Características de la construcción con elementos prefabricados. Sostenibilidad. Construcción...

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CONSTRUCCIÓN MODULAR

Departamento deIngeniería de la Construccióny Proyectos de Ingeniería CivilCENTRO DE FORMACIÓN PERMANENTE

“Características de la construcción con elementos prefabricados. Sostenibilidad.

Construcción modular”Alejandro López – Director Técnico ANDECE

Coordinador Máster Internacional Prefabricados Hormigón/Concreto ANDECE-STRUCTURALIA

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Asociación Española de la Industria del Prefabricado de Hormigón

Desde 1964

Formada por 92 fabricantes de PH, que representan el 70% del volumen del sector y 8 socios adheridos (proveedores de materiales o servicios)

Socios principales organizaciones empresariales, alianzas internacionales…

“Si quieres llegar rápido, camina sólo. Si quieres llegar lejos, camina en grupo”

¿Qué es ANDECE?

http://www.andece.org/index.php/buscatufabricante?view=application

http://www.andece.org/index.php/buscatufabricante?view=application

http://www.andece.org/index.php/andece/2011-09-12-11-27-35

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Características de la construcción con elementos prefabricados

Sostenibilidad

Construcción modular

¿Qué vamos a ver?

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Hormigón convencional vs industrializado

Hormigón convencional

Diseño

Fabricación materiales

Transporte materiales

Colocación

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Hormigón prefabricado (industrializado)

Diseño

Fabricación elementos

Transporte elementos

Colocación

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Industrializada TradicionalMaterial Mayor (pero son piezas

terminadas)Menor (pero debe considerarse el proceso posterior)

Ejecución Coste definido (tiempos de ejecución aproximados)Velocidad ejecución

Incierto (dependerá mucho más de otras variables: climatología, cualificación y motivación de los operarios, accesibilidad y/o comodidad al lugar de ejecución, ...)

Experiencia Aprendizaje continuoMax. libertad (diseño)Montadores

Cada obra es nueva (no se aprende de errores pasados)Cambios sobre la marcha“Albañiles”

Otros Muy poca incertidumbre: la obra se define en el proyecto

Mayor incertidumbre: interferencia con otras unidades de la obra (encuentros no previstos entre unidades de obra distintas)


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HORMIGÓN: Potencial frente a otros materiales

Mecánica Resistencia fuego Margen de mejora (I+D+i) Acústica Estética Energética Durabilidad Reciclabilidad

PREFABRICACIÓN: Versión industrializada de la construcción en hormigón

Mayor fiabilidad (calidad): procesos industriales y controlados vs aleatoriedad obra Precisión dimensional Rapidez de ejecución - Control de tiempos y costes Optimización: diseño, consumo materiales, durabilidad Mayor seguridad laboral

Material + Forma de uso

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EdificaciónResidencialIndustrialPúblicosOficinasComercialHotelesCentros sanitariosRecintos deportivosCentros docentesEspacios religiososCentros tecnológicosParkingsCorreccionalesInstalaciones militaresConstrucciones modularesEdificios singulares

Obra civilObras de pasoCarreterasVías férreasObras subterráneasContención de empujesAeropuertosÁreas marítimasInfraestructuras energéticasCementeriosPresasTorres refrigeración

Campos de aplicación

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Clasificaciones

Según el campo de aplicación

Por el tipo de producto

Si son o no estructurales

Por la forma de fabricarlos (moldes, extrusión, máquinas específicas)

Por el sistema de producción

Por los materiales empleados

Por su configuración espacial

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PH estructurales

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PH no estructurales

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Innovaciones en PH

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Decisiones de proyecto

Diseño

Fabricación materiales

Transporte materiales

Colocación

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Mayor calidad: procesos industriales y controlados vs aleatoriedad obra

Rapidez de ejecución (devolución más rápida de créditos)

Control de tiempos y costes = fiabilidad, mayores garantías

Optimización: diseño, menor generación residuos

Mayor seguridad laboral

Características principales PH

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Calidad (1)

Instalaciones industriales

Control de producción

Efecto experiencia

Mejores materias primas

“El principal interesado en que las piezas sean conformes, es el propio prefabricador”

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POTENCIAL DEL HORMIGÓN

UHPFRC = Cemento + Agua (control) + Aridos (finos) + Aditivos (última generación) + Adiciones reactivas

Elementos para pasarela peatonal en Alicante

Solución Coste m3 Vol. usado Tiempo montaje Coste transporte Vida útil H. convencional 1 1 1 1 1

UHPFRC 8-10 0.2-0.5 0.2-0.5 0.3 4

Calidad (2)

“Industria PH: banco de pruebas innovación en hormigones de altas prestaciones, aditivos, fibras, etc. ”

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↑↑ prestaciones, ↓↓ consumo materiales

Técnica del pretensado: tipología de construcción de elementos estructurales de hormigón sometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio, o postesado si se hace posteriormente.

