25/08/2009. Vanderley M. John. Escola Politécnica da USP

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1 Mudanças climáticas, construção e inovação Vanderley M. John Escola Politécnica da USP 1

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3 Vida População

4 4

5 E Solar E emitida 5

6 Temp = E solar E emitida 6

7 CO 2 (ppm) IPCC Climate Change 2007: The Physical Science Basis Summary for Policymakers

8 CONSEQÜÊNCIAS? 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, (2005) DOI: /science

9 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

10 ITAIPÚ SEM ÁGUA? Promon Mudança no regime de ventos 1 o furacão observado na América do Sul 10

11 CAUSAS Combustíveis 11

12 12

13 CO 2 e Electricidade (2001) Noruega Peru Brasil Suécia Colombia Venezuela Argentina Ecuador Chile Mexico Estados Unidos China India Eletricity Emissions g CO 2 /KWh (WRI, 2001) 350 CO 2 na eletricidade CO2 (g/kwh) (Estimativa pessoal a partir do PNE 2030 e WRI (2001)) 13

14 Residências com ar condicionado entre 2005 e 2030 (PNE 2008) Calcário 14

15 Calcário na Construção aço cal cimento... Aço 9% Cimento 6% das emissões de CO 2 antropogênicas globais 15

16 Queimada C + O 2 CO 2 16

17 17

18 WWF Juvenal Pereira Moveis16 Casas pré fabricadas 3 Telhado 42 Forros e esquadrias 11 Formas 28 Construção: 84% da madeira 18

19 da madeira disponível é consumida na construção 19

20 Sustentabilidade social: Ã A CONSTRUÇÃO PRECISA CRESCER 6/ManufacturedLandscapes/movie.fs/04.jp g 20

21 14.htm Evolução da produção de cimento O exemplo do cimento se aplica a TODOS os materiais nto (milhões ton) Cimen WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report

22 Evolução da produção de cimento O exemplo do cimento se aplica a TODOS os materiais Cimen nto (milhões ton) WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report 2007 Para Sobreviver Será Necessário na construção 22

23 AE7mdM/PICT0424.JPG Cassino Biarritz, 1882 Arq. Calinaud. Construção: Edmond Goignet 2008, Canteiro predominante 23

24 2008, Canteiro predominante

25 2007 the construction industry is infamous for the barriers it places in the way of innovation, (CERF, 1998). 25

26 Setores Industriais maduros pulverizados Powell & Moris, Fornecedores Inovadores Válvula de dupla descarga. Torneiras automáticas Aeradores Limitadores de vazão 26

27 Concreto de Alta Resistência Petronas Towers Um canteiro típico dos anos 80 27

28 UMCANTEIRONOANO2009 Construção & Inovação Melhoria continua do processo existente. Incorporação de soluções de fornecedores. a evolução é lenta. 28

29 a pegada ecológica Precisamos de 29

30 Na direção certa? Melhoria do Processo Valor agregado Competitividade Impacto Ambiental Planejamento Estratégico da Cadeia Produtiva

31 Projeto Inovação Tecnológica na Construção INOVAÇÃO & MUDANÇAS CLIMÁTICAS 31

32 Análise do Ciclo de Vida CO 2 Energia Matéria prima Água Resíduos GT Materiais do CBCS Qual a pegada de CO 2? Qual a meta de redução? 32

33 INOVAÇÃO NO USO DE MADEIRA Madeira aplicações duráveis na construção é 33

34 Consumo Per Capita de Madeira Mundo 0,17 EUA 0,57 Brasil 0,11 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

35 1m³ de madeira não manejada Madeira nativa, só certificada. 35

36 Madeira na Construção Moveis 16 Casas préfabricadas 3 Telhado 42 Forros e esquadrias 11 Formas toneladas de toras Resíduos 57,6 Comercializada 42,4 Serrada 26,7 Painéis 8,9 Beneficiada 6,8 36

37 Madeira industrializada gera menores perdas. 3 mese 37

38 1 ano 38

39 39

40 Intensificar o uso de madeira plantada industrializada em aplicações duráveis. Inovação CONSUMO DE CIMENTO E MUDANÇAS CLIMÁTICAS 40

41 Emissões Totais CO 2 (2007) Totais (gco2/g cimento) 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0, ,55 0,50 0,45 0,40 IPCC média mundial WBCSD* Votorantim Holcim Lafarge** Cimentos Brasileiros 1000 kg CO2/t cimento % 0 CP I CP II E CP III CP IV 41

