los productos y materiales.

La elección de los materiales y métodos de construcción se pueden cambiar de manera significativa la cantidad de energía incorporada en la estructura de un edificio.

El diseño de edificios de bajo consumo tendrá en cuenta este importante aspecto y adoptar un enfoque de ciclo de vida más amplio para la evaluación de la energía. Simplemente mirando la energía utilizada para hacer funcionar el edificio no es  aceptable.

El consumo de energía operacional es dependiente de los ocupantes. La energía incorporada no depende de los ocupantes – la energía está incorporada en los materiales. El contenido de la energía incorporada se incurre una vez (aparte de mantenimiento y renovación), mientras que la energía operativa acumula con el tiempo y puede ser influenciado a lo largo de la vida del edificio.

La investigación realizada por la CSIRO ha encontrado que la vivienda familiar promedio contiene alrededor de 1.000 GJ de energía incorporada en los materiales utilizados en su construcción. Esto es equivalente a cerca de 15 años de uso de energía en operación. Para una casa que dura 100 años, este es más del 10 por ciento de la energía utilizada en su vida.

Contenido energético soportado, varía mucho con los diferentes tipos de construcción. En muchos casos, un nivel de energía más alto encarnada puede justificarse si contribuye a la energía de operación más bajos. Por ejemplo, grandes cantidades de masa térmica, alta en energía incorporada, puede reducir significativamente las necesidades de calefacción y refrigeración en bien diseñado y aislado casas solares pasivas.

A medida que la eficiencia energética de las viviendas y electrodomésticos aumenta, la energía incorporada será cada vez más importante.

Los niveles de energía incorporados en los materiales serán reducidos como la eficiencia energética de las industrias que los producen se mejora. Sin embargo, también es necesario que haya una demanda demostrada para materiales de baja en energía incorporada.

Evaluación energía incorporada

Considerando que la energía utilizada en la operación de un edificio se puede medir fácilmente, la energía incorporada contenida en la estructura es difícil de evaluar. Este uso de la energía a menudo se oculta y sólo se puede cuantificar plenamente a través de un LCA completo.

También depende de los límites que se establezcan en el proceso de evaluación. Por ejemplo:

  • La energía utilizada para el transporte de los materiales y de los trabajadores a la obra de construcción.
  • Sólo los materiales para la construcción de la estructura del edificio o de los materiales utilizados para completar el edificio, tales como accesorios de baño y cocina, calzadas, pavimentos exteriores, etc.
  • La entrada de energía aguas arriba en la fabricación de los materiales (por ejemplo, iluminación de la fábrica / oficina, la energía utilizada en la fabricación y el mantenimiento de las máquinas que hacen los materiales, etc.)
  • La energía incorporada de la infraestructura urbana (carreteras, drenajes, agua y suministro de energía).
  • Requisito Energía Bruta (Gross Energy Requirement (GER)) es una medida de la verdadera energía incorporada de un material, que lo ideal sería incluir todo lo anterior y mucho más. En la práctica, esto suele ser poco práctico para medir.

Requisitos de la energía de procesos (Process Energy Requirement (PER)) es una medida de la energía directamente relacionada con la fabricación del material. Esto es más fácil de cuantificar. La gran mayoría de las cifras correspondientes a la energía incorporada se basan en el PER. Esto incluye la energía utilizada en el transporte de la materia prima a la fábrica, pero no la energía utilizada para el transporte del producto final a la obra.

En general, PER representa el 50 a 80% de GER. Incluso dentro de esta definición más restringida, llegando a una cifra única de un material es poco práctico ya que depende de:

  • Eficiencia del proceso de fabricación individual.
  • Los combustibles que se utilizan en la fabricación de los materiales.
  • Los materiales distancias son transportados.
  • La cantidad de producto reciclado utilizado, etc.
  • Cada uno de estos factores varía según el producto, el proceso, el fabricante y la aplicación. También varían en función de cómo la energía incorporada ha sido evaluada.

Las estimaciones de energía incorporada pueden variar en un factor de hasta 10. Como resultado de ello, las cifras citadas en energía incorporada son orientaciones generales y no deben tomarse como “correcta”. Lo importante es tener en cuenta las relaciones relativas y tratar de utilizar materiales que tienen la menor energía encarnada.

Energía incorporada de los materiales comunes

Las cifras típicas para algunos materiales se dan en la tabla de abajo. Generalmente, cuanto más altamente procesado un material es la mayor de su energía incorporada.

embodied energy copy

Estas cifras se deben usar con precaución debido a que:

  • La energía incorporada real de un material fabricado y utilizado en China será muy diferente si el mismo material es transportado por mar hasta México.
  • Aluminio a partir de una fuente de reciclado contendrá menos de 10 por ciento de la energía incorporada al aluminio fabricada a partir de materias primas.
  • Alto valor monetario, los materiales de energía incorporada altas, tales como el acero inoxidable, es casi seguro que va a ser reciclado muchas veces, lo que reduce su impacto del ciclo de vida.

