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La inmensa mayoría de los objetos y dispositivos que utilizamos a diario y la ropa que vestimos están producidos de manera industrial. Gracias a su fabricación en serie podemos disfrutar de cierta calidad a un coste asequible. Así como las diferentes industrias se han ido adaptando conforme la tecnología avanza, en el caso del sector de la construcción está sucediendo más lentamente. La construcción industrializada proporciona las herramientas para el avance tecnológico, medioambiental y económico que el sector necesita para esta adaptación.
Actualmente entendemos por 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 industrialización aporta a la Construcción 4.0:
La industrialización 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, de manera que se consigan edificios de calidad y coste proporcionado. A pesar de que en los últimos años hay un interés creciente en la construcción industrializada, el concepto fue desarrollado desde finales del siglo XVIII.
A medida que los siglos han ido pasando, la producción de bienes en general ha ido mecanizándose poco a poco por medio de diferentes revoluciones industriales. La construcción industrializada remonta su origen al desarrollo de construcción de viviendas en EEUU en el siglo XIX. El sistema denominado “Balloon Frame” consistía en la fabricación off-site de estructuras de bastidores de madera y posterior montaje de las partes en el solar. Este sistema prevalece actualmente en forma de sistemas estructurales de acero.
También tenemos en el siglo XIX ejemplos de viviendas prefabricadas en madera con cerramientos en metal en Reino Unido, que se enviaban totalmente montadas por barco a las nuevas colonias de Australia y África evitándose así tener que vivir en tiendas de campaña. Las viviendas debían ser ligeras y sencillas para optimizar su transporte.
El Palacio de Cristal de la exposición de 1851 en Londres también marcó un hito en la construcción industrializada: supuso el primer edificio de grandes dimensiones construido en estructura de acero y paneles de vidrio como único cerramiento. Se caracterizó por ser un edificio barato y de rápida ejecución.
Ya en el siglo XX tenemos ejemplos importantes de acercamiento a la vivienda industrializada. Walter Gropius y su propuesta “Packaged house” contribuyen al avance de las viviendas construidas en seco.
Tras ambas guerras mundiales, los arquitectos Charles y Ray Eames construyeron su propia casa como parte de un programa más amplio, el “Case Study Houses”, cuyo objetivo era crear nuevos ejemplos de arquitectura con materiales prefabricados y tecnologías avanzadas. La casa Eames (Case Study House Nº 8) fue diseñada en 1945 y consta de dos volúmenes prefabricados cuya estructura de acero en fachada fue construida solamente en 90 horas. Debido a este escaso tiempo de construcción, la casa resultó ser de muy bajo coste. La vivienda es flexible espacialmente y de diversos colores, aportando el toque de diseño.
En la segunda mitad del siglo XX destaca la obra de Moshe Safdie con sus viviendas de hormigón prefabricado “Habitat 67”, construidas con motivo de los juegos olímpicos de Montreal 1967. Este complejo residencial consigue vencer el mito de que los prefabricados de hormigón son poco atractivos estéticamente y son perfectamente implantables 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:
A lo largo del siglo XX tenemos otros muchos más casos de éxito en innovación con construcción industrializada a nivel mundial. En el caso de España tenemos por ejemplo los proyectos de Manuel de las Casas, quien optó por la construcción en seco de bloques de vivienda con un alto nivel de industrialización utilizando el hormigón prefabricado tanto en estructuras como en cerramientos. El resultado es una arquitectura limpia y elegante:
El concepto de industrialización puede llegar a no ser tan claro y confundirse con términos muy parecidos como la arquitectura prefabricada y las viviendas modulares. ¿Qué diferencia hay entre ellos?
La construcción industrializada es un término amplio que engloba más bien a las otras dos. Dependiendo del nivel de industrialización, si éste es total y no es necesario ensamblar piezas en obra, podemos hablar de viviendas prefabricadas. Las prefabricadas solamente necesitan conectarse a las redes de suministro de la parcela, se transportan terminadas al solar y se acoplan 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.
