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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN ARQUITECTURA 
 
 
Certificación de Materiales de Construcción con Principios 
Aplicados de Biomimética 
 
 
TESIS 
que para optar por el grado de Maestro en Arquitectura 
 
PRESENTA 
Arq. Alejandro Fernández del Castillo de la Concha 
 
TUTOR PRINCIPAL 
Mtro. Ernesto Ocampo Ruiz - Facultad de Arquitectura 
 
MIEMBROS DEL COMITÉ TUTOR 
Dr. Fernando Martín Juez - Facultad de Arquitectura 
Dr. Luis Fernando Guerrero Baca – Universidad Autónoma Metropolitana - Xochimilco 
Mtro. Francisco Reyna Gómez – Facultad de Arquitectura 
Mtra. Adriana Díaz Caamaño – Facultad de Arquitectura 
 
 
México, D.F. diciembre 2012 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
Restricciones de uso 
 
DERECHOS RESERVADOS © 
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Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal 
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mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO 
EN ARQUITECTURA 
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
Arq. Alejandro Fernández del Castillo de la Concha 
 
 
 
 
Certificación de Materiales 
de Construcción 
con Principios Aplicados de 
Biomimética 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Certificación de Materiales Construcción 
con Principios Aplicados de 
Biomimética 
 
Tesis que para obtener el grado de Maestro en Arquitectura presenta: 
Alejandro Fernández del Castillo de la Concha 
Programa de Maestría y Doctorado en Arquitectura 
2012 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Director de tesis: 
Mtro. Ernesto Ocampo Ruiz 
 
Sinodales: 
Mtro. Francisco Reyna Gómez 
Dr. Luis Fernando Guerrero Baca 
Mtra. Adriana Caamaño 
Dr. Fernando Martín Juez 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agradecimientos: 
 
A la Universidad Nacional Autónoma de México, a la Universidad Politécnica de Cataluña y al Consejo Nacional de 
Ciencia y Tecnología por ofrecerme la oportunidad de superarme. 
Al Dr. Joan Lluis Zamora Mestre y al Dr. Albert Cuchí Burgos por la oportunidad de conocer nuevos horizontes. 
A los miembros del sínodo, en especial a Ernesto y Paco por su capacidad de inspirar. 
A mis padres y mi hermana por su apoyo incondicional. 
A Alejandro, Damián, Rodrigo y Yordi por su amistad inquebrantable. 
A mis compañeros de clase, en especial Iliana, Inti, Nalle, Nydia y Paco por todas las risas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Для моя девушка. 
 
“Allí donde otros proponen obras 
yo no pretendo otra cosa 
que mostrar mi espíritu.” 
-Antonin Artaud 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONTENIDO 
ÍNDICE DE FIGURAS 
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS 
ÍNDICE DE TABLAS 
ANTECEDENTES ................................................................................................................................................................................. 1
Capítulo 1 MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................................................. 5
1.1. IMPACTO DE LOS MÉTODOS CONVENCIONALES DE FABRICACIÓN DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN ..................... 5
1.1.1. FABRICACIÓN DE CEMENTO ................................................................................................................................... 6
1.1.2. FABRICACIÓN DE ACERO ......................................................................................................................................... 8
1.1.3. FABRICACIÓN DE TABIQUE ..................................................................................................................................... 9
1.2. MARCOS REGULADORES ................................................................................................................................................ 10
1.2.1. ÍNDICE DE CALIDAD DE DISEÑO (DQI) ................................................................................................................... 12
1.2.2. CRADLE TO CRADLE ............................................................................................................................................... 15
1.2.3. CERTIFICACIÓN LEED ............................................................................................................................................. 18
1.2.4. HUELLA ECOLÓGICA .............................................................................................................................................. 19
1.2.5. ANÁLISIS DE CICLO DE VIDA .................................................................................................................................. 20
1.3. BIOMIMÉTICA ................................................................................................................................................................ 22
1.3.1. HOJA DE LOTO ...................................................................................................................................................... 28
1.3.2. TELA DE ARAÑA ..................................................................................................................................................... 31
1.3.3. PIE DE GECKO ........................................................................................................................................................ 34
1.3.4. SUPERFICIES IRIDISCENTES ................................................................................................................................... 36
1.4. FACTORES ECONÓMICOS Y SOCIALES ........................................................................................................................... 38
1.4.1. LA BÚSQUEDA DE UN BALANCE ............................................................................................................................ 40
1.5. OBJETIVOS E HIPÓTESIS ................................................................................................................................................. 41
Capítulo 2 METODOLOGÍA .............................................................................................................................................................. 43
 
 
2.1. DELIMITACIÓN DEL OBJETO DE ESTUDIO ..................................................................................................................... 43
2.2. IMPACTOS NEGATIVOS ................................................................................................................................................. 47
2.2.1. CONSUMO ENERGÉTICO ...................................................................................................................................... 47
2.2.2. AGUA .................................................................................................................................................................... 53
2.2.3. CONTAMINACIÓN ENERGÉTICA ........................................................................................................................... 57
2.2.4. NIVEL DE TOXICIDAD ............................................................................................................................................ 61
2.2.5. ABUNDANCIA ....................................................................................................................................................... 70
2.3. IMPACTOS POSITIVOS................................................................................................................................................... 72
2.3.1. PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ................................................................................................................................... 73
2.3.2. CICLO DEL AGUA .................................................................................................................................................. 76
2.3.3. MITIGACIÓN DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS ........................................................................................... 78
2.3.4. REUTILIZACIÓN ..................................................................................................................................................... 81
2.4. PRINCIPIOS DE VIDA BIOMIMÉTICOS ............................................................................................................................ 84
2.5. OBTENCIÓN DE PUNTAJE/CALIFICACIÓN FINAL ........................................................................................................... 87
Capítulo 3 APLICACIÓN DEL METODO ............................................................................................................................................ 91
3.1. CONCRETO CONVENCIONAL ......................................................................................................................................... 91
3.2. CONCRETO CON SUSTITUCIÓN PARCIAL DE ELEMENTOS OBTENIDOS DE CAPTURA DE CARBONO ............................ 92
Capítulo 4 RESULTADOS Y CONCLUSIONES .................................................................................................................................... 95
BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA ........................................................................................................................................................ 106
ANEXOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Fig. 0.1 Relación entre la temperatura promedio del planeta (expresada en °C) y los niveles de CO2 (expresados en partes por 
millón) de la atmósfera en los últimos 400 mil años. ....................................................................................................................... 3
Fig. 1.1 Ejemplo de una evaluación DQI que califica el impacto de una construcción determinada .............................................. 13
Fig. 1.2 Superposición de los campos de calidad evaluados bajo el sistema DQI. .......................................................................... 14
Fig. 1.3 Representación gráfica conjunta de los resultados obtenidos en base a la metodología DQI. ......................................... 14
Fig. 1.4 Reservas de combustibles fósiles a nivel mundial y su respectivo impacto en los niveles de CO2 bajo su supuesto 
consumo. ......................................................................................................................................................................................... 23
Fig. 1.5 Diagrama del comportamiento de una gota de agua sobre la superficie “montañosa” de la hoja de loto. ...................... 29
Fig. 2.1 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de consumo energético (∑INe). ................................................... 52
Fig. 2.2 Versión digital del mapa global detallando los índices de irrigación. ................................................................................. 53
Fig. 2.3 Mapa mundial de los índices de afectación por región. ..................................................................................................... 54
Fig. 2.4 Mapa mundial de los índices de afectación a la salud del ser humano. ............................................................................. 54
Fig. 2.5 Mapa mundial de los índices de calidad del ecosistema. ................................................................................................... 55
Fig. 2.6 Mapa mundial de la afectación a los recursos hidrológicos. .............................................................................................. 55
Fig. 2.7 Escala de valores correspondiente al impacto negativo de consumo de agua (∑INw). ..................................................... 57
Fig. 2.8 Escala de valores correspondiente al impacto negativo de consumo de contaminación energética (∑INc). .................... 60
Fig. 2.9 Escala de valores correspondiente al impacto negativo de la toxicidad (∑INt). ................................................................. 70
Fig. 2.10 Escala de valores correspondiente al impacto negativo sobre la abundancia de recursos (∑INa). .................................. 71
Fig. 2.11 Diagrama de funcionamiento de los nano cables conectados a elementos piezoeléctricos. .......................................... 74
Fig. 2.12 Escala de valores correspondiente al impacto positivo sobre la producción de energía (∑EPe). .................................... 76
Fig. 2.13 Escala de valores correspondiente al impacto positivo sobre la producción de agua (∑IPw). ......................................... 78
Fig. 2.14 Funcionamiento conceptual de concretos y elementos de mampostería capaces de purificar el aire. .......................... 79
Fig. 2.15 Escala de valores correspondiente al impacto positivo sobre la contaminación energética (∑IPc). ................................ 81
Fig. 2.16 Escala de valores correspondiente al impacto positivo sobre la abundancia (∑IPr). ....................................................... 83
Fig. 2.17 Life’s Principles. Principios de vida de la Biomimética, utilizados para la generación de productos y procesos que 
respeten los principios de vida. ...................................................................................................................................................... 84
Fig. 2.18 Porcentaje de acumulación de impactos negativos para un caso simulado. ................................................................... 87
Fig. 2.19 Porcentaje de acumulación de impactos potitivos para nuestro caso simulado. ............................................................ 88
Fig. 3.1 Sistema de análisis del ACV del concreto convencional. .................................................................................................... 92
Fig. 4.2 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de consumo energético (∑INe). ................................................. 119
 
