Ingeniería del ciclo de vida

La ingeniería del ciclo de vida (ECV) es una metodología de ingeniería orientada a la sostenibilidad que considera los impactos técnicos, ambientales y económicos integrales de las decisiones dentro del ciclo de vida del producto. Alternativamente, puede definirse como "actividades de desarrollo de productos orientadas a la sostenibilidad dentro del alcance de uno a varios ciclos de vida del producto". ^{[ 1 ]} La ECV requiere análisis para cuantificar la sostenibilidad, estableciendo objetivos apropiados para el impacto ambiental. La aplicación de metodologías y tecnologías complementarias permite a los ingenieros aplicar la ECV para cumplir con los objetivos ambientales.

LCE se introdujo por primera vez en la década de 1980 como un enfoque de ingeniería ascendente y se adoptó ampliamente en la década de 1990 como un enfoque sistemático de "la cuna a la tumba". ^{[ 2 ]} El objetivo de LCE es encontrar el mejor compromiso posible en la ingeniería de productos ^{[ 3 ]} para satisfacer las necesidades de la sociedad minimizando los impactos ambientales . ^{[ 4 ]}  La metodología está estrechamente relacionada con, y se superpone con, la evaluación del ciclo de vida (ACV) para evaluar los impactos ambientales; y el costo del ciclo de vida (CCV) para evaluar los impactos económicos.

El ciclo de vida del producto se define formalmente por la norma ISO 14040 como las "etapas consecutivas e interconectadas de un sistema de producto, desde la adquisición de materia prima o la generación a partir de recursos naturales hasta la disposición final". ^{[ 5 ]} El análisis integral del ciclo de vida considera tanto los procesos ascendentes como descendentes. ^{[ 6 ]} Los procesos ascendentes incluyen "la extracción y producción de materias primas y la fabricación", y los procesos descendentes incluyen la disposición del producto (como el reciclaje o el envío de residuos a vertederos). ^{[ 1 ]} El análisis del ciclo de vida (ACV) tiene como objetivo reducir las consecuencias negativas del consumo y la producción, y garantizar un buen nivel de vida para las generaciones futuras, mediante la reducción de residuos y la mejora de la eficiencia y la sostenibilidad de los procesos de desarrollo e ingeniería de productos.

La ingeniería del ciclo de vida se define en la Enciclopedia de Ingeniería de Producción de CIRP como:

"Las actividades de ingeniería que incluyen la aplicación de principios tecnológicos y científicos a la fabricación de productos con el objetivo de proteger el medio ambiente, conservar los recursos, fomentar el progreso económico, teniendo en cuenta las preocupaciones sociales y la necesidad de sostenibilidad, al tiempo que se optimiza el ciclo de vida del producto y se minimizan la contaminación y los residuos." ^{[ 7 ]}

La definición de LCE suele ser cuestionada en cuanto a su propósito principal, pero el propósito consensuado de LCE es evaluar y contribuir a la mejora de los servicios y consecuencias ambientales, de salud y de sostenibilidad general de los productos en todas las etapas del ciclo de vida. ^{[ 8 ]}

El primer paso para completar un ACV o un ECV es determinar los umbrales de sostenibilidad adecuados para utilizar como objetivos ambientales para el sistema del producto. El marco propuesto por Lyngby para el ECV es un enfoque combinado de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba que utiliza objetivos basados ​​en límites planetarios . Los límites planetarios se pueden utilizar para establecer límites a la capacidad de carga de la Tierra , definiendo umbrales superiores para el sistema ambiental. ^{[ 9 ]}

La ecuación IPAT [Impacto = Población (o Volumen) x Afluencia (o Consumo) x Tecnología (o Consumo por Unidad Producida)] es un método aceptado para cuantificar el impacto del consumo. El LCE puede utilizarse para gestionar el impacto ambiental total al abordar el efecto de la tecnología (producto individual y ciclo de vida del producto) y el efecto del volumen (crecimiento previsto del volumen a medida que aumentan el consumo y la población) de la ingeniería de productos. ^{[ 4 ]} Los impactos se consideran dentro del contexto de las condiciones límite técnicas para verificar la viabilidad de las soluciones propuestas.

La tecnología moderna ofrece nuevas e innovadoras oportunidades para LCE:

