Materiales utilizados en casas prefabricadas

Las casas prefabricadas (casas prefabricadas) son casas especializadas donde los componentes se construyen fuera del sitio en secciones estándar para ensamblarse y terminarse en el sitio. Como alternativa a las técnicas de construcción tradicionales, sirve como un método de construcción más rápido con menos desperdicio y una huella ambiental menos negativa. Se puede hacer referencia a las casas prefabricadas de muchas maneras, incluidas casas prefabricadas, casas modulares y casas modulares.

La industria de la construcción de Hong Kong, por ejemplo, genera hasta un 40 % de desechos del total de las tomas de los vertederos, y se prevé que la construcción prefabricada como alternativa reduzca estos desechos en casi un 85 %. También es un medio de construcción más rápido, como lo demuestra una empresa constructora china, que construyó una estructura de 57 pisos en 19 días en 2015 utilizando este método [1].

Debido a la naturaleza de los requisitos para las casas prefabricadas, los materiales utilizados deben cumplir con ciertos criterios, como la durabilidad y el peso ligero. Sin embargo, no es necesario considerar todos los elementos de un edificio para la prefabricación. Solo se pueden prefabricar componentes específicos que constituyen la mayor parte de la construcción de un edificio y los accesorios interiores, como paredes, pisos, techos, armarios y estanterías.

En este artículo, aprenderá sobre:

• Qué son las casas prefabricadas
• Materiales utilizados en casas prefabricadas
• Tendencias futuras de casas prefabricadas

¿Qué son las casas prefabricadas?

Las casas prefabricadas son casas cuyos componentes se han construido fuera del sitio antes del ensamblaje/instalación en su ubicación final. La fabricación de estos componentes se realiza en un ambiente controlado; más a menudo, una fábrica. Los principios rectores de las casas prefabricadas son [2]:

1. Industrialización y producción en masa

Las casas prefabricadas se pueden producir en masa ya que los componentes se pueden construir relativamente más rápido que la construcción en el sitio. Esto representaría un cambio en el enfoque y la infraestructura de la construcción de la producción de materias primas como cemento, arena y vigas en I a la producción de componentes modulares como paneles prefabricados y madera contrachapada.

2. Velocidad y Asequibilidad

Las casas prefabricadas son más baratas que las casas regulares debido a la cantidad de tiempo y esfuerzo que se ahorra en comparación con la construcción tradicional. El tiempo consumido se concentra más a menudo en fabricar los componentes que en ensamblarlos.

3. Personalización y Sostenibilidad

El diseño de casas prefabricadas necesita que los componentes encajen de una manera que permita un grado razonable de personalización. Además, los procesos empleados en la construcción y montaje deben tener el menor impacto ambiental posible.

En pocas palabras, las ventajas de las casas prefabricadas incluyen:

• costos generales relativamente más bajos
• control de calidad más fácil
• construcción más rápida y segura
• menos desperdicio y recuperación de valor a través del desmantelamiento en lugar de la demolición

Las desventajas se centran en su resistencia y estabilidad reducidas, lo que es motivo de gran preocupación en casos de desastres naturales e incluso durante el transporte de los segmentos prefabricados desde el sitio de fabricación hasta el sitio de instalación [3].

Materiales utilizados en casas prefabricadas

En las casas prefabricadas se utilizan varios materiales, como el hormigón, la madera y los metales [4]. Aquí, examinamos algunos de estos materiales y su eficacia de uso.

Hormigón

El uso del hormigón como material de construcción ya está bien documentado. Sin embargo, su uso para casas prefabricadas adquiere una dimensión diferente ya que hay otras consideraciones involucradas. Es posible lograr estructuras robustas con perfiles muy intrincados mediante el uso de moldes. Los paneles de hormigón prefabricado también se pueden usar en construcciones más grandes de varios pisos que pueden constituir los bloques de construcción. Los materiales en sí pueden formularse para cumplir con ciertos requisitos, como la ligereza (existen formulaciones de concreto que pueden flotar en el agua) y la resistencia a las fluctuaciones de temperatura. Se pueden añadir aditivos como el óxido de grafeno al hormigón para convertirlo en un material más sostenible.

Madera

La madera es otro material muy utilizado en las casas prefabricadas. Puede usarse tal cual, en forma de “madera pesada”, que se refiere a estructuras de columnas y vigas, o en forma de “madera en masa”, que se refiere a su uso como sistemas de paneles (una combinación de madera y otros materiales). La resistencia al fuego de la madera suele ser motivo de preocupación, pero los sistemas de madera se pueden diseñar para que tengan una buena resistencia al fuego debido al carbón ablativo que se forma durante la exposición al fuego. El bambú es un material de construcción común que también se puede adaptar para su uso en casas prefabricadas. La madera también se puede convertir en compuestos que tienen buenas propiedades materiales, incluso comparables a los aceros. Ejemplos de tales materiales de madera incluyen madera laminada cruzada (CLT), madera laminada encolada (GLULAM) y madera de chapa laminada (LVL). Básicamente, son varias secciones de láminas de madera pegadas entre sí de tal manera que no hay líneas continuas de grano para la iniciación o propagación de fallas/grietas.

