Materiales utilizados en casas prefabricadas: materiales y recursos de ingeniería

Las casas prefabricadas (casas prefabricadas) son casas especializadas donde los componentes se construyen fuera del sitio en secciones estándar para ensamblar y terminar en el sitio. Como alternativa a las técnicas de construcción tradicionales, esto 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 las casas prefabricadas, las casas modulares y las casas modulares.

La industria de la construcción de Hong Kong, por ejemplo, genera desechos hasta en un 40% del total de las tomas de 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 de construcción 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 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 y los accesorios interiores de un edificio, como paredes, pisos, techos, armarios y estanterías.

En este artículo, aprenderá sobre:

• Que son las casas prefabricadas
• Materiales utilizados en casas prefabricadas.
• Tendencias futuras de las casas prefabricadas

¿Qué son las casas prefabricadas?

Las casas prefabricadas son casas cuyos componentes se han construido fuera del sitio antes del montaje / instalación en su ubicación final. La fabricación de estos componentes se realiza en un ambiente controlado; la mayoría de las veces, una fábrica. Los principios que impulsan 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 normales 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 el montaje deben tener el menor impacto medioambiental 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 mediante el desmantelamiento en lugar de la demolición

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

Materiales utilizados en casas prefabricadas.

Se utilizan varios materiales en casas prefabricadas, como hormigón, madera y metales. [4]. A continuación, examinamos algunos de estos materiales y su eficacia de uso.

Hormigón

El uso de hormigón 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 robustas con perfiles muy intrincados mediante el uso de moldes. Los paneles de hormigón prefabricado también se pueden utilizar en construcciones de varios pisos más grandes que pueden constituir los bloques de construcción. Los materiales en sí pueden formularse para cumplir con ciertos requisitos, como el peso ligero (hay formulaciones de hormigón que pueden flotar en el agua) y la resistencia a las fluctuaciones de temperatura. Se pueden agregar aditivos como el óxido de grafeno al hormigón para convertirlo en un material más sostenible.

Madera

La madera es otro material de uso común 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 maciza», que se refiere a su uso como sistemas de paneles (una combinación de madera y otros materiales). La resistencia al fuego de la madera es a menudo un tema de preocupación, pero los sistemas de madera pueden diseñarse para tener 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 transformar 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 enchapada (LVL). Todos son esencialmente varias secciones de láminas de madera pegadas entre sí de tal manera que no hay líneas de vetas continuas para la iniciación o propagación de fallas / grietas.

Acero

El acero es un material de construcción común que se utiliza 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 envío. 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, facilidad de transporte y reciclabilidad. Por el contrario, sus inconvenientes incluyen un aislamiento deficiente, un rendimiento acústico deficiente y el hecho de que el uso de acero para este propósito lo saca potencialmente del ciclo 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 termoendurecido 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 totalmente 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, plafones, plásticos, azulejos de cerámica o porcelana y aislamiento de fibra de vidrio. Todos estos materiales se pueden utilizar para construir viviendas 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 cumplen con el propósito.

Contribución de las casas prefabricadas a la sostenibilidad

Se ha demostrado que la prefabricación modular es un proceso de muchos beneficios sostenibles en comparación con los enfoques convencionales. Aparte de los aspectos obvios como la reducción de residuos y un menor consumo de energía en el sitio, numerosos factores juegan su papel 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 desperdicio 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 de las dimensiones económica, social y medioambiental 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 (AM) se ha considerado principalmente una tecnología limitada a productos pequeños que son difíciles de escalar para diseños más grandes. Las nuevas tecnologías 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 mayor 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 pueden modificarse para la fabricación aditiva.

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

Dubai, Emiratos Árabes Unidos – 15 de junio de 2018: el primer edificio impreso en 3D completamente funcional 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 e interesantes posibilidades en la industria. En cuanto a los materiales utilizados, se están considerando más materiales, como las fibras de carbono para la fabricación de estructuras fibrosas y los plásticos especiales utilizados para la impresión 3D de grandes estructuras. En términos de ejecución, se están desarrollando tecnologías robóticas que pueden reducir la participación humana al mínimo y completar la construcción fuera del sitio a través de datos de programas informáticos como Building Information Modeling (BIM). [2].

Referencias:

[1] Boafo, Fred Edmond, Jin-Hee Kim y Jun-Tae Kim. «Rendimiento de la arquitectura modular prefabricada: revisión basada en estudios de caso y vías futuras». Sostenibilidad 8.6 (2016): 558.
[2] Park, Joo-Hyun. «Casa prefabricada: definiendo la calidad arquitectónica y la identidad a través de la innovación de la tectónica prefabricada». (2017).
[3] Panjehpour, Mohammad y Abang Abdullah Abang Ali. «Una revisión de las casas prefabricadas y los problemas relevantes». Constructii 14.1 (2013): 53.
[4] Vivienda, BC «Vivienda modular y prefabricada: análisis de la literatura de ideas, innovaciones y consideraciones para mejorar la asequibilidad, la eficiencia y la calidad». Columbia Británica (2014).
[5] Jiang, Yongsheng y col. “Desempeño sustentable de edificios mediante prefabricación modular en la fase de construcción: un estudio comparativo”. Sostenibilidad 11.20 (2019): 5658.
[6] Hossain, Md y col. «Una revisión de la impresión 3D en la construcción y su impacto en el mercado laboral». Sostenibilidad 12.20 (2020): 8492.

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