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Herramientas de Ecodiseño

Análisis del Ciclo de Vida de Productos

ECODISEÑO EN EL CONTEXTO DEL DESARROLLO DE PRODUCTOS

Agustín Chiminelli Sarría

Centro de Simulación Computacional

Instituto Tecnológico de Aragón

Zaragoza, 11 de febrero de 2009

“Nueva metodología para el diseño de productos en la cual se consideran los impactos ambientales en todas las etapas del proceso de diseño y desarrollo de productos para lograr productos que generen el mínimo impacto ambiental posible a lo largo de su proceso de vida”.

EcoDiseño - Definición

TU Delft University (Holanda)

“Integración de los aspectos medioambientales en el diseño del producto con el fin de mejorar su comportamiento medioambiental a lo largo de todo su ciclo de vida”.

Directiva 2005/32/CE

reducir el

considerando el

a través de un

impacto ambiental

ciclo de vida del producto

diseño

JORNADA - ECODISEÑO EN EL CONTEXTO DEL DESARROLLO DE PRODUCTOS – 11/02/2009

que integre criterios medioambientales

Análisis del Ciclo de Vida (ACV)

“Recopilación y evaluación de las entradas, las salidas y los impactos ambientales potenciales de un sistema de producto a través de su ciclo de vida”

UNE-ISO 14040

European Integrated Product Policy , IPP (COM (2003) 302)

SISTEMA DE PRODUCTO

ENTRADAS

Recursos Materiales

Energía

SALIDAS

Productos

Emisiones

“DE LA CUNA A LA TUMBA”

“LCAs provide the best framework for assessing the potential environmental impacts of products currently available.”.

Procesos Unitarios + Interacciones


Sistema de Gestión Medioambiental

METODOLOGÍA:Análisis de Ciclo de Vida

(Normas asociadas: UNE-EN ISO 14040/44/50:2006)

Aplicaciones directas

-Desarrollo y mejoras de producto

-Planificación estratégica

-Desarrollo de políticas públicas

-Marketing

-Otras

Definición del objetivo y el alcance del Análisis

Análisis de Inventario de Ciclo de Vida (ICV)

Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV))

Interpretación del Ciclo de Vida

Evolución hacia el EcoDiseño y el ACV

Reglamento EMAS

Declaración Medioambiental

Ecodiseño

Etiquetado Ecológico


Es un proceso objetivo para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad,

- identificando y cuantificando tanto el uso de materia y energía como los vertidos de todo tipo al entorno,

- determinando el impacto de ese uso de materia y energía y de esas descargas al medioambiente,

- evaluando y llevando a la práctica oportunidades de realizar mejoras ambientales.

SETAC - EUROPE, 1993

Diagrama de Flujo Genérico

Identificación de subsistemas y procesos unitarios

Sistema de Producto

Análisis del Ciclo de Vida (ACV)


Otras Normas de Apoyo

• ISO/TR 14047 - Gestión ambiental - Evaluación del impacto

del ciclo de vida. Ejemplos de aplicación de ISO 14042.

• ISO/TS 14048 - Gestión ambiental - Evaluación del ciclo de

vida. Formato de documentación de datos.

• ISO/TR 14049 - Gestión ambiental - Evaluación del ciclo de

vida. Ejemplos de la aplicación de ISO 14041 a la definición de

objetivo y alcance y análisis de inventario.

• ISO 14040:2006 - Gestión ambiental - Análisis del ciclo de vida.

Principios y Marco de referencia.

• ISO 14044:2006 - Gestión ambiental - Análisis del ciclo de vida.

Requisitos y directrices.

Normas de aplicación


Estructura metodológica del ACV (UNE-EN 14040/44)

Definición del objetivo y el alcance


Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV)


Los estudios de ACV deben incluir la definición del objetivo y el alcance, el análisis del inventario, la evaluación del impacto y la interpretación de los resultados.

Adicionalmente a estas fases, se recomienda la realización de una

revisión critica por parte de terceros (expertos), a fin de asegurar la

coherencia y transparencia del estudio y validar técnica y científicamente los

métodos utilizados.

