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La construcción industrializada proporciona las herramientas para el avance tecnológico, medioambiental y económico del sector de la edificación. La inmensa mayoría de los objetos y dispositivos que utilizamos y la ropa que vestimos están fabricados de manera industrial. Gracias esto podemos disfrutar de cierta calidad a un coste asequible. Al igual que las diferentes industrias se han ido adaptando conforme la tecnología avanza, el sector de la construcción también se adapta a las necesidades de la sociedad y la economía actual con la edificación industrializada.
Definimos construcción industrializada como «aquel proceso que, de forma racional y automatizada, incorpora la aplicación de tecnologías avanzadas al proceso de diseño, producción, fabricación y gestión, empleando materiales, medios de transporte y técnicas mecanizadas en serie para obtener una mayor productividad”.
La edificación industrializada del siglo XXI tiene como objetivo superar las dificultades de la arquitectura artesanal en cuanto a la baja productividad y la precariedad de los trabajos. Con esto obtenemos edificios de calidad a un coste proporcionado.
Para conseguir una mayor industrialización en el sector de la construcción se trata, además de automatizar el proceso de transformación y fabricación de materiales, de automatizar lo más posible la construcción de nuestros edificios.
La fabricación mecanizada es la característica más significativa de la edificación industrializada. Otras particularidades principales son:
Puede que el concepto de industrialización no sea del todo claro, dando pie a confundirnos con términos muy parecidos, pero no iguales. ¿Qué diferencia hay con la arquitectura prefabricada y las viviendas modulares?
La construcción industrializada es un término amplio que engloba más bien a estas dos últimas. Dependiendo del nivel de industrialización, si ésta es total y no es necesario ensamblar piezas en obra, podemos hablar de viviendas prefabricadas. Las casas prefabricadas están construidas totalmente offsite y se transportan completamente terminadas al solar. En la parcela necesitan únicamente conectarse a las redes de suministro, se acoplan directamente sobre el terreno.
En cambio, en la construcción modular, el edificio o complejo residencial está compuesto por varios módulos similares. Este tipo de construcción es más limitada en cuanto a sus dimensiones porque las medidas son cerradas y los edificios suelen ser la suma de varios de estos módulos ya predefinidos. Ejemplos claros son las viviendas de Moshe Safdie y también Boklok, el proyecto de vivienda modular de bajo coste de IKEA.
Hablar de tipos de construcción industrializada es adentrarse en el mundo de los materiales y de las técnicas de ejecución. Más concretamente, existen dos tipos de clasificación:
Aunque en los últimos años hay un interés creciente en la edificación industrializada, el concepto fue desarrollado desde finales del siglo XVIII. A medida que el tiempo ha ido pasando, la producción de bienes en general fue mecanizándose poco a poco con las revoluciones industriales. La construcción industrializada remonta su origen al desarrollo de construcción de viviendas en EEUU en el siglo XIX. El sistema “Balloon Frame” consistía en fabricar las estructuras de madera off-site y posteriormente montar los bastidores en el solar. Este sistema prevalece ahora en la forma que montamos las estructuras de acero laminado.
En el siglo XIX encontramos en Reino Unido una tipología muy interesante de viviendas prefabricadas en madera con cerramientos en metal. Las viviendas se enviaban totalmente montadas por barco a las nuevas colonias de Australia y África. Para optimizar su transporte, las viviendas debían ser ligeras y sencillas. Gracias a ellas, los nuevos colonos se evitaban tener que vivir en tiendas de campaña.
El Palacio de Cristal de la Exposición de 1851 en Londres, como sabemos, marcó también un hito en la construcción industrializada: fue el primer edificio de grandes dimensiones construido con estructura de acero y paneles de vidrio como único cerramiento. Fue muy conocido entonces por haber sido un edificio relativamente barato y de rápida ejecución.
