Innovative technologies and materials in the built heritageadditive manufacturing, cement-based materials and energy efficiency

  1. Guillermo Bastos Costas
Dirixida por:
  1. Julia Armesto González Director
  2. Faustino Patiño Barbeito Director

Universidade de defensa: Universidade de Vigo

Fecha de defensa: 13 de decembro de 2018

Tribunal:
  1. Sonia Zaragoza Fernández Presidente/a
  2. Javier Taboada Castro Secretario/a
  3. Ricardo Silva Vogal

Tipo: Tese

Resumo

En la lucha internacional contra el cambio climático, la UE destaca por sus ambiciosos objetivos para las próximas décadas para la reducción de emisiones de CO2 y el aumento de la eficiencia energética. El presente trabajo aborda la reducción del impacto medioambiental de los edificios en dos vertientes: la huella de carbono del cemento Portland y la rehabilitación energética de edificios. El consumo energético de los edificios sigue siendo con diferencia la fase de su ciclo de vida en que más emisiones de gases de efecto invernadero se genera. Sin embargo, esta diferencia disminuye cuando se reduce el consumo energético de los edificios, lo que está sucediendo con los edificios de nueva construcción. Para los edificios existentes, que suponen la mayor parte del parque edificado, la rehabilitación es la línea de actuación a seguir para evolucionar hacia una ciudad sostenible, así como para dar un nuevo impulso a la creación de empleo en la construcción. Se ha estudiado y presentado el estado del arte de los compuestos de cemento en tres aspectos: su resistencia física y química; la reducción de su impacto medioambiental; y la creación de compuestos con alto valor añadido en virtud de propiedades inteligentes. Adicionalmente, se ha profundizado en la aplicación de la nanotecnología en el cemento. Actualmente los nanomateriales tienen un gran interés en diversos campos científicos por su potencial de mejorar o innovar respecto a las propiedades de los materiales. Sin embargo, su uso se encuentra con determinadas barreras específicas, como es el caso de su toxicidad. La fabricación de cemento es causante del 5–6% de las emisiones de CO2 a nivel mundial. En vista de las últimas investigaciones llevadas a cabo en estas áreas, se vislumbra la posibilidad de sustituir a gran escala el cemento ordinario por otros con una menor huella de carbono. A pequeña escala, pueden crearse nichos de mercado para productos de cemento con propiedades innovadoras tales como la auto-reparación, la actuación como sensores de temperatura y deformación, y la fotocatálisis. El estudio de la rehabilitación energética de edificios partió de dos casos de estudio. Uno de ellos se trata de un edificio terciario educativo. En primer lugar, se empleó un robot multi-sensor para recoger la geometría de los espacios interiores del edificio, junto con los parámetros físicos de humedad relativa, temperatura, nivel lumínico, termografías y fotografías ópticas. Se describió la mejora en la eficiencia del proceso de toma de datos respecto al procedimiento manual tradicional. Además, el almacenamiento ordenado y fácilmente accesible de la información del edificio facilita el control del rendimiento energético del edificio a lo largo de su vida útil. Los datos recogidos con el robot se emplearon para construir el modelo BIM del edificio y, posteriormente, someterlo a un cálculo de rendimiento energético en un software de simulación dotado del motor de cálculo EnergyPlus. Sus resultados fueron comparados con el CE3X, la herramienta más utilizada en España para el cálculo del rendimiento energético de edificios. Se concluyó que el CE3X puede atribuir al edificio un nivel de eficiencia menor al real, lo que puede llevar a toma de decisiones erróneas en el mercado inmobiliario o en su rehabilitación. El otro caso de estudio en la rehabilitación energética consistió en un edificio residencial de 5 plantas. Se puso de manifiesto la falta de una definición de edificio altamente eficiente (nZEB) en la normativa europea para edificios existentes, es decir, para rehabilitaciones. Adoptando como referencia una definición recogida en la literatura científica, se estableció un conjunto de paquetes de rehabilitación, y se comparó el resultado estimado que dichos paquetes tendrían sobre el edificio desde los puntos de vista económico y de consumo energético. Se demostró la importancia que las ayudas financieras tienen en la viabilidad económica de estas actuaciones. La aplicación de ambas líneas de estudio—compuestos de cemento y rehabilitación energética—podría llevarse a cabo mediante una mayor implantación de los certificados energéticos. Los estándares LEED (Estados Unidos) y BREEAM (Reino Unido), por ejemplo, ya han dado pasos en esta dirección en los últimos años, dando un mayor peso a los materiales constructivos respecto al impacto medioambiental de los edificios.