Acero

El acero es un material de construcción común utilizado como marcos de soporte (vigas en I y columnas), pisos y paredes para edificios modulares. Puede usarse junto con materiales o como la mayor parte de los materiales de construcción, como en la adaptación de contenedores de transporte. La investigación sugiere que las estructuras de viviendas de acero se pueden construir hasta diez pisos o incluso más.

Las ventajas del acero son su relación peso-resistencia relativamente baja, la facilidad de transporte y la reciclabilidad. Por el contrario, sus inconvenientes incluyen un aislamiento deficiente, un rendimiento acústico mediocre y el hecho de que el uso de acero para este propósito lo saca potencialmente del circuito de reciclaje.

Vidrio

El vidrio es un material altamente personalizable para varias funciones de construcción. En la construcción se utilizan varios tipos de vidrio, incluido el vidrio templado, el vidrio laminado, el vidrio reforzado con calor y el vidrio de alambre. El vidrio puede aportar propiedades útiles, como alta resistencia, aislamiento, resistencia química y resistencia al fuego. El vidrio también tiene una calidad estética única y es completamente reciclable, un tema común de las casas prefabricadas.

Materiales reciclados y recuperados

Los materiales reciclables incluyen algunos de los materiales de construcción tradicionales, como hormigón, paneles de yeso y acero. También incluyen otros materiales, como aislamiento de celulosa, tejas, plásticos, baldosas de cerámica o porcelana y aislamiento de fibra de vidrio. Todos estos materiales se pueden utilizar para construir casas prefabricadas.

El desafío de usar estos materiales es que algunos de ellos no tienen un suministro constante y no se puede confiar en ellos para un uso constante. Algunos de estos materiales también pueden ser tóxicos o dañinos para los residentes a largo plazo y, por lo tanto, deben estudiarse cuidadosamente si se ajustan al propósito.

Contribución de las casas prefabricadas a la sostenibilidad

La prefabricación modular ha demostrado ser un proceso de muchos beneficios sostenibles en comparación con los enfoques convencionales. Aparte de los aspectos obvios como la reducción de residuos y el menor consumo de energía en el sitio, numerosos factores juegan un papel importante en la sostenibilidad de las casas prefabricadas, particularmente en la fase de construcción. Su desempeño sustentable ha sido evidente cuando se trata de lidiar con problemas de desechos de construcción, opciones estéticas, interrupción del sitio, consumo de agua y generación de contaminación.

Para evaluar adecuadamente la sostenibilidad de la construcción prefabricada, y la construcción en general, se deben considerar todas las fases de construcción, operación y mantenimiento de un edificio a lo largo de su ciclo de vida.

Un estudio de 2019 sobre el rendimiento sostenible de los edificios modulares prefabricados extrajo 16 indicadores en dimensiones económicas, sociales y ambientales para compararlos con el rendimiento de los edificios convencionales. Los resultados mostraron que la construcción prefabricada tuvo un impacto significativamente menor en el medio ambiente, especialmente en términos de emisiones, energía y consumo de agua. La construcción prefabricada también mostró ventajas económicas, ya que redujo la cantidad de acero, hormigón y encofrado utilizados en la construcción tradicional en un 60 %, 56 % y 77 %, respectivamente [5].

Cómo la fabricación aditiva puede ayudar a construir casas prefabricadas

La fabricación aditiva (FA) se ha considerado principalmente una tecnología limitada a productos pequeños que son difíciles de escalar para diseños más grandes. Las tecnologías más nuevas están logrando avances no solo en el uso de AM para el diseño a gran escala, sino también en su uso para la construcción.

Sin embargo, el principal desafío es formular un material que tenga propiedades adecuadas para la impresión 3D y que dé como resultado un edificio lo suficientemente resistente. Los materiales a base de cemento, los polímeros y los metales son algunos de los materiales que se pueden modificar para la fabricación aditiva.

La construcción a través de la fabricación aditiva puede reducir significativamente los costos de construcción, ya que genera menos desechos y requiere menos mano de obra. Algunos edificios icónicos ya se han construido utilizando tecnología AM, incluido un edificio de oficinas en Dubái, un puente en Ámsterdam y un edificio de hotel en Manila, entre muchos otros [6].

Dubái, Emiratos Árabes Unidos, 15 de junio de 2018:el primer edificio impreso en 3D totalmente funcional del mundo sobre césped verde

Tendencias futuras de casas prefabricadas

Aunque toda la idea de los edificios prefabricados sigue siendo bastante novedosa, existen nuevas y emocionantes posibilidades en la industria. En cuanto a los materiales utilizados, se están considerando más materiales, como fibras de carbono para fabricar estructuras fibrosas y plásticos especiales utilizados para la impresión 3D de estructuras grandes. En términos de ejecución, se están desarrollando tecnologías robóticas que pueden reducir al mínimo la participación humana y completar la construcción fuera del sitio a través de datos de programas informáticos como Building Information Modeling (BIM) [2].