Los materiales con las intensidades de energía más bajo consagrados, como concreto, ladrillos y madera, por lo general se consumen en grandes cantidades. Los materiales con alto contenido de energía, tales como el acero inoxidable se utilizan a menudo en cantidades mucho más pequeñas. Como resultado, la mayor cantidad de energía incorporada en un edificio puede ser ya sea de materiales de baja energía incorporada como el concreto, o materiales de alta energía incorporada como el acero.

Comparando el contenido de energía por metro cuadrado de construcción es más fácil para los diseñadores de buscar en el contenido de energía de todos los materiales individuales utilizados.

Precauciones al comparar resultados del  análisis de energía incorporada

La misma precaución sobre la variabilidad en las cifras se aplica a las asambleas tanto como a los materiales individuales. Por ejemplo, puede ser posible construir una losa de concreto con menor energía incorporada a un piso de la madera, si la mejor práctica es seguida.

Cuando las cifras de un fabricante específico están disponibles, se debe tener cuidado al hacer comparaciones con las cifras producidas por otros fabricantes o en la tabla como la de arriba.

Diferentes métodos de cálculo producen resultados muy diferentes (por un factor de hasta 10). Para obtener los mejores resultados, comparar las cifras producidas por una sola fuente utilizando la metodología consistente y datos básicos.

Teniendo en cuenta esta variabilidad es importante no centrarse demasiado en los números “correctos”, sino seguir las directrices generales.

Las cifras exactas no son esenciales para decidir cuales materiales de construcción a utilizar para reducir la energía incorporada en una estructura.

Directrices para la reducción energía incorporada

Edificios ligeros a base de estructura de madera es generalmente más baja en energía incorporada a unos edificios de estructura pesada. Pero no siempre el edificio de estructura ligera tiene menos energía incorporada, como por ejemplo cuando se utilizan materiales tales como el acero o aluminio.

Hay muchas situaciones en las que un edificio ligero es la más adecuada y puede resultar en el uso de energía más bajo del ciclo de vida (por ejemplo, los climas húmedos calientes, en pendiente o sombreados sitios o paisajes sensibles).

En climas con una mayor demanda de refrigeración y calefacción, y significativas variaciones de temperatura día/noche, energía incorporada en un alto nivel de masa térmica bien aislada puede compensar significativamente la energía utilizada para la calefacción y la refrigeración.

Hay poco beneficio en la construcción de un edificio con alta energía incorporada en la masa térmica u otros elementos de cierre en las zonas donde las necesidades de calefacción y refrigeración son mínimos o donde no se aplican otros principios de diseño pasivo.

Cada diseño debe seleccionar la mejor combinación para su aplicación basado en el clima, las distancias de transporte, la disponibilidad de materiales y presupuesto, equilibrado contra el contenido conocido de energía incorporada.

Trate de seguir las siguientes pautas:

  • Diseñar para una larga vida y capacidad de adaptación, utilizando materiales duraderos de bajo mantenimiento.
  • Asegurar que los materiales se pueden separar fácilmente.
  • Evitar la construcción de una edificación más grande de lo necesario. Esto le ahorrará materiales.
  • Modificar o renovar en lugar de demolerlo.
  • Asegúrese de materiales de demolición de los edificios existentes, y los residuos de la construcción son reutilizados o reciclados.
  • Utilice materiales de origen local (incluyendo los materiales recuperados en el sitio) para reducir el transporte.
  • Seleccionar los materiales de baja energía incorporada (que pueden incluir materiales con un alto contenido de material reciclado), preferentemente en base a datos específicos del proveedor.
  • Evite derrochar materiales.
  • Especifique los tamaños estándar, no use materiales de alto consumo energético como rellenos.
  • Asegúrese que los recortes se reciclen, evitar estructura redundante, etc. Algunas de energía intensiva acabados propios, tales como pinturas, a menudo tienen altos niveles de desperdicio.
  • Seleccionar los materiales que pueden ser reutilizados o reciclados fácilmente al final de su vida de uso del sistema de reciclaje existentes.
  • Dar preferencia a los materiales fabricados a partir de energías renovables.
  • Utilice el diseño envolvente del edificio eficiente y accesorios para minimizar los materiales (por ejemplo, una envoltura del edificio energéticamente eficiente puede reducir el tamaño o eliminar la necesidad de que los calentadores y enfriadores,  grifos para ahorrar agua permiten la reducción de las tuberías de agua, etc.).
  • Pida a los proveedores información sobre sus productos.

Reutilización y reciclaje de materiales para reducir energía incorporada

La reutilización de materiales de construcción ahorra comúnmente alrededor del 95 % de energía incorporada que de otro modo se desperdiciaría.

Algunos materiales como ladrillos y tejas sufren pérdidas por daños de hasta el 30% en la reutilización.

Ahorro de reciclaje de materiales para el reprocesamiento varía considerablemente con ahorros de hasta un 95% de aluminio, pero sólo el 20% para el vidrio.

Algunos reprocesamiento pueden utilizar más energía, sobre todo si las distancias largas de transporte están involucrados.