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Revista ingeniería de construcción

On-line version ISSN 0718-5073

Rev. ing. constr. vol.27 no.1 Santiago  2012

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-50732012000100001 

Revista Ingeniería de Construcción Vol. 27 No1, Abril de 2012 www.ricuc.cl PAG. 05 - 22

Análisis comparativo en base a la sostenibilidad ambiental entre bóvedas de albañileria y estructuras de hormigón

 

Justo García Sanz Calcedo*1, Manuel Fortea Luna*, Antonio M. Reyes Rodríguez*

* Universidad de Extremadura. ESPAÑA

Dirección de Correspondencia


RESUMEN

En este trabajo se compara desde una perspectiva de sostenibilidad, el impacto medioambiental de una estructura de fábrica horizontal de albañilería mediante bóveda de arista, respecto a un forjado estructural de hormigón armado de tipo reticular, utilizando técnicas basadas en el Análisis del Ciclo de Vida para cuantificar la energía consumida en el proceso de fabricación de los materiales y construcción de la estructura. Se ha detectado que la bóveda consume un 75% menos de energía en el proceso de construcción, emite un 69% menos de OO2 a la atmósfera, tienen un coste medio de fabricación para pequeñas luces similar al de un forjado convencional e inferior cuando se trata de salvar grandes luces, genera un 171% menos de residuos procedentes de embalaje en obra, aunque es necesario mas cantidad de mano de obra y que ésta sea más especializada. Se demuestra que la construcción abovedada satisface con creces las exigencias actuales en cuanto a sostenibilidad, así como que esta técnica constructiva puede convivir con la tecnología propia de la sociedad actual, dando como resultado un producto de altas prestaciones económicas, funcionales y energéticas.

Palabras Clave: Construcción sostenible; eficiencia energética; ecodiseño; ACV; bóveda


1. Introducción

La práctica totalidad de los edificios que se construyen en los países desarrollados se hacen con estructuras de hormigón armado de tipo reticular, con forjados unidireccionales o con losas. La utilización de la bóveda como elemento de sustentación cayó en desuso durante el primer tercio del siglo XX, quedando relegada a rehabilitaciones de edificios históricos (Di Cristiano Crucianelli, L. et al., 2000), o edificación rústica. Sin embargo, son todavía numerosas las construcciones abovedadas en Extremadura. Viviendas, iglesias, edificios institucionales, simples locales de trabajo o reunión, permiten que sus habitantes, sobre todo en el medio rural, pasen gran parte de sus vidas cobijados en ellas.

La bóveda (Moya y Blanco, 1993) la encontramos permanentemente en cualquier lugar: plazas porticadas, casas de encomienda, conventos, ermitas, pozos de agua y de nieve, secaderos, cementerios, aljibes, harineras, hornos, norias, puentes, almazaras, molinos, apriscos, cuadras, zahurdas, cloacas, etc. Tanta proliferación no puede ser ni caprichosa ni casual; es la expresión o resultado de haber encontrado una estructura eficaz y versátil, capaz de solventar multitud de situaciones con pocos recursos (Fortea y López Bernal, 2001).

El hormigón armado es una tecnología relativamente reciente que se instaló con rapidez y gran virulencia desplazando depredadoramente a cualquier competidor. Las primeras noticias sobre su existencia son de mediados del siglo XIX cuando William Wilkinson patentó un sistema que incluía en su interior armaduras de hierro (Miquel López, 2008). Durante medio siglo se mantiene en período de experimentación, para irrumpir con energía coincidiendo con el nuevo siglo. En 1900 se construye el primer edificio con hormigón armado.

En 1913 en Baltimore (USA) se suministra por primera vez hormigón preparado y tres años más tarde aparece el camión-cuba que hoy conocemos. En 1929 Wright construye el primer rascacielos de hormigón, y en 1958 Dodge Corporation de New York publica "Las estructuras de Eduardo Torroja", auténtica "biblia" del hormigón armado, libro de texto obligado para todos los ingenieros y arquitectos con intención de proyectar cualquier construcción. En España, el primer edificio de entidad construido con hormigón armado es la fábrica de harinas La Ceres en Bilbao, de 1899-1900.

Aún hoy, después de la aprobación del Código Técnico de la Edificación de España en 2006, como compendio casi enciclopédico de todas las técnicas edificatorias (CTE, 2007), las bóvedas siguen sin tener un hueco en ese documento. El entorno jurídico-normativo no reconoce la existencia de las bóvedas, lo que implica en la práctica la prohibición de su utilización como parte estructural de un edificio, permitiéndose solamente como elemento ornamental.