Ya en el siglo XX tenemos ejemplos importantes de vivienda industrializada. A lo largo del siglo pasado tenemos muchos más casos de éxito en innovación con edificación industrializada a nivel mundial. En sus comienzos, Walter Gropius contribuyó al avance de las viviendas construidas en secocon su propuesta “Packaged house”:
Tras ambas guerras mundiales, los arquitectos Charles y Ray Eames construyeron su propia casa dentro del proyecto “Case Study Houses”. Este programa de vivienda tenía como objetivo crear nuevos ejemplos de arquitectura con materiales prefabricados y tecnologías avanzadas. La casa de los Eames (Case Study House Nº 8), diseñada en 1945, consta de dos volúmenes prefabricados con pórticos de acero. ¡Consiguieron construir la fachada en solo en 90 horas! Gracias a esto, la casa resultó ser de muy bajo coste. La Casa Eames es flexible espacialmente y de diversos colores, aportando un toque de diseño.
En la segunda mitad del siglo XX te destacamos la obra de Moshe Safdie con sus primeras viviendas de hormigón prefabricado “Habitat 67”. El complejo residencial se construyó con motivo de los JJOO de Montreal en 1967. Con este ejemplo, desmontamos el mito de que los prefabricados de hormigón son poco atractivos estéticamente. Como demuestra Safdie, el hormigón visto se puede implantar perfectamente en arquitectura de vivienda.
La década de 1970 fue muy fructífera en cuanto a la prefabricación se refiere. Otro de los ejemplos más famosos es el bloque de viviendas Nagakin Capsule Tower en Tokio:
En España tenemos también casos de éxito de construcción y vivienda industrializada en el siglo XX. Varios de los proyectos de Manuel de las Casas, por ejemplo, destacan por tener un alto nivel de industrialización. En sus bloques de vivienda social en Alcobendas optó por la construcción en seco utilizando el hormigón prefabricado tanto en estructuras como en cerramientos. El resultado es una arquitectura limpia y elegante:
Aunque el éxito de la vivienda industrializada se ha visto a veces empañado tachándola de “antiestética” y poco eficiente energéticamente hablando, lo cierto es que la industrialización cuenta con muchísimas ventajas:
La industrialización de viviendas supone beneficios para todos los agentes involucrados en el proceso, y este hecho repercute también en la satisfacción del cliente.
La edificación industrializada aporta a los arquitectos principalmente ser conscientes de lo que supone su trabajo: el trazado de una línea o un muro en el ordenador genera todo un proceso en potencia de extracción de materias primas, elaboración de materiales, comercialización de componentes, la necesidad de demás profesionales instaladores de componentes en obra, etc. Obtenemos además las siguientes ventajas:
El cliente del proyecto industrializado, tanto el promotor como el usuario final, obtiene los siguientes beneficios:
El modelo industrial 4.0 se basa en la automatización y optimización de procesos, el uso de nuevas tecnologías y la mano de obra especializada. La seriación en la cadena de producción es fundamental a la hora de fabricar objetos de calidad que a la vez tengan salida a un mercado muy competitivo.
El modelo de producción artesanal se basa en la baja producción, la personalización del producto y el coste elevado. No es que este sistema sea “peor” que el industrializado, simplemente la sociedad actual demanda un tipo de construcción económica, de calidad y rentable, y el modelo de construcción artesanal no es capaz de cubrirlo. Estamos por tanto ante una sociedad que demanda tener edificios de calidad y ajustados en los plazos, cuando todavía la mayoría de nosotros seguimos proyectando y construyendo edificios “a la antigua”. Este desequilibrio se hace visible cuando los proyectos se demoran, los honorarios no se rentabilizan y debemos realizar modificaciones en el diseño hasta la misma entrega del edificio terminado al propietario.
Aparte de esta razón, la diferencia entre la construcción industrializada y la tradicional se hace patente en diferentes aspectos:
En edificación industrializada un alto porcentaje de los elementos constructivos se elabora en fábrica de forma sistemática con empleo de máquinas, robots y trabajadores especializados. Por tanto, la mayor parte de la construcción se realiza a cubierto y en condiciones de trabajo óptimas, cosa que no sucede en la construcción artesanal, donde el peso de la calidad del edificio resultante recae en los trabajos in situ, por personal no siempre cualificado y en condiciones ambientales variables y en su mayoría adversas. La siniestralidad laboral resulta así elevada.