Eficiencia estructural

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Rapidez de ejecución

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Menor tiempo de ejecución (↓ exposición riesgos)

Montaje en seco y tareas más sencillas e inmediatas

Seguridad

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+

(casi) nula generación residuos

Industrializada “Tradicional”Atrasos < 1,5%

Reparaciones y re-trabajos < 2,0%

No optimización materiales < 7,0%

Pérdidas mala calidad < 3,5%

Restos de material < 5,0%

Proyectos no optimizados < 6,0%

Tiempos improductivos < 5,0%

TOTAL <<< ++30%

Mayor control, menores rechazos, optimización materiales, consumos energía planta, obra (≈ proyecto)…

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Transporte

Red de empresas

Visión del “coste”

Limitaciones

Paraguay Estados Unidos

1) Acero

2) Hormigón

3) Encofrado

4) Mano de obra

1) Mano de obra2) Acero

3) Hormigón

4) Encofrado

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Sector muy inmovilista: freno por barreras culturales u otros factores. España país de hormigón, pero construcción con escaso grado de industrialización (construcción ladrillo a ladrillo)

Coste: factor decisivo casi siempre; poco valor de los materiales

Todo avanza (materiales, conocimiento, medios, software,…) pero ¿y la manera de construir?

Construcción: se admiten cambios sobre proyecto

La sociedad acepta la ineficiencia

¿Por qué no se utiliza más?

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Recelos…lingüísticos

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Y si le llamásemos de otra forma…

Productos de hormigón

Pre-construcción en hormigón

Elementos industrializados de hormigón

¿Se emplearía más?

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Técnica

Material + Tecnología Industrialización y sostenibilidad BIM Campo reglamentario Marketing Formación

Implicación toda la estructura empresa: necesario cambio mentalidad

Colaboraciones multidisciplinares (proveedores materias primas, centros tecnológicos, colegios profesionales, universidades,…)

Retos industria

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Prefabricación abierta (1)

Sistemas cerrados: Los elementos se fabrican conforme dicta la prefabricación, subordinando la arquitectura a esta.

Empleo parcial de componentes: La gama de productos y prestaciones es fija, admitiéndose pequeñas variaciones.

Sistemas tipo mecano: La fabricación es cerrada pero los elementos se pueden combinar entre ellos encontrando múltiples soluciones.

Sistemas abiertos (↑ industrialización): Elementos de distinta procedencia aptos para combinarse entre sí en cualquier obra, permite una flexibilidad de proyecto casi total.

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Prefabricación abierta (2)

Compatibilidad

Coordinación dimensional (resolución juntas, uniones y apoyos)

Gestión proyecto

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Modelado de información de la construcción: conjunto de procesos y herramientas que hacen posible que todos los profesionales del proceso constructivo dispongan de información necesaria, en momento preciso y de manera coordinada

Del 2D al 3D (→ 4D … nD)

Ofrece un mejor seguimiento en la elaboración, ejecución y mantenimiento de un proyecto, evitando riesgos e incongruencias en diseño y documentación generada.

BIM presente y futuro de sistemas inteligentes de construcción y método en para arquitectos e ingenieros para la planificación y ejecución de sus trabajos

¿Pero esto no es ya en lo que se basa la prefabricación?

Hacia un nuevo contexto: BIM (1)

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Bases de datos en la que todo el proyecto, con toda la información de cada elemento prefabricado, queda almacenada (obra = proyecto)

Programas

Catálogos de producto


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Descripción completa de cada elemento y su “historia”: Diseño → Fabricación → Transporte → Instalación → Mantenimiento

Geometría(longitud, anchura, etc.)

Perfil(Código/nombre)

Cantidades(Pos-Nr, etc.)

Especificaciones volume (Área, volumen, peso, etc.)

Otros elementos(Nombre, tipo, cantidades, etc.)


Datos plotter(Agujeros, cajeados, cortes, etc.)

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Desarrollo galerías productos genéricos

Ampliación productos

(elementos constructivos)

Desarrollo particular productos empresas asociadas

Adoquines/baldosasBloques

Viguetas/bovedillasArtesas puentes

MobiliarioPlacas alveolares

PostesTuberíasPaneles

Traviesas

PavimentosMuros de fábrica

ForjadosTablero puente

…Forjados

…Redes sanemamiento

Fachadas…

Objetivo: estar en disposición de ofrecer al mercado soluciones BIM en prefabricado (≤ 2019 Obra pública en España – Mº Fomento)


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Necesario cambio de enfoque: del vender “tu producto”, a promocionar “el producto”

Homogeneizar el lenguaje de promoción

El prefabricado debe demostrar cada vez su solvencia

Debe reconocerse mucho más a la empresa (calidad vs precio)

Marketing

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Imprescindible que el prefabricado acceda a la enseñanza universitaria

Mayor involucración por parte de empresas

Una posible salida: Maestría ANDECE-STRUCTURALIA

Formación

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Sostenibilidad


¿Qué vamos a ver?

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Hacia un nuevo contexto: sostenibilidad

Objetivo 9: Desarrollar infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusiva y sostenible, y fomentar la innovación

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¿Sostenibilidad?