 
Fig. 4.3 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de consumo de agua (∑INw). ................................................... 120
Fig. 4.4 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de contaminación energetica (∑INc). ....................................... 122
Fig. 4.5 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de toxicidad (∑INt). ................................................................... 123
Fig. 4.6 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de abundancia (∑INa). .............................................................. 124
Fig. 4.7 Porcentaje de acumulación de impactos negativos para concreto convencional en caso de estudio. ........................... 124
Fig. 4.8 Escala de valores correspondiente al impacto positivo de abundancia (∑IPr). ............................................................... 126
Fig. 4.9 Porcentaje de acumulación de impactos potitivos para concreto convencional en el caso de estudio. ......................... 127
Fig. 4.10 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de consumo energético (∑INe). .............................................. 129
Fig. 4.11 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de consumo de agua (∑INw). ................................................. 130
Fig. 4.12 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de contaminación energetica (∑INc)...................................... 132
Fig. 4.13 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de toxicidad (∑INt). ................................................................. 133
Fig. 4.14 Escala de valores correspondiente al impactonegativo de abundancia (∑INa). ............................................................ 134
Fig. 4.15 Porcentaje de acumulación de impactos negativos para concreto con porcenaje parcial de SCM. ............................. 134
Fig. 4.16 Escala de valores correspondiente al impacto positivo sobre la contaminación energética (∑IPc). ............................. 136
Fig. 4.17 Escala de valores correspondiente al impacto positivo de abundancia (∑IPr). ............................................................. 138
Fig. 4.18 Porcentaje de acumulación de impactos potitivos para concreto con porcentaje parcial de SCM. .............................. 138
 
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS 
Fotografía 1.1 Estructura de un nanotubo de carbono generada mediante la deposición de vapor vista a través de un SEM. ... 25
Fotografía 1.2 El comportamiento del agua sobre la superficie de la hoja de loto hace que su apariencia sea siempre limpia y 
tersa. .............................................................................................................................................................................................. 28
Fotografía 1.3 Superficie de hoja de loto vista a través de un microscopio SEM. ......................................................................... 29
Fotografía 1.4 Una cuchara fabricada con superficie Lotus-Effect®. La miel resbala de la cuchara sin dejar rastro alguno. ........ 30
Fotografía 1.5 Imagen de telaraña de la araña Stegodyphus sarasinorum en estado normal, y estirada 5 y 20 veces. ................ 31
Fotografía 1.6 Glándulas que hacen girar la tela de araña al salir vistas a través de microscopio SEM. ....................................... 33
Fotografía 1.7 Secuencia de acercamientos progresivos al pie del gecko utilizando un microscopio SEM. .................................. 35
Fotografía 1.8 Demostración del funcionamiento de gecko tape. ................................................................................................. 36
Fotografía 1.9 Mariposa morfo (Morpho menelaus). ..................................................................................................................... 37
Fotografía 1.10 Sección de la estructura de ala de mariposa morfo vista a través de microscopio SEM. ..................................... 38
 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
Tabla 1.1 Energía utilizada para fabricar 1kg de cemento y las emisiones al ambiente emitidas durante ese proceso. ................. 7
Tabla 1.2 Principales países productores de cemento y el total mundial producido al año. ............................................................ 8
Tabla 1.3 Perfil medioambiental del acero por cada tonelada de producto. ................................................................................... 9
Tabla 1.4 Principales países productores de acero y el total mundial producido anualmente. ...................................................... 9
Tabla 1.5 Producción mundial de energía en kWh al 2007. ............................................................................................................ 11
Tabla 1.6 Emisiones anuales de CO2 por país y per capita al 2008. ................................................................................................ 11
Tabla 1.7 Parámetros a calificar para la edificación de una obra nueva bajo el sistema LEED. ...................................................... 19
Tabla 2.1 Ejemplos de diferentes “materiales de construcción” y “productos para la construcción”. .......................................... 45
Tabla 2.2 Consideraciones y criterios comunes entre los sistemas de análisis y certificación previamente descritos (DQI=Índice 
de Calidad de Diseño, C2C=Cradle to cradle, LEED=Certificación LEED, HE=Huella Ecológica, ACV=Análisis de Ciclo de Vida). .... 47
Tabla 2.3 Consumo energético por kilómetro para diferentes medios de transporte. .................................................................. 49
Tabla 2.4 Ejemplo del total de energía consumida por el material de construcción bajo el concepto de embodied energy (EE) en 
un caso simulado. ........................................................................................................................................................................... 51
Tabla 2.5 Ejemplo del total de exergía consumida por el material de construcción (EX) en un caso simulado. ............................ 51
Tabla 2.6 Origen de producción de la exergía consumida por el material de construcción (EX) en un caso simulado. ................. 51
Tabla 2.7 Unificación entre diferentes equivalencias emergéticas entre los diferentestipos de exergía consumidos por el 
materialde construcción en un caso simulado. ............................................................................................................................... 52
h) Tabla 2.8 Desgloce del consumo emergético por etapas en un caso simulado. .................................................................... 52
Tabla 2.9 Ejemplo de presentación de consumo de agua total (WT) por el material de construcción dividido en etapas en un 
caso simulado. ................................................................................................................................................................................. 56
Tabla 2.10 Ejemplo de presentación de especificación de origen de agua reciclada (Wr) y no reciclada (Wpu) para un caso 
simulado. ......................................................................................................................................................................................... 56
Tabla 2.11 Factor de regionalización según los estándares especificados en la Fig. 2.2. ............................................................... 56
Tabla 2.12 Índice de afectación según los estándares especificados en la Fig. 2.3. ....................................................................... 56
Tabla 2.13 datos obtenidos de los estándares especificados en las Fig. 2.4, Fig. 2.5 y Fig. 2.6 respectivamente. ......................... 57
Tabla 2.14 Contaminación energética procedente del procesamiento de diferentes fuentes. No incluyen las emisiones 
procedentes de la extracción y transporte, que representan aproximadamente un 15% adicional. ............................................. 58
Tabla 2.15 Ejemplo de cuantificación de componentes orgánicos liberados totales (CT) divididos por etapas para un caso 
simulado. ......................................................................................................................................................................................... 59
Tabla 2.16 Ejemplo de especificación del tipo de componente liberado para un caso simulado. ................................................. 60
 