Aplicaciones directas

-Desarrollo y mejoras de producto

-Planificación estratégica

-Desarrollo de políticas públicas

-Marketing

-Otras

UNE-ISO 14040/44/50


Objetivo y alcance del estudio

La definición del objetivo debe dejar claro el propósito del estudio, lo cual se

concreta en la especificación de los siguientes puntos:

La definición del alcance debe estar conforme con el objetivo planteado y debe considerar y describir claramente los siguientes puntos:

-Sistema de producto

-Funciones del sistema

-Unidad funcional

-Límites del sistema

-Procedimientos de asignación

-Metodología de la EICV y tipos de impacto

-Interpretación a utilizar

-Requisitos relativos a datos (y su calidad)

-Suposiciones, juicios de valor y elementos opcionales

-Limitaciones

-Tipo de revisión crítica (si la hay)

-Tipo y formato de Informe





-Aplicación prevista

-Razones para realizar el estudio

-Público previsto (personas a las que se prevé comunicar los resultados)

-Posible utilización de los resultados en aseveraciones comparativas

UNE-ISO 14040/44/50



Análisis de inventario de ciclo de vida (ICV)

El Inventario de Ciclo de Vida implica la recopilación y la cuantificación de las entradas y salidas del sistema de producto en estudio. Existen tres tipos de flujos principales: flujos elementales (pueden ser emitidos al ambiente o extraídos del mismo) como emisiones o recursos energéticos, flujos intermedios (entre unidades funcionales) que pueden ser de productos o energía, y flujo de residuos (un subtipo de flujo de productos).

Existen dos fuentes de ICV diferentes:

Foreground (Primer Plano):Información específica de proveedores/operarios.

Background (Antecedentes): Información de los materiales consumidos, cargas energéticas, etc. Utilización de bases de datos específicas.

En el modelado del sistema de producto ambas se vinculan.

Pasos asociados al ICV: recopilación y cálculo de datos, validación de datos, determinación de la relación de los datos con los procesos unitarios y la unidad funcional, ajuste de los límites de sistema (proc. Iterativo).

Necesidad de contar con un diagrama de flujo para el sistema de producto





UNE-ISO 14040/44/50



Evaluación del impacto del ciclo de vida

En base a la información obtenida del inventario de ciclo de vida, se intenta evaluar la magnitud y cuan significativos son los impactos ambientales potenciales del sistema de producto analizado.

Elementos Obligatorios

Elementos Opcionales

ECO-INDICADORES





- Selección de categorías de impacto, indicadores de categoría y modelos de caracterización.

- Asignación de resultados del ICV a las categorías seleccionadas.

- Cálculo de los resultados de indicadores de categoría

- Normalización.

- Agrupación.

- Ponderación.

- Análisis de calidad de datos.

UNE-ISO 14040/44/50



Categorías de impacto para distintos métodos de EICV

Métodos de evaluación de impacto del ciclo de vida (EICV)

CML 1992 ECO 95 ECOPOINTS 97 ECO 99 CML 2 2000 EDIP IPCC 2001 CUM ENER DEMUtilización de materias

primas y energía - ABIÓTICOS

Utilización de materias primas y energía -

ABIÓTICOSUtilización de materias

primas y energía - BIÓTICOS

Polución - EFECTO INVERNADERO

EFECTO INVERNADERO

Polución - REDUCCIÓN DE CAPA DE OZONO

REDUCCIÓN DE CAPA DE OZONO

Emisiones-REDUCCIÓN DE CAPA

DE OZONOREDUCCIÓN DE CAPA

DE OZONOREDUCCIÓN DE CAPA

DE OZONO

Polución - TOXICIDAD EN HUMANOS

TOXICIDAD EN HUMANOS

TOXICIDAD EN HUMANOS (AIRE,

AGUA,SUELO) X3

Polución - ECOTOXICIDAD

Emisiones-ECOTOXICIDAD

ECOTOXICIDAD (marina, agua fresca y

terrestre) 3X

ECOTOXICIDAD (agua cronica, agua aguda,

suelo cronica) 3X

Polución - SMOG

SMOG DE VERANO E INVIERNO

2X

Emisiones-SMOG DE VERANO E INVIERNO (respiratory organic and

inorganic) 2XPolución -

ACIDIFICACIÓN ACIDIFICACIÓN ACIDIFICACIÓN ACIDIFICACIÓNPolución -

EUTROFILIZACIÓN EUTROFILIZACIÓN EUTROFILIZACIÓN EUTROFILIZACIÓNPolución - OLOR

Polución - SÓLIDOS (RESIDUOS) RESIDUOS SÓLIDOS

RESIDUOS SÓLIDOS (radioactivo, peligroso,

en masa) x3

METALES PESADOS

SUBSTANCIAS CANCERÍGENAS

Emisiones-SUBSTANCIAS

CANCERÍGENASPESTICIDAS

Emisiones-CAMBIO CLIMÁTICO

CAMBIO CLIMÁTICO (GLOBAL WARMING)

