Esta es la quinta Sesión del Seminario de Manufactura Sustentable. Aquí se aborda el tema de las métricas aplicadas en la medición del impacto ambiental de los procesos de manufactura.

1. SEMINARIO DE MANUFACTURA
SUSTENTABLE
SESIÓN 5
PARAMETRIZACIÓN DE LA
MANUFACTURA SUSTENTABLE
Y LIMPIA
Héctor Domínguez Aguirre
28 de oct de 2011 1

2. 28 de oct de 2011 2

3. Factores críticos en Manufactura
Sustentable
1. Negocios: Como los diferentes factores
afectan el tipo del negocio: alcance de
objetivos, modelos económicos, ganancias,
casos de estudio, y nuevos productos
sustentables.
2. Eco-innovación: Promoción de innovación
ecológica
3. Métrica: Formas de desarrollar métricas
basadas en modelos sólidos, casos y
buenos datos para validación de modelos.
28 de oct de 2011 3

4. Factores críticos en Manufactura
Sustentable
4. Herramientas: Definición de problemas
con una metodología tal como el LCA y los
casos de negocios para herramientas.
5. Energía: Formas de reducción del
consumo de la energía para el crecimiento
sustentable.
6. Estándares: Formas de estrategias para
aplicar estándares como incentivos
positivos para el cambio a la 4
sustentabilidad.
28 de oct de 2011

5. Componentes de una estrategia de
manufactura sustentable
1) Selección y aplicación de la métrica
apropiada para medir la sustentabilidad de
la manufactura
2) Integración de un análisis del ciclo de
vida comprensivo, transparente y repetible
3) Ajuste/optimización del sistema para
minimizar los impactos ambientales y del
costo basado en la elección de la métrica y
el ciclo de vida.
28 de oct de 2011 5

6. Selección de la métrica
La selección de la métrica y su
desarrollo es un componente crítico en
manufactura sustentable ya a que
permite la toma de decisiones en todos
los aspectos, desde la elección de la
herramienta mas adecuada hasta el
tipo específico de la configuración del
sistema.
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7. La Sustentabilidad de una organización
es a menudo analizado desde tres
perspectivas multidimensionales:
Ambiental
Social
y económica
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8. INDICADORES Y
RECOMENDACIONES
28 de oct de 2011 8

9. Hay muchas propuestas en compañías,
centros de investigación tecnológica,
organizaciones internacionales y no
gubernamentales para medir y analizar
el desempeño desde estas tres
perspectiva ya sea con indicadores
cualitativos o cuantitativos y reportes de
Sustentabilidad.
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10. Conjunto de indicadores Componentes Referencia
Global Report Initiative (GRI) 70 Indicadores http://www.globalreporting.org/
ReportingFramework/Reporting
FrameworkDownloads/
Dow Jones Sustainability Index 12 criterios basados en un solo http://www.sustainability-
(DJSI) indicador index.com/07_htmle/publicatio
ns/guidebooks.html
2005 Indicadores Ambientales 76 bloques para conformarlo http://www.yale.edu/esi/ESI200
de Sustentabilidad 5.pdf
2006 Indicadores de 19 Indicadores http://sedac.ciesin.columbia.edu
Rendimiento Ambiental /es/epi/downloads/2006EPI_Re
port_Full.pdf
Comité de las naciones Unidas 50 Indicadores http://www.un.org/esa/sustdev/n
en Indicadores de Desarrollo atlinfo/indicators/guidelines.pdf
Sustentable
Indicadores nucleares OECD 46 Indicadores http://www.oecdbookshop.org/o
ecd/display.asp?
sf1=identifiers&st1=972000111
E1
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11. Conjunto de indicadores Componentes Referencia
Base de Datos de Indicadores 409 Indicadores http://www.Sustainablemeasure
s.com
Indice de la Sustentabilidad de 8 Indicadores http://www.ford.com/doc/sr07-
Productos de Ford ford-psi.pdf
Métrica para la Manufactura 46 métricas http://actionlearning.mit.edu/s-
Sustentable de General Motors lab/files/slab_files/Projects/200
9/GM,%20report.pdf
Evaluación del Desempeño 155 Indicadores de Ejemplo http://www.iso.org/iso/iso_catal
Ambiental ISO 14031 ogue/catalogue_ics/catalogue_i
cs_browse.htm?
ICS1=13&ICS2=20&ICS3=10
Indice de Sustentabilidad de 15 preguntas http://walmartstores.com/downl
Productos de Wal-mart oad/3863.pdf
Indicadores Ambientales para la 60 Indicadores http://biogov.cpdr.ucl.ac.be/com
Comunidad Europea munication/papers/tepi99rp_EN
105.pdf
Eco-indicadores 1999 3 factores principales basados http://www.pre.nl/eco-
en un solo indicador indicator99/ei99-reports.htm
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12. Uno de los mas conocidos indicadores
internacionales para la evaluación del
desempeño de la sustentabilidad es el
desarrollado por la Iniciativa para el
Reporte Global (GRI de sus siglas en
inglés).
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13. El GRI es una iniciativa voluntaria para
proveer una herramienta de asistencia
en la toma de decisiones a multi-nivel
para la administración, operación y
comunicación.
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14. La iniciativa GRI provee un formato
estándar para el reporte de desempeño
de sustentabilidad de manera que
manufactureros puedan hacer
comparaciones de rendimiento de sus
procesos.
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15. Otro marco de trabajo internacional
para la evaluación del desempeño
sustentable es el proceso de
asentamiento de la Eco-eficiencia
desarrollado por el Consejo de
Negocios Mundial para el Desarrollo
Sustentable (WBCSD de sus siglas en
inglés) en el 2000.
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16. El Estándar ISO 14031 provee
recomendaciones para compañías de
como desarrollar sus propios
indicadores para el desempeño
ambiental.
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17. Los marcos de trabajo de desarrollo de
indicadores podrían resumirse con algunas
metodologías:
a) Lista de categorías o situaciones
b) Matrices indicadoras orientadas a metas
c) Modelo de respuesta a orígenes de
presión
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18. Repositorios de indicadores de
Sustentabilidad
Los repositorios de indicadores de
sustentabilidad contienen todos los índices
multidimensionales específicos a cada
sector necesarios para representar la
sustentabilidad de los sistemas de
manufactura, métrica para comparación de
rendimiento de indicadores seleccionados
en estrategias de negocio eco-innovadoras.
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19. Características de Indicadores
Medibles: Debe de ser capas de ser medido
cuantitativamente o cualitativamente en
una perspectiva multidimensional (por
ejemplo, económica, social, técnica, etc.)
Relevante: Mostrar ser útil para el proceso
de manufactura en evaluación y satisfacer
el propósito del rendimiento del
desempeño.
Entendible: Fácil de entender por la
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comunidad, específicamente por aquellos

