Bicicleta sostenible

BICICLETA DE MONTAÑA

SOSTENIBLE

Asignatura Sostenibilidad y Accesibilidad

Grupo: N1011

Orden de grupo: 26

Autor: Ferrer Ribas, Oscar

Profesor director: Jaume Miret Tomas

Fecha: 26 de octubre de 2015

EscuelaPolitécnicaSuperiordeIngenieríadeVilanovaylaGeltrú,UPC Sostenibilidad2015-16

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INDICE

1. INTRODUCCIÓNYOBJETIVOS..............................................................................3

2. ESTADODELARTE...............................................................................................52.1. Aluminio.........................................................................................................................................................72.2. Acero...............................................................................................................................................................92.3. Plástico.......................................................................................................................................................102.5. Impacto global en España................................................................................................................13

3. EVALUACIÓNDELIMPACTO..............................................................................153.1. Impacto medioambiental, social y económico.......................................................................15

4. PROPUESTA......................................................................................................19

5. CONCLUSIONES.................................................................................................20

6. DIAGRAMACONCEPTUAL.................................................................................20

7. BIBLIOGRAFIA...................................................................................................21


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1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

En España sabemos que 3 de cada 4 habitantes dispone de una o más

bicicletas en su casa1, por lo que es una cantidad importante y es interesante

saber cuánto sostenible es la fabricación de este vehículo.

Por lo tanto, en este estudio se analizará la sostenibilidad de la fabricación de

una bicicleta de características normales fabricada en España. Para ello, se

analizarán los materiales principales: aluminio, acero y plásticos. Así como, el

proceso para la obtención de cada uno. Más adelante, también analizaremos

los residuos que se generan. Para hacerlo lo más exacto posible, se tomará

como ejemplo la bicicleta Scott Aspect 670.

Para estudiar la sostenibilidad de un producto habrá que definir este término

antes de empezar. Por tanto, la sostenibilidad es la capacidad de permanecer,

es decir, cualidad por la que un elemento, sistema o proceso, se mantiene

activo en el transcurso del tiempo. Es la capacidad por la que un elemento

resiste, aguanta, permanece. De aquí, podemos definir el desarrollo sostenible,

que viene a ser aquel que satisface las necesidades actuales sin comprometer

la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias

necesidades. Este desarrollo sostenible tiene como objetivo el de definir

proyectos viables y reconciliar los aspectos económicos, social y ambiental de

las actividades humanas. Por lo tanto, definimos tres grandes puntos:

- Sostenibilidad económica: Cuando la actividad que se mueve hacia la

ambiental y social es financieramente posible y rentable. Engloba los

temas financieros, tecnológicos e infraestructurales. En nuestro estudio,

este caso haría referencia al coste de los materiales y su rentabilidad

para que una bicicleta pueda ser sostenible.

- Sostenibilidad social: Basada en el mantenimiento de la cohesión

social y de su habilidad para trabajar en conseguir objetivos comunes.

1Fundación ECA Bureau Veritas – Barómetro anual de la bicicleta en España


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Recoge los conocimientos, capacidades, patrimonio y diversidad

cultural, cohesión, participación y organización.

- Sostenibilidad ambiental: Compatibilidad entre la actividad

considerada la preservación de la biodiversidad y de los ecosistemas,

evitando la degradación de las fuentes y sumidero. Engloba todo lo que

son recursos naturales, biodiversidad y el ecosistema y sus servicios. En

una bicicleta esto se refiere principalmente a los materiales que está

fabricada, la vida útil que tienen, su ciclo de vida, energía para

producirla, emisiones, reciclaje…

Ilustración 1. Balance sostenible. Fuente: Ecointeligencia.com


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2. ESTADO DEL ARTE

Una bicicleta está fabricada en tres materiales principales: aluminio, acero y

plástico. Especificando un poco más, tenemos que el tipo de aluminio utilizado

es la aleación 6061, uno de los más utilizados para la fabricación de bicicletas.

