Vanderley M. John

25/08/2009
Mudanças climáticas, construção e inovação
Vanderley M. John
Escola Politécnica da USP
1
25/08/2009
http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/
NewImages/images.php3?img_id=17006
2
25/08/2009
Vida
80
60
40
20
1200
1400
1600
1800
2000
População
6000
0
0
500
1000
1500
2000
http://www.sustainablescale.org/AreasofConcern/Population/PopulationandScale/QuickFacts.aspx
3
25/08/2009
4
25/08/2009
ESolar
Eemitida
5
25/08/2009
Temp = Esolar ‐ Eemitida
6
25/08/2009
CO2 (ppm)
ppm)
380
350
320
290
IPCC ‐ Climate Change 2007: The Physical Science Basis ‐ Summary for Policymakers http://www.ipcc.ch/
260
8000
6000
4000
2000
0
2000
7
25/08/2009
CONSEQÜÊNCIAS?
ÜÊ
Aumento do nível do mar
. Satellite image pair showing glacier retreat of Sheldon Glacier, Adelaide Island (67{degrees}32'S, 68{degrees}17'W
A. J. Cook et al., Science 308, 541 -544 (2005)
DOI: 10.1126/science.1104235
8
25/08/2009
Chuvas torrenciais frequentes
Chuvas torrenciais frequentes
Secas Prolongadas
Barragem do sistema Cantareira, que
atende a Grande SP e opera com 30% da
capacidade devido à estiagem.
Autor: Marco Bahé - 09/10/07 às 9:19
9
25/08/2009
ITAIPÚ
Ú SEM ÁGUA?
Á
ÁGUA
?
Promon
Mudança no regime de ventos
no regime de ventos
1o furacão observado na América do Sul
10
25/08/2009
CAUSAS
Combustíveis
11
25/08/2009
12
25/08/2009
CO2 e Electricidade (2001)
Noruega
Peru
Brasil
Suécia
Colombia
Venezuela
Argentina
Ecuador
Chile
Mexico
Estados Unidos
China
India
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Eletricity Emissions g CO2/KWh
(WRI, 2001)
CO2 na eletricidade
350
300
CO2 (g/KWh)
250
200
150
100
50
0
2001
2017
2030
(Estimativa pessoal a partir do PNE 2030 e WRI (2001))
13
25/08/2009
Residências com ar condicionado
entre 2005 e 2030
(PNE 2008)
Calcário
14
25/08/2009
Calcário na Construção
aço cal cimento
...
Aço – 9%
Ci
Cimento –
t 6%
das emissões de CO2 antropogênicas globais
15
25/08/2009
Queimada
C + O2 Æ CO2
16
25/08/2009
17
25/08/2009
WWF ‐ Juvenal Pereira
Moveis 16
Moveis 16
Telhado 42
Casas pré‐
Casas pré
fabricadas 3
Forros e esquadrias 11
Formas 28
Construção: 84% da madeira
18
25/08/2009
da madeira disponível é consumida na construção
19
25/08/2009
Sustentabilidade social:
A CONSTRUÇÃO PRECISA Ã
CRESCER
http://media.outnow.ch/Movies/Images/200
6/ManufacturedLandscapes/movie.fs/04.jp
g
20
25/08/2009
http://www.trekearth.com/gallery/photo368
14.htm
Evolução da produção de cimento
de cimento
Cimen
nto (milhões ton)
O exemplo do do cimento
cimento se aplica
se aplica a TODOS os
a TODOS os materiais
WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report 2007
21
25/08/2009
Evolução da produção de cimento
de cimento
Cimen
nto (milhões ton)
O exemplo do do cimento
cimento se aplica
se aplica a TODOS os
a TODOS os materiais
WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report 2007
Para Sobreviver Será Necessário
na construção
22
25/08/2009
http://lh5.ggpht.com/_yXeZgjvjFE/R38bw6sO2fI/AAAAAAAACQE/0jBHF
AE7mdM/PICT0424.JPG
Cassino Biarritz,
Biarritz, 1882
Arq. Calinaud. Construção: Edmond Goignet
2008, Canteiro predominante
23
25/08/2009
2008, Canteiro predominante
1983
24
25/08/2009
2007
“the construction industry is infamous for the barriers it places in the way of h b i i l
i h
f
innovation,”
(CERF, 1998).
25
25/08/2009
Setores Industriais maduros pulverizados
.
Powell & Moris, 2004
Fornecedores Inovadores
Válvula de dupla descarga.
Aeradores
Torneiras automáticas
Limitadores de vazão
26
25/08/2009
Concreto de Alta Resistência
• Petronas
T
Towers
Um canteiro típico dos anos 80
27
25/08/2009
UM CANTEIRO NO ANO 2009
Construção & Inovação
• Melhoria continua do processo existente.