20. Características de Indicadores
Ser confiable y Utilizable: La información
del indicador debe de ser de fiar y
utilizable.
Datos accesibles: La información necesita
estar disponible o puede ser obtenida
cuando sea necesario.
Flexible: Compatible con expresiones
estándares como Ontologías y documentos
XML, para soportar almacenamiento a largo
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plazo y flexibilidad para generaciones

21. Eco-indicador 99
El Eco-indicador 99 es una metodología tipo top-
down (de arriba a abajo) para la asignación de
pesos de impacto dentro del ciclo de vida de un
producto. Divide el daño ambiental en tres
puntos:
● Salud humana
● Calidad del ecosistema
● Recursos
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22. Los daños en la salud humana son
expresado en términos de lo que se conoce
como la Discapacidad Ajustada en Años de
Vida.
En donde se han desarrollado modelos para
los efectos respiratorios y cancerígenos,
efectos en cambio climático, destrucción de
la capa de ozono y radiación ionizante.
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23. Hay cuatro pasos en daños a salud humana:
Análisis de consecuencias, enlazando una
emisión con un cambio temporal en la
concentración.
Análisis de exposición, enlazando esta
concentración temporal a una dosis.
Análisis de efectos, enlazando la dosis a efectos
en la salud, como el número y tipos de cáncer.
Análisis de Daños, enlazando efectos en la
salud a la discapacidad ajustada en años, usando
un estimador del número de años de vida
discapacitada y el número de años perdidos.
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24. Los daños en la calidad del ecosistema son
expresados como el porcentaje de especies
que ha desaparecido en una cierta área
debido a una carga ambiental. Esta
definición no es homogénea a la definición
de salud humana.
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25. Ecotoxicidad es expresada como el
porcentaje de todas las especies presentes
en un ambiente vivo bajo estrés tóxico.
Acidificación y Eutroficación se modela el
daño a especies identificadas en áreas
naturales.
Uso y transformación de la tierra está
basado en datos empíricos de la ocurrencia
de plantas vasculares como una función del
tipo de uso de tierra y el tamaño del área.
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26. 28 de oct de 2011 26