 
Tabla 2.17 Ejemplo de la especificación de componente liberado en las diferentes etapas del material de construcción para un 
caso simulado. ................................................................................................................................................................................ 60
Tabla 2.18 Ejemplo de obtención del factor de daño ambiental por medio del uso de Global Warming Potential para un caso 
simulado. ........................................................................................................................................................................................ 61
Tabla 2.19 Clasificación de los grados de daño asociados con los ingredientes que conforman un material según la metodología 
cradle to cradle. ..............................................................................................................................................................................63
Tabla 2.20 Clasificación en base a los potenciales daños provocables a la salud humana según la metodología cradle to cradle.
 ........................................................................................................................................................................................................ 64
Tabla 2.21 Clasificación en base a los potenciales daños provocables a la salud ambiental según la metodología cradle to cradle.
 ........................................................................................................................................................................................................ 63
Tabla 2.22 Clasificación en base a los potenciales daños provocables debido a su contenido según la metodología cradle to 
cradle. ............................................................................................................................................................................................. 63
Tabla 2.23 Sustancias prohibidas por la certificación cradle to cradle. .......................................................................................... 64
Tabla 2.24 R-phrases involucradas con el deterioro de la salud y el entorno ambiental. .............................................................. 66
Tabla 2.25 Combinación de R-phrases involucradas con el deterioro de la salud y el entorno ambiental. ................................... 68
Tabla 2.26 Ejemplo de cuantificación de componentes tóxicos totales (TC) para un caso simulado. ........................................... 69
Tabla 2.27 Ejemplo de obtención del factor de toxicidad total mediante el factor de daño potencial (Tdp) derivado de las R 
phrases en un caso simulado. ........................................................................................................................................................ 69
Tabla 2.28 Cuantificación de la abundancia de los materiales involucrados en la producción de un caso simulado. ................... 71
Tabla 2.29 Cuantificación de la presencia de los materiales de abundancia limitada para un caso simulado. ............................. 71
Tabla 2.30 Cuantificación de los impactos positivos en producción de energía para un caso simulado. ...................................... 76
Tabla 2.31 Cuantificación de los impactos positivos en exergía para un caso simulado. .............................................................. 76
Tabla 2.32 Cuantificación de la producción de agua para un caso simulado. ................................................................................ 77
Tabla 2.33 Cuantificación de componentes orgánicos mitigados para un caso simulado. ............................................................ 79
Tabla 2.34 Diversidad de componentes orgánicos mitigados para un caso simulado. .................................................................. 80
Tabla 2.35 Diversidad de componentes orgánicos mitigados por etapas para un caso simulado. ................................................ 80
Tabla 2.36 Factor de daño ambiental evitado para un caso simulado. .......................................................................................... 80
Tabla 2.37 Cuantificación de nuevos componentes orgánicos generados para un caso simulado. .............................................. 80
Tabla 2.38 Diversidad de nuevos componentes orgánicos liberdos para un caso simulado. ........................................................ 80
Tabla 2.39 Diversidad de nuevos componentes orgánicos generados por etapas para un caso simulado. .................................. 80
Tabla 2.40 Factor de daño ambiental para un caso simulado. ....................................................................................................... 81
 
 
Tabla 2.41 Cuantificación de desperdicios evitados para un caso simulado. ................................................................................. 83
Tabla 2.42 Cuantificación del ahorro de exergía para un caso simulado. ....................................................................................... 83
Tabla 2.43 Cuantificación de emisiones tóxicas evitadas para un casi simulado. ........................................................................... 83
Tabla 2.44 Traducción del esquema de los Principios de Vida de la biomimética a formato de tabla. .......................................... 85
Tabla 2.45 Adaptación de los Principios de Vida de la biomimética a características deseables en los materiales de construcción.
 ........................................................................................................................................................................................................ 86
Tabla 2.46 Principios de biomimética aplicados a las característica deseables del material en un caso simulado. ....................... 87
Tabla 2.47 Tabla de resumen de impactos negativos para un caso simulado. ............................................................................... 87
Tabla 2.48 Tabla de resumen de impactos potitivos para un caso simulado. ................................................................................ 88
Tabla 3.1 Volúmenes de recursos utilizados para la fabricación de concreto convencional en el caso de estudio. ...................... 92
Tabla 4.1 Resumen de resultados obtenidos mediante la aplicación del método diseñado en el Capítulo 3. ............................... 95
Tabla 4.2 Resultados de impactos negativos para concreto convencional. .................................................................................... 98
Tabla 0.1Cuantificación de consumo de energía para la fabricación de concreto convencional en el caso de estudio. .............. 118
Tabla 0.2 No se cuentan con datos relativos a la exergía, por lo que el consumo energético total será el equivalente al valor de 
embodied energy (EE). .................................................................................................................................................................. 118
Tabla 0.3 A pesar de que no se cuenta con valores exergéticos, el origen de la fuente de energía es el mismo para EE y EX, por 
lo que el valor en MJ/kg será el correspondiente a EE. ................................................................................................................ 118
Tabla 0.4 Debido a que no se cuenta con valores de exergía, no es posible deducir equivalencias emergéticas, por lo que el 
valor final de consumo energético a considerar seguirá siendo el correspondiente a EE. ........................................................... 118
Tabla 0.5 Consumo de agua total en para concreto convencional de caso de estudio. ............................................................... 119
Tabla 0.6 No existen datos disponibles por lo que se asumirá que no se usa agua reciclada, que es lo más común. ................. 119
Tabla 0.7 Factor de regionalización para concreto convencional del caso de estudio. ................................................................ 119
Tabla 0.8 Índice de afectación para concreto convencional del caso de estudio. ........................................................................ 119
Tabla 0.9 Evaluación de impactos de concreto convencional para caso de estudio. ................................................................... 119
Tabla 0.10 Cuantificación de componentes orgánicos liberados para concreto convencional del caso de estudio. ................... 120
Tabla 0.11 Diversidad de componentes orgánicos liberados para concreto convencional del caso de estudio. ......................... 120
Tabla 0.12 Diversidad de componentes orgánicos liberados por etapas para concreto convencional del caso de estudio. ....... 121
Tabla 0.13 Factor de daño ambiental para concreto convencional del caso de estudio. .............................................................121
Tabla 0.14 Cuantificación de componentes tóxicos para concreto convencional del caso de estudio. ....................................... 121
Tabla 0.15 Ejemplo de obtención del factor de toxicidad total mediante el factor de daño potencial (Tdp) derivado de las R 
phrases para concreto convencional del caso de estudio. ........................................................................................................... 122
 
 
Tabla 0.16 Cuantificación de la abundancia de los materiales involucrados en la producción de concreto convencional para el 
caso de estudio. ............................................................................................................................................................................ 123
Tabla 0.17 Cuantificación de la presencia de los materiales de abundancia limitada para concreto convencional en el caso de 
estudio. ......................................................................................................................................................................................... 123
Tabla 0.18 Tabla de resumen de impactos negativos para concreto convencional del caso de estudio. .................................... 123
Tabla 0.19 Cuantificación de la producción de energía para concreto convencional en el caso de estudio. .............................. 125
Tabla 0.20 Cuantificación de la producción de exergía para concreto convencional en el caso de estudio. ............................... 125
Tabla 0.21 Cuantificación de la producción de agua para concreto convencional en el caso de estudio. .................................. 125
Tabla 0.22 Cuantificación de componentes orgánicos mitigados para concreto convencional en el caso de estudio. ............... 125
Tabla 0.23 Cuantificación de nuevos componentes orgánicos liberados para concreto convencional en el caso de estudio. ... 126
Tabla 0.24 Cuantificación de desperdicios evitados para concreto convencional en el caso de estudio. ................................... 126
Tabla 0.25 Cuantificación de ahorro de exergía para concreto convencional en el caso de estudio. ......................................... 126
Tabla 0.26 Cuantificación de componentes orgánicos liberados en concreto convencional del caso de estudio. ...................... 126
Tabla 0.27 Tabla de resumen de impactos potitivos para concreto convencional en caso de estudio. ...................................... 127
Tabla 0.28 Principios de biomimética aplicados a las característica deseables del concreto radicional en el caso de estudio. . 127
Tabla 0.29 Cuantificación de consumo energético para fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. .................... 128
Tabla 0.30 No se cuentan con datos relativos a la exergía, por lo que el consumo energético total será el equivalente al valor de 
embodied energy (EE). .................................................................................................................................................................. 128
Tabla 0.31 A pesar de que no se cuenta con valores exergéticos, el origen de la fuente de energía es el mismo para EE y EX, por 
lo que el valor en MJ/kg será el correspondiente a EE. ............................................................................................................... 128
Tabla 0.32 Debido a que no se cuenta con valores de exergía, no es posible deducir equivalencias emergéticas, por lo que el 
valor final de consumo energético a considerar seguirá siendo el correspondiente a EE. .......................................................... 128
Tabla 0.33 Cuantificación del consumo de agua para concreto con porcentaje parcial de SCM. ................................................ 129
Tabla 0.34 No existen datos disponibles por lo que se asumirá que no se usa agua reciclada, que es lo más común. .............. 129
Tabla 0.35 Factor de regionalización para concreto con porcentaje parcial de SCM. ................................................................. 129
Tabla 0.36 Índice de afectación para fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. .................................................. 129
Tabla 0.37 Evaluación de impasctos de proceso de fabricación de concreto con sustitución parcial de SCM. .......................... 129
Tabla 0.38 Cuantificación de componentes orgánicos liberados en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. 130
Tabla 0.39 Diversidad de componentes liberados en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. ..................... 130
Tabla 0.40 Diversidad de componentes orgánicos liberados en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. .... 131
Tabla 0.41 Factor de daño ambiental en la fabricación de cemento con porcentaje parcial de SCM. ........................................ 131
 