Nos encontramos en el punto de inflexión definitivo para dar el salto hacia una mayor industrialización en el sector de la Arquitectura, la Ingeniería y la Construcción. No se trata solo de industrializar el proceso de transformación de materias primas y fabricación de materiales, sino en el sentido global de la construcción de un edificio. En este sentido la construcción industrializada de viviendas es especialmente importante ya que el grueso del parque inmobiliario nacional está compuesto por esta tipología.
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 sobre la vivienda construida artesanalmente (“tradicional”):
La industrialización de viviendas supone beneficios para todos los agentes involucrados en el proceso, y este hecho repercute también en la satisfacción del cliente.
Los arquitectos a veces no somos conscientes de la importancia que tiene nuestro trabajo. El trazado de una línea o un muro en el ordenador genera todo un proceso de extracción de materias primas, elaboración de materiales, comercialización de componentes que la materializan, la necesidad de demás profesionales instaladores de componentes en obra, etc. En efecto, nuestros diseños suponen un gasto en materiales y mano de obra. La industrialización de viviendas aporta a los profesionales de la construcción las siguientes ventajas:
El cliente destinatario de las viviendas industrializadas, tanto el promotor como el usuario final, obtiene beneficios de la siguiente forma:
El actual 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, hecho que ahora mismo el modelo de construcción artesanal no es capaz de cubrir. 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 estas razones, la diferencia entre la construcción industrializada y la tradicional se hace patente en diferentes aspectos:
En arquitectura industrializada un alto porcentaje de los elementos constructivos es elaborado 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 debido a los trabajos a la intemperie. La siniestralidad laboral resulta así elevada.
Este tipo de trabajos dependientes de la coordinación entre gremios y de su buen desarrollo en el solar acarrean normalmente demoras en el proceso y se corre peligro de cometer errores constructivos, al tener pasar por el edificio diferentes oficios. En cambio, el modelo de construcción industrializada a menudo se le denomina “de junta seca”, ya que solo se necesita acoplar los elementos en obra mediante ensamblado y sin presencia de agua.
El modelo artesanal ofrece un alto grado de personalización del edificio, en el sentido de que, como muchas de las decisiones finales se toman en fase de obra, la dedicación a la resolución de problemas no resueltos en esta fase 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.
En la industrialización 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 preindustrializados quedan aseguradas en fábrica, donde los elementos quedan sometidos a un alto nivel de control de calidad. Las calidades quedan definidas previamente al montaje y 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 por esa libertad a realizar cambios por parte del cliente, 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.
El aumento de la optimización y eficacia también tiene que ver con la sostenibilidad. 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 es un hecho muy preocupante en el sector de los edificios, ya que el precio de las materias primas cada vez es mayor debido a una escasez cada vez mayor de recursos terrestres. Además, los residuos en el solar muy rara vez son separados y gestionados adecuadamente para su reciclaje y es complicado llevar un control de éstos.
Por último, la emisión de CO2 y gases debida al transporte tanto de la plantilla de los diferentes oficios como de los materiales de construcción al solar necesarios para el desarrollo de 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 pilares en los que se basa la Construcción 4.0 es en conseguir que el trabajo bien hecho logre ser productivo como cualquier otra actividad. La industrialización supone un alto grado de organización y tecnología integrada en nuestro trabajo. Para ello, contamos con diferentes herramientas a nuestro alcance:
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 implantación de estas herramientas conlleva asimismo una especialización profesional. 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.
Aunque la integración de BIM no es reciente, en el caso de la industrialización es una de las herramientas más potentes y necesarias:
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.
