Structural Magazine ha publicado el artículo “Performance-Based Specifications and Embodied Carbon” escrito por Michael Lyons, ingeniero senior en Martin/Martin Consulting Engineers, referente en sostenibilidad estructural y miembro activo del Comité de Diseño Sustentable de la NCSEA.
Los ingenieros estructurales se encuentran familiarizados con las tablas de diseño de mezclas de hormigón y las notas generales sobre este material. El nivel de detalle y la cantidad de información pueden variar según el tipo de proyecto, pero el hormigón está presente en la mayoría de ellos.
A diferencia de otros materiales, el hormigón varía en rendimiento según el proveedor y está compuesto por diversos componentes con sus propias normas ASTM, lo que impide definirlo con un solo estándar como ocurre con el acero o la madera. Su especificación requiere un conocimiento profundo de varios códigos ACI, la aplicación de ciertas reglas empíricas, y la conciliación de opiniones a menudo contradictorias entre contratistas y colegas.
En los últimos años, muchas firmas de ingeniería estructural han comenzado a actualizar sus criterios de diseño del hormigón debido a dos tendencias: las especificaciones basadas en el desempeño y la reducción del carbono incorporado.
Este artículo resume las variables que los ingenieros deben considerar al especificar el hormigón, destacando su relación con estos enfoques emergentes. Para mayor profundidad en el tema, se recomienda consultar la guía elaborada por el Comité de Diseño Sustentable de la NCSEA.
Las especificaciones pueden ser prescriptivas o basadas en el desempeño. Las prescriptivas no garantizan el rendimiento, pero tienen respaldo histórico o correlaciones investigadas. Aunque el sector del hormigón evoluciona constantemente con nuevos materiales y procesos de producción, los ingenieros estructurales continúan recurriendo a estos criterios tradicionales. Por ejemplo, se limita el contenido de agua para mejorar la durabilidad, reducir la retracción y garantizar una mezcla de calidad. Asimismo, se establecen mínimos de asentamiento para asegurar la manejabilidad o máximos para evitar el exceso de agua.
Las especificaciones basadas en el desempeño, en cambio, definen directamente los resultados deseados en lugar de imponer un método específico. Así, en vez de restringir la relación agua/cemento, se podría especificar datos de retracción. Para que este enfoque funcione, es crucial contar con datos fiables, lo cual puede representar un desafío si los proveedores no disponen de la información requerida de inmediato. La variabilidad del nivel técnico entre distintos proveedores y regiones también es un factor a considerar. En situaciones donde no existen parámetros de desempeño confiables y probados, como los requisitos de durabilidad del capítulo 18 del ACI 318, las especificaciones prescriptivas siguen siendo necesarias.
La Asociación Nacional de Hormigón Elaborado (NRMCA, por sus siglas en inglés) impulsa este concepto a través de su iniciativa “Prescription to Performance (P2P)”, lanzada en el año 2002, para promover el uso de especificaciones basadas en desempeño. Este enfoque incentiva la innovación, reduciendo la variabilidad en los datos de prueba y mejorando el rendimiento de los materiales. Además, contribuye indirectamente a la reducción del carbono incorporado, incluso sin promover un objetivo declarado en el proyecto.
El carbono incorporado en el hormigón es otro factor relevante. A nivel mundial, los edificios son responsables del 35 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. Aunque la mayor parte proviene del consumo energético durante la operación, el carbono incorporado está ganando atención.
La industria del hormigón representa hasta el 11 % de las emisiones globales y el 1.5 % de las emisiones domésticas en los Estados Unidos. Su impacto se debe principalmente al proceso de fabricación del cemento, que consume grandes cantidades de energía y genera CO2 como subproducto químico. Además, el hormigón es el material manufacturado más utilizado en el mundo, después del agua, lo que amplifica su huella ambiental.
Reducir el carbono incorporado en las especificaciones implica estrategias como disminuir la cantidad de cemento o emplear materiales cementantes suplementarios (SCM). Un enfoque comúnmente adoptado es establecer un rango de contenido de SCM para equilibrar el rendimiento estructural con la reducción de emisiones. Sin embargo, especificar SCM no garantiza una reducción de carbono, por lo tanto, una mejor estrategia es definir límites de potencial de calentamiento global (GWP) para cada tipo de hormigón en el proyecto. Esto requiere que los proveedores proporcionen declaraciones ambientales de producto (EPD) y que el equipo de diseño y construcción se familiarice con esta metodología.
Al especificar límites de GWP, se logran dos objetivos: aumentar la transparencia y disponibilidad de datos para la toma de decisiones, y motivar a la industria a desarrollar soluciones con menor impacto ambiental. Este proceso exige colaboración temprana entre ingenieros, contratistas y proveedores para optimizar mezclas y garantizar el cumplimiento de los requisitos sin recurrir a especificaciones prescriptivas convencionales.
En síntesis, la mejor estrategia para reducir el carbono incorporado y cumplir con los requisitos del proyecto es adoptar especificaciones basadas en el desempeño. El éxito de esta transición depende de la confianza en los datos de prueba y la adaptabilidad del sector para adoptar nuevas metodologías.
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