Mudanças climáticas, construção e inovação - CBCS · aço cal cimento... Aço –9% Ci...

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Mudanças climáticas, Mudanças climáticas, construção e inovaçãoconstrução e inovação

Vanderley M. John

Escola Politécnica da USP

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2

http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages/images.php3?img_id=17006

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3

VidaVida

80

40

60

20

1200 1400 1600 1800 2000

PopulaçãoPopulação

6000

0

0 500 1000 1500 2000

http://www.sustainablescale.org/AreasofConcern/Population/PopulationandScale/QuickFacts.aspx

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4

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5

ESolar

Eemitida

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6

Temp =Temp = EEsolarsolar ‐‐ EEemitidaemitida

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7

COCO2 2 ((ppmppm))380

320

350

IPCC ‐ Climate Change 2007: The Physical Science Basis ‐ Summary for Policymakers http://www.ipcc.ch/

260

290

8000 6000 4000 2000 0 2000

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8

ÜÊÜÊCONSEQÜÊNCIAS?CONSEQÜÊNCIAS?

Aumento do nível do marAumento 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

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9

Chuvas torrenciais Chuvas torrenciais frequentesfrequentes

Secas ProlongadasSecas 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

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10

ÚÚ ÁÁITAIPÚITAIPÚ SEMSEM ÁGUAÁGUA??

Promon

MudançaMudança no regime de no regime de ventosventos

1o furacão observado na América do Sul

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11

CAUSASCAUSAS

CombustíveisCombustíveis

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12

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COCO2  2  e e ElectricidadeElectricidade (2001)(2001)

Peru

Noruega

Chile

Ecuador

Argentina

Venezuela

Colombia

Suécia

Brasil

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

India

China

Estados Unidos

Mexico

Chile

Eletricity Emissions g CO2/KWh (WRI, 2001)

COCO2 2 na eletricidadena eletricidade

300

350

100

150

200

250

CO2 (g/KWh)

(Estimativa pessoal a partir do PNE 2030 e WRI (2001))

0

50

2001 2017 2030

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Residências com ar condicionadoResidências com ar condicionado

entre 2005 e 2030

(PNE 2008)

entre 2005 e 2030

CalcárioCalcário

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Calcário na ConstruçãoCalcário na Construção

aço  cal cimento...

Aço – 9%

Ci t 6%Cimento – 6%das emissões de CO2 antropogênicas globais

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QueimadaQueimada

C  + O2 CO2

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WWF ‐ Juvenal Pereira

Moveis 16 Casas pré‐Moveis 16 Casas  préfabricadas 3

Forros e esquadrias 11

Formas 

Telhado 42

Construção: 84% da madeira

28

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da madeira disponível é consumida na construção

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ÃÃSustentabilidade social:

A CONSTRUÇÃO PRECISA A CONSTRUÇÃO PRECISA CRESCERCRESCER

http://media.outnow.ch/Movies/Images/2006/ManufacturedLandscapes/movie.fs/04.jpg

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http://www.trekearth.com/gallery/photo36814.htm

EvoluçãoEvolução dada produçãoprodução de de cimentocimentoOO exemploexemplo do do cimentocimento se se aplicaaplica a TODOS a TODOS osos materiaismateriais

nto

(milh

ões

ton)

Cim

en

WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report 2007

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EvoluçãoEvolução dada produçãoprodução de de cimentocimentoOO exemploexemplo do do cimentocimento se se aplicaaplica a TODOS a TODOS osos materiaismateriais

nto

(milh

ões

ton)

WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report 2007

Cim

en

Para Sobreviver Será NecessárioPara Sobreviver Será Necessário

na construçãona construção

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http://lh5.ggpht.com/_yXeZgj-vjFE/R38bw6sO2fI/AAAAAAAACQE/0jBHFAE7mdM/PICT0424.JPG

Cassino Cassino BiarritzBiarritz, 1882, 1882Arq. Calinaud. Construção: Edmond Goignet

2008, Canteiro predominante2008, Canteiro predominante

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24

2008, Canteiro predominante2008, Canteiro predominante

1983

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25

2007

“the construction industry is infamous for h b i i l i h fthe barriers it places in the way of 

innovation,”(CERF, 1998).

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Setores Industriais Setores Industriais maduros pulverizadosmaduros pulverizados

.

Powell & Moris, 2004

FornecedoresFornecedores InovadoresInovadores

Torneiras automáticasVálvula de dupla descarga.

Limitadores de vazãoAeradores

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• PetronasT

Concreto de Alta ResistênciaConcreto de Alta Resistência

Towers

Um canteiro típico dos anos 80Um canteiro típico dos anos 80

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UMCANTEIRONOANO2009

Construção & InovaçãoConstrução & Inovação

• Melhoria continua do processo existente.

• Incorporação de soluções de fornecedores.

a evolução é lenta.

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a pegada ecológica

Precisamos dePrecisamos de

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Melhoria do Melhoria do PP

Na direção certa?Na direção certa?