27. ReCiPe 2008
El documento llamado ReCiPe 2008. Un
método para el asentamiento del impacto
del ciclo de vida el cual incluye categorías
de indicadores armonizados en niveles
medios y finales, y realizado en Holanda en
el 2009.
Incluye 18 categorías en nivel medio y tres
categorías en nivel final como se muestra
en la siguiente figura
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28. 28 de oct de 2011 28

29. Abreviación de la Unidades Nombre del factor de caracterización
categoría del impacto
CC Kg (CO2 a aire) Potencial calentamiento global
OD Kg (CFC-115 a aire) Potencial liberación de ozono
TA Kg (SO2 a aire) Potencial acidificación terrestre
FE Kg (P a agua fresca) Potencial eutroficación de agua fresca
ME Kg (N a agua fresca) Potencial eutroficación de agua marina
HT Kg (14 DCB a aire urbano) Potencial toxicidad humana
POF Kg (NMVOC a aire) Potencial formación de oxidantes
fotoquímicos
PMF Kg (PM10 a aire) Potencial formación de materia en
partículas
TET Kg (14DCB a suelo industrial) Potencial formación de ecotoxicidad
terrestre
FET Kg 14DCB a agua fresca) Potencial formación de ecotoxicidad de
agua fresca
MET Kg (14-DCB a agua marina) Potencial formación de ecotoxicidad
marina
IR Kg (U235 a aire) Potencial radiación iónica
ALO M2x año (Tierra agrícola) Potencial ocupación de tierra agrícola
ULO M2x año (Tierra urbana) Potencial ocupación de tierra urbana
NLT M2 (Tierra natural) Potencial transformación de tierra natural
WD M3 (Agua) Potencial liberación de agua
MRD Kg (Fe) Potencial liberación mineral 29
28 de oct de 2011
FD Kg (petroleo) Potencial liberación fósil

30. Métrica usada por General Motors
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31. Índice de Rendimiento Ambiental
El Índice de Rendimiento Ambiental (EPI) es
un documento que ofrece un índice
compuesto de la protección ambiental actual
a nivel nacional, aunque su marco de
trabajo puede implementarse a diferentes
niveles.
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32. Índice de Rendimiento Ambiental
1. Se calculan los índices indicadores dentro de
seis políticas clave: Salud ambiental, calidad de
aire, Recursos hídricos, Biodiversidad y hábitat,
Recursos naturales productivos, y energía
sustentable.
2. Después se calculan los índices dentro de dos
objetivos más amplios: Salud ambiental y
vitalidad del ecosistema.
3. Se calcula un índice de rendimiento ambiental
el cual es el promedio de los dos objetivos
32
mayores.
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33. 28 de oct de 2011 33