 
Tabla 0.42 Cuantificación de componentes tóxicos para concreto con porcentaje parcial de SCM. ........................................... 131
Tabla 0.43 Ejemplo de obtención del factor de toxicidad total mediante el factor de daño potencial (Tdp) derivado de las R 
phrases para concreto con porcentaje parcial de SCM. ............................................................................................................... 132
Tabla 0.44 Cuantificación de la abundancia de los materiales involucrados en la producción de concreto con porcentaje parcial 
de SCM. ......................................................................................................................................................................................... 133
Tabla 0.45 Cuantificación de la presencia de los materiales de abundancia limitada para concreto con porcentaje parcial de 
SCM. .............................................................................................................................................................................................. 133
Tabla 0.46 Tabla de resumen de impactos negativos para concreto con porcentaje parcial de SCM.. ........................................ 133
Tabla 0.47 Cuantificación de producción de energía para la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. .............. 135
Tabla 0.48 Cuantificación de la producción de exergía en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. .............. 135
Tabla 0.49 Cuantificación de la producción de agua para concreto con porcentaje parcial de SCM. .......................................... 135
Tabla 0.50 Cuantificación de componentes orgánicos liberados en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. 135
Tabla 0.51 Diversidad de componentes orgánicos mirigados en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. .... 135
Tabla 0.52 Diversidad de componentes organicos mitigados por etapas en la fabricaión de concreto con porcentaje parcial de 
SCM. .............................................................................................................................................................................................. 136
Tabla 0.53 Factor de daño ambiental evitado en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. ............................ 136
Tabla 0.54 Cuantificación de nuevos componentes generados por la fabricación de cementos con porcentaje parcial de SCM.
 ...................................................................................................................................................................................................... 136
Tabla 0.55 Desperdicios evitados en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. ............................................... 137
Tabla 0.56 Ahorro de exergía en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. ..................................................... 137
Tabla 0.57 Cuantificación de emisiones tóxicas evitadas en la fabricación de concreto con porcentaje parcial de SCM. ...........137
Tabla 0.58 Tabla de resumen de impactos potitivos para concreto con porcentaje parcial de SCM. .......................................... 137
Tabla 0.59 Principios de biomimética aplicados a las característica deseables del concreto con porcentaje parcial de SCM. .... 139
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Certificación de Materiales Construcción 
con Principios Aplicados de 
Biomimética 
 
 
 
 
1 
 
 
ANTECEDENTES 
Piensa por un segundo en la habitación en la que te 
encuentras, mira a tu alrededor y contempla los materiales de 
los que está hecha, piensa en sus macizos y resistentes muros, 
la firmeza del suelo que pisas, la solidez del techo que te 
resguarda. Observa la luz que entra por la ventana, a través del 
cristal y mira las demás construcciones que se amontonan 
hasta que se pierde la vista, todas ellas erguidas orgullosas 
sobre cimientos sólidos mediante el uso de materiales 
duraderos que las definen, que les dan personalidad, que en su 
variedad encuentran la diferenciación entre unas y otras. 
Es mediante el uso de estos materiales que las diferentes 
arquitecturas revelan su pertenencia a cierta época, como seres 
humanos que expresan su presente a través de la ropa que 
utilizan. Sin materiales no hay arquitectura y es mediante su 
análisis y comprensión que podemos leer como un libro 
abierto a las civilizaciones que los utilizan, sus diferentes 
jerarquías, su nivel de avance tecnológico, sus creencias, su 
riqueza, sus necesidades, sus preferencias, su manera de ser. La 
Edad de Bronce, la Edad de Piedra, la Edad de Oro… cada 
etapa de la humanidad ha sido marcada por los materiales que 
logró perfeccionar. 
¿Pero qué hay de los materiales con los que construimos hoy 
en día? Muchas de las características y necesidades ideales que 
se buscan actualmente se describen con adjetivos utilizados 
cada vez con mayor frecuencia: ecológico, reciclable, 
sustentable, biodegradable, “verde”... Todas y cada una de 
estas características giran en torno a preocupaciones 
ecológicas y medioambientales, y por supuesto a la inquietud 
mundial predominante de nuestro tiempo, el calentamiento 
global. 
La gráfica difundida por el ex vicepresidente de los Estados 
Unidos Al Gore (Fig. 0.1) en su galardonado documental An 
Inconvenient Truth1
 
1 An Inconvenient Truth. Documental dirigido por Davis Guggenheim 
(Paramount Classics, 2006) basado en la conferencia impartida por el 
exvicepresidente de los Estados Unidos Al Gore en más de mil ocasiones para 
concientizar a la población mundial acerca de las causas y los efectos del 
calentamiento global. Su impacto mediático fue considerable: el filme ganó 
dos Premios de la Academia “Oscar” (el máximo reconocimiento otorgado por 
la AMPAS –American Academy of Motion Picture Arts and Sciences) incluyendo 
mejor documental. Ocupa el 5° puesto en récord de ganancias histórico a nivel 
mundial para documentales y al año siguiente de su realización, Al Gore fue 
reconocido junto con el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) con 
el Premio Nóbel de la Paz “por sus esfuerzos para enriquecer y esclarecer el 
conocimiento del hombre en el cambio climático y establecer las bases para 
las medidas necesarias para mitigar este cambio”. 
, donde se muestra la relación directa entre 
la temperatura ambiente promedio del planeta y los niveles de 
CO2 de la atmósfera a lo largo de su historia se ha convertido 
en uno de los símbolos gráficos más reconocidos de nuestra 
generación, sin importar si se trata de un ámbito 
ambientalista, económico o humanista. De su interpretación 
ha derivado una severa inquietud ya que se llegó a la 
conclusión de que a mayor concentración de dióxido de 
carbono acumulado en la atmósfera, mayor será la 
temperatura del planeta. La preocupación y la incertidumbre 
se alimentan del hecho de que la gráfica muestra que los 
 
2 
 
niveles de CO2 existentes actualmente son mucho más 
elevados que en los últimos 400 mil años. 
Existen detractores a esta teoría que si bien reconocen que 
existe una relación directa en la historia de nuestro planeta 
entre la temperatura ambiente promedio y los niveles de CO2, 
niegan que el aumento en los niveles de dióxido de carbono 
pueda considerarse como una causa en el aumento de la 
temperatura de la Tierra. Su argumento se basa en el estudio 
detallado del aumento de la temperatura durante el siglo XX. 
En los últimos 40 años la temperatura ha aumentado 0.5°C y 
la mayor parte de este aumento se dio en las primeras décadas 
del siglo, específicamente entre 1905 y 1940, cuando la 
producción industrial mundial era relativamente menor. 
Después de 1940, cuando aumentó la producción industrial 
en los años de post guerra, la temperatura del planeta 
descendió. Es así que mirando más detenidamente la gráfica 
difundida por Al Gore deducen que los aumentos o 
disminuciones en la temperatura son seguidos por aumentos o 
disminuciones en los niveles de CO2, es decir, la temperatura 
rige los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera y no al 
revés. 2
 
 
Sin embargo, los conocimientos fundamentales que se tienen 
sobre el efecto que los gases invernadero (tanto naturales 
como producidos por el hombre) y su acumulación en la 
 
2 Según estudios realizados por el International Arctic Research Center, 
dirigidos por su director, el Profesor Syun-Ichi Akasofu, y respaldados por el 
Profesor Ian Clark, miembro del Departamento de Ciencias Terrestres de la 
Universidad de Ottawa, por Piers Corbyn, Pronosticador de Clima de Weather 
Action y por el Dr. Tim Ball, ex Profesor de Climatología de la Universidad de 
Winnipeg. 
atmósfera tienen sobre la temperatura del planeta refuerzan la 
teoría de que su acumulación repercute en el aumento de la 
misma (Erickson 1992). 
 
