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25/08/2009
1
Mudanças climáticas, Mudanças climáticas, construção e inovaçãoconstrução e inovação
Vanderley M. John
Escola Politécnica da USP
25/08/2009
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
25/08/2009
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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13
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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14
Residências com ar condicionadoResidências com ar condicionado
entre 2005 e 2030
(PNE 2008)
entre 2005 e 2030
CalcárioCalcário
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15
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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18
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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21
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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22
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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23
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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28
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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40
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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41
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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44
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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45
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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46
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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49
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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50
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
25/08/2009
51
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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52
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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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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55
Casa Solar Casa Solar FlexFlex
PainelFotovoltaico
Isolante
2,5 cm de ,água
2,5 cm de água
Fachadaativa
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56
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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59
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.