Los trabajos de construcción donde una sola partida del proyecto se ejecuta de golpe en el edificio, acarrean normalmente demoras en el proceso, ya que hasta que un oficio no ha terminado de actuar en el conjunto, el siguiente no puede entrar a trabajar. En cambio, en el modelo de construcción industrializada, los gremios trabajan en paralelo en planta de fabricación y las diferentes partes del edificio se van ejecutado al mismo tiempo.
El modelo artesanal ofrece un alto grado de personalización del edificio. Como muchas decisiones de diseño finales se toman en obra, el tiempo dedicado a la resolución de problemas es mayor. Además, la libertad que tiene el cliente de realizar cambios hasta el último minuto en obra es infinita, cosa que resulta mucho más difícil en industrializada. El diseño y toma de decisiones arquitectónicas en construcción 4.0 se limita a la fase de proyecto, quedando el edificio definido en su totalidad. En este caso la construcción del proyecto se automatiza y el equipo de diseño no debe invertir tanto esfuerzo en fase de construcción, ya que las piezas llegan prefabricadas ya a obra, una ventaja a la hora de evitar cambios sustanciales por parte de clientes indecisos.
Esto no quiere decir que en la edificación industrializada el diseño no está limitado, sino que la definición del edificio se desarrolla en fases tempranas. Una vez decidido el diseño arquitectónico, el proceso de construcción se automatiza y hay menos posibilidad de modificaciones improvisadas.
Las calidades de los edificios industrializados quedan aseguradas en fábrica. Allí, los elementos quedan sometidos a un alto nivel de control de calidad. Las piezas tienen menor margen de error al estar previamente cortadas con precisión.
En cambio, la calidad de los edificios construidos artesanalmente depende del buen hacer de los agentes en obra. La coordinación de todos los equipos es imprescindible para ello, y el cumplimiento y control de la calidad solo se comprueba cuando el edificio está terminado, ya que los sistemas se ejecutan y completan in situ.
Los tiempos en el modelo artesanal se demoran en fase de obra, no solo porque el cliente pueda realizar cambios de última hora, sino también debido a la dependencia de la coordinación entre oficios y las condiciones climáticas cambiantes.
Por ese motivo, la construcción industrializada hace hincapié en la optimización y la eficacia intentando a toda costa cumplir con los plazos evitando todos esos factores anteriores. Al ajustar plazos, los costes son los esperados en industrialización. Eso repercute en tener edificios asequibles económicamente, sin sobrecostes y optimizando los honorarios profesionales.
Cuando producimos elementos en serie, el desperdicio de material y trabajo humano se reduce al máximo, ya que para cada fase de la fabricación se emplean materiales y mano de obra prevista con antelación. El desperdicio de material en los edificios es un hecho que nos preocupa bastante, ya que el precio de las materias primas cada vez es mayor. Además, deberíamos separar los residuos en el solar y gestionarlos adecuadamente para su reciclaje.
Por último, la emisión de CO2 y gases debida al transporte tanto de los oficios como de los materiales de construcción al solar en la construcción artesanal, se evita teniendo centralizada la fabricación de los elementos en un lugar, como sucede en la construcción industrializada.
Uno de los principales quebraderos de cabeza de las personas que trabajamos en la arquitectura y construcción es la ineficiencia que tiene el método artesanal. Cuando la toma de decisiones se extiende en el tiempo y los plazos se demoran, tiene como consecuencia un muy bajo rendimiento económico, es decir, en la actividad profesional hay tendencia a perder dinero.