El arco, y sus derivados la bóveda y la cúpula (Huerta, 2004), constituye uno de los recursos constructivos más ingeniosos que ha producido el ser humano en "su larga lucha contra las tracciones" (León González, et al; 2007). Condicionado por la necesidad de seguir utilizando materiales pétreos, el constructor tuvo que ingeniárselas para dar con las formas que aseguraran estabilidad y durabilidad, conjugando tal propósito con el de la viabilidad del proceso constructivo y la economía.

La competición en el mercado entre las estructuras de fábrica de ladrillo tradicional y las estructuras de hormigón armado, hasta ahora se ha saldado con una victoria de estas últimas aparentemente por razones de coste (Heyman, 1995), el cambio climático, la emisión de CO2 y en definitiva el mercado energético mundial, obligan a nuevos planteamientos respecto a los recursos. Empieza a ser necesario considerar en todos los procesos los saldos energéticos, de emisiones de gases contaminantes, y de emisiones de residuos, además de los saldos estrictamente económicos, obligando a monetarizar los efectos nocivos para el medio ambiente.

La energía consumida en los procesos de fabricación y construcción es un factor inherente a cualquier tipo de actividad, implica modificación del entorno y conlleva una serie de impactos ambientales reconocidos. Por ejemplo, el consumo de energías fósiles comporta la emisión de CO2 a la atmósfera, lo que puede contribuir al calentamiento global del planeta. El sector de la edificación representa uno de los sectores con mayor incidencia en las emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera, emisión en su mayor parte debida al elevado consumo energético (Ministerio de Economía, 2003).

Aunque existen muchos antecedentes de estudios que han evaluado el consumo energético de la edificación y su impacto ambiental asociado (Cuadrado-Rojo y Losada-Rodríguez, 2007), en lo que respecta a sistemas abovedados basados en la construcción tradicional no se han encontrado antecedentes, a excepción de trabajos previos desarrollados por los autores (Rodríguez, 2010;Fortea y López, 1998)

El objetivo de este trabajo es comparar desde una perspectiva de sostenibilidad, el impacto medioambiental de un forjado estructural realizado con hormigón armado de tipo reticular, con una estructura de fábrica horizontal de albañilería mediante bóveda de arista, utilizando técnicas basadas en el Análisis del Ciclo de Vida, para cuantificar la energía consumida en el proceso de fabricación de los materiales, en el proceso construcción de la estructura, así como otras variables directamente relacionadas con el proceso constructivo.

 

2. Metodología

Para analizar como influye la tipología de la estructura en las variables medioambientales, se han escogido una serie de bóvedas y forjados reticulares con distintas hipótesis de luces, cuya tipología y composición se describen detalladamente en el apartado 2.1.

A continuación se han definido una serie de hipótesis de cálculo y de cargas, que han sido la base para calcular cada una de las estructuras, modelizando una serie modular de 4x4, 5x5, 6x6, 7x7 y 8x8 m para posteriormente analizar el comportamiento de estas estructuras conforme aumenta la distancia interejes.

Una vez identificados los esfuerzos y las solicitaciones de cada una de las anteriores estructuras, se ha procedido a su dimensionado, para posteriormente realizar un recuento de los materiales, mano de obra y medios auxiliares que conformarán la estructura. Posteriormente se ha realizado un inventario de ciclo de vida de cada uno de los materiales, utilizando las técnicas basadas en el análisis de ciclo de vida que se describen en los siguientes apartados.

2.1 Tipologías analizadas

En el estudio se ha utilizado bóvedas de arista de planta cuadrada de sección elíptica de flecha 1/5 con un canto de la hoja de 0.06 m. Es decir, en una bóveda de 5x5, a una longitud de 5 m. le corresponde una flecha de 1.67 m. Se trata de una bóveda tabicada (Riccardo Gulli, 1995), que está compuesta de varias hojas, la primera de ladrillo colocado de canto y tomada con mortero de yeso, y las sucesivas también de ladrillo pero tomadas con mortero de cal (Truñó Ruseñol, 2004). En los senos tiene un relleno estructural y el resto, hasta conseguir el plano horizontal superior, es un relleno flojo. La particularidad de esta bóveda es que no necesita cimbra auxiliar durante su construcción (Albarrán,1885), pues el fraguado rápido del yeso de la primera hoja permite que ésta se sustente por sí mismo, sin necesidad de un soporte provisional. En el modelo se ha prescindido de los contrarrestos de la bóveda (elemento que ha de soportar los empujes horizontales que ésta transmite), y han sido sustituidos por tirantes metálicos para conseguir el equilibrio.