Dentro del acero podemos distinguir dos tipos: el acero de alta resistencia y el

acero cromoly, una aleación de acero con cromo y molibdeno. Dentro del

plástico, también se subdividen en cuatro tipos: el caucho de las cubiertas, el

caucho de butilo de las cámaras, la silicona del sillín y los puños y el PVC

(policloruro de vinilo) del resto de componentes. Despiece de una bicicleta:

Ilustración 2:. Despiece de una bicicleta. Fuente: khurramhashmi.org


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Para realizar el estudio, se analizará la cantidad de cada tipo material que

contiene la bicicleta en particular, que en este caso su peso total en talla

mediana es de 13,7 kg. y se puede dividir en:

Aluminio 6061:

- Cuadro2: 1,8 kg.

- Ruedas3: 2,3 kg.

- Componentes periféricos (tija sillín, potencia y manillar)4: 1,5 kg.

o Total: 5,6 kg de aluminio.

Acero

- Horquilla (acero de alta resistencia)5: 2,3 kg.

- Frenos y transmisión: bielas, casette, cambios y cadena (acero de alta

resistencia)6: 2 kg de acero.

- Elementos fabricados en acero cromoly: rodamientos de la dirección, eje

de pedalier, rodamientos de los bujes de las ruedas, raíles del sillín y los

ejes de los pedales. Total: 1,2 kg.

o Total: 5,5 kg de acero.

Plásticos

- Cámaras (caucho de butilo)7: 0,3 kg

- Cubiertas (caucho)7: 1 kg.

- Sillín (silicona)8: 0,3 kg.

- Pulsadores7, carcasa sillín, fundas y pedales (PVC)9: 1 kg.

o Total: 2,6 kg de plástico.

2http://www.scott-sports.com/es/es/products/241404008/Bicicleta-Aspect-670-SCOTT3http://shiningcycle.imb2b.com/sell/index.php?itemid=143454http://www.syncros.com/syncros/us/en/category/Components_2015/5http://www.hlcorp.com/en/product_show.asp?sendid=12716http://cycle.shimano-eu.com/content/seh-bike/en/home/components1/mountain/acera.html7http://bicycle.kendatire.com/en-us/find-a-tire/bicycle/cross-country-marathon/slant-six-pro/8http://www.syncros.com/syncros/us/en/category/Components_2015/


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2.1. Aluminio

El aluminio es uno de los materiales más caros de procesar. Se extrae de un

mineral llamado bauxita del cual mediante una serie de procesos se llega al

final deseado, el aluminio.

Las mayores reservas de aluminio se encuentran en Guinea. Por lo tanto habrá

otro sobrecoste del aluminio debido a un transporte hasta España.

A parte de la extracción natural del aluminio, también existe otra forma de

obtenerlo que es mediante el reciclado. Este reciclado se puede realizar en

España mismo. En el reciclaje del aluminio solamente se necesita un 5% de la

energía que se necesitaría para extraer la misma cantidad de material a partir

de la bauxita.

Datos sobre la energía necesaria para producir aluminio:

Ilustración 3. Energía total (AC), KWh por tonelada de aluminio. Fuente: Aluminum.org


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Ilustración 4. Energía durante el proceso, KWh por tonelada de Aluminio. Fuente: Aluminum.org

Ilustración 5. Requerimientos de energía teóricos, durante el proceso y brutos. Fuente: Aluminum.org


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Según los datos extraídos del proyecto “Inventory of Carbon & Energy (ICE)"

del departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Bath (UK), se necesita una media de 224,1 MJ de energía para producir 1 kg de aluminio puro únicamente a partir de material virgen. De modo que, para esta bicicleta

en concreto la cual está formada por 7,5 kg de aluminio se ha necesitado un total de 1254,96 MJ. Esto en electricidad equivaldría a 442,4 KWh. Además de

esto, se liberan 12,79 kg de CO2 emitido por cada kilogramo de aluminio

fabricado, lo que suman un total de 71,62 kg CO2e para 7,5 kg de Al de todo

el conjunto de la bicicleta.

2.2. Acero

El acero es otro material muy común entre nosotros. Es una mezcla de hierro y

carbono. La mayor parte de este material proviene de China, seguidos de lejos

por Japón y EEUU (Asociación Mundial del acero, 2014).