Precisamente uno de los objetivos de la Construcción 4.0 es conseguir que nuestro trabajo sea lo más productivo posible. La edificación industrializada supone tener un alto grado de organización y utilizar tecnología integrada. Para ello, tenemos a nuestro alcance las siguientes herramientas:
La combinación de la cadena de producción con Lean Construction y BIM asegura esta optimización del uso de materiales y el trabajo especializado que tanto estamos ansiando. La búsqueda de la eficacia en los procesos necesita dividir el trabajo en diferentes tareas, de forma que cada profesional es una de las piezas que engrana la cadena de producción-construcción-gestión del edificio.
La integración de BIM en la industrialización es muy necesaria porque:
Lean Construction forma otra de las principales patas tecnológicas para llevar a cabo arquitectura industrializada. Lean fundamenta sus objetivos en la eficiencia extrema de las actividades y el uso de materiales para conseguir el mínimo desperdicio y la máxima rentabilidad. Esta técnica está principalmente orientada a la creación de herramientas específicas en fase de ejecución, en este caso, la coordinación y toma de decisiones en planta de fabricación y el montaje posterior de los elementos. Los principios básicos de Lean Construction son:
Este nuevo enfoque “obliga” a los agentes a estar en contacto desde el inicio del proyecto. De esta forma, las decisiones se toman teniendo en cuenta también la viabilidad de la construcción, y no teniendo que esperar a la fabricación para saber lo que va a costar el edificio y el equipo humano que va a necesitar.
La tecnología basada en Blockchain constituye el tercer pilar sobre el que se apoya el desarrollo de la construcción industrializada. La Blockchain (cadena de bloques) se basa en el intercambio de información y transacciones codificadas y seguras entre varios participantes:
Teniendo en cuenta la necesidad de coordinación entre numerosos equipos a la hora del éxito en la construcción industrializada, la Blockchain parece ser el medio más adecuado para conseguirlo. En este sentido, los contratos siguiendo el método IPD integrados con la tecnología Blockchain permiten gestionar las tareas y aprobación de éstas de forma colaborativa y participativa.
Ya hemos visto que la tecnología aplicada en la construcción 4.0 supone un gran avance en todo el sector. Y esto implica también un proceso de transformación por parte de nosotros, los profesionales. La transformación hacia la digitalización tiene que ver con saber manejar la tecnología e integrarla en nuestra estructura organizativa. Para esto necesitamos nuevos perfiles profesionales que reúnan:
En lo que compete a nosotros los arquitectos, la edificación industrializada abre puertas a nuevos caminos de especialización. El perfil de arquitecto proyectista sumido en solitario en los proyectos, como sucedía en el siglo XX, está en auténtico declive. El arquitecto de la construcción 4.0 forma parte de toda una red de profesiones dedicadas al edificio que puede dedicarse a proyectar edificios, pero también puede actuar en la gestión y mantenimiento de estos.
La construcción industrializada demanda arquitectos capaces de aportar valor real a la transformación digital. El sector necesita arquitectos que sean capaces de trabajar en entornos digitales y de gestionar los proyectos de forma ágil, comunicativa y automatizada:
La sostenibilidad hoy en día ha pasado de ser un concepto del futuro a una realidad. Las Directivas europeas y los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible 2030 marcan las pautas para poder pivotar todas las actividades productivas hacia el balance económico, social y medioambiental. La construcción industrializada parece un método bastante acorde con los tres pilares de la sostenibilidad:
En este enfoque encontramos bastantes ventajas para todos los agentes implicados en la edificación:
La evidente mejora en las condiciones de trabajo de los operarios al estar montado los elementos principalmente en fábrica y no a la intemperie hace que la construcción industrializada sea socialmente sostenible. Además:
Tal y como está estructurado el modelo de construcción artesanal, alrededor del 15% de los materiales se convierten directamente en residuo, incluso sin haber sido utilizados. Sin embargo, la construcción industrializada contribuye al pilar medioambiental fomentando:
Los retos actuales del sector de la construcción son rehabilitar energéticamente a gran escala el inmenso parque inmobiliario preexistente y conseguir que los proyectos de rehabilitación sean rentables. Para lograr ambos, la construcción industrializada se postula como la mejor solución. La rehabilitación industrializada en serie combinada con las mejores tecnologías de mapeo y gestión de edificios con BIM agiliza enormemente nuestro trabajo.