En un afán por sembrar bases sólidas sobre las cuales se 
sustente el origen del problema que da motivo a la presente 
tesis, se tomarán como válidos los estudios llevados a cabo por 
el IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), la 
máxima autoridad en la materia3
• “La mayor parte del aumento en el promedio global 
de temperatura observado desde mediados del siglo 
XX se debe muy probablemente al incremento 
observado en las concentraciones de gases 
invernadero antropogénicos.”
, que ha declarado lo 
siguiente: 
4
 
3 El IPCC es el grupo internacional que liderea la valoración del cambio 
climático. Fue establecido por el Programa Ambiental de las Naciones Unidas 
(UNEP–United Nations Enviroment Programme) y la Organización 
Meteorológica Mundial (WMO-World Meteorological Organization) para 
proveer al mundo de una visión clara y científica sobre el estado actual del 
concimiento sobre el cambio climático y sus potenciales impactos ambientales 
y económicos. Fue galardonado en 2007 junto con el exvicepresidente de los 
Estados Unidos –Al Gore– con el Premio Nóbel de la Paz “por sus esfuerzos 
para enriquecer y esclarecer el conocimiento del hombre en el cambio 
climático y establecer las bases para las medidas necesarias para mitigar este 
cambio”. El IPCC es un grupo intergubernamental abierto a todos los 
miembros de las Naciones Unidas y el WMO. Actualmentecuenta con 194 
países miembros que participan en la revisión de procesos durante sesiones 
plenarias. 
 Sería extremadamente 
improbable que el patrón de aumento de temperatura 
4 IPCC, 2007: Summary for Policymakers. En: Climate Change 2007: The 
Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth 
Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change) 
[Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor y 
H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y 
Nueva York, NY, Estados Unidos. 
 
3 
 
global del último siglo fuera justificado sin la 
intervención de fuerzasexternas y sería poco probable 
que se debiera únicamente a causas naturales 
externas conocidas. El calentamiento ocurrido en el 
océano y en la atmósfera se dio en un momento en el 
tiempo durante el cual las fuerzas externas de la 
naturaleza debieron de haber provocado 
disminuciones.5
• “De nuevas estimaciones de las fuerzas 
antropogénicas combinadas debido a gases 
invernadero, aerosoles y alteraciones en la superficie 
terrestre, es extremadamente probable que las 
actividades humanas conformen una influencia 
directa en el aumento de la temperatura global desde 
1750.” 
 
6 7
Ahora bien, ¿qué tiene que ver la arquitectura con todo esto? 
La construcción –por construcción entiéndase el proceso de 
producir y distribuir materiales para edificación, el proceso 
 
 
5 Hegerl, G.C., F. W. Zwiers, P. Braconnot, N.P. Gillett, Y. Luo, J.A. Marengo 
Orsini, N. Nicholls, J.E. Penner y P.A. Stott, 2007: Understanding and 
Attributing Climate Change. En: Climate Change 2007: The Physical Science 
Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the 
Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, 
Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor y H.L. Miller (eds.)]. Cambridge 
University Press, Cambridge, Reino Unido y Nueva York, NY, Estados Unidos. 
6 IPCC, 2007: Summary for Policymakers. En: Climate Change 2007: The 
Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth 
Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change 
[Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M.Tignor y 
H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, Reino Unido y 
Nueva York, NY, Estados Unidos. 
7 El IPCC define los términos “muy probable” y “muy probablemente” como 
más de 90% de probabilidad, “extremadamente improbable” como menos del 
5% de probabilidad y “extremadamente probable” como más de 95% de 
probabilidad. 
mismo de construir y el consumo derivado habitar esas 
arquitecturas– contribuye enormemente a las emisiones de 
CO2 a nivel mundial. En los Estados Unidos, el sector de la 
construcción consume 49% de la energía del país y es 
responsable del 46.9% de las emisiones de dióxido de 
carbono.8 En Europa, se estima que las edificaciones 
consumen el 40% de la energía y emiten el 36% del total de 
las emisiones de CO2.9 A nivel mundial, el Programa 
Ambiental de las Naciones Unidas determinó que las 
edificaciones son responsables de 30%-40% del consumo de 
energía global.10
 
 
 
Fig. 0.1 Relación entre la temperatura promedio del planeta (expresada en 
°C) y los niveles de CO2 (expresados en partes por millón) de la atmósfera en 
los últimos 400 mil años. 11
 
8 U.S. Energy Infromation Administration, Independent Statistics & Analysis, 
www.eia.gov, 2009. 
 
9 European Commission, Energy Efficiency on Buildings, 
http://ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/buildings_en.htm , 2010. 
10 United Nations Environment Programme, http://www.unep.org/, 2007. 
11 Los datos de la gráfica fueron obtenidos mediante la extracción de un núcleo 
de hielo en la región de Vostok, Antártica. El estudio de las partículas de aire 
atrapadas al caer la nieve permite analizar los niveles de CO2 en la atmósfera, y 
http://ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/buildings_en.htm�
http://www.unep.org/�
 
4 
 
Ante esta creciente crisis, la arquitectura ha desarrollado 
tecnologías para mitigar algunos de los impactos ambientales 
más severos. Reducir los consumos de agua y de energía 
requeridos para habitar las construcciones tal y como se 
conciben en el presente se encuentran entre las soluciones más 
buscadas. La utilización de sistemas solares de generación de 
energía, captación y reutilización del agua de lluvia, reciclaje 
de productos y materiales, accesorios de baños ahorradores de 
agua, baños secos, azoteas verdes, uso de biogás, dobles 
fachadas, focos ahorradores, sistemas automatizados de 
control de persianas e iluminación conectados a relojes solares, 
y muchos otros acercamientos han resultado benéficos en 
muchos sentidos, pero son pocos –casi nulos– los intentos que 
tratan de atacar el problema desde el origen. Todas las 
“soluciones” antes descritas se presentan después de que se ha 
generado un importante daño al ambiente al fabricar 
materiales de construcción de la manera convencional. Los 
procedimientos de producción de los materiales de 
construcción más utilizados en el mundo es relativamente 
similar y su impacto ecológico es notable. Si se siguen 
utilizando los mismos materiales de construcción comunes 
cuyo proceso de fabricación contamina el ambiente, 
contribuye al aumento de la temperatura del planeta, y 
consume combustibles no renovables, de poco servirá todo lo 
que hagamos después. Es absurdo concentrar nuestros 
esfuerzos en generar soluciones que mitiguen los daños que en 
 
el estudio de los isótopos de oxígeno atrapados ofrece una medida muy 
precisa de la temperatura en ese momento. Es así que se pueden registrar 
estos datos de épocas anteriores a medida que se fueron acumulando 
anualmente las diferentes capas de nieve que constituyen el núcleo de hielo. 
Science Mgazine. 
primera instancia causa un proceso de fabricación de 
materiales constructivos claramente contaminante y 
sorprendentemente rudimentario. En primera instancia se 
contamina generando la materia con la que construimos y 
después gastamos recursos y energía pensando cómo 
contaminar menos, es simplemente ilógico. Este ciclo resulta 
tan ridículo como si se pretendiera erradicar una enfermedad 
mediante la administración de medicinas para tratar los 
síntomas en vez de elaborar una vacuna que impida el 
contagio en primera instancia. 
Como diría Albert Einstein, “el mundo no dejará atrás su 
estado actual de crisis utilizando la misma manera de pensar 
que creó la situación en primera instancia.”12
Lo anterior nos lleva forzosamente a realizar una revisión que 
nos permita saber exactamente cómo se producen los 
materiales de construcción más utilizados actualmente y de 
qué manera dañan al ambiente sus procesos de uso y 
fabricación, para posteriormente ofrecer alternativas que desde 
su origen ataquen del problema que pretendemos erradicar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 Einstein, Albert en: McDonough, William, Braungart, Michael. Cradle to 
Cradle: Remaking the Way we Make Things. China: North Point Press, 2002. 
 
5 
 
CAPÍTULO 1 MARCO TEÓRICO 
 
 
1.1. IMPACTO DE LOS MÉTODOS 
CONVENCIONALES DE FABRICACIÓN DE 
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN 
 
La producción, mantenimiento y renovación de los materiales 
en un edificio convencional alrededor de un periodo de 50 
años requieren de entre 2,000 y 6,000 MJ/m2.13 Es difícil 
determinar un rango más preciso debido a que este consumo 
varía dependiendo de los materiales que escojamos. Por 
ejemplo, una estructura de madera requiere en términos 
convencionales un 30% menos energía que su equivalente en 
concreto.14
Siendo más precisos, se ha estimado que la energía invertida 
en la producción de materiales de construcción representa 
entre 10 y 25% del total de energía invertido en la vida útil 
del edificio
 
15
 
13 Gielen, 1997; Thormark, 2007 en Bjørn, Berge. The Ecology of Building 
Materials. Second Edition. Oxford: Elsevier, 2009. 
, mientras que la operación del edificio en sí es la 
que genera la mayor parte de la demanda energética. Sin 
14 Bjørn, Berge. The Ecology of Building Materials. Second Edition. Oxford: 
Elsevier, 2009. 
15 Kram, 2001 en Bjørn, Berge. The Ecology of Building Materials. Second 
Edition. Oxford: Elsevier, 2009. 
embargo, las preocupaciones medioambientales crecientes en 
décadaspasadas han detectado esta tendencia y han enfocado 
sus esfuerzos en reducir la energía requerida en la operación y 
uso del edificio, por lo que en las edificaciones más recientes, 
enfocadas hacia un bajo consumo energético, el impacto de la 
producción de materiales puede llegar a representar el 50% de 
la energía invertida en la vida útil del edificio.16
 
 
Muchos de los materiales para construcción fabricados por el 
hombre más utilizados a nivel mundial poseen un 
procedimiento de fabricación similar que no ha evolucionado 
demasiado desde su origen, consistiendo de manera elemental 
en la obtención de materias primas, su calentamiento a miles 
de grados centígrados para integrarlas en una nueva 
amalgama, y finalmente darles formas o tratamientos 
adicionales dependiendo de su uso final. 
 