• Incorporação de soluções de fornecedores.
a evolução é lenta.
28
25/08/2009
a pegada ecológica
Precisamos de
29
25/08/2009
Na direção certa?
Melhoria do P
Processo
Valor agregado
Competi‐
tividade
Impacto Ambiental
Planejamento Estratégico da Cadeia Produtiva
www.cidb.org.za
www.constructingexcellence.org.uk/
www.construction-innovation.info
www.ccic-ccic.ca
www.bic.nu/
30
25/08/2009
Projeto Inovação Tecnológica na Construção
INOVAÇÃO & MUDANÇAS Ã
CLIMÁTICAS
31
25/08/2009
Análise do Ciclo de Vida
•
•
•
•
•
CO2
Energia
Matéria prima
Água
Resíduos
GT Materiais do CBCS
Qual a pegada de CO2?
Qual a meta de redução?
32
25/08/2009
INOVAÇÃO NO USO DE MADEIRA
Ã
Madeira
aplicações duráveis na construção é
33
25/08/2009
Consumo Per Capita de Madeira
0,17
,
M d
Mundo
0,57
EUA
0,11
Brasil
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
Serrada + Painéis m³/hab.ano
FAO State of the World’s Forests 2009 (dados 2006)
3 a 6 milhões de m³/ano
WWF (2009)
BOAS PRÁTICAS PARA MANTER A MADEIRA ILEGAL FOR A DE SEUS NEGÓCIOS
34
25/08/2009
1m³ de madeira não manejada
Madeira nativa, só certificada.
35
25/08/2009
Madeira na Construção
Moveis 16
Telhado 42
Casas pré‐
fabricadas 3
Forros e esquadrias 11
Formas Formas
28
18 toneladas de toras
18 toneladas de toras
Resíduos
57,6
Comercializada
42,4
Serrada
26,7
Beneficiada
6,8
Painéis 8,9
36
25/08/2009
Madeira industrializada gera menores perdas.
3 mese
37
25/08/2009
1 ano
38
25/08/2009
39
25/08/2009
Intensificar o uso de Intensificar
o uso de
madeira plantada industrializada em aplicações duráveis.
Inovação CONSUMO DE CIMENTO E MUDANÇAS CLIMÁTICAS
40
25/08/2009
Emissões Totais CO2 (2007)
0,90
Totaiss (gCO2/g cimento)
0,85
IPCC – média mundial
0,80
0,75
0,70
0,65
0,60
0 55
0,55
0,50
0,45
0,40
WBCSD*
Votorantim
Holcim
Lafarge**
Cimentos Brasileiros
1000
kg CO2/t cimento
k
800
600
78%
400
200
0
CP I
CP II E
CP III
CP IV
41
25/08/2009
Resistênciaa relativa (MPa/MPa 96%)
Margem de redução
do teor de clinquer
do teor de clinquer no Brasil
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
05
0,5
0,4
0,3
30
40
50
60
70
80
90
100
Teor de clínquer (%)
Como promover a mitigação?
INOVAÇÃO NA INDÚSTRIA DO Ã
Ú
CIMENTO
42
25/08/2009
Otimizando o uso de cimento.
Vantagem econômica
Admixtures
5,2
5,
Coarse
20,1
Water
0,4
Cement
57 9
57,9
Sand
16,3
Typical Brazilian Ready Mix Market
43
25/08/2009
Redução de Perdas 1000
Max
634
311
294
Perdas medidas (%)
Min
Mediana
100
10
56
44
38
9
23
7
8
6
2
1
Agregado graúdo
Areia
Cimento Concreto usinado
Souza et al. 1998
Teor de Aglomerante (kgg/m³)
Benchmark Literatura
Benchmark Literatura Brasileira
1000
800
600
400
200
0
0
20
40
60
80
100
120
Resistência à Compressão (MPa, 28 dias)
44
25/08/2009
Teor Específico de Cimento no Concreto
35
~90%
TEEC (kg/m³/MPa)
30
25
20
15
10
5
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Resistência à Compressão (MPa)
Literatura Brasileira + Estrangeira
+ Estrangeira
35
TEC (kg/m3/MP
Pa)
500kg/m³
30
25
20
1000kg/m³
15
10
5
250kg/m³
100kg/m³
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Resist. Compressão (MPa)
45
25/08/2009
Concreto Usinado & Obra
35
TEC (kg/m3/MP
Pa)
500kg/m³
30
25
20
obra
1000kg/m³
15
10
5
250kg/m³
100kg/m³
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Resist. Compressão (MPa)
Concreto Usinado & Obra
35
TEC (kg/m3/MP
Pa)
500kg/m³
30
25
20
obra
1000kg/m³
15
10
5
250kg/m³
100kg/m³
0
0
20
40
60
80
100
120
140
Resist. Compressão (MPa)
46
25/08/2009
Como aumentar a participação do concreto usinado?
