4 - Estudio de Impacto Ambiental - Análisis de Ciclo de Vida

Estudiuo de Impacto Ambiental - Análisis de Ciclo de Vida

1. UNIDAD 8 ACV Ing. Mauro Ferrarese UTN FRRTA – INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA III

2. Análisis del Ciclo de Vida (ACV) Una Herramienta para la Sostenibilidad Ambiental Objetivos de la Clase Comprender el concepto y la importancia del ACV Conocer las fases y metodología del ACV Aplicar el ACV en el contexto de la ingeniería electromecánica- Analizar casos prácticos y sus implicaciones ambientales

3. ¿Qué es el Análisis del Ciclo de Vida? Metodología para evaluar impactos ambientales de un producto/proceso Análisis "de la cuna a la tumba“ Herramienta normalizada (ISO 14040/14044)- Consideración de todos los procesos y materiales involucrados

4. Fases del ACV 1. Obtención de materias primas 2. Manufactura y procesamiento 3. Distribución y transporte 4. Uso y mantenimiento 5. Fin de vida útil y disposición final

5. Metodología del ACV Cuatro etapas principales: Definición de objetivos y alcance Unidad funcional Límites del sistema Requisitos de calidad de datos Análisis de inventario Recopilación de datos Flujos de entrada/salida Balances de materia y energía Evaluación de impactos Categorías de impacto Caracterización Normalización y ponderación Interpretación Análisis de resultados Conclusiones Recomendaciones

6. Aplicaciones en Ingeniería Electromecánica Diseño de equipos y sistemas Selección de materiales Eficiencia energética Mantenimiento preventivo Gestión de residuos

7. Categorías de Impacto Ambiental Cambio climático (GEI) Agotamiento de recursos Acidificación Eutrofización Toxicidad humana Ecotoxicidad Uso del suelo Agotamiento de la capa de ozono

8. Comparativa Motor Estándar IE2 vs Motor Alta Eficiencia IE4 1. Definición de Objetivos y Alcance Objetivo del estudio: Evaluar el impacto ambiental completo de dos alternativas de motores eléctricos Determinar la opción más sostenible considerando todo el ciclo de vida Identificar oportunidades de mejora en el diseño y operación Unidad Funcional: Suministro de potencia mecánica de 75 kW durante 20 años de operación 4,000 horas de operación anual Velocidad nominal: 1,500 rpm Par nominal: 477 Nm

9. Alcance del Sistema: Extracción y procesamiento de materias primas Fabricación de componentes Ensamblaje Transporte Operación y mantenimiento Disposición final

10. 2. Análisis de Inventario 2.1 Materiales y Fabricación Motor IE2: Acero eléctrico: 320 kg Extracción mineral: 480 kg Energía procesamiento: 2,880 kWh Emisiones CO2: 1,440 kg Cobre: 45 kg Extracción mineral: 180 kg Energía procesamiento: 675 kWh Emisiones CO2: 337.5 kg Aluminio: 28 kg Extracción bauxita: 112 kg Energía procesamiento: 420 kWh Emisiones CO2: 210 kg Aislantes: 12 kg Materiales sintéticos Energía procesamiento: 180 kWh Emisiones CO2: 90 kg

11. Motor IE4: Acero eléctrico: 340 kg Extracción mineral: 510 kg Energía procesamiento: 3,060 kWh Emisiones CO2: 1,530 kg Cobre: 52 kg Extracción mineral: 208 kg Energía procesamiento: 780 kWh Emisiones CO2: 390 kg Aluminio: 30 kg Extracción bauxita: 120 kg Energía procesamiento: 450 kWh Emisiones CO2: 225 kg Aislantes: 15 kg Materiales sintéticos Energía procesamiento: 225 kWh Emisiones CO2: 112.5 kg

12. Motor IE2: Consumo energético: Potencia entrada: 79.7 kW Energía anual: 319,128 kWh Energía total: 6,382,560 kWh Mantenimiento: Lubricante: 20 L/año Rodamientos: 4 cambios Energía mantenimiento: 2,000 kWh Emisiones CO2: Operación: 3,191.28 ton Mantenimiento: 1 ton Motor IE4: Consumo energético: Potencia entrada: 77.8 kW Energía anual: 311,526 kWh Energía total: 6,230,520 kWh Mantenimiento: Lubricante: 15 L/año Rodamientos: 3 cambios Energía mantenimiento: 1,500 kWh Emisiones CO2: Operación: 3,115.26 ton Mantenimiento: 0.75 ton 2.2 Fase de Uso (20 años)

13. 2.3 Fin de Vida Motor IE2: Reciclabilidad: 85% Energía reciclaje: 1,200 kWh Emisiones CO2: 600 kg Residuos vertedero: 60.75 kg Motor IE4: Reciclabilidad: 88% Energía reciclaje: 1,400 kWh Emisiones CO2: 700 kg Residuos vertedero: 52.44 kg