CAMBIO CLIMÁTICO (GLOBAL WARMING)

Emisiones-RADIACIÓNUSO DE SUELO

FOTO-OXIDACIÓN FOTO-OXIDACIÓNESCORIA

Sólo para cambio climático

Sólo para consumo de recursos energéticos

Síntesis de CATEGORÍAS DE IMPACTO definidas para distintas METODOLOGÍAS DE EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL

USO DE RECURSOS (minerales y

combustibles fósiles) 2X

RECURSOSUSO DE RECURSOS

(minerales y combustibles fósiles)

Emisiones-ACIDIFICACIÓN

EUTROFILIZACIÓN

No existen categorías de impacto. Los

impactos se evalúan sin clasificación, desde las emisiones/consumos

individuales.



Propias de Eco-indicadores

Los eco-indicadores intentan cuantificar numéricamente el impacto ambiental de un proceso o un producto. Partiendo del ICV, es una herramienta de Evaluación de Impacto de Ciclo de Vida (3º Fase de un ACV, elementos opcionales).

- Mayor facilidad de interpretación respecto a un ACV

- El tiempo asociado al estudio es menor

- Menor profundidad del análisis de la información

Objetivo - Integración de los resultados del ICV en un único valor





-Normalización

-Ponderación

- Inventario

Posibilidad de conseguir toda la información necesaria?

Fiabilidad/precisión de la fuentes y los sistemas de medición?

- Caracterización de daños/impactos (locales – regionales – globales)

- Valoración de daños/impactos

- Ponderación del aporte de los distintos daños ambientales

Limitaciones/Inconvenientes

Los valores de eco-indicadores distintos no son comparables

Propias del ACV

Eco - Indicadores


Define sólo tres categorías de impacto (daño):

Salud Humana: cambio climático, disminución del ozono estratosférico, efectos cancerígenos, etc.

Calidad del Medioambiente: eco-toxicidad, acidificación, eutrofilización, uso de suelos, etc.

Recursos: energía extra necesaria para extracción futura de recursos minerales y fósiles.

Estructura Metodológica

Eco – Indicador 99


Interpretación del ciclo de vida

Fase del análisis de ciclo de vida en la que los hallazgos del análisis del inventario y la evaluación del impacto se evalúan con relación al objetivo y el alcance definidos para llegar a conclusiones y recomendaciones.

- Identificación de asuntos significativos

- Evaluación de los resultados

Análisis de Integridad (todos los datos necesarios están disponibles y completos)

Análisis de Sensibilidad (confiabilidad de los resultados en función de la incertidumbre de los datos, los métodos de asignación y de cálculo)

Análisis de Coherencia (el trabajo realizado es finalmente coherente con el objetivo y el alcance definidos?)

- Conclusiones, limitaciones y recomendaciones





UNE-ISO 14040/44/50



Herramientas informáticas comerciales para ACV

Herramientas informáticas principales:

Bases de Datos + Software de análisis ELCD,

Eco-Invent,

US-LCI,

Franklin

Idemat, ...

Bases de datos

Software comercial


- Difusión y formación

- Diagnóstico ACV

- Asesoría para la selección de materiales y procesos

- Soluciones tecnológicas para la mejora de la eficiencia energética

- EcoDiseño de productos

- Mediciones y ensayos (Laboratorio Químico, Laboratorio de Materiales, Laboratorio Eléctrico)

- Programación de herramientas customizadas

GruposITA

involucradosDiseño de Producto

LaboratoriosACV

Análisis experimental

Dpto. Formación

Materiales

Informática

Líneas de trabajo y capacidades ITA


Ejemplo de Aplicación:Proyecto Análisis de Ciclo de Vida en

Ascensores completos

Ana Lorente

Centro de Diseño de Producto Mecatrónico


Zaragoza, 11 de febrero de 2009

ECODISEÑO EN EL CONTEXTO DEL DESARROLLO DE PRODUCTOS

1. Análisis de legislación y normativa asociada al sector. Determinación de las metodologías y herramientas más adecuadas para el análisis de ciclo de vida de un Ascensor completo y de sus componentes.

2. Definición de procedimientos para la realización de ACVs. Establecer unametodología para la medición del consumo energético durante la vida útil de del equipo.