A continuación se realizará una breve descripción de tres de 
los materiales de construcción fabricados por el hombre más 
utilizados a nivel mundial basados en sus respectivos niveles 
de producción global, el cemento, el acero y el tabique. Las 
 
16 Nielsen, 1995; Winther, 1998; Thormark, 2007 en Bjørn, Berge. The Ecology 
of Building Materials. Second Edition. Oxford: Elsevier, 2009. 
 
6 
 
ventas globales de cemento rondan los 250 billones de dólares 
anuales17 mientras que las del acero en todas sus variedades 
rebasan los 900 billones de dólares en 201018. Por otro lado, 
es difícil cuantificar el impacto mundial de la producción de 
tabique debido a las diferentes variaciones que sufre en 
diversas latitudes dependiendo del clima, su uso y su método 
de fabricación, aunado a la producción “informal” –a veces 
artesanal, que se da en mayor medida en países del tercer 
mundo. Sin embargo, por su uso milenario en diferentes 
culturas de la humanidad, la sencillez de su proceso de 
fabricación y lo común de las materias primas que utiliza, se 
estima que es uno de los materiales de construcción más 
utilizados en todo el mundo.19
 
 
1.1.1. FABRICACIÓN DE CEMENTO 
El cemento es en esencia una mezcla de arcilla y materiales 
calcáreos que sometidos a altas temperaturas y molidos muy 
finamente producen un producto con propiedades resistentes 
importantes. Al ser revuelto con otros materiales pétreos y 
agua, conforma una sustancia que se endurece al tiempo que 
pierde humedad hasta alcanzar un aspecto y propiedades 
pétreas.20
 
17 Freedonia Group Inc., World Cement, enero 2010, Pub ID: FG2581765. 
 Su maleabilidad y capacidad para adaptarse a la 
forma de su contenedor o cimbra, le dan una versatilidad 
18 R&D Magazine, www.rdmag.com, septiembre 2010. 
19 Sovinski, Rob W., Brick in the Landscape: A Practical Guide to Specification 
and Design, Wiley, 1999. 
20 IMCYC-Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, www.imcyc.com, 
2011. 
considerable a la vez que ofrece libertades estéticas 
significativas. 
 
Diferentes tipos de cemento fueron desarrollados por diversas 
culturas de la antigüedad, desde egipcios, griegos y romanos, 
hasta mayas y aztecas, utilizando como base morteros o pastas, 
aunque hacia la época medieval y renacentista fue 
disminuyendo su uso. No fue sino hasta la segunda mitad del 
siglo XVIII que su estudio se retomó una vez que el ingeniero 
inglés John Smeaton logró llevar a cabo la difícil tarea de 
construir un faro en el acantilado de Edystone en la costa de 
Cornwall, Inglaterra. Dos intentos previos comisionados a 
colegas de la época terminaron por sucumbir ante la presencia 
inminente de la fuerza de las olas del mar, pero la cimentación 
conformada por rocas unidas mediante un mortero a base de 
cal horneada permanece hasta el día de hoy.21
 
 A partir de ese 
momento, diversas figuras célebres en forma de arquitectos e 
investigadores han contribuido para hacer del cemento y el 
concreto elementos indispensables en la construcción 
contemporánea. 
Existen diferentes tipos de cemento cuyas propiedades varían 
dependiendo de su uso, apariencia o proceso de vertido, pero 
el cemento que más se fabrica a nivel mundial es el llamado 
 
21 El faro tenía 18 metros de alto, el diámetro de su base era de 8 metros y el 
de su punto más alto 5 metros. Se mantuvo en uso hasta 1877 cuando la 
erosión de las rocas en su parte baja hacía que se inclinara al romper de las 
olas. Fue en ese entonces que se desmanteló y reedificó en Plymouth Hoe 
como un monumento. Los cimientos originales de Smeaton permanecen en su 
sitio ya que eran demasiado resistentes para ser desmantelados. 
http://www.imcyc.com/�
 
7 
 
cemento Portland22
Primeramente se extraen de minas y depósitos naturales las 
materias primas, principalmente calizas y arcillas aunque 
también arena, hierro y yeso en menores proporciones. Este 
proceso de extracción de la materia y su posterior 
pulverización requieren de maquinaria y equipos que 
funcionan mediante la quema de gasolinas y combustibles 
fósiles, depositando en el ambiente cantidades considerables 
de CO2 en la atmósfera (
 y su proceso de fabricación consta de tres 
etapas principales. 
Tabla 1.1) e impactando de forma 
física y permanente los ecosistemas. 
Una vez que las materias primas se han triturado, ingresan en 
un horno denominado rotativo, donde se calientan a más de 
1,500°C y son posteriormente enfriadas bruscamente al 
abandonar el horno para generar lo que se denomina clinker, 
que es pulverizado junto con cantidades menores de yeso y 
hierro para formar el cemento comercial.23
 
 
Aunado al daño medioambiental que significa la fabricación 
de cemento, hay que considerar su transformación en 
concreto armado, que conjuga la adición de agregados, acero 
corrugado y agua, cuya obtención tiene también un impacto 
medioambiental.24
 
22 Concrete Technology Today Newsletter, Portland Cement Association (PCA), 
 
http://www.cement.org/tech/cct_newsletter.asp, octubre 2009. 
23 Información acumulada de diversas fuentes: IMCYC (Instituto Mexicano del 
Cemento y del Concreto), Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones, 
CEMEX (sitio oficial de la compañía: www.cemex.com) y Holcim (sitio oficial de 
la compañía: www.holcim.com). 
24 Aunque no se profundiza debido a que no es el tema primordial de esta 
tesis, el lector podría incrementar su conocimiento en este tema buscando 
referencias acerca del Análisis del Ciclo de Vida del cemento. 
PERFIL MEDIOAMBIENTAL DEL CONCRETO (por 1 ton) 
ENERGÍA UTILIZADA 
Combustible fósil 930 MJ 
Electricidad 200 MJ 
EMISIONES AL AMBIENTE 
Dióxido de carbono (CO2) 120 kg 
Óxido de nitrógeno (NOX) 550 g 
Óxido sulfúrico (SO2) 140 g 
Metano (CH4) 130 g 
Componentes orgánicos volátiles 
(COV) 
180 g 
Polvo común 23 g 
Metales pesados (Cr, As, Cd, Hg, Tl, 
Pb) 
0.02 g 
Tabla 1.1 Energía utilizada para fabricar 1kg de cemento y las emisiones al 
ambiente emitidas durante ese proceso.25
El 95% de todo el cemento producido en el mundo es 
cemento Portland (Sjunnesson 2005), que se caracteriza por 
una composición y proporciones específicas de calcio, sílice, 
aluminio y hierro. El nombre portland representa un tipo de 
cemento y no una marca o modelo en particular. 
 
El cemento puede dividirse en tres categorías dependiendo del 
volumen de cemento Portland que se incluya en volumen 
total del mismo. El tipo CEM I está formado en 95-100% de 
cemento Portland, el CEM II incluye por lo menos 65% de 
cemento Portland, y el CEM III contiene entre 20-65% de 
cemento Portland. El resto de los componentes que forman el 
volumen total varían dependiendo de la aplicación final del 
producto, pero entre los más comunes se encuentran la ceniza 
volante, escoria de horno alto y material puzolánico. 
(Sjunnesson 2005). 
 