La misión estructural del relleno es repartir las cargas aplicadas en la plataforma hacia la bóveda resistente, confinar ésta, y servir de elemento resistente, cuando la línea de presiones, para ciertas directrices y condiciones de carga, caiga fuera de la propia bóveda (Martínez et al., 2001).

Como base de la estructura de fábrica, se ha utilizado un ladrillo hueco sencillo, o rasilla, de dimensiones 24x12x3 cm y de peso específico de 12.07 kN/m3, de modo que cada pieza no supera el valor de 11 N.

Esta característica es importante por cuanto que el peso no debe superar el valor que no sea posible sostenerse simplemente por la adherencia del yeso hasta que está completada la hilada. Teniendo en cuenta que cada ladrillo se "pega" por dos caras en la primera postura, esto es una superficie de contacto de 108 cm2, con lo que el yeso está trabajando a un esfuerzo cortante de 0.102 N/cm2. La resistencia del ladrillo no es un valor determinante por cuanto en la bóveda el ladrillo trabaja a tensiones muy bajas.

Como modelo de estructura de hormigón se ha escogido un forjado reticular de 25 cm de canto, formado por nervios de hormigón armado cada 72cm, bloques de hormigón aligerado de 60x20x25 cm y capa de compresión de 5cm de espesor. El hormigón utilizado es del tipo HA-25/B/16/I, de 25 N/mm2, consistencia blanda, tamaño de árido máximo de 16 mm en ambiente normal, elaborado en central (Josa, et al., 1997). La malla electrosoldada utilizada es de tamaño 20x30 cm y de 5mm de diámetro longitudinal y transversal, utilizando acero de tipo B 500T.

Ambos modelos se sustentan en cuatro pilares de hormigón situados en las esquinas. Dentro de la lógica constructiva, la bóveda debería estar apoyada en elementos de fábrica, pero ello impediría establecer una comparación homogénea entre ambos modelos. En la Figura 1 se puede observar una bóveda apoyada sobre pilares de hormigón armado.

Figura 1. Sistema de apoyo de bóveda sobre pilares de hormigón

2.2 Hipótesis consideradas

Se han considerado dos estructuras, una de tipo abovedada y otra reticular, tomando como modelo una simulación de las situaciones reales existentes, evitando intencionadamente trabajar con modelos provenientes de programas informáticos de cálculo.

Las estructuras de hormigón, a efectos de cálculo, están ponderadas con los coeficientes de seguridad impuestos en las diferentes normativas que le afectan, tanto de mayoración de cargas como de minoración de tensión para los materiales. Las estructuras de fábrica (bóvedas), se analizan con coeficientes de seguridad geométricos, en lugar de ponderar cargas y tensiones, por estar su punto crítico en la geometría y no en las tensiones del material.

Asimismo se ha excluido del estudio la cimentación por estar comparando dos sistemas estructurales por su sistema constructivo, independiente de su asentamiento en el terreno. Nuevamente la inclusión de la cimentación perturbaría los resultados para el objetivo pretendido, ya que introduciría otra variable como es la ubicación y características del terreno, cuestión que no interesa al caso que nos ocupa.

Para realizar el análisis de la bóveda a efectos de empuje, se ha utilizado el método de la estática gráfica de Karl Culmann (Jacobo, 2004), y las teorías de Jacques Heyman.

2.3 Análisis del ciclo de vida

El análisis de la vida de un producto es una metodología que intenta identificar, cuantificar y caracterizar los diferentes impactos ambientales potenciales, asociados a cada una de las etapas de la vida útil de un producto (Thormark, 2002). En el desarrollo del presente trabajo, se ha utilizado el Análisis del Ciclo de Vida (ACV), aplicando las normas ISO 14040 e ISO 14044, dividiendo la vida de cada uno de los materiales (Sartori y Hestnes, 2007), que componen la estructura en cinco etapas:

• La fabricación, que incluye la extracción de las materias primas y el proceso de fabricación.

• La expedición del material hasta el punto de consumo.