Aunque la tecnología aplicada en la construcción 4.0 supone un gran avance en todo el sector, conlleva también un proceso de transformación por parte de los profesionales. La digitalización no tiene tanto que ver con la compra de equipos más avanzados, sino también con saber manejarlos e integrarlos en una nueva estructura organizativa. En este sentido necesitamos nuevos perfiles profesionales que reúnan:
En lo que compete a nosotros los arquitectos, la industrialización 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 y no solo se dedica a proyectar edificios, sino que 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, se presupone que alrededor del 15% de los materiales se convertirán en residuo sin tan siquiera utilizarlos. La construcción industrializada contribuye al pilar medioambiental fomentando:
La aplicación de la industrialización en la arquitectura se entiende a menudo solamente en proyectos de edificación de nueva planta. Si bien la construcción industrializada está logrando poco a poco salvar la barrera de los prejuicios a la hora de aplicar el concepto en tipología de vivienda, la rehabilitación siguiendo el concepto industrializado es si cabe aún más infrecuente. Esta falta de ejemplos de éxito hace frenar de hecho la sistematización de la rehabilitación, tan necesaria actualmente.
Lo cierto es que el sector de la construcción cuenta ahora mismo con dos necesidades: la necesidad de rehabilitar energéticamente a gran escala y el conseguir que los proyectos de rehabilitación sean rentables. La construcción industrializada unida a las diferentes tecnologías de mapeo y gestión de edificios con BIM y drones agilizan enormemente el éxito para ambas necesidades.
La rehabilitación industrializada tiene las siguientes ventajas:
Como ejemplos pioneros 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 dos complejos de vivienda social en Burdeos y París.
El proyecto innovador europeo “Energiesprong” revoluciona el mundo de la rehabilitación con sus sistemas constructivos totalmente industrializados: la nueva envolvente térmica industrializada se ensambla perfectamente al edificio actual.
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 también totalmente compatibles 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:
Todos 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 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:
Preferiblemente se utilizan componentes de “junta seca”, es decir, que se instalan y construyen sin presencia de agua (sin mortero ni pastas de agarre). Esto ayuda a mantener las instalaciones de montaje y la obra limpias.
Si nos ponemos a pensar en un material típico de la vivienda 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 de la industrialización cuenta con amplio desarrollo actualmente. Tanto el hormigón prefabricado, como el acero y la madera son materias primas utilizadas en muchas estructuras industrializadas:
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 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.
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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:
A lo largo del mundo podemos encontrar ejemplos de construcción industrializada, en menor o mayor grado de prefabricación o menor o mayor escala. 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, sobre todo en la rehabilitación.
Aunque ya hemos comentado varios ejemplos de industrialización de vivienda tanto de obra nueva como de rehabilitación, surgen ahora nuevas propuestas y modelos de negocio que esperamos que ayuden a engrosar el volumen de vivienda industrializada construida en España. Nos referimos al proyecto ÁVIT-A.
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ÁVIT-A es una iniciativa promovida por Grupo Avintia que consiste en implantar definitivamente el 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. ÁVIT-A 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, ÁVIT-A permite:
Para ello Grupo Avintia pondrá en funcionamiento tres fábricas destinadas exclusivamente a la construcción industrializada. Las viviendas construidas con el sistema de ÁVIT-A 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 son en principio productos industrializados, ya que llegan a obra completos y sin necesidad de “construirlos”. Pero, hablando del método de construcción artesanal, las carpinterías en efecto deben ser propiamente instaladas en el hueco de obra y en condiciones a veces desfavorables. Por ejemplo, el tener que instalar ventanas en un edificio en altura y/o en condiciones atmosféricas desfavorables.
En la construcción industrializada y más concretamente en el proyecto ÁVIT-A, los sistemas KÖMMERLING se tratan como otro componente más a incorporar en la propia cadena de montaje de muros. Las carpinterías quedan integradas en los cerramientos industrializados, quedando el hueco perfectamente instalado en fábrica. En este entorno es mucho más fácil garantizar la calidad y prestaciones que aportan los sistemas de carpinterías.
KÖMMERLING, como empresa partner de ÁVIT-A, tiene desarrolladas dos soluciones para la construcción industrializada:
Con ambas soluciones KÖMMERLING aporta así su amplia experiencia en edificios de alta eficiencia energética al proyecto ÁVIT-A. Los sistemas de carpinterías de altas prestaciones sumados a la industrialización resultan la combinación perfecta para seguir el camino de la descarbonización.