¿Cómo sacamos partido a la rehabilitación industrializada en serie?
A la hora de realizar rehabilitaciones industrializadas tenemos diversos proyectos de los arquitectos Anne Lacaton y Jean-Philippe Vassal, galardonados con el Pritzker 2021. Comprometidos con el medio ambiente, la mejora social y la economía, cuentan con varios complejos de vivienda social pioneros ejecutados en Burdeos y París.
Hablando ya de rehabilitaciones de alta eficiencia energética a gran escala, el programa de rehabilitación de viviendas en Alemania Energiesprong ha revolucionado el mercado con sus sistemas constructivos totalmente industrializados: la nueva envolvente térmica industrializada se ensambla perfectamente al edificio actual. En rehabilitación industrializada con el estándar Passivhaus también contamos con un programa europeo similar, el proyecto OutPHit.
En España tenemos un caso muy interesante para rehabilitar viviendas mediante la adición de plantas a edificios preexistentes en módulos prefabricados:
Aunque también parezca extraño asociar la meticulosidad constructiva con la que se trabaja en la certificación Passivhaus con el concepto de industrialización, esta es una combinación más que posible. De hecho, los proyectos Passivhaus se distinguen por tener cerrados todos los detalles constructivos antes de que la obra comience, intentando facilitar al máximo la ejecución del edificio. Este factor es un obligado a la hora de industrializar elementos, además de sacar la ventaja de trabajar en un ambiente laboral en óptimas condiciones resultando así unos cerramientos muy bien construidos, sobre todo a la hora de instalar las carpinterías, que llegan a obra perfectamente selladas:
Las certificaciones medioambientales como BREEAM, LEED, VERDE y DGNB son compatibles perfectamente con la industrialización en edificios. Existen por ejemplo casos de éxito que combinan la certificación LEED, Passivhaus y la industrialización en un kit de vivienda. En efecto, los sistemas de evaluación ambiental otorgan un peso importante a temas como:
Estos impactos o criterios caracterizan precisamente a la construcción industrializada.
Finalmente, BRE, el organismo británico que regula la certificación BREEAM, tiene una certificación exclusiva para viviendas industrializadas modulares, el estándar BPS 7014.
El estándar BPS tiene por objetivos:
El estándar especifica los requisitos de rendimiento y verificación para los sistemas constructivos y componentes modulares construidos mediante procesos avanzados de fabricación.
La elección de materiales y sistemas constructivos por parte de los proyectistas siempre es tema de discusión y negociación con la empresa constructora en la construcción artesanal, sobre todo a la hora de ajustar presupuestos. Pero ¿Qué sucede en la vivienda industrializada? ¿Podemos seguir utilizando los mismos componentes o deben tener alguna singularidad?
La ventaja en este caso es que, al ir coordinados los agentes de la construcción desde fases tempranas del proyecto, la elección de materiales y sistemas industrializados se define antes también. De esta forma, el proyecto queda cerrado y definido antes.
En principio no existen limitaciones en cuanto al uso de materiales. Lo que sí es cierto es que se tiene preferencia por el uso de materiales y componentes que den facilidades a la hora de integrarlos en el conjunto:
Si nos ponemos a pensar en un material para la construcción industrializada, la mente se nos va posiblemente a la placa de cartón-yeso, por ejemplo. En efecto, ahora se nos hace un poco impensable el hacer tabiques y trasdosados de fábrica, como se hacía hasta hace bien poco. Pero la industrialización va más allá y el ciclo de vida del material también importa:
En este aspecto el sector cuenta con amplio desarrollo actualmente. Tanto el hormigón prefabricado, como el acero y la madera son materias primas utilizadas en muchos sistemas estructurales industrializados:
Lo único que puede y debe ser mejorado en cuanto a la red de empresas fabricantes de estructuras prefabricadas, es que apuesten por una total integración de éstas en el conjunto del proyecto y cerramientos, no como una entidad independiente al resto del edificio. Los puntos de mejora pueden ser:
El uso de robots y máquinas forma gran parte del proceso constructivo industrializado en fábrica. Pero no debemos olvidar que la fase de montaje en el solar puede agilizarse enormemente no solo con el empleo de grúas, sino también con robots. Dichos robots son capaces de instalar y ensamblar las piezas modulares mecánicamente con facilidad y reducen la siniestralidad laboral al mínimo. Y, por supuesto, los elementos a ensamblar también deben ser diseñados correspondientemente.