• El trabajo de colocar los recursos utilizados en el proceso de construcción.

• La vida útil de los recursos utilizados

• La demolición y el reciclaje.

En el desarrollo del trabajo se han contemplado todos los impactos ambientales, sin distinguir el momento y el lugar donde se han producido, para evitar la implementación de acciones tendentes a mejorar un aspecto ambiental, empeorando otro.

Las etapas seguidas en el ACV han sido: definición de objetivos y alcance, inventario, evaluación de impactos e interpretación de resultados.

Se ha realizado un inventario del Ciclo de Vida (ICV), que cuantifica los consumos de materias primas y energía junto con todos los residuos sólidos, emisiones a la atmósfera y vertidos al agua (las cargas medioambientales) derivados de todos los procesos. Es decir, se ha evaluado cada producto constructivo a lo largo de su ciclo de vida, con el fin de precisar la interacción de los productos con el medio, evaluando el costo energético, las emisiones de CO2, la generación de residuos, así como la mano de obra necesaria y el coste económico de la construcción (Cardim de Carvalho, 2001).

Para determinar la energía utilizada en la construcción y las emisiones medioambientales, se ha utilizado el banco de precios 2011 BEDEC PR/PCT del Instituto de Tecnología de la Construcción de Cataluña (ITeC, 2011). En la Tabla N° 1 se han detallado los valores de energía y emisiones necesarios para la producción de los materiales, utilizados en el desarrollo de este trabajo.

Tabla 1. Valores energéticos y de emisiones utilizadas en el proceso de cálculo

En los productos que han sido realizados utilizando energía recuperada a partir de material o de energía que hubiera sido dispuesto como residuo (AENOR, 2006), la evaluación de la energía recuperada se ha calculado de acuerdo con la expresión 1.

(1)

Siendo Er la energía neta recuperada expresada en %, P la cantidad de energía de fuentes primarias utilizada en el proceso de construcción, R la cantidad de energía resultante del proceso de recuperación de energía y E la cantidad de energía de fuentes primarias utilizada en el proceso de recuperación de energía, todas éstas expresada en MJ.

Para determinar los precios y rendimientos de materiales y de mano de obra utilizados en el proceso de ejecución, se ha utilizado como referencia, la Base de Precios de la Construcción de Extremadura, edición 2010 (Consejería de Fomento, 2010). Para el cálculo del coste económico de la construcción se ha considerado un coste medio de 13.50 €/h para oficiales y de 12.80 €/h en el caso de ayudantes y peones.

 

3. Discusión y desarrollo

Se exponen a continuación los resultados obtenidos durante el desarrollo del trabajo, en función de la energía invertida en el proceso constructivo, la emisión de CO2, la cantidad y calidad de la mano de obra necesaria en la construcción, la tipología de los residuos generados en el proceso de embalaje y de obra, y el coste total del proceso constructivo.

3.1 Según la energía invertida en el proceso constructivo

La energía consumida en el proceso constructivo indica el esfuerzo energético necesario en la construcción de una estructura, contando la energía utilizada en la fabricación de cada uno de los materiales utilizados en el proceso constructivo (Argüello Méndez, Cuchí Burgos, 2008).

El proceso de fabricación de los materiales de construcción, así como de los productos de los que están formados, ocasiona un impacto ambiental, que tiene su origen en la extracción de los recursos naturales necesarios para su elaboración, incluyendo el proceso de fabricación y el consumo de energía, que deriva en emisiones tóxicas a la atmósfera, que resultan contaminantes, corrosivas y perjudiciales para la salud.

Se ha demostrado que la energía consumida en el proceso constructivo de las estructuras abovedadas es inferior a la necesaria para construir estructuras reticulares, como se puede observar en la Figura 2, en la que se ha representado la energía total utilizada tanto en el proceso de fabricación de materiales, como en el transporte y construcción, de una estructura reticular respecto a otra realizada mediante bóveda de arista, en función de distintas modulaciones. Esta energía ha sido calculada en función del inventario de ciclo de vida de los productos, la cantidad de materiales que conforman cada una de las estructuras y los valores energéticos expuestos en la Tabla 1.

Figura 2. Energía consumida en el proceso constructivo de distintas estructuras abovedadas respecto a reticulares en función de distintos módulos constructivos

Para un módulo estructural de 5x5, el proceso de fabricación de los materiales necesarios y de construcción de una bóveda consume 10.914 MJ, mientras que una estructura reticular consumiría 48.655 MJ. Además se ha puesto de manifiesto que conforme aumenta la distancia interejes de los pilares de los forjados, la energía invertida en el proceso de construcción de la estructura abovedada disminuye proporcionalmente a la necesaria para construir una estructura reticular.

3.2 Según la emisión de CO2 del proceso constructivo

La emisión de dióxido de carbono a la atmósfera durante la fabricación y la construcción, es la variable que indica el impacto que tiene el proceso de construcción de la estructura sobre el medio ambiente, y como contribuye al aumento del Potencial de Calentamiento Global del Planeta (García Casals, 2004).

La emisión de gases a la atmósfera, medidos en kilogramos de emisiones de CO2 equivalentes, nos indica el potencial de calentamiento global (GWP) a causa de los diversos gases emitidos durante la producción y puesta en obra de los materiales de construcción generadores de Efecto Invernadero (GEI): Dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), metano (CH4), óxidos de nitrógeno (NOx), ozono (O3), dióxido de azufre (SO2) y clorofluorocarbonos (CFC), (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007).

En la Figura 3 se ha representado la emisión de dióxido de carbono derivada del proceso de fabricación de materiales, de su transporte y de la construcción, de una estructura reticular respecto a otra realizada mediante bóveda de arista, en función de distintas modulaciones, y en base al Inventario de Ciclo de Vida generado en el desarrollo del estudio. Estas emisiones han sido calculadas en función del inventario de ciclo de vida de los productos, la cantidad de materiales que conforman cada una de las estructuras y los valores de emisiones expuestos en la Tabla 1.

Figura 3. Emisión de CO2 en el proceso constructivo de distintas estructuras abovedadas respecto a reticulares en función de distintos módulos constructivos

Se puede observar como la emisión de dióxido de carbono en el proceso de fabricación de los materiales, de su transporte, colocación y manipulación en obra en estructuras abovedadas es inferior a la emisión producida en la construcción de estructuras reticulares.

En el transcurso de la investigación también se han analizado las emisiones de otros gases con efecto invernadero derivado del proceso de fabricación, transporte y construcción de este tipo de estructuras, tales como son NOx, SOx y CO, siendo en todos los casos inferiores en la hipótesis de construcción abovedada frente a la utilización de forjado reticular.

3.3 Según la cantidad y calidad de la mano de obra

En la Figura 4 se ha representado la cantidad de horas de mano de obra utilizada, clasificada por horas de oficial y horas de ayudante, en el proceso de construcción de estructuras reticulares y abovedadas. Para calcular los rendimientos de la mano de obra, se ha utilizado la Base de Precios de la Construcción de Extremadura (Cuadrado rojo y Losada Rodríguez, 2007), descomponiendo cada unidad de obra en unidades simples en función de cada uno de los oficios que intervienen en el proceso de ejecución.

Figura 4. Mano de obra necesaria en el proceso constructivo de distintas estructuras abovedadas respecto a reticulares

Se puede observar como la mano de obra necesaria en el proceso constructivo de las estructuras abovedadas es superior que la necesaria para construir estructuras reticulares, en todos los supuestos analizados. Además se ha evidenciado que la mano de obra necesaria para construir estructuras a base de bóvedas debe ser más especializada que la necesaria en caso de estructuras reticulares. Una mano de obra muy cualificada disminuye el tiempo de ejecución, mientras que una mano de obra sin cualificar incrementaría sustancialmente el mismo.

3.4 Según la generación de residuos derivados del proceso constructivo

En la Figura 5 se ha representado la cantidad media de residuos generados en el proceso de construcción de las estructuras objeto del análisis, expresada en kg por unidad de superficie y clasificados en función de su procedencia en residuos provenientes de los embalajes de los distintos materiales necesarios para la construcción, tales como sacos de papel, polietileno, plásticos en general y residuos derivados del proceso constructivo, fundamentalmente escombros y restos de material inerte. El cálculo de los residuos se ha realizado en función del inventario de ciclo de vida de los productos.

Figura 5. Cantidad media de residuos generados en estructura abovedas frente a reticulares

Se puede observar como la generación de residuos de las estructuras abovedadas es inferior al resultante de construir estructuras reticulares, fundamentalmente en lo referente a residuos derivados del embalaje, que son 177.78% inferiores en las estructuras abovedadas. (Ruiz Larrea, et al., 2008). Además, los residuos derivados del proceso constructivo son inferiores en las estructuras abovedadas, debido a que una parte de los escombros reciclados provenientes de materiales cerámicos, al ser materiales inertes, se pueden utilizar como relleno de los senos de las estructuras abovedadas.