25 Häkkinen, T.; Vares, S., Environmental Burdens of concrete and concrete 
products,Technical Research Centre of Finland 1998. Unidades: MJ=Mega 
Joule, g=gramo. 
http://www.cement.org/tech/cct_newsletter.asp�
http://www.cemex.com/�
 
8 
 
Para estudiar adecuadamente los impactos medioambientales 
del concreto es necesario tomar en cuenta su proceso de 
carbonización, que ocurre esencialmente cuando el CO2 en el 
ambiente entra en contacto con el hidróxido de calcio 
(CaOH)2 contenido en el material convirtiendo lentamente el 
concreto nuevamente en carbonato de calcio CaCO3 (reacción 
química: 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 + 𝐶𝑂2 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + 𝐻2𝑂 ). 
El ritmo al cual se lleva a cabo este proceso depende de 
diversos factores particulares, como la concentración de CO2 
en el ambiente, el porcentaje de humedad presente en el 
mismo, la densidad del mismo concreto e incluso las 
características de algunos recubrimientos y aditivos. La 
carbonización se considera en una circunstancia no deseada ya 
que “abre” los poros del concreto haciéndolo vulnerable a la 
corrosión y otras reacciones químicas que recuden su pH. 
En términos generales el proceso de carbonización puede 
tardar décadas en ocurrir o inclusive no llegar a presentarse de 
manera significante en el ciclo de vida útil del material. 
Los niveles de consumo energético y liberación de partículas 
ambientales a la atmósfera no parecen ser de trascendencia 
considerable a primera vista, pero toman un peso trascendente 
cuando se extrapolan a los niveles de producción a nivel 
mundial. 
 
Basado esta información, podemos inferir que durante el 2008 
se consumieron más de 2.5 billones de MJ en la producción 
mundial de cemento al tiempo que se liberaron más de 340 
millones de toneladas de CO2. Como se aprecia en la Tabla 
1.2, con el paso de los años la tendencia en la producción 
mundial del cemento ha crecido a un ritmo sostenido. 
PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CEMENTO (miles de toneladas) 
PAÍS 2006 2008 2010 
China 1,200,000 1,388,400 1,800,000 
India 155,000 177,000 290,000 
Estados 
Unidos 
99,700 87,600 63,500 
Japón 69,600 62,800 56,000 
Rusia 54,700 53,600 49,000 
Rep. Corea 55,000 53,900 46,000 
España 54,000 42,100 50,000 
Italia 43,200 43,000 35,000 
México 40,600 47,600 34,000 
Brasil 39,500 51,900 59,000 
TOTAL 
MUNDIAL 
2,550,000 2,840,000 3,413,500 
Tabla 1.2 Principales países productores de cemento y el total mundial 
producido al año.26
 
 
1.1.2. FABRICACIÓN DE ACERO 
El acero se puede definir de manera elemental como una 
aleación entre hierro y carbono en diferentes proporciones 
dependiendo de su utilización final, ya que de éstas se define 
su dureza, resistencia y elasticidad. 
Generalmente se compone de una mayoría de hierro y la 
proporción de carbono no suele pasar del 2%. Cuando esto 
sucede, se producen fundiciones y el acero debe ser moldeado 
y no forjado, ya que vuelve quebradizo. 
 
26 U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2004-08; USGS 
Mineral Program Cement Report, U.S. Geological Survey, Mineral Commodity 
Summaries January 2011, 
 http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/mcs-2011-
cemen.pdf. 
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/mcs-2011-cemen.pdf�
http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/mcs-2011-cemen.pdf�
 
9 
 
El acero conserva las metálicas básicas del hierro en su estado 
puro, pero con la adición del carbono mejora muchas de sus 
propiedades físico-químicas. 
Al igual que el cemento, el acero tiene una historia muy 
antigua, que data sus orígenes en el pueblo egipcio 3000 a. C. 
y prácticamente nunca ha detenido su uso en el mundo 
occidental. 
 
PERFIL MEDIOAMBIENTAL DEL ACERO (por 1 ton) 
Energía 19,000 MJ 
Agua residual 150,000 l 
Dióxido de carbono (CO2) 1,950 ton 
Óxido de nitrógeno (NOX) 0.003 ton 
Óxido sulfúrico (SO2) 0.004 ton 
Metano (CH4) 0.626 kg 
Componentes orgánicos volátiles (COV) 0.234 kg 
Polvo común 15,000 kg 
Metales pesados (Pb, Cd, Hg, As, Cr, Cu, Ni, 
Se, Zn, V) 
0.037 kg 
Tabla 1.3 Perfil medioambiental del acero por cada tonelada de producto.27
Las aleaciones que conforman el acero en sus diferentes 
proporciones forzosamente se dan en un horno de fundición a 
temperaturas mayores a los 1,500°C. De manera similar al 
caso del cemento, el proceso requiere un elevadísimo consumo 
de energía para alcanzar esta temperatura, pero por si fuera 
poco, requiere una importante cantidad de agua que después 
del proceso de fabricación se desecha debido a que entra en 
contacto con restos materiales peligrosos.
 
28
 
27 Lawson, B., Building materials, energy and the environment: Towards 
ecologically sustainable development, Red Hill, A.C.T.: Royal Australian 
Institute of Architects, 1996. Unidades: MJ=Mega Joule, l=litro, ton=tonelada, 
kg=kilogramo. 
 
28 Información acumulada de diversas fuentes: Bugayev, K.; Konovalov, Y.; 
Bychkov, Y.; Tretyakov, E.; Savin, Ivan V. Iron and Steel Production. The 
La Tabla 1.3 nos permite observar de manera precisa el 
impacto al medioambiente que conlleva este proceso de 
producción. 
 
PRODUCCIÓN MUNDIAL DE ACERO BRUTO 
(millones de toneladas) 
PAÍS 2007 2008 2009 
China 494.9 500.5 567.8 
Japón 120.2 118.7 87.5 
Rusia 72.4 68.5 59.9 
Estados Unidos 98.1 91.4 58.1 
India 53.1 55.2 56.6 
Corea del Sur 51.5 53.6 48.6 
Alemania 48.6 45.8 32.7 
Ucrania 42.8 37.1 29.8 
Brasil 33.8 33.7 26.5 
Turquía 25.8 26.8 25.3 
México 17.6 17.2 14.2 
TOTAL MUNDIAL 1,351.3 1,326.5 1,219.7 
Tabla 1.4 Principales países productores de acero y el total mundial 
producido anualmente.29
Nuevamente podemos calcular en base a la producción a nivel 
mundial del año 2009 que la fabricación de acero fue 
responsable por el consumo de 23 billones de MJ así como de 
liberar 2 billones de toneladas de CO2 a la atmósfera. 
 
 
1.1.3. FABRICACIÓN DE TABIQUE 
De manera estandarizada, puede decirse que un tabique es 
obtenido a través de la cocción a altas temperaturas de 
material arcilloso, lo que resulta en un bloque cerámico que 
 
Minerva Group, Inc., 2001. World Steel Association (www.worldsteel.org), 
IMCA (Instituto Mexicano de la Construcción en Acero). 
29 World Steel Association, Steel Statistical Yearbook 2008. 
http://books.google.com/?id=MJdIVtmwuUsC�
http://www.worldsteel.org/�
http://www.worldsteel.org/index.php?action=publicationdetail&id=81�
 
10 
 
posee ciertas cualidades resistentes para ser utilizado como 
material constructivo. 
Por la sencillez de su proceso de elaboración, su bajo costo y 
lo común de los elementos necesarios para fabricarlos, 
diferentes variaciones pueden rastrearse a lo largo de un sinfín 
de asentamientos humanos por todas las latitudes del planeta. 
Los más antiguos pertenecen a civilizaciones con más de 
10,000 años de antigüedad, desde mesopotámicos y palestinos 
hasta babilonios y sumerios. 
, 
Pese a sus diferentes tipos y variedades, los ladrillos siguen un 
proceso de fabricación similar en todo el mundo que 
forzosamente comienza con la obtención de la materia prima, 
en este caso la arcilla. Este material está conformado por una 
mezcla principalmente de sílice y óxido de aluminio 
(alúmina), y cantidades variables de óxidos de hierro óxidos de 
calcio, óxidos de magnesio y agua. Una vez obtenido, debe ser 
triturado y homogeneizado para obtener una mezcla que sea 
propia de las cualidades que se pretendan obtener o el uso 
final al que se vaya a destinar el producto final. 
Posteriormente la mezcla se somete a un proceso de 
humidificación, lo que le permite ser moldeada a una 
temperatura alrededor de los 130°C. En seguida se procede al 
secado y por último al proceso de cocción, llevado a cabo en 
hornos que alcanzan los 1000°C necesarios para que los 
componentes adquieran su dureza máxima. 
Como sucede con los materiales constructivos analizados en 
los puntos 1.1.1 y 1.1.2, la producción de materiales a altastemperaturas genera una huella dañina en el medioambiente 
ya que suele ser alcanzada mediante la combustión de 
materiales no renovables, desde combustibles hasta llantas. 
Resulta complicado analizar la producción de ladrillo a nivel 
mundial debido a la falta de un organismo rector que regule 
las características de los diferentes procesos en cada país y que 
controle la calidad del producto, sobre todo si tomamos en 
cuenta que en algunos casos se produce de manera artesanal 
en poblaciones rurales en países del tercer mundo. 
 
