Casas prefabricadas: construcción más rápida, menos residuos y menor huella ambiental

Las casas prefabricadas son viviendas especializadas donde los componentes se construyen fuera del sitio en secciones estandarizadas para luego ensamblarse y terminarse en el lugar definitivo. Como alternativa a las técnicas de construcción tradicionales, este método ofrece una construcción más rápida con menos residuos y una huella ambiental menos negativa. Las casas prefabricadas pueden denominarse de muchas formas, incluyendo hogares prefabricados, casas modulares y hogares modulares.

La industria de la construcción de Hong Kong, por ejemplo, genera residuos de hasta el 40 % de la entrada total a los vertederos, y se prevé que la construcción prefabricada reduzca estos residuos en casi un 85 %. También es un medio de construcción más rápido, como lo demuestra una empresa constructora china que erigió 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 ciertos criterios, como durabilidad y ligereza. Sin embargo, no todos y cada uno de los elementos de un edificio necesitan ser considerados para la prefabricación. Solo componentes específicos que constituyen la mayor parte de la construcción de un edificio y sus accesorios interiores pueden prefabricarse, como paredes, pisos, techos, armarios y unidades de estanterías.

En este artículo, aprenderá sobre:

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

¿Qué son las casas prefabricadas?

Las casas prefabricadas son viviendas 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 entorno controlado; con mayor frecuencia, una fábrica. Los principios rectores detrás de las casas prefabricadas son [2]:

1. Industrialización y producción en masa

Las casas prefabricadas pueden producirse en masa ya que los componentes pueden construirse relativamente más rápido que la construcción in situ. Esto representaría un cambio en el enfoque y la infraestructura de la construcción, pasando de producir materias primas como cemento, arena y vigas en I, a producir componentes modulares como paneles prefabricados y contrachapado.

2. Rapidez y asequibilidad

Las casas prefabricadas son más baratas que las casas convencionales debido a la cantidad de tiempo y esfuerzo ahorrado en comparación con la construcción tradicional. El tiempo consumido se concentra más a menudo en la fabricación de los componentes que en su ensamblaje.

3. Personalización y sostenibilidad

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

En resumen, 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 mediante desmontaje en lugar de demolición

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

Materiales utilizados en casas prefabricadas

Varios materiales se utilizan en casas prefabricadas, como concreto, madera y metales [4]. Aquí examinamos algunos de estos materiales y su eficacia de uso.

Concreto

El uso del concreto como material de construcción ya está bien documentado. Sin embargo, su uso para casas prefabricadas adquiere una dimensión diferente ya que intervienen otras consideraciones. Es posible lograr estructuras resistentes con perfiles muy intrincados mediante el uso de moldes. Los paneles de concreto prefabricado también pueden utilizarse en construcciones más grandes de varios pisos que pueden constituir los bloques de construcción. Los propios materiales pueden formularse para cumplir ciertos requisitos, como ligereza (existen formulaciones de concreto que pueden flotar en el agua) y resistencia a fluctuaciones de temperatura. Aditivos como el óxido de grafeno pueden agregarse al concreto para hacerlo un material más sostenible.

Madera

La madera es otro material comúnmente utilizado en 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 masiva", 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 pueden diseñarse para tener 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 puede adaptarse para su uso en casas prefabricadas. La madera también puede transformarse 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 laminada de chapa (LVB). Todos son esencialmente varias secciones de láminas de madera encoladas de manera que no hay líneas de grano continuas 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 en conjunción con otros materiales o como la mayor parte de los materiales de construcción, como en la adaptación de contenedores de envío. Las investigaciones sugieren que las estructuras de vivienda de acero pueden construirse hasta diez pisos o incluso más.

Las ventajas del acero son su relación peso-resistencia relativamente baja, facilidad de transporte y reciclabilidad. En contraste, sus inconvenientes incluyen un aislamiento deficiente, rendimiento acústico inferior y el hecho de que usar acero para este propósito potencialmente lo saca del ciclo de reciclaje.

Vidrio

El vidrio es un material altamente personalizable para varias funciones de construcción. Se utilizan varios tipos de vidrio en la construcción, incluyendo vidrio templado, vidrio laminado, vidrio reforzado térmicamente y vidrio con 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 totalmente reciclable, un tema común en las casas prefabricadas.

Materiales reciclados y recuperados

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

El desafío de usar estos materiales es que algunos no tienen un suministro constante y no se pueden confiar para un uso consistente. Algunos de estos materiales también pueden ser tóxicos o perjudiciales para los residentes a largo plazo y deben estudiarse cuidadosamente si encajarían con el propósito.

Contribución de las casas prefabricadas a la sostenibilidad

La prefabricación modular ha demostrado ser un proceso con muchos beneficios sostenibles en comparación con los enfoques convencionales. Además de los aspectos obvios como la reducción de residuos y menor consumo energético in situ, numerosos factores desempeñan su papel en la sostenibilidad de las casas prefabricadas, particularmente en la fase de construcción. Su rendimiento sostenible ha sido evidente al tratar problemas de residuos de construcción, opciones estéticas, alteración del sitio, consumo de agua y generación de contaminación.

Para evaluar adecuadamente la sostenibilidad de la construcción prefabricada —y de 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 edificios modulares prefabricados extrajo 16 indicadores en dimensiones económicas, sociales y ambientales para comparar con el rendimiento de la construcción convencional. Los resultados mostraron que la construcción prefabricada tenía 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 al reducir la cantidad de acero, concreto y encofrados 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 FA para diseño a gran escala, sino también en su uso para la construcción.

El principal desafío, sin embargo, es formular un material que tenga propiedades adecuadas para la impresión 3D y que resulte en un edificio lo suficientemente resistente. Materiales a base de cemento, polímeros y metales son algunos de los materiales que pueden modificarse para la fabricación aditiva.

La construcción mediante fabricación aditiva puede reducir significativamente los costos de construcción ya que genera menos residuos y es menos intensiva en mano de obra. Algunos edificios icónicos ya se han construido usando tecnología FA, incluyendo un edificio de oficinas en Dubái, un puente en Ámsterdam y un hotel en Manila, entre muchos otros [6].

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

Tendencias futuras de las casas prefabricadas

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