ProcessoProcesso

Competi‐tividade

Valor agregado

Impacto AmbientalImpacto Ambiental

Planejamento Estratégico da Planejamento Estratégico da Cadeia ProdutivaCadeia Produtiva

www.cidb.org.zawww.constructingexcellence.org.uk/

www.ccic-ccic.cawww.construction-innovation.info

www.bic.nu/

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Projeto Inovação Tecnológica na Construção

ÃÃINOVAÇÃO & MUDANÇAS INOVAÇÃO & MUDANÇAS CLIMÁTICASCLIMÁTICAS

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Análise do Ciclo de VidaAnálise do Ciclo de Vida

• CO2

• Energia

• Matéria prima

• Água

• Resíduos

GT Materiais do CBCS

Qual a pegada de CO2?

Qual a meta de redução?

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ÃÃINOVAÇÃO NO USO DE MADEIRAINOVAÇÃO NO USO DE MADEIRA

MadeiraMadeira

aplicações duráveis na construção é

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Consumo Per Capita de MadeiraConsumo Per Capita de Madeira

0,17M d

0,11

0,57

,

Brasil

EUA

Mundo

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/anoWWF (2009)

BOAS PRÁTICAS PARA MANTER A MADEIRA ILEGAL FOR A DE SEUS NEGÓCIOS

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1m³1m³ de madeira não manejadade madeira não manejada

Madeira nativa, só certificada.

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Madeira na ConstruçãoMadeira na Construção

Moveis 16 Casas  pré‐fabricadas 3

Forros e esquadrias 11

Formas

Telhado 42

Formas 28

18 toneladas 18 toneladas de torasde toras

Resíduos57,6

Serrada26,7

Beneficiada6,8

Painéis 8,9

Comercializada42,4

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Madeira industrializada gera menores perdas.

3 mese

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38

1 ano

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39

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Intensificar o uso deIntensificar o uso de madeira plantada industrializada madeira plantada industrializada 

em aplicações duráveis.

Inovação 

CONSUMO DE CIMENTO E CONSUMO DE CIMENTO E MUDANÇAS CLIMÁTICASMUDANÇAS CLIMÁTICAS

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Emissões Totais COEmissões Totais CO22 (2007)(2007)

0,90

0 55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0,85

s(gCO

2/g cimen

to) IPCC – média mundial

0,40

0,45

0,50

0,55

WBCSD* Votorantim Holcim Lafarge**

Totais

Cimentos BrasileirosCimentos Brasileiros

1000

400

600

800

kg C

O2/t

cim

ento

78%

0

200

CP I CP II E CP III CP IV

k

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42

Margem de reduçãoMargem de reduçãodo teor de do teor de clinquerclinquer no Brasilno Brasil

1,06%

)

0 5

0,6

0,7

0,8

0,9

a relativa (M

Pa/M

Pa 9

0,3

0,4

0,5

30 40 50 60 70 80 90 100

Resistên

cia

Teor de clínquer (%)

à Úà ÚComo promover a mitigação?

INOVAÇÃO NA INDÚSTRIA DO INOVAÇÃO NA INDÚSTRIA DO CIMENTOCIMENTO

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Otimizando o uso de cimento.

Vantagem econômicaVantagem econômica

Admixtures5,2

Water0,4

Cement57 9

Coarse20,1

5, 0,4

57,9Sand16,3

Typical Brazilian Ready Mix Market

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Redução de Perdas Redução de Perdas 

294 311

1000Max

Min

634

23

97 6

38 44 56

810

100

Perdas m

edidas (%

)

Min

Mediana

Souza et al. 1998

2

1

Agregado graúdo Areia Cimento Concreto usinado

Benchmark Benchmark LiteraturaLiteratura BrasileiraBrasileira

800

1000

g/m³)

400

600

800

e Aglom

eran

te(kg

0

200

0 20 40 60 80 100 120

Teor

d

Resistência à Compressão (MPa, 28 dias)

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Teor Específico de Cimento no Teor Específico de Cimento no ConcretoConcreto

30

35

~90%

10

15

20

25

30

EC (kg/m³/MPa)

0

5

0 20 40 60 80 100 120 140

TE

Resistência à Compressão (MPa)

30

35

Pa) 500kg/m³

LiteraturaLiteratura BrasileiraBrasileira + + EstrangeiraEstrangeira

10

15

20

25

TEC (kg/m

3 /MP

1000kg/m³

0

5

0 20 40 60 80 100 120 140

Resist. Compressão (MPa)

250kg/m³100kg/m³

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Concreto Usinado & ObraConcreto Usinado & Obra

30

35Pa) 500kg/m³

10

15

20

25

TEC (kg/m

3 /MP

1000kg/m³obra

0

5

0 20 40 60 80 100 120 140

Resist. Compressão (MPa)

250kg/m³100kg/m³

Concreto Usinado & ObraConcreto Usinado & Obra

30

35

Pa) 500kg/m³

10

15

20

25

TEC (kg/m

3 /MP

1000kg/m³obra

0

5

0 20 40 60 80 100 120 140

Resist. Compressão (MPa)

250kg/m³100kg/m³

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Como aumentar a participação Como aumentar a participação do concreto usinado?do concreto usinado?