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  El análisis visual (AV) integra la visualización y el análisis de datos para procesar grandes conjuntos de datos dinámicos y resolver problemas complejos. Los investigadores recopilan y sintetizan datos históricos y en tiempo real, así como el flujo de información a lo largo de todas las etapas del ciclo de vida, incluyendo los impactos de las etapas anteriores y posteriores. El ACV utiliza datos cuantificados para construir modelos predictivos (por ejemplo, métodos basados ​​en simulación, análisis de escenarios) y visuales que guíen la toma de decisiones. Al simplificar la presentación de modelos y resultados, y adaptar las visualizaciones a la audiencia, el AV facilita la interacción de las personas con los datos, permitiendo la colaboración y una mejor transferencia de conocimiento . ^{[ 10 ]}
• La realidad aumentada (RA) y la realidad mixta (RM) permiten la interacción con objetos reales y virtuales en un entorno determinado. En la fase de interpretación del ACV, donde se consideran los inventarios y los impactos de los procesos, la RA/RM facilita la interacción con conjuntos de datos complejos para investigar escenarios y validar supuestos. Tiene el potencial de derribar barreras que inhiben el flujo de información. ^{[ 11 ]}
• El diseño de procesos integrados es una metodología que implica identificar e integrar procesos a lo largo de todo el ciclo de vida con el objetivo de mejorar el rendimiento. Utilizando esta información, el análisis identifica mejoras, redefine el intercambio de información y aumenta la interoperabilidad entre sistemas. El enfoque integrado propuesto promueve sinergias entre campos como la ingeniería del ciclo de vida y el diseño de productos para mejorar el rendimiento en comparación con el ciclo de vida actual del producto. ^{[ 3 ]} Estos sistemas y procesos deben integrarse para derribar barreras al "recopilar y sintetizar flujos de información a través de las etapas del ciclo de vida". ^{[ 12 ]}
• El modelado de información de construcción (BIM) potencia la evaluación del ciclo de vida (ECV) mediante la representación digital de edificios y sistemas constructivos, fomentando un análisis más avanzado de estos sistemas a través del intercambio, el uso y la actualización constante de los datos del edificio durante todo su ciclo de vida. BIM permite una gestión de la información mejorada en edificios y sistemas constructivos en todas las etapas del ciclo de vida mediante la visualización, comunicación y coordinación avanzadas de datos. BIM incluye modelos y procesos de cálculo que estiman el impacto ambiental de los edificios al considerar el uso de energía, el uso de materiales y la información sobre emisiones a lo largo del ciclo de vida de los sistemas constructivos. ^{[ 13 ]}

El LCE se utiliza con mayor frecuencia como parte de los sistemas de calificación de edificios verdes o por particulares que buscan evaluar las consecuencias ambientales o de sostenibilidad de proyectos o productos de construcción específicos. Las partes interesadas que desean desarrollar operaciones más sostenibles a nivel de ciclo de vida o evaluar sus productos desde una perspectiva de ciclo de vida utilizan el LCE para evaluar y mejorar las operaciones, maximizar la eficiencia y alcanzar los objetivos ambientales o económicos deseados. Minimizar las consecuencias ambientales adversas y optimizar el uso de los recursos son dos conceptos centrales en la aplicación del LCE. ^{[ 1 ] [ 8 ]}

Una implementación importante de la LCE a escala internacional se encuentra en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas . Los ODS son 17 objetivos que abordan problemáticas ambientales, económicas y sociales internacionales que deben resolverse para 2030. La LCE debe implementarse en las soluciones a estos problemas, ya que requieren evaluación y acción a lo largo de todo su ciclo de vida, y están directa o indirectamente vinculadas a políticas y toma de decisiones sostenibles. ^{[ 8 ]}

Los temas clave en la ingeniería del ciclo de vida son los económicos, sociales, ambientales y tecnológicos. Estos temas están interrelacionados y pueden verse influenciados por la ingeniería del ciclo de vida.

La ingeniería del ciclo de vida es una metodología y práctica de evaluación que enfrenta una demanda creciente en las industrias de arquitectura, construcción y diseño. El cambio hacia la " construcción verde " o la construcción sostenible ha aumentado la necesidad de LCE en el diseño, construcción, operación y demolición de edificios. Los beneficios ambientales y económicos recientemente descubiertos de las prácticas de construcción sostenible se determinan y se hacen accesibles a través de LCE. LCE aporta valor a las empresas al revelar y cuantificar los beneficios de la construcción sostenible con respecto al impacto ambiental, la reducción de energía, el ahorro económico y el atractivo comercial o social. ^{[ 13 ]} Los costos de LCE o de realizar una evaluación del ciclo de vida (ACV) y un análisis de costos del ciclo de vida (ACCC) se ven superados y justificados por los beneficios de dichas evaluaciones, lo que aumenta la integración de LCE dentro de las prácticas de construcción sostenible.

La demanda específica de LCE en prácticas de construcción sostenible puede atribuirse a sistemas de calificación de edificios verdes como Leadership in Energy and Environmental Design (LEED), desarrollado por el US Green Building Council , y Green Globes, desarrollado por la Green Building Initiative . Los sistemas de calificación de edificios verdes han apoyado y fomentado el uso de LCE y ACV como métodos para mejorar los estándares y requisitos de los sistemas de calificación, al tiempo que impulsan estándares para toda la industria en lo que respecta a consideraciones integradas de sostenibilidad en la construcción. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

• Departamento de Ingeniería del Ciclo de Vida – LBP – Universidad de Stuttgart
• Ingeniería del ciclo de vida – A