34. 28 de oct de 2011 34

35. Mientras que los parámetros sociales y
agregados son valuables para hacer una
toma de decisiones mas amplia, éstos no
permiten una revisión granular y mas
específica a procesos de manufactura en
tomas de decisiones empresariales.
Se puede argumentar que disminuyendo los
impactos ambientales también estamos
mejorando parámetros sociales.
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36. Cálculo de la huella de Carbono
PAS2050
El cálculo de las emisiones de carbono es
uno de los análisis mas comunes dentro del
impacto ambiental de productos y procesos.
Una norma hecha por la organización de
estándares Británicos y diferentes
organizaciones no gubernamentales, la PAS
2050, fue desarrollada para proveer un
método estándar para el asentamiento de la
huella de carbono de un producto.
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37. De acuerdo con esta norma, hay cinco
pasos básicos para el cálculo de la huella
de carbono:
●Crear un mapa del proceso (Diagrama de
flujo)
●Verificar fronteras y prioridades
●Colección de datos
●Cálculo de la huella
●Verificación de la incertidumbre
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38. Creación del mapa del proceso
El objetivo es identificar todos los
materiales, actividades y procesos que
contribuyen al ciclo de vida de un producto.
El mapa del proceso sirve como una
herramienta a través de la generación de la
huella, dando de un punto de inicio para
entrevistas y una referencia gráfica para
guiar a la colección de los datos y el cálculo
de la huella.
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39. El desarrollo del mapa del procesos inicia
separando las unidades funcionales del
producto en sus partes constituyentes (por
ejemplo, materia prima, empaquetados).
Se identifican las entradas significativas,
procesos de manufactura, condiciones de
almacenamiento y requerimientos de
transporte.
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40. El análisis puede ser:
Del negocio al Consumidor.
Estos procesos incluyen desde la materia
prima, manufactura, distribución, venta, uso
del consumidor y, finalmente, desecho o
reciclado.
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41. De Negocio a Negocio.
Las huellas de carbono de negocio a
negocio para en el punto en que se entrega
al otro manufacturero, lo cual es consistente
con la aproximación llamada 'de la cuna a la
puerta' descrita en la ISO 14040.
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42. Construcción del mapa del procesos para
hacer croissants
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43. Verificación de fronteras y prioridades
El sistema de fronteras definen el objetivo
de la huella de carbono. La determinación
de las fronteras del sistema del ciclo de vida
de un producto debería de ser consistente
con la Regla de Categorías de Productos
(RCP) como se describe en BS ISO 14025,
Declaraciones y etiquetas ambientales.
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44. Colección de datos
Todos los datos para hacer el análisis de la
huella de carbono deben de cumplir con las
Reglas de Calidad de Datos. Esto asegura
precisión, reproducibilidad y huellas de
carbono que pueden compararse mejor.
Hay dos tipos de datos para calcular la
huella de carbono: Datos de actividad y
factores de emisión.
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45. Los datos de actividad se refieren a todas
las cantidades de los materiales y energía
involucrada en el ciclo de vida de un
producto: Entradas y salidas de material,
energía usada, transporte, etc.
Los factores de emisión proveen un enlace
que convierte estas cantidades en
emisiones resultantes de gases de efecto
invernadero.
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46. Los tipos de bases de datos que pueden ser
usadas para calcular la hulla de carbono de
un producto son:
●Bases de datos de ciclos de vida
multisectoriales, comerciales o públicas.
●Bases de datos específicas para la
industria.
●Fuentes de datos específicas por país.
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47. Calculando la huella
La ecuación de una huella de carbono de un
producto es la suma de todos los
materiales, energía y desperdicios a lo largo
de todas las actividades en el ciclo de vida
multiplicado por sus factores de emisión.
La huella de carbono de una actividad =
datos de la actividad (masa/volumen/kWh/km)
x Factor de Emisión (CO2 por unidad)
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48. Cuando las emisiones de gases de efecto
invernadero son calculadas para cada
actividad, se convierten en CO2e con
factores de potencial de calentamiento
global (GWP).
Normalmente se requiere un balance de
masa para asegurar que todas las entradas,
salidas y desperdicio se cuenten.
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49. 28 de oct de 2011 49

50. 28 de oct de 2011 50

51. Primera fase de cálculo de emisiones de carbono
28 de oct de 2011 51

52. Después de calcular las emisiones en cada
paso, hay que deducir cualquier carbono
almacenado durante el ciclo de vida.
La cantidad neta representa las emisiones
totales de gases de efecto invernadero
causado por cada material y proceso a lo
largo del ciclo de vida, y la huella de
carbono final del producto.
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53. En este caso para el Croissant es de 1,200 kg
CO2e o 1.2 Kg CO2e por paquete de 12 croissants.
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54. Verificando incertidumbre
El análisis de incertidumbre en la huella de
carbono de productos es una medida de
precisión.
El objetivo es medir y minimizar
incertidumbre en el resultado de la huella y
mejorar la confianza en comparaciones y
decisiones que son hechas en base a esta
información.
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55. Cálculo del consumo de energía
Muchos procesos de manufactura son
demandantes de altas cantidades
energéticas, además de producción de
CO2. Particularmente acero y aluminio
demandan el 10% de la energía global.
La mayoría de los procesos demandantes
en energía ocurren al inicio de la cadena de
suministros: Producción de metales líquidos,
ya sea de minerales o de desecho reciclado.
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56. El rendimiento (yield) describe la relación
entre la cantidad de entrada y la de salida
de un proceso.
El rendimiento en metales es la relación
entre la cantidad de metal entrando al
proceso con respecto a la que sale del
mismo debido a operaciones secundarias.
Cualquier metal que no continua en la
cadena de suministro es pérdida o requiere
energía adicional para su procesamiento.
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57. Milford presenta un estudio con cuatro
productos analizados desde el punto de
vista energético:
1. 500 Kgs de acero para crear una barra de
perfil tipo 'I'
2. Un panel para la puerta de un auto
3. Una lata de una bebida (sin la tapa)
4. Un panel de aluminio de la cubierta del
ala de un aeroplano.
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58. Tomando como ejemplo el caso de la lata de
aluminio.
La hoja original del aluminio tiene menos de
0.3 milímetros de espesor y es enrollada y
enviada a la línea de producción. La hoja es
conformada en el cuerpo de la lata antes de
ser lavada, recubierta y decorada.
Las latas de aluminio son internamente
laqueadas antes del procesamiento final
para el cuello y la base de la lata y las
pruebas. 58
28 de oct de 2011