Un ejemplo del uso de robots en fase de puesta en obra es el proyecto “Hephaestus”, desarrollado por un grupo de empresas, entre las que se encuentra Tecnalia.
Hablando de fachadas, la industrialización y la fabricación de materiales innovadores abre la puerta a todo un mundo de fachadas y envolventes avanzadas de edificios:
Tras los casos de éxito de edificios industrializados a lo largo de la historia, vivimos actualmente en España un nuevo impulso con proyectos muy interesantes, contribuyendo así a engrosar el volumen de casos de éxito. Nos centramos en la tipología de vivienda ya que es la más extendida en superficie a nivel mundial y además la que más inversión y transformación necesita. Actualmente tenemos en el sector nuevas propuestas y modelos de negocio, que contribuirán a engrosar el volumen de vivienda industrializada en España.
Ávita es una iniciativa promovida por Grupo Avintia que consiste en implantar definitivamente un método de construcción industrializada a la tipología de vivienda. Estamos hablando por tanto de un sistema integral de construcción industrializada para viviendas.
El Grupo Avintia, grupo industrial del sector constructor-inmobiliario, ha decidido apostar fuertemente por edificios de calidad y además rentables económicamente. Un camino en el que está acompañado por diferentes fabricantes de soluciones constructivas como Daikin, Baxi, Saint Gobain, Orona, Aldes y Kömmerling. El resultado es un sistema de fabricación que aprovecha las ventajas tanto de las nuevas tecnologías como de la producción industrializada. Ávita mecaniza y sistematiza la construcción siguiendo el método aditivo, en el que todos los elementos de la vivienda son tratados como una serie de unidades independientes que se ensamblan in-situ.
El proyecto ofrece una serie de soluciones para configurar el edificio, tanto en la parte envolvente como en los sistemas activos, como si de un catálogo se tratase. Las viviendas tienen por tanto una serie de soluciones asociadas, que se integrarán en planta de producción y se enviarán para montaje en la parcela.
Con esta sistemática, Ávita permite:
Para ello Grupo Avintia pondrá en funcionamiento tres fábricas destinadas exclusivamente a la construcción industrializada. Las viviendas construidas con el sistema de Ávita serán industrializadas casi al 100%. Solamente hará falta ensamblar las piezas y elementos entre ellos, o bien entregarlos integrados directamente en las estructuras.
Las ventanas y puertas se consideran en general productos elaborados, ya que llegan a obra completos y sin necesidad de instalar diferentes materiales por separado. Sin embargo, en el método de construcción artesanal, las carpinterías se instalan in situ en el hueco de obra, lo que hace que volvamos al modelo de baja productividad.
En la construcción industrializada, los huecos se ejecutan en entornos controlados y cerrados, forman parte de la cadena de montaje de los muros de fachada. Así, las ventanas que se reciben en obra están perfectamente integradas en los módulos de fachada, lo que agiliza enormemente el proceso de construcción del edificio.
Kömmerling, como empresa partner de Ávita, tiene desarrollada una potente solución de ventana industrializada:
Con esta solución Kömmerling aporta así su amplia experiencia en edificios de alta eficiencia energética al proyecto Ávita. Los sistemas de carpinterías de altas prestaciones sumados a la industrialización resultan la combinación perfecta para seguir el camino de la descarbonización.