Indústria

Varejo 65 7

Indústria 10,1

Concreteiras 15,3

Varejo 65,7

Construtoras 8,9

Órgãos publicos 0,1

SNIC, 2008

Teor de Cimento & DurabilidadeTeor de Cimento & Durabilidade

.

“requeriments for minimum cement contentrequeriments for minimum cement contentin standards should be revisited.”

Wasserman, Katz, Bentur, 2008 Minimum cement content requirements: a must or a myth? 

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Conforto sem ar condicionado

A CASA COMO MAQUINA DE MORARA CASA COMO MAQUINA DE MORAR((LELE CORBUSIERCORBUSIER) ) 

Qualquer coisa + ar Qualquer coisa + ar condiconadocondiconado

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Arquitetura Arquitetura bioclimáticabioclimática::Edifícios São Estáticos, o Clima é DinâmicoEdifícios São Estáticos, o Clima é Dinâmico

35

40

São Paulo, Temperaturas Médias 30 anos.

15

20

25

30

Tempe

ratura (°C)

0

5

10

jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

InerciaInercia térmicatérmica

• Inércia térmica reduz consumo de energia em li t dclimas temperados.

• Exige grande massa de materiais,– Emissão de CO2

– Geração de resíduos

– Consumo de recursos naturaisConsumo de recursos naturais

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Fachada DinâmicaFachada 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 mercadoFachadas Dinâmicas no mercado

KIEFER TECHNIC SHOWROOMArq. Ernst Giselbrecth

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Fachadas dinâmicas atuaisFachadas dinâmicas atuais

partes móveis

Fachadas dinâmicas do Futuro:Fachadas dinâmicas do Futuro:Movimento EletrônicoMovimento Eletrônico

Coelho, Maes, 2008

Tecidos + acionador SMA (Shape Memory Allys)

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Solução do PresenteSolução do PresenteMateriais com Mudança de FaseMateriais com Mudança de Fase

Não é possível ajustar ao longo do ano.

Uma Possibilidade:Uma Possibilidade:Água como Material de ConstruçãoÁgua como Material de Construção

• Liquida ou gel tixotrópico Capacidade térmicaq g p

• Baixo consumo: circuito fechado

• Água circula (opcional)– Refrigeração

– AquecimentoAquecimento

maior que 

concreto e cerâmica

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53

Variação da Inércia Térmica Variação da Inércia Térmica em Tempo Realem Tempo Real

100 k50 k100 kgAlta inércia térmica Amortecimento do pico térmico

50 kgBaixa inércia térmica Rápido equilíbrio com o ambiente

Solução ConstrutivaSolução ConstrutivaComponentes de MercadoComponentes de Mercado• Container

P i éi d PVC í id– Painéis de PVC  rígido

– Bolsas de PVC flexível

• Parede em steel‐frame

• Massa da parede ~50kg/m²(drenada)

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Circulação opcional

Painéiscom água

Depósito de águaTemperatura cste.

Testando as IdéiasTestando as Idéias

• ParticipantesUSP (FAU IEE P li)– USP (FAU, IEE, Poli)

– UFRGS

– UFSC

– UFRJ

– UFMG

– UNICAMPUNICAMP

• Professores

• EstudantesConsórcio Brasil

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Casa Solar Casa Solar FlexFlex

PainelFotovoltaico

Isolante

2,5 cm de ,água

2,5 cm de água

Fachadaativa

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Resultados da Simulação: MadridResultados da Simulação: Madrid

1200

Água estática

600

800

1000

KWh/m².an

o

Refrigeração

Aquecimento

Água estática

400

600

Referência PCM Água 5cm Água 16cm

R. Lamberts; M. Pacheco. Schematic Energy Analysis Report . Casa Solar Flex

MUITA COISA ESTA ACONTECENDO.MUITA COISA ESTA ACONTECENDO.

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ConcretoConcreto FotocatalíticoFotocatalítico AutoAuto‐‐limpantelimpante

DegradaDegrada sujeirasujeira e a e a poluiçãopoluição do ar.do ar.ArqArq. Richard Meier. . Richard Meier. IgrejaIgreja do do JubileuJubileu, Roma, 2003, Roma, 2003RadiaçãoRadiação UVUV

Tecnologia de telhados friosTecnologia de telhados frios

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Reactive Powder ConcreteReactive Powder Concrete

http://www.imagineductal.com

Ano 2050 Ano 2050 Zero net Zero net EnergyEnergy BuildingBuilding

• Europa: – Projeto de €2 bi em 10 anos

• França: mandatório no ano 2015

World Business Council forSustainable Development

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Combater Combater mudançasmudanças climaticasclimaticas

Inovação Depende deInovação Depende de

Disposição de correr

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60

crescimento econômico é devido a

NOVAS TECNOLOGIASNOVAS TECNOLOGIASRobert Solow (Prêmio Nobel 1987)

Nosso futuro depende deNosso futuro depende de

t ã i ilna construção civil.