59. Las etapas para conformado
y recortado se consideran con
ciertas pérdidas de corte
planeadas; el lavado y
decorado se consideran como
procesos con pérdidas no
planeadas.
El rendimiento total se estimó
en 97% sin incluir pérdidas en
vaciado ni suajado.
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60. Proceso Rendimiento % Energía final de Energía primaria Emisiones de
salida de Salida salida
GJ/t GJ/t t CO2/t
Los procesos anteriores son los mismos que para el panel de un auto
Corte en cintas 96 0 0.1 0
Desenlazado y 100 0.4 1.1 0.06
lubricación
Ahuecamiento 85 0.6 1.6 0,09
Construcción del 98 3.6 11 0.61
cuerpo y recortado
Lavado 99 2.1 4.2 0.24
Recubrimiento 99.8 0.7 2 0.12
Decorado 99 4.4 8 0.46
Laqueado 99.8 4.1 6.8 0.39
Cuello 99.8 0.7 2 0.12
Reformado de 99.8 0.2 0.5 0.03
base
Prueba 99.8 0.2 0.4 0.03
Empaquetado 99.8 0.4 0.9 0.05
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61. La energía acumulada y la eficiencia acumulada del aluminio
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62. Resultados de casos de estudio Resultados
especificaciones Generales
Producto Masa Entrada Energía Energía – Emisione Emisione Energía Emisione
(Kg) reciclada Total Del metal s de CO2 s de CO2 (GJ/t s CO2
(%) (GJ) líquido al - totales – Del producto)
producto metal (t CO2/t)
final (GJ) líquido al
producto
final (kg
CO2)
Viga de 500 20 11 1.4 790 110 23 1.6
perfil 'I'
Panel de 5.4 20 90.3 0.09 19 6 54 3.6
acero
para la
puerta de
una auto
Panel de 4.4 50 1 0.13 51 7 220 12
aluminio
para la
puerta de
un auto
Lata de 13 50 2.7 0.5 140 20 210 11
aluminio
Panel del 140 40 210 33 11000 1700 1500 78
ala de un
aeroplano
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63. 28 de oct de 2011 63

64. Palabras Finales
La métrica aplicada a la sustentabilidad de
procesos de manufactura proviene de los
análisis de los ciclos de vida de productos y
servicios globales y la determinación de los
impactos ambientales.
Hay muchas recomendaciones, tanto de
organizaciones internacionales, pública,
privadas y no gubernamentales. Lo
conveniente es contextualizar localmente.
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65. Aún hay mucho por hacer en la creación de
modelos, estudios y análisis basados en
metodologías y métricas de ingeniería,
ambientales, sociales y económicas.
Involucra estudios físicos de materiales,
energéticos y termodinámicos; además de
manejo y creación de bases de datos
confiables de acceso global y desarrollo de
algoritmos para su análisis y visualización
de resultados.
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66. Referencias
●Corinne Reich-Weiser, Athulan Vijayaraghavan y David A Dornfeld.
Metrics for sustainable manufacturing. Proceedings of the 2008
International Manufacturing Science And Engineering Conference.
MSEC2008. October 7-10, 2008, Evanston, Illinois, USA
●Esty, Daniel C., Marc A. Levy, Tanja Srebotnjak, Alexander de Sherbinin,
Christine H. Kim, and Bridget Anderson (2006). Pilot 2006
Environmental Performance Index. New Haven: Yale Center for
Environmental Law & Policy.
●Global Reporting Initiative. Guía para la elaboración de Memorias de
Sostenibilidad. Amsterdam, Holanda. 2006.
●"ISO 14001:2004, Environmental management systems -- Requirements
with guidance for use," ISO, International Organization for
Standardization (ISO), Geneva, Switzerland, 2004
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67. Referencias
● Mark Goedkoop y Rnilde Spriensma. The Eco-indicator 99. A damage
orientes method for Life Cycle Impact Assessment. Methodology Report. 22
Junio 2001.
● Mark Goedkoop et al. ReCiPe 2008. A life impact assessment method which
comprises harmonised category indicators at the midpoint and the end
level. Report I: Characterisation. First Edition. 2008
● PAS 2050:2008. Specification for the assessment of the life cycle
greenhouse gas emissions of goods and services. British Standards
Initiative. 2008.
● Rachel L. Milford. The effects of yield on embodied energy and CO2 in four
case study metal products. February 14, 2011
● Sha C. Fong and Che B. Joung. An Overview of a Proposed Measurement
Infrastructure for Sustainable Manufacturing. The 7th Global Conference on
Sustainable Manufacturing. National Institute of Standards and Technology.
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68. ¡Gracias!
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