Indústria Indústria
10,1
Concreteiras 15,3
Varejo 65 7
Varejo 65,7
Construtoras 8,9
Órgãos publicos 0,1
SNIC, 2008
Teor de Cimento & Durabilidade
.
“requeriments for minimum cement content
for minimum cement content
in standards should be revisited.”
Wasserman, Katz, Bentur, 2008 Minimum cement content requirements: a must or a myth? 47
25/08/2009
Conforto sem ar condicionado
A CASA COMO MAQUINA DE MORAR
(LE CORBUSIER) CORBUSIER) Qualquer coisa + ar condiconado
Qualquer coisa + ar condiconado
48
25/08/2009
Arquitetura bioclimática
Arquitetura bioclimática::
Edifícios São Estáticos, o Clima é Dinâmico
40
35
São Paulo, Temperaturas Médias 30 anos.
Temperatura (°C)
30
25
20
15
10
5
0
jan
fev
mar
abr
mai
jun
jul
ago
set
out
nov
dez
Inercia térmica
• Inércia térmica reduz consumo de energia em climas temperados.
li
t
d
• Exige grande massa de materiais,
– Emissão de CO2
– Geração de resíduos
– Consumo de recursos naturais
Consumo de recursos naturais
49
25/08/2009
Fachada Dinâmica
• Multifuncional:
– Sombreamento – Aquecimento de água • Iluminação natural controlada
Prado, R.T. A. Efeito de Sombreamento
Automático no Desempenho Energético
de Sistemas Prediais. Tese de doutorado.
PCC USP 1996.
Fachadas Dinâmicas no mercado
KIEFER TECHNIC SHOWROOM
Arq. Ernst Giselbrecth
50
25/08/2009
Fachadas dinâmicas atuais
partes móveis
Fachadas dinâmicas do Futuro:
Movimento Eletrônico
Tecidos + acionador SMA (Shape Memory Allys)
Coelho, Maes, 2008
51
25/08/2009
Solução do Presente
Materiais com Mudança de Fase
Não é possível ajustar ao longo do ano.
Uma Possibilidade:
Água como Material de Construção
• Liquida ou gel tixotrópico
q
g
p
• Baixo consumo: circuito fechado
• Água circula (opcional)
Capacidade térmica
– Refrigeração
– Aquecimento
maior que concreto e cerâmica
52
25/08/2009
Variação da Inércia Térmica em Tempo Real
50
kg
100k
kg
k
Baixa
inérciatérmica
térmica
Alta inércia
Rápido
equilíbriodocom
ambiente
Amortecimento
picoo térmico
Solução Construtiva
Componentes de Mercado
• Container
– Painéis de PVC rígido
P i éi d PVC í id
– Bolsas de PVC flexível
• Parede em steel‐frame
• Massa da parede ~50kg/m²
(drenada)
53
25/08/2009
Circulação
opcional
Painéis
com água
Depósito de água
Temperatura cste.
Testando as Idéias
• Participantes
–
–
–
–
–
–
Consórcio Brasil
USP (FAU, IEE, Poli)
USP
(FAU IEE P li)
UFRGS
UFSC
UFRJ
UFMG
UNICAMP
• Professores
• Estudantes
54
25/08/2009
Casa Solar Flex
Casa Solar Flex
Painel
Fotovoltaico
Isolante
2,5
, cm de
água
2,5 cm de
água
Fachada
ativa
55
25/08/2009
Resultados da Simulação: Madrid
1200
Água estática
KWh/m².ano
1000
800
Refrigeração
Aquecimento
600
400
Referência
PCM
Água 5cm
Água 16cm
R. Lamberts; M. Pacheco. Schematic Energy Analysis Report . Casa Solar Flex
MUITA COISA ESTA ACONTECENDO.
56
25/08/2009
Concreto Fotocatalítico Auto‐
Auto‐limpante
Degrada sujeira e a e a poluição
poluição do ar.
Radiação UV
Arq.. Richard Meier. Igreja do Jubileu,
Arq
Jubileu, Roma, 2003
Tecnologia de telhados frios
57
25/08/2009
Reactive Powder Concrete
http://www.imagineductal.com
Ano 2050 Zero net Energy
Zero net Energy Building
• Europa: – Projeto de €2 bi em 10 anos
• França: mandatório no ano 2015
World Business Council for
Sustainable Development
58
25/08/2009
Combater mudanças
Combater mudanças climaticas
Inovação Depende de
Disposição de correr
59
25/08/2009
crescimento econômico é devido a
NOVAS TECNOLOGIAS
Robert Solow (Prêmio Nobel 1987)
Nosso futuro depende de
na construção
t ã civil.
i il
60