42 Margem de redução do teor de clinquer no Brasil 6%) Resistência relativa (MPa/MPa 9 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 05 0,5 0,4 0, Teor de clínquer (%) Como promover a mitigação? INOVAÇÃO NA INDÚSTRIA DO CIMENTO 42

43 Otimizando o uso de cimento. Vantagem econômica Admixtures Water 5,2 0,4 Coarse 20,1 Sand 16,3 Cement 57,9 Typical Brazilian Ready Mix Market 43

44 Redução de Perdas Max Min Perdas medidas (%) Mediana Agregado graúdo Areia Cimento Concreto usinado Souza et al Benchmark Literatura Brasileira Teor d e Aglomerante (kg g/m³) Resistência à Compressão (MPa, 28 dias) 44

45 Teor Específico de Cimento no Concreto ~90% TE EC (kg/m³/mpa) Resistência à Compressão (MPa) Literatura Brasileira + Estrangeira TEC (kg/m 3 /MP Pa) kg/m³ 1000kg/m³ kg/m³ 250kg/m³ Resist. Compressão (MPa) 45

46 Concreto Usinado & Obra TEC (kg/m 3 /MP Pa) kg/m³ obra 1000kg/m³ kg/m³ 250kg/m³ Resist. Compressão (MPa) Concreto Usinado & Obra TEC (kg/m 3 /MP Pa) kg/m³ obra 1000kg/m³ kg/m³ 250kg/m³ Resist. Compressão (MPa) 46

47 Como aumentar a participação do concreto usinado? Indústria 10,1 Concreteiras 15,3 Varejo 65,7 Construtoras 8,9 Órgãos publicos 0,1 SNIC, 2008 Teor de Cimento & Durabilidade. requeriments for minimum cement content in standards should be revisited. Wasserman, Katz, Bentur, 2008 Minimum cement content requirements: a must or a myth? 47

48 Conforto sem ar condicionado A CASA COMO MAQUINA DE MORAR (LE CORBUSIER) Qualquer coisa + ar condiconado 48

49 Arquitetura bioclimática: Edifícios São Estáticos, o Clima é Dinâmico 40 São Paulo, Temperaturas Médias 30 anos Temperatura ( C) jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Inercia térmica Inércia térmica reduz consumo de energia em climas temperados. Exige grande massa de materiais, Emissão de CO 2 Geração de resíduos Consumo de recursos naturais 49

50 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 Fachadas Dinâmicas no mercado KIEFER TECHNIC SHOWROOM Arq. Ernst Giselbrecth 50

51 Fachadas dinâmicas atuais partes móveis Fachadas dinâmicas do Futuro: Movimento Eletrônico Tecidos + acionador SMA (Shape Memory Allys) Coelho, Maes,

52 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 Baixo consumo: circuito fechado Água circula (opcional) Refrigeração Aquecimento Capacidade térmica maior que concreto e cerâmica 52

53 Variação da Inércia Térmica em Tempo Real kg kg Baixa Alta inércia térmica Rápido Amortecimento equilíbrio do com pico o térmico ambiente Solução Construtiva Componentes de Mercado Container Piéi Painéis de PVC rígido íid Bolsas de PVC flexível Parede em steel frame Massa da parede ~50kg/m² (drenada) 53

54 Circulação opcional Painéis com água Depósito de água Temperatura cste. Testando as Idéias Consórcio Brasil Participantes USP (FAU, IEE, Poli) UFRGS UFSC UFRJ UFMG UNICAMP Professores Estudantes 54

55 Casa Solar Flex Painel Fotovoltaico Isolante 2,5 cm de água Fachada ativa 2,5 cm de água 55

56 Resultados da Simulação: Madrid 1200 Água estática KWh/m².ano Refrigeração Aquecimento 400 Referência PCM Água 5cm Água 16cm R. Lamberts; M. Pacheco. Schematic Energy Analysis Report. Casa Solar Flex MUITA COISA ESTA ACONTECENDO. 56

57 Concreto Fotocatalítico Auto limpante Radiação UV Degrada sujeira e a poluição do ar. Arq. Richard Meier. Igreja do Jubileu, Roma, 2003 Tecnologia de telhados frios 57

58 Reactive Powder Concrete Ano 2050 Zero net Energy Building Europa: Projeto de 2 bi em 10 anos França: mandatório no ano 2015 World Business Council for Sustainable Development 58

59 Combater mudanças climaticas Inovação Depende de Disposição de correr 59

60 crescimento econômico é devido a NOVAS TECNOLOGIAS Robert Solow (Prêmio Nobel 1987) Nosso futuro depende de na construção civil. il 60

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