Materiales utilizados en las casas prefabricadas

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Una casa prefabricada es un tipo particular de vivienda en la que los componentes se construyen fuera de la obra en secciones estándar y se ensamblan y terminan en el lugar. Como alternativa a las técnicas de construcción tradicionales, es un método de construcción rápido, con menos residuos y menos impacto en el medio ambiente.

Por ejemplo, el sector de la construcción en Hong Kong genera hasta el 40% de todos los residuos de los vertederos, pero se espera que estos residuos puedan reducirse hasta un 85% utilizando la construcción prefabricada como alternativa. También es un medio de construcción más rápido, ya que una empresa constructora china utilizó este método para construir una estructura de 57 pisos en 19 días en 2015.

Debido a la naturaleza de los requisitos de las viviendas prefabricadas, los materiales utilizados deben cumplir ciertos criterios, como la durabilidad y la ligereza. No es necesario considerar la prefabricación de todos los elementos del edificio. Sólo algunos elementos que constituyen el núcleo de la estