Sostenibilidad en el sector de la construccion. Sostenibilidad en estructuras y puentes ferroviarios
La escasez de recursos, el cambio climatico, la pobreza y el subdesarrollo, los desastres naturales, son solo algunos de los grandes retos a que se enfrenta la humanidad y a los que la economia verde y el desarrollo sostenible tienen que dar respuesta. El concepto sostenible surge a raiz de la necesidad de lograr en todas las actividades humanas un nuevo equilibrio con el medioambiente, la sociedad y la economia, es decir un desarrollo mas sostenible. La construccion supone en este nuevo concepto un sector basico, con grandes impactos en los recursos, los residuos, las emisiones, la biodiversidad, el paisaje, las necesidades sociales, la integracion, el desarrollo economico del entorno, etc. Es por ello, que la construccion sostenible tiene una importancia esencial como demuestra su amplia aplicacion teorica y practica ya en proyectos de planificacion urbana y de edificacion. En la ingenieria civil estas aproximaciones son todavia minimas, aunque ya se estan considerando ciertos criterios de sostenibilidad en proyectos de construccion. La construccion consume muchos recursos naturales, economicos y tiene gran incidencia social. En la actualidad su actividad consume un 30% de los recursos extraidos de la tierra y la energia, y en consecuencia genera el 30% de los gases de efecto invernadero y residuos solidos del mundo (EEA, 2014) Este impacto deberia suponer una gran responsabilidad para los profesionales y gobiernos que toman cada dia las decisiones de diseno e inversion en la construccion, y su maxima eficiencia deberia estar muy presente entre los objetivos. En esta tesis doctoral se plantea un nuevo modelo para la evaluacion de la sostenibilidad en los proyectos mediante un sistema de indicadores, basados en las areas de estudio de las certificaciones de sostenibilidad existentes y en un analisis multi criterio de cada uno de los axiomas de la sostenibilidad. Como reto principal se marca la propuesta de una metodologia que permita identificar, priorizar y seleccionar los indicadores y las variables mas importantes de lo que es considerado como una construccion sostenible en el caso de infraestructuras ferroviarias, mas concretamente en puentes ferroviarios, y que ademas sirva para priorizar nuevos proyectos que se adapten a los nuevos objetivos del desarrollo sostenible: el respeto al medioambiente, la integracion social y la economica. El objetivo es la aplicacion de estos indicadores desde las etapas mas tempranas del proyecto: planificacion, diseno de alternativas y seleccion de alternativas. Para ello, en primer lugar, se ha realizado un analisis en profundidad de los distintas organizaciones de certificacion de la sostenibilidad mundiales y se ha desarrollado una comparativa entre ellas, detallando el funcionamiento de las mas extendidas (BREEAM, LEED, VERDE, DGNB) Tras esto, se ha analizado la herramienta matematica MIVES de analisis multi criterio para su aplicacion, en la tesis, a las infraestructuras ferroviarias. En la segunda parte se desarrolla para las estructuras ferroviarias un nuevo modelo de indicadores, un sistema de ayuda a la decision multi criterio basado en los tres axiomas de las sostenibilidad (sociedad, medioambiente y economia) articulados en un arbol de requerimientos inspirado en el metodo MIVES, que propone una metodologia para el caso de las infraestructuras ferroviarias. La metodologia MIVES estructura el proceso de decision en tres ramas: Requisitos, componentes y ciclo de vida. Estas ramas definen los limites de los sistemas. El eje de los requisitos del arbol de los requisitos o se estructura en tres niveles que corresponden al requisito especifico: criterios e indicadores. Ademas, es necesario definen la funcion del valor para cada indicador, definen el peso de importancia de cada elemento del arbol y finalmente con el calcular el valor de cada alternativa selecciona el mejor de el. La generacion de este arbol de requerimientos en estructuras ferroviarias y la medicion de los parametro es original para este tipo de estructuras. Por ultimo, tras el desarrollo de la metodologia, se ha aplicado la propuesta metodologica mediante la implementacion practica, utilizando el metodo propuesto con 2 puentes ferroviarios existentes. Los resultados han mostrado que la herramienta es capaz de establecer una ordenacion de las actuaciones coherente y suficientemente discriminante como para que el decisor no tenga dudas cuando deba tomar la decision. Esta fase, es una de las grandes aportaciones de la tesis, ya que permite diferenciar los pesos obtenidos en cada una de las areas de estudio y donde la toma de decision puede variar dependiendo de las necesidades del decisor, la ubicacion del puente de estudio etc. ABSTRACT Scarce resources, climate change, poverty and underdevelopment, natural disasters are just some of the great challenges facing humanity and to which the green economy will have to respond. The sustainable concept arises from the need for all human activities in a new equilibrium with the environment, society and the economy, which is known as sustainable development. The construction industry is part of this concept, because of its major impacts on resources, waste, emissions, biodiversity, landscape, social needs, integration, economical development, environment, etc. Therefore, sustainable construction has a critical importance as already demonstrated by its wide application and theoretical practice in urban planning and building projects. In civil engineering, these approaches are still minimal, although some criteria are already taken into account for sustainability in infrastructure projects. The construction industry requires a lot of natural resources, has a real economic relevance and a huge social impact. Currently, it consumes 40% of produced power as well as natural resources extracted from the earth and thus leads to an environmental impact of 40% regarding greenhouse gas emissions and solid wastes (EEA 2014) These repercussions should highly concern our governments and professional of this industry on the decisions they take regarding investments and designs. They must be inflexible in order to ensure that the main concern has to be a maximum efficiency. Major events like the COP21 held in Paris in December 2015 are a concrete signal of the worldwide awareness of the huge impact of each industry on climate. In this doctoral thesis a new model for the evaluation of the sustainability in the projects by means of a system of indicators, based on the areas of study of the existing certifications of sustainability and on an analysis considers multi criterion of each one of the axioms of the sustainability. The primary aim of this thesis is to study the mode of application of sustainability in projects through a system of indicators. The main challenge consists of create a methodology suitable to identify, prioritize and select the most important indicators which define if a building is sustainable in the specific case of railway infrastructures. The methodology will help to adapt future projects to the new goals of sustainable development which are respect of nature, social integration and economic relevance. A crucial point is the consideration of these indicators from the very beginning steps of the projects: planning, design and alternatives reflections. First of all, a complete inventory of all world energy certification organizations has been made in order to compare the most representative ones regarding their way of functioning (BREEAM, LEED, VERDE, DGNB) After this, mathematical tool MIVES of analysis has been analyzed multi criterion for its application, in the thesis, to railway infrastructures. The second part of the thesis is aimed to develop a new model of indicators, inspired by the MIVES method, consisting in a decision making system based on the 3 foundations of sustainability: nature impact, social concerns, and economic relevance. The methodology MIVES structures the decision process in three axes: Requirements, components and life cycle. These axes define the boundaries of the systems. The axis of requirements o tree requirements is structured in three levels corresponding to specific requirement: criteria and indicators. In addition, is necessary define the value function for each indicator, define the weight of importance of each element of the tree and finally with the calculate the value of each alternative select the best of them. The generation of this tree requirements in railway structures and measuring the parameter is original for this type of structures. Finally, after the development of the methodology, it has validated the methodology through practical implementation, applying the proposed method 2 existing railway bridges. The results showed that the tool is able to establish a coherent management of performances and discriminating enough so that the decision maker should not have doubts when making the decision. This phase, is one of the great contributions of the thesis, since it allows to differentiate the weights obtained in each one from the study areas and where the decision making can vary depending on the necessities of the decisor, the location of the bridge of study etc.