Por otro lado, en España la mayor parte del acero proviene del reciclado. Así

que se deberá estudiar también en este caso la cantidad de acero que proviene

de china y el coste de esta exportación hasta nuestro país.

Recurriendo de nuevo al estudio de la Universidad de Bath, para la obtención

de 1 kg de acero, cálculos de la media de todas las aleaciones del acero, se

necesitan 31,25 MJ por kg de acero, por lo que la suma total para 3 kg de acero de la bicicleta es de 171,88 MJ. Respecto las emisiones de CO2

emitidas por kilogramo de acero, son de 2,89 kg CO2 e/kg de acero. Y en todo

el conjunto de la bicicleta serían 15,9 kg CO2e para 3 kg de acero.


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En el siguiente mapa observamos los principales productores de acero del

mundo:

Ilustración 6. Principales productores de acero. Fuente: Asociación Mundial Acero.

2.3. Plástico

Finalmente, como último material estructural de la bicicleta tenemos el plástico.

Como todos sabemos este material proviene de la polimerización del petróleo.

Finalmente, el gasto energético de los plásticos de una bicicleta sería para los

diferentes tipos: .

- Caucho: 101,7 MJ/kg y 3,18 kg de CO2e/ kg - Caucho de butilo: 36 MJ para 300 gr y 1,2 kg de CO2e para 300gr


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- Silicona: 706,5 MJ para 300 gr - PVC: 77,2 MJ/kg y 2,41 kg de CO2e/ kg

La suma en total de todos los componentes plásticos sería de 921,4 MJ y 6,79

kg de CO2 emitido.

2.4. Resultados finales

Con los resultados totales obtenidos podemos definir los siguientes gráficos:

Gráfico 1. Porcentaje de pesos de los materiales de la bicicleta

Aluminio41%

Acero40%

Caucho2%

Cauchodebutilo8%

Silicona2%

PVC7%

Plsticos19%

Pesosdelosmaterialesdelabicicleta


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Gráfico 2. Consumo energético para la obtención de los materiales de la bicicleta.

Gráfico 3. Emisiones de CO2 emitidas para la obtención de los materiales de la bicicleta.

Aluminio54%

Acero7%

Caucho4%

Cauchodebutilo2%

Silicona30%

PVC3%

Plásticos39%

Consumoenergéticoparalaobtencióndelosmateriales

Aluminio76%

Acero17%

Caucho3%

Cauchodebutilo1%

PVC3%

Plsticos7%

EmisionesdeCO2paralaobtencióndelosmateriales


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2.5. Impacto global en España

- Aluminio

En la actualidad, alrededor de 700 millones de toneladas de aluminio están

todavía en uso, que equivalen a más del 70% de todo el aluminio fabricado

desde 18889. Esto es posible gracias al largo ciclo de vida del aluminio (de 10 a

20 años de durabilidad en el aluminio utilizado en los medios de transporte, y

de 50 a 80 años en los materiales de construcción). Como se puede reciclar

indefinidamente, el aluminio tiene tasas de reciclado muy altas, ya que por

ejemplo se recicla más del 90% en el aluminio utilizado en medios de

transporte y materiales de construcción, más del 55% en envases, y algunos

países alcanzan hasta el 90% de tasa de reciclaje para las latas de bebida9.

En España, durante el 2010 se recuperaron el 61,2% de latas de aluminio y el

35,3% de los envases de aluminio mediante distintos canales como son los

recuperadores tradicionales o el contenedor amarillo9. Los sistemas de

recogida selectiva son utilizados cada vez más por la sociedad, consciente de

la importancia de que un pequeño gesto, como el de tirar la lata al contenedor

amarillo, supone un beneficio para el medio ambiente.

Los datos de la ultima investigación realizada sobre el año 2010 revelan que,

en total, se han recuperado 16.769 toneladas de envases de aluminio, cifra que

supone prácticamente un 40% del material consumido9.

Reciclando aluminio, se ahorra un 95% de ese coste energético.

- Acero

El acero, es el metal mas reciclado del mundo y no pierde sus cualidades,

como la resistencia, la dureza o la maleabilidad. Por tanto, se puede reciclar

todas las veces que se desee.