“Sí, eso que tiene que ver con el medio ambiente…”

“La sostenibilidad son todos esos materiales que no contaminan, como por ejemplo, la madera”

Construcción que aboga por la creación y el funcionamiento de un entorno construido saludable y de calidad, basado en la eficiencia de los recursos, la economía del ciclo de vida y los principios ecológicos.

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El Cairo (Egipto)

¿Construcción sostenible?

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Dubai (EAU)


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Huaxi (China)

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¿Por qué una construcción sostenible?

Gran peso de la construcción:

emisiones de GEI (≈40%) consumos de agua (≈ 20%) consumos energéticos (≈ 40%) consumo de suelo (≈ 20%) consumo de materias primas (≈ 30%) …

Margen de mejora nueva construcción / rehabilitación ≈ ↓ 30/50% consumos sin aumentar costes de inversión.

Mayor conciencia ciudadana: mayor conocimiento de los productos/viviendas/infraestructuras que adquieren/utilizan.

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Principales características PH

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Principales características sostenibles PH

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Eficiencia energéticaLos materiales de alta inercia térmica como el hormigón contribuyen positivamente a regularizar la demanda de energía.

Ahorro energético (inercia térmica del hormigón) = reduccióncostes de calefacción y refrigeración (ECONÓMICO)

Menores emisiones de CO2 asociadas (MEDIOAMBIENTAL)

Hogares más confortables (menores oscilaciones térmicas) (SOCIAL)

Inercia

Térmica

Sostenibilidad

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¿Eficiencia energética?

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Eficiencia energética

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Reciclabilidad

Hormigón y acero, potencialmente reciclables

Aprovechamiento residuos en la propia planta (vs RCD´s obra), incluso agua

Posibilidad reutilización piezas

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Durabilidad

Periodo en el cual se mantendrán inalteradas las prestaciones que se especificaron para el elemento para un uso y exposición determinados

Estrategia: controlar determinados factores

Cumplir requisitos normativos: A/C max, C min Aseguramiento recubrimiento armaduras (separadores) Calidad del hormigón: correcta hidratación del cemento,

↓permeabilidad Posibles protecciones adicionales armaduras: galvanizado/inox.

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Uso de adiciones. Ej. TiO2 (principio activo fotocatalítico)

Aplicación en elementos expuestos: pavimentos, fachadas, túneles, mobiliario urbano, puentes,…

Iglesia Dives in Misericordia (Roma)

Nuevas prestaciones: descontaminación

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Combinación de las evaluaciones de los comportamientos ambiental, social y económico teniendo en cuenta los requisitos técnicos y funcionales.

Pero esto hay que medirlo…

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ACV / DAP / EPD

Medición impactos ambientales a lo largo del ciclo de vida del producto

Materias primas

Proceso industrial (seco), menores residuos

Inercia térmica (ahorro E), menor mantenimiento

Estructuras ¿deconstruibles?

H, A reciclables

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La obra, situada en el puerto de Denia, incorpora elementos prefabricados de HA y HP de características singulares: los pilares son de sección circular, de 14 metros de altura dispuestos en obra con inclinación de 70º; las placas de forjado son de sección TT de canto 60 cm y con luces de 20 m.

Idea inicial in situ: analizadas mejoras en PH (economía, calidad, plazos), se rediseñó la estructura

Ejemplos construcción sostenible (1)

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Los 4 edificios acarreaban serios problemas de humedad y condensaciones por lo que los 350 vecinos estaban buscando una mejora en la calidad y confort de sus viviendas y la realización de un aislamiento profesional.

Rehabilitación integral de fachada con placas de hormigón polímero. 4 bloques de viviendas en Barcelona, 14.000 m2

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Parking con placas alveolares pretensadas

Requisitos técnicos (estructurales) y funcional (dar un servicio)

Justificación económica: rápida y correcta ejecución, retorno inversión.

Razones estéticas (?): acabados inferiores

Motivos sociales: confort usuarios

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Sostenibilidad


¿Qué vamos a ver?

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Elementos (módulos) independientes que se ensamblan en obra. Gran precisión dimensional, según especificaciones proyecto.

Construcciones con requerimientos de ejecución rápida (ahorros > 50 % tiempo) y/o posible cambio de uso futuro: docente, alojamientos temporales, recintos deportivos, campamentos, viviendas, etc.

Realización en factoría de la mayoría de partidas de obra: fabricación y ensamblaje de estructura, hormigonado de suelos, cubierta y falsos techos, tabiquería, cerramientos de fachada, incluso instalaciones, etc.

Transporte e instalación en ubicación definitiva.

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”Casa Kyoto” fue la primera vivienda unifamiliar industrial de hormigón, basada en criterios de edificación sostenible y desarrollada por un promotor ligado estructuralmente a una industria de prefabricados de hormigón.


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http://andece.structuralia.com/

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Funcionalidad

Economía

CalidadEjecución

EstéticaPrefabricad

o de hormigón

Velocidad de ejecución

Calidad (fabricación y ejecución)

Seguridad y orden

Coste solución completa

Versatilidad

Características hormigón

¿Por qué no se utiliza más?

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Pabellón Italia Expo Milano 2015

Un ejemplo del presente para el futuro

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¿Alguna pregunta

?

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Gracias por la atención

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