14. 3. Evaluación de Impactos 3.1 Categorías de Impacto Cambio Climático (kg CO2 eq ) IE2: 3,193.32 ton IE4: 3,117.71 ton Reducción: 75.61 ton (2.37%) Agotamiento de Recursos (kg Sb eq ) IE2: 42.5 kg IE4: 46.8 kg Incremento: 4.3 kg (10.12%) Acidificación (kg SO2 eq ) IE2: 15.8 ton IE4: 15.4 ton Reducción: 0.4 ton (2.53%) Toxicidad Humana (kg 1,4-DB eq ) IE2: 825 kg IE4: 890 kg Incremento: 65 kg (7.88%)

15. 4. Interpretación y Uso del ACV 4.1 Hallazgos Clave El 98% del impacto ambiental ocurre durante la fase de uso La mayor eficiencia del IE4 compensa su mayor impacto en fabricación El período de retorno ambiental es de 1.2 años La reciclabilidad mejorada del IE4 reduce impacto en fin de vida

16. 4.2 Aplicaciones del ACV Decisión de Compra: Justificación de inversión inicial mayor ROI ambiental y económico Cumplimiento de normativas ambientales Mejoras en Diseño: Identificación de materiales críticos Optimización de proceso productivo Mejora en reciclabilidad Optimización Operacional: Programas de mantenimiento Condiciones óptimas de operación Estrategias de control Marketing y Certificación: Declaración Ambiental de Producto Certificación de eficiencia Diferenciación en mercado

17. 4.3 Recomendaciones Derivadas Fabricación: Optimizar cantidad de materiales Usar materiales reciclados Mejorar eficiencia productiva Operación: Implementar variadores de frecuencia Monitorear condiciones de operación Programa preventivo de mantenimiento Fin de Vida: Diseño para des-ensamblaje Programa de recuperación Alianzas con recicladores

18. .Conclusiones del ACV Beneficios Ambientales (20 años): Reducción emisiones CO2: 75.61 ton Ahorro energético: 152,040 kWh Menor generación residuos: 8.31 kg Beneficios Económicos: Ahorro energético: $18,244.80 Menor costo mantenimiento: $1,000/año ROI: 4.2 años Beneficios Técnicos: Mayor vida útil Menor mantenimiento Mejor desempeño Impacto en Sostenibilidad: Contribución a metas de reducción CO2 Mejora en eficiencia recursos Ejemplo de economía circular

19. Beneficios del ACV Toma de decisiones informada Identificación de hotspots ambientales Optimización de procesos Cumplimiento normativo Ventaja competitiva Innovación en diseño

20. Desafíos y Limitaciones Disponibilidad de datos Complejidad de los sistemas Incertidumbre en los resultados Costos de implementación Necesidad de expertise técnico

21. Tendencias Futuras Integración con Industria 4.0 ACV en tiempo real Economía circular Diseño para sostenibilidad Standardización internacional

22. Conclusiones El ACV es una herramienta fundamental para la sostenibilidad Importancia en la formación de ingenieros Aplicación práctica en decisiones técnicas Contribución a los Objetivos de Desarrollo Sostenible

23. Ejemplo: ACV en una Botella de Plástico de Agua Contexto: Una empresa quiere evaluar el impacto ambiental de su botella de plástico desechable y compararlo con una botella reutilizable para entender qué opción es más sostenible. Definición de Objetivos y Alcance Objetivo: Determinar cuál de las botellas tiene un menor impacto ambiental. Unidad funcional: 1 litro de agua embotellada. Límites del sistema: Desde la extracción de materias primas hasta la disposición final.

24. 2. Análisis del Inventario Recolección de Datos: Se cuantifican los materiales necesarios para fabricar la botella desechable (PET) y la botella reutilizable (acero inoxidable). Flujo de Energía y Emisiones: Se registran datos como: Energía utilizada en la fabricación Emisiones durante el transporte Residuos generados en cada fase.

25. 3. Evaluación del Impacto Clasificación y Caracterización: Se miden los impactos en categorías como calentamiento global, agotamiento de recursos y generación de residuos. Resultados: Botella desechable: Alto impacto en emisiones de CO₂ debido a la producción de plástico y su bajo índice de reciclaje. Botella reutilizable: Mayor impacto inicial (más energía y materiales para fabricar acero inoxidable), pero reducido a lo largo del tiempo si se reutiliza con frecuencia.

26. 4. Interpretación Conclusión: Si se reutiliza 50 veces, la botella de acero inoxidable emite un 60% menos de CO₂ y genera menos residuos en comparación con el uso equivalente de botellas desechables. Recomendaciones: Promover el uso de botellas reutilizables y desarrollar campañas para aumentar su uso efectivo. Este análisis ayuda a la empresa a tomar decisiones informadas para reducir su impacto ambiental, apoyando tanto la sostenibilidad como el compromiso con el medioambiente.

27. MUCHAS GRACIAS