9AsociaciónparaelRecicladodeProductosdeAluminio(ARPAL)


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En cuanto al reciclaje, en 2011 las acerías españolas reciclaron 12,5 millones

de toneladas de acero, de los que 4,8 millones procedían de otros países. Con

estas cifras, según Unesid, España se sitúa a la cabeza del reciclaje en la UE,

junto con Italia y Alemania. Como aparece en el informe IRIS10, más del 75%

del acero producido en España se recicla, una tasa muy superior al 50% de

Europa y al 40% de la media mundial.

- Plásticos

España encabeza los índices europeos de reciclaje de plástico proveniente de

los hogares. En concreto, se sitúa como el segundo país, solo superado por

Alemania, con 7,1 kilogramos por habitante, según Cicloplast la entidad

encargada de impulsar la reutilización y el tratamiento de plásticos en nuestro

país.

En total, en España se reciclaron 371.218 toneladas en 2013 de este material

proveniente de los hogares, un 3,7% más que el año anterior. Así se desprende

del estudio de Cicloplast, que es la referencia estadística de este sector en

nuestro país.

En los hogares españoles se ha alcanzado un índice de reciclado del 56,6% del

total del plástico consumido. Esta cifra está muy por encima de lo establecido

por las directivas europeas, que lo sitúan en el 22,5%11.

10 http://www.unesid.org/iris2013/ 11Cicloplast.com


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3. EVALUACIÓN DEL IMPACTO

3.1. Impacto medioambiental, social y económico

A continuación, se estudia el impacto medioambiental, social y económico que

tienen los diferentes materiales de la bicicleta.

Generalizando en el sector del metal en España, es uno de los sectores

industriales con mayor impacto social y económico. Actualmente este sector

está constituido por unas 137.000 empresas y supone, aproximadamente, un

tercio de la producción industrial del país12.

Los impactos asociados a la contaminación del medio ambiente por parte de

estas empresas metalúrgicas pueden darse a nivel global, como la lluvia ácida,

efecto invernadero y destrucción de la capa de ozono; y a nivel local, como la

polución del aire del entorno.

Los contaminantes primarios vertidos a la atmosfera son compuestos de

azufre, óxidos de nitrógeno, óxidos de carbono, compuestos halogenados,

hidrocarburos y metales pesados.

Los impactos asociados a la contaminación del agua:

- Reducción del contenido en oxígeno de las aguas.

- Aparición de sedimentos o depósitos de sólidos y fangos de distintas

procedencias de carácter mineral u orgánico.

- Aparición de microorganismos patógenos.

- Aportes de nutrientes que causan crecimiento masivo de algas y

conducen a la eutrofización.

- Inhibición de los procesos biológicos debido a sustancias tóxicas o

inhibidoras.

- Reducción de las posibilidades de su empleo posterior: industrial,

agropecuario o recreativo.

12Fundación de Metal Asturias


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Impactos asociados a la generación de residuos:

- Afecciones al suelo por contacto directo de residuos contaminados.

- Afecciones de las aguas por lixiviación de sustancias que puedan

contener los residuos.

- Afecciones paisajísticas por la acumulación de residuos.

- Afecciones al entorno natural de la zona.

Concretando más según cada material:

- Aluminio

Respecto al impacto social, la mayor parte del aluminio que obtenemos es a

través de los alimentos. Existen estudios que demuestran que un alto consumo

y la absorción del aluminio da efectos tóxicos. Cuando se absorbe aluminio,

éste se lleva a través de la sangre hasta los riñones, donde se descarga

rápidamente. De modo que los pacientes con insuficientica renal no serán

capaces de eliminar el material, se acumula y causa un efecto tóxico.

Los altos niveles de aluminio en el cuerpo han demostrado tener efectos

neurotóxicos, efectos sobre el hueso y posiblemente también en el sistema

reproductor.

- Acero

Recordemos, que el acero es una aleación de hierro y carbono.

El hierro es producido en el alto horno mediante la conversión de los minerales

en hierro líquido, a través de su reducción con coque; se separan con piedra

caliza, los componentes indeseables, como fósforo, azufre, y manganeso. Los

gases de los altos hornos son fuentes importantes de partículas y contienen

monóxido de carbono. La escoria del alto horno es formada al reaccionar la

piedra caliza con los otros componentes y los silicatos que contienen los

minerales. Se enfría la escoria en agua, y esto puede producir monóxido de

carbono y sulfuro de hidrógeno. Los desechos líquidos de la producción de

hierro, se originan en el lavado de gases de escape y enfriamiento de la


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escoria. A menudo, estas aguas servidas poseen altas concentraciones de

sólidos suspendidos y pueden contener una amplia gama de compuestos

orgánicos (fenoles y cresoles), amoníaco, compuestos de arsénico y sulfuros.

Para el acero, este hierro producido en los altos hornos es refinado mediante el

proceso de fabricación de acero, en el que es eliminada la mayor parte del

carbón que sé disolvió en el hierro líquido. En las plantas antiguas, el proceso

de fabricación de acero todavía emplea el hogar abierto, pero en las plantas

nuevas el método favorito es el del horno básico de oxígeno; se emplea

oxigeno para quemar el carbón que está disuelto en el hierro. En ambos

procesos, se producen grandes cantidades de gases que contienen monóxido

de carbono y polvo. Estos gases pueden ser reciclados luego de eliminar el

polvo, dañinos al aire y a la producción de granos.

Desechos sólidos

Las fábricas de hierro y acero producen grandes cantidades de desechos

sólidos, como escoria de horno alto, que puede ser utilizada para producir

ciertos tipos de cemento, si se granula correctamente. La escoria básica, otro

desecho sólido, se emplea como fertilizante, y se produce al utilizar los

minerales de hierro que poseen un alto contenido de fósforo.

Desechos líquidos

Los solventes y ácidos que se utilizan para limpiar el acero son,

potencialmente, peligrosos, y deben ser manejados, almacenados y eliminados

como tal. Algunos de los subproductos que se recuperan son peligrosos o

carcinogénicos, y se debe tomar las medidas adecuadas para recolectar,

almacenar y despachar estos productos. Es necesario monitorear las fugas de

líquidos y gases.

- Plásticos

Los plásticos suponen varios problemas para la sociedad en general:

- Los componentes químicos añadidos a los plásticos son absorbidos por

el cuerpo humano. Varios de estos compuestos han sido encontrado en


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hormonas alteradas o otros problemas que repercuten a la salud de las

personas.

- Los desechos plásticos, mezclados con productos químicos, son

ingeridos con frecuencia por animales marinos y pueden herirlos o

envenenarlos. Además, que muchos de estos animales después son

ingeridos por nosotros, las personas.

- Los residuos plásticos que flotan en el mar pueden sobrevivir durante

miles de años en el agua y sirven como mini dispositivos de transporte

de especies invasoras, lo que altera a los hábitats.

- EL plástico enterrado profundamente en los vertederos puede filtrarse a

través de la tierra y los productos químicos nocivos pueden llegar a las

aguas subterráneas.

- Alrededor de un 4% de la producción mundial del petróleo se utiliza

como materia prima para la fabricación de plásticos, y una cantidad

similar se consume en forma de energía durante el proceso13.

Además, las personas estamos expuestos a productos químicos de plástico

varias veces al día através del aire, polvo, agua, alimentos y productos de

consumo.

El PVC, uno de los materiales utilizados en la bicicleta y que se utiliza para

infinidad de materiales, contiene compuestos llamados ftalatos que han sido

implicados en trastornos reproductivos masculinos.

13http://www.environmentalhealthnews.org/ehs/news/dangers-of-plastic


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4. PROPUESTA

En este punto analizaremos las alternativas de materiales o que los materiales

sean más eficientes y sostenibles.

En primer lugar, el aluminio tiene un ciclo de vida infinito, de modo que

intentaremos utilizar al máximo este recurso. Para el aluminio reciclado

únicamente se necesitará un 5% de la energía que se requiere y producirá un

5% de las emisiones de CO2 para la obtención de la misma cantidad de

material pero a partir de la materia prima. Por lo que energéticamente, y por

tanto económicamente, sale mucho más rentable.

Por otro lado, el acero también tiene un ciclo de vida infinito, por lo que se

puede reutilizar todas las veces que sea necesario. Así pues, el acero reciclado

primará en la construcción de la bicicleta.

Para los plásticos, ciclo de vida limitado. Según Cicloplast, el plástico se puede

reciclar 4-5 veces, ya que para este proceso necesita pasar un tratamiento

térmico que hace que el plástico pierda sus propiedades. El plástico propuesto

que se utilizará en la bicicleta, también será reciclado y que sea biodegradable.

Además, para todo el conjunto de la bicicleta deberá tener un diseño el cual

facilite su desensamblaje para posteriormente llevar a cabo un reciclaje de los

materiales de la manera más fácil.

Para todos los materiales, se deberá seguir un procedimiento que impida que

los residuos producidos tengan el mínimo impacto en el medio ambiente.

Además, en las fábricas que emitan gases, antes de que éstos salgan al

exterior, deberán pasar por unos filtros para eliminar las partículas perjudiciales

para la atmósfera y así evitar su problemática explicada anteriormente.


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5. CONCLUSIONES

Las conclusiones que podemos sacar de este estudio es que para una cosa tan

sencilla como es una bicicleta de montaña de características normales, que

cualquier persona puede tener en su casa, es capaz de generar tal cantidad de

energía, emisiones de CO2 y residuos (que se estudiarán próximamente).

Con este ejemplo nos podríamos hacer una idea extrapolando el caso en

aparatos más complejos como pueda ser un coche, un barco, un tren, un avión,

etc. para que la sociedad se cerciore de cuánto es capaz de contaminar algo ya

no solo por su uso, si no también a la hora de su fabricación, desde el origen

de cada material.

6. DIAGRAMA CONCEPTUAL

Bicicleta

Aluminio

Acero

Plástico

Caucho

CauchoButílico

Silicona

PVC

Materiales


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7. BIBLIOGRAFIA

http://www.ecointeligencia.com/2013/03/los-tres-principios-economicos-de-la-

sostenibilidad/. Consultada el 23/10/2015. ilustración 1.

https://www.worldsteel.org. Consultada el 9/10/2015. Información relacionada

con el acero.

https://en.wikipedia.org. Consultada el 9/10/2015. Información varia, consulta

de fuentes.

http://www.fundacionmelior.org/content/grafica/habitos-y-usos-de-la-bicicleta-

en-espana. Consultada el 9/10/2015. Escala del uso de la bicicleta en España.

http://www.viesverdes.cat/biblioteca/items/1499/546_informe_uso_bici_EspaC3

B1a.pdf. Consultada el 9/10/2015. Escala del uso de la bicicleta en España.

http://www.statista.com/statistics/398415/bicycle-production-in-spain/.

Consultada el 9/10/2015. Escala del uso de la bicicleta en España.

http://www.scott-sports.com/. Consultada el 9/10/2015. Modelo de la bicicleta.

http://www.syncros.com/syncros/us/en/. Consultada el 9/10/2015. Información

de los componentes de la bicicleta.

http://www.hlcorp.com/en/affiliatles_about.asp?cid=3. Consultada el 9/10/2015.

Información sobre la horquilla de la bicicleta.

http://cycle.shimano-eu.com. Consultada el 9/10/2015. Inofrmación sobre la

transmisión de la bicicleta.

http://www.kendatire.com/en-US/. Consultada el 9/10/2015. Información sobre

las cubiertas y cámaras de la bicicleta.

http://www.shiningcycle.imb2b.com. Consultada el 9/10/2015. Información

sobre las llantas de la bicicleta.

http://www.world-aluminium.org/statistics/primary-aluminium-smelting-energy-

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http://www1.eere.energy.gov/manufacturing/resources/aluminum/pdfs/al_theore

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cts_6p_Mar2012.pdf. Consultada el 9/10/2015. Fuentes del aluminio.

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materials.html. Consultada el 23/10/2015. Energía requerida para la obtención

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http://www.unesid.org/iris2013/. Consultada el 23/10/2015. Reciclaje del acero.

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