La recogida selectiva de residuos es imprescindible tanto para facilitar su valorización como para mejorar su gestión en el vertedero (Álvarez Ude Cotera, 2003). Los residuos, una vez clasificados, pueden enviarse a gestores especializados en el reciclaje.

3.5 Según el coste económico de la construcción

El coste de ejecución de las estructuras, es la variable que nos indica la viabilidad económica de su utilización (Alfonso, 2003). En la Figura 6 se ha representado el coste del proceso de construcción (PEM), incluyendo la mano de obra necesaria para su ejecución, el coste de los materiales y de los medios auxiliares utilizados, de distintas estructuras abovedadas comparándolas con estructuras reticulares en función de su modulación.

Figura 6. Precio de ejecución material de las estructuras abovedadas respecto a forjados reticulares

Se puede observar como el coste de construcción de las estructuras abovedadas es inferior al calculado para construir estructuras reticuladas. Sin embargo, como se aprecia en la Figura 4, es necesaria más mano de obra en las bóvedas que en los forjados reticulares. El inferior precio de construcción de la bóveda, es consecuencia del menor precio de los materiales utilizados en su construcción, cal, yeso y mampostería frente al cemento y el acero. Respecto al coste de ejecución, es el valor correspondiente a España, aunque obviamente este dato es variable según el lugar donde se ejecute la estructura, básicamente por la incidencia del coste de la mano de obra.

 

4. Conclusiones

Aunque funcionalmente ambas estructuras son equivalentes, en lo referente a su capacidad portante, en términos cuantitativos no son homogéneas en su balance medioambiental. Para evidenciar los resultados de la investigación, se ha representado en la Figura 7 las variables analizadas en el desarrollo de este estudio: residuos generados, emisiones medioambientales, mano de obra necesaria, coste de ejecución, energía invertida en el proceso de fabricación de los materiales y en el proceso constructivo y nivel de seguridad en la fase de ejecución de una estructura reticular frente a otra abovedada con una modulación de 6x6.

Figura 7. Comparativa entre una estructura abovedada y otra reticular de 6x6, en función de las variables analizadas en el estudio

Como refleja la Figura 7, para la construcción de estructura tipo bóveda, es necesario más cantidad de mano de obra y en lo que respecta a seguridad en la fase de construcción, al construirse la bóveda sin elementos de cimbra, se incrementa el riesgo de accidentes en la construcción, por lo que se deben multiplicar las medidas de seguridad y vigilancia en esta fase, sobre todo hasta la finalización de la hoja inferior de la bóveda. En contraposición, los materiales que conforman la bóveda consumen menos energía en su proceso de fabricación y montaje en obra, con una menor emisión de gases con efecto invernadero y de efecto acidificante a la atmósfera.

Para evaluar los resultados totales sería preciso trasladar todas las variables a una misma unidad, traduciendo por ejemplo a euros el coste de energía consumido, el coste de mano de obra, el coste de emisiones de CO2, el coste de residuos, el coste de aislamiento térmico y acústico. El resultado de esta operación será diferente según el país y el lugar donde se ejecute la obra.

Con respecto a los efectos medioambientales se ha demostrado que la construcción abovedada satisface con creces las exigencias actuales en cuanto a sostenibilidad, emisiones de CO2 y producción de residuos. No todos los países tienen las mismas reglamentaciones en esta materia y en algunos está más penalizado que en otros los efectos negativos sobre el medio ambiente.

En relación a la mano de obra, la especialización es una variable determinante en el costo de las estructuras de fábrica. Una mano de obra muy cualificada disminuye el tiempo de ejecución, mientras que una mano de obra ignorante no será capaz nunca de concluir el trabajo.

Es obvio que la mayor mano de obra puede ser una ventaja en escenarios de tasa de paro elevada, en periodos de recesión económica y en países cuya mano de obra sea económica.

En lo concerniente al aislamiento, se ha detectado que las bóvedas, con senos rellenos, representan un gran aislamiento térmico frente a otros sistemas estructurales por la cantidad de masa que representan. Además, el aislamiento térmico aumenta en función del número de hojas por las que esté constituida y del espesor de éstas. Igualmente, las bóvedas representan un gran aislamiento acústico frente a otros sistemas estructurales, por dos razones. En primer lugar, porque la bóveda está compuesta por elementos discontinuos que dificultan la propagación de las ondas sonoras, y especialmente, las producidas por impacto. En segundo lugar, por la cantidad de masa, mayor que cualquier otro sistema estructural.

Por todo ello se puede concluir que la utilización de las bóvedas, como estructuras de fábricas, es aconsejable siempre que no se trate de edificios de gran altura. Incluso que esta técnica constructiva puede convivir con la alta tecnología propia de la sociedad actual, dando como resultado un producto de altas prestaciones económicas, funcionales y energéticas y que es posible sustituir los forjados convencionales por otros a base de bóvedas.

Construir edificios durables, entendido no sólo como un problema técnico sino también como un parámetro de diseño que debe evitar su obsolescencia funcional, es decisivo en el impacto ambiental de la construcción. En el desarrollo de la investigación se ha detectado que desde la perspectiva de sostenibilidad ambiental y su coste de ejecución, es más interesante la utilización de bóvedas cuánto mayores luces se necesite salvar.

En la fase de de construcción, el volumen de residuos generados por una estructura abovedada es superior al volumen de residuos que genera una realizada con hormigón armado, debido a que las primeras ocupan un mayor volumen (CEDEX , 2010). Sin embargo, los escombros reciclados provenientes de materiales cerámicos tiene una mayor posibilidad de utilización en obras públicas y en edificación (Cuchí y Sagrera, 2007), ya que entre otros usos, puede utilizarse de nuevo como relleno de los senos, pues se considera material inerte.

 

5. Discusión

Las estructuras de fábrica son recomendables en edificios de poca altura, donde es fácil conducir los empujes hacia el suelo. Sería impensable su uso para construcciones como rascacielos. En esos ámbitos no pueden competir con las estructuras de hormigón, o incluso de acero, pero ello no las hace inservibles.

En ciertas condiciones su utilización es aconsejable, no sólo por cuestiones medioambientales sino incluso por razones estrictamente económicas, como por ejemplo en aquellos países en vías de desarrollo donde es abundante la mano de obra y al mismo tiempo hay escasez de materiales de producción industrial como el cemento o el acero.

Ninguna sociedad puede permitirse el lujo de tirar por la borda un conocimiento adquirido argumentando simplemente su falta de utilidad. Las tecnologías del hierro y del hormigón no están al alcance de todos los habitantes del planeta, y quienes las disfrutamos no podemos ufanarnos de no poder perderlas en un futuro que se nos presenta cuando menos incierto. La literatura y la cinematografía de ficción nos presentan como uno de los futuros posibles es el retroceso cultural y tecnológico. La crisis del petróleo obligó a la intensificación del consumo de materiales como el carbón y a desempolvar viejas tecnologías como los molinos de viento para aprovechar otras fuentes de energía como la eólica. Podría suceder que por insospechados motivos, que en otros tiempos tuviéramos que recurrir una vez más a las construcciones abovedadas.

En la actualidad la utilización de la bóveda se limita casi exclusivamente a aspectos ornamentales, eludiendo intencionadamente su carácter estructural. Para evitar su posición de desventaja en el mercado, respecto a las estructuras de hormigón, se debería disponer de una normativa de similares características a las que ya tienen materiales como el hormigón y el acero. Es evidente que las estructuras abovedadas no están contempladas en el cuerpo normativo de aplicación en la edificación, ni para obra nueva ni para obra de rehabilitación, por lo que desde un punto de vista legal se encuentran en terrenos de nadie, en la "inexistencia". Sería deseable que se dictaran unas normas mínimas que permitieran su utilización con un mínimo de garantía tanto pata constructores como para usuarios. Por ejemplo en Europa existen "eurocódigos" para el hormigón, el acero, la madera, etc., pero no existe ninguno de aplicación a las obras de fábrica, a las estructuras abovedadas.

 

6. Agradecimientos

Los autores desean expresar su agradecimiento al Centro Universitario de Mérida y a la Escuela Politécnica de Cáceres, centros adscritos a la Universidad de Extremadura (España), por los medios aportados en el desarrollo de este estudio.

 

7. Referencias

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E-mail: jgsanz@unex.es

Fecha de recepción: 20/ 09/ 2011 Fecha de aceptación: 05/ 03/ 2012