3. Definición del formato del informe de ACV, definición de la UNIDAD FUNCIONAL y construcción del DIAGRAMA DE FLUJO de dichos sistemas.

4. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico/Eléctrico simplificado(estudio comparativo).

5. Generación de bases de datos y módulos de ACV específicos. Herramienta para hacer ACVs de cualquier equipo.

6. Valoración de los equipos con respecto a su eficiencia energética

7. Actividades de divulgación.

8. Realización de ACV sobre ascensor completo detallado.

Fases del proyecto


Tareas realizadas

2. Definición de procedimientos para la realización de ACVs y marco metodológico del estudio.

Elaboración de Guías, para el personal de MP y para la comunicación con los proveedores

GUÍA PARA LA REALIZACIÓN DE LA FASE DE ANÁLISIS DE INVENTARIO EN EL ACV (2310_I070297)

...

ANÁLISIS DE MÉTODOS DE EVALUACIÓN DEL IMPACTO DEL CICLO DE VIDA (2310_I070298)

SELECCIÓN DEL MÉTODO DE EICV A EMPLEAR EN EL ESTUDIO (2310_I070298)


2. Selección de herramientas (software) y metodologías (EIA) a utilizar en el ámbito de estudio del proyecto.

Análisis de programas informáticos para ACV: LCA Manager, EuP Manager, SIMAPRO, UMBERTO,

ECOSCAN, GaBi, etc.¿Quién va a utilizar el Software?

¿Qué formación tiene en ACV?

¿Qué bases de datos se necesitan?

…

Simapro

Tareas realizadas


- Función: Transportar Pasajeros

- Sistemas de producto:

Ascensor Eléctrico

Ascensor Hidráulico

- Unidad funcional:

X pasajeros transportados

¿Qué se pretende hacer con los resultados del estudio? ¿a qué público está dirigido?

3. Realización de ACV sobre ascensor Hidráulico y Eléctrico simplificado (estudio comparativo).

Tareas realizadas

“la fabricación, el uso y el desensamblaje de un

ascensor con una capacidad de carga útil de 600

Kg, instalado en un edificio residencial de cinco

plantas, con una población media de 80 personas y

cuyo servicio abarca un período de 30 años”

Determinado por el

Tráfico del Ascensor

DEFINICIÓN DE LA UNIDAD FUNCIONAL

Conocer el impacto ambiental de 2 tipos de ascensores.Poder compararlos

Establecer una referencia para aplicar mejoras.


Tareas realizadas


ESTABLECIMIENTO

DE LOS LÍMITES

DEL SISTEMA

SISTEMA DE PRODUCTO

Fase de Uso/Servicio

Fase de Montaje

ENTRADASRecursos Materiales y

Energía

COMPONENTES

Acopio de componentes

Distribución

Instalación/Ensamblaje

USO

MantenimientoSustitucionesReparaciones

FIN DE VIDA

SALIDASProductos y Emisiones

Fabricación

Reciclado

Reutilización

¿Hasta dónde llegamos?


Tareas realizadas


ELABORACIÓN DE CUESTIONARIOS DE

RECOPILACIÓN DE DATOS

SOLICITUD DE INFORMACIÓN A

PROVEEDORES

- GUÍAS

- CONTRAPESO

- PREMONTADA

- MÁQUINA

- GRUPO HIDRAULICO

- VARIADOR

- CABLEADO

- PARACAIDAS

- LIMITADOR

- AMORTIGUADORES

- CABINA

- CHASIS

- PUERTAS

...


Plegado de Chapa • Puerta de Cabina

• Operador

Cabina• Techo

• Suelo

• Paneles

• Jambas

• etc...

Limitador de

Velocidad

SIMPLIF

ICACIÓN

Tareas realizadas

INVENTARIO DE LOS COMPONENTES

FABRICADOS POR LA EMPRESA



Tareas realizadas

SIMPLIFICACIÓN: GUÍA PARA LA REALIZACIÓN DE UN ACV SIMPLIFICADO.

APLICACIÓN A UN ASCENSOR COMPLETO.



Tareas realizadas


1ª Simplificación:

Componentes con peso inferior al 5 % del peso total del ascensor no se consideran. Sin embargo, aquellos componentes cuya carga ambiental pueda ser importante poralguna razón específica, sí deben ser tenidos en cuenta

2ª Simplificación:

Una vez inventariado cada componente...