1.2. MARCOS REGULADORES 
Si bien la industria de cada nación enfrenta metas y 
perspectivas particulares, es evidente el papel que desempeña 
la producción de materiales de construcción en la aportación a 
los niveles de generación de energía –y por ende de 
contaminación– de cada país. No es casualidad que Estados 
Unidos, China, Rusia, Japón e India figuren entre los 
primeros lugares de producción de acero y cemento a nivel 
mundial al tiempo que representan la cima en la producción 
de energía (Tabla 1.5) y emisiones de CO2 a la atmósfera 
(Tabla 1.6). 
 
La aportación de México no es determinante para los niveles 
de consumo energético del planeta, pero no deja de ser 
significativa ocupando el lugar no. 14 en cuanto a la 
producción mundial de energía. 
La generación de semejantes cantidades de energía exige el 
consumo recursos naturales y libera en el proceso materiales 
contaminantes a la atmósfera. Si bien el país se encuentra muy 
por debajo de los topes máximos establecidos por países como 
 
11 
 
China o Estados Unidos, México es uno de los países que 
aporta de manera significativa a la acumulación de 
contaminación atmosférica global. 
 
PRODUCCIÓN MUNDIAL DE ENERGÍA (kWh) 
POSICIÓN 
MUNDIAL 
PAÍS CANTIDAD 
PORCENTAJE 
DEL TOTAL 
MUNDIAL 
#1 E. U. 4,167,000,000,000 22% 
#2 China 3,256,000,000,000 17.2% 
#3 Japón 1,082,000,000,000 5.7% 
#4 Rusia 964,200,000,000 5.1% 
#5 India 665,300,000,000 3.5% 
#14 México 243,300,000,000 k 1.3% 
Tabla 1.5 Producción mundial de energía en kWh al 2007.30
 
 
Es muy simbólico analizar no solamente el total de emisiones 
de CO2 que aporta cada país, sino las que corresponden a cada 
uno de sus habitantes. Bajo ese parámetro, los índices de 
contaminación de los mexicanos están por debajo de los 18 
países que más emisiones de dióxido de carbono emiten a la 
atmósfera. 
 
A pesar de que existen acuerdos internacionales que buscan la 
reducción paulatina de las emisiones de CO2 a la atmósfera31
 
30 CIA World Factbook, Central Intelligence Agency of the United States of 
America, 2007. 
, 
no existe como tal una reglamentación internacional 
31 Como el Protocolo de Kyoto Sobre el Cambio Climático de la Convención 
Marco de las Naciones Unidas Sobre el Cambio Climático adoptado el 11 de 
diciembre de 1997 y puesto en marcha el 16 de febrero de 2005. Hasta el 9 de 
noviembre de 2009, 187 países lo ratificaron. Entre ellos no se encuentra 
Estados Unidos, uno los protagonistas en la materia. 
unificadora que regule el aspecto contaminante o las 
injerencias ecológicas derivadas de la producción y fabricación 
de materiales de construcción. 
 
EMISIONES ANUALES DE CO2 
(millones de toneladas métricas)32
POSICIÓN 
MUNDIAL 
 
PAÍS CANTIDAD 
EMISIONES PER 
CAPITA 
#1 China 6,534 4.91 
#2 E. U. 5,833 19.18 
#3 Rusia 1,729 12.29 
#4 India 1,495 1.31 
#5 Japón 1,214 9.54 
#14 México 445 4.04 
Tabla 1.6 Emisiones anuales de CO2 por país y per capita al 2008.33
 
 
En México, no existe una referencia legal que limite o evite la 
emisión de partículas contaminantes a la atmósfera al 
momento de fabricar materiales de construcción. 
La LGEEPA (Ley General de Equilibrio Ecológico y 
Protección al Ambiente)34
 
32 Una tonelada métrica es una unidad de masa de 1,000kg, o 
aproximadamente el peso de un metro cúbico de agua a 4° Celsius. 
 es la más completa legislación 
nacional en materia ambiental. Sin embargo, no contempla la 
problemática que surge cuando uno de los motores 
económicos del país (la industria de la construcción) interfiere 
de manera directa con la calidad del aire de la nación. 
33 U.S. Energy Information Administration (EIA), Independent Statistics & 
Analysis, www.eia.gov 2008. 
34 Publicada en el Diario Oficial de la Federación el 28 de enero de 1988 y 
reformada por última ocasión el 6 de abril de 2010. 
 
12 
 
El artículo 111 menciona en su sección VIII que entre las 
facultades de dicha ley se encuentra el “expedir las normas 
oficiales mexicanas para la certificación por la autoridad 
competente, de los niveles de emisión de contaminantes a la 
atmósfera provenientes de fuentes determinadas”, aunque en 
ningún punto especifica quién es “la autoridad competente”, 
de los poderes de los que goza para llevar a cabo las sanciones 
necesarias, ni cuáles son las “fuentes determinadas” a las que se 
refiere. 
 
A pesar de la carencia de criterios homologados en cuanto a 
regulaciones internacionales, algunos gobiernos nacionales 
han adoptado políticas generadas tanto de iniciativas 
gubernamentales como privadas para acreditar o desacreditar 
determinados procesos de producción que repercutan en una 
mejoría de la calidad de los materiales de construcción en 
diferentes criterios como resistencia, seguridad e impacto 
ecológico. Estos procesos de aprobación o certificación se 
desarrollan bajo diferentes criterios para cubrir diversos 
estándares. Incluso algunas de estas certificaciones generadas a 
partir de iniciativas privadas han llegado a ser adoptadas en 
más de un país y podrían ser tomadas en cuenta como un 
punto de partida para generar un procedimiento que regule 
propiamente la producción de materiales de construcción en 
términos ecológicos a nivel internacional. 
 
Para el desarrollo de esta tesis, se consultaron diversas 
metodologías de certificación existentes en la industria de la 
construcción hoy en día. Por el límite de la extensión de este 
escrito y con el afán de no perder de vista el objetivo principal 
de la presente investigación, a continuación analizaremos 
solamente las más representativas para darnos una idea del 
marco regulatorio que rige el mercado de la producción de 
materiales de construcción internacional actualmente. Es 
importante conocer sus limitaciones y criterios, ya que a pesar 
de que pretenden funcionar como una herramienta que 
garantice un bajo impacto ecológico, permiten la fabricación 
de materiales de construcción que impactan 
considerablemente el entorno tal y como se ha analizado 
previamente en el presente documento. Es difícil creer en la 
eficiencia de una certificación “ecológica” que permita el 
consumo de materias primas, el consumo energético, y la 
contaminación atmosférica que se presenta de manera común 
en la fabricación de materiales de construcción producidos 
masivamente en todo el mundo. 
1.2.1. ÍNDICE DE CALIDAD DE DISEÑO (DQI) 
Como su nombre lo indica, el Índice de Calidad de Diseño 
(DQI por sus siglas en inglés – Design Quality Indicator) es 
una metodología creada para evaluar la calidad del diseño y la 
construcción de nuevos edificios así como la renovación o 
reacondicionamiento de edificios existentes.35
El programa fue desarrollado por el Consejo de la Industria de 
la Construcción (CIC por sus siglas en inglés - Construction 
Industry Council) del Reino Unido con participación 
importante de diversas instituciones gubernamentales y 
privadas asociadas a la industria de la construcción con el 
objetivo de elaborar una plataforma sólida para medir y 
 
 
35 DQI, Design Quality Indicator, página oficial, http://www.dqi.org.uk, 2010. 
http://www.dqi.org.uk/�
 
13 
 
regular la construcción de los edificios incluyendo por 
supuesto el uso de sus materiales. 
La metodología consta de dos elementos principales: talleres