• Exclusión de aquellos elementos que pesan menos del 1% del componente (si se cree que su impacto medioambiental no es relevante).

• Asimilación de materiales de diferentes tipos a un solo tipo de material estándar (p. Ej: plásticos, gomas, etc.), en aquellos casos en que no se conoce cuál es el material correcto o cuando no se pueda calcular el impacto medioambiental de ese material con las bases de datos utilizadas. A la hora de hacer esta aproximación, se ha tenido especial cuidado de que los materiales reales no contuvieran productos químicos tóxicos o con alto impacto medioambiental que se estuvieran descartando del análisis.

• Exclusión de datos de procesos de fabricación (en los casos en que no se disponede información o el peso de su impacto resulta irrelevante).

• Fase de Uso: Estimación del tráfico del ascensor, que no proviene de datos realesmedidos en instalaciones, si no que ha sido estimada en función de las características y habitabilidad del edificio.


Tareas realizadas

EJEMPLO:

INTRODUCCIÓN DE DATOS DE COMPONENTES EN LA BASE DE DATOS DE SIMAPRO


Norma de Aplicación

� ISO/DIS 25745-1 ”Energy Performance of Lifts and Escalators.

Part 1: Energy Measurement and Conformance”

Equipos utilizados

� Medidor portátil de potencia y analizador de la calidad de suministro

eléctrico, de clase A según norma IEC 61000-4-30

� Pinzas amperimétricas, hasta 3000 A en corriente alterna

� Multímetro digital

Medidas de consumo de energía en ascensores, escaleras mecánicas y andenes móviles...

• Definición del Ciclo de Referencia

• Medir mínimo 10 ciclos

• Medir consumo en Stand By

• Equipo de medida

• etc….


Tareas realizadas

MEDICIONES DE CONSUMO ENERGÉTICO SOBRE LOS ASCENSORES ELÉCTRICO E HIDRAULICO

SELECCIONADOS EN LA TORRE DE PRUEBAS DEL ITA E IN SITU


Interruptor Principal. Circuito de Potencia de la máquina

Controles

Motor, variador y frenos

Puertas

Iluminación de Hueco

Toma en la sala de máquinas y

en el foso

Iluminación de la sala de

máquinas

Iluminación de Cabina

Toma en techo de cabina

Ventilador de Cabina

Teléfono de emergencia y monitorización

Fuente de alimentación

Interruptor del Circuito de Iluminación

P1Potencia del

Ascensor

P2Potencia para los

elementos auxiliares

P1 y P2Se miden en Stand by

y durante el viaje

3LN

PE

Medidas realizadas:

- Ascensor completo

- Dispositivos electrónicos


Cálculo del consumo de energía en el ciclo de referencia

=1 cycle

Media de los

10 ciclos

Standby

Ciclo Representativo:

1. Subida hasta el piso más alto �

2. Operación de Puertas (Apertura y cierre) �|� �|�3. Descenso hasta la planta baja �

4. Operación de Puertas (Apertura y cierre) �|� �|�

Medidas de Consumo Energético


Actualización del Mix EnergéticoIntroducciónde los datos en Software SIMAPRO

ActualizaciónDel impacto medioambiental

Tareas realizadas

MODELO PARA LA VALORACIÓN DEL IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

ASOCIADO AL CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN ESPAÑA



Tareas realizadas

ANÁLISIS DE FASE DE FIN DE VIDA EN SISTEMAS DE ASCENSOR COMPLETO


* Instalación: * Mantenimiento y reparación: * Desensamblado (por “Reforma” o “Sustitución Parcial”):* Demolición:

Legislación Aplicable

Cantidades máximas:�Hormigón: 80 t �Ladrillos, tejas, cerámicos: 40 t. �Metal: 2 t.�Madera: 1 t�Vidrio: 1 t�Plástico: 0,5 t,�Papel y cartón: 0,5 t.

Nota: Se asume que el ascensor tipo analizado se ubica en edificios de

tipo residencial, con cuyo tamaño no se alcanzan las cantidades

máximas expuestas en la ley de Residuos de la construcciónRESIDUOS

URBANOS

Tratamiento de residuos en SIMAPRO

FASES:


Tareas realizadas

EVALUACIÓN DE IMPACTO.

Resultados:

3. Realización de ACV

Por Fases de Vida del Producto

Identificación de Materiales y

procesos críticos



C/ María de Luna 7-8

E-50018 Zaragoza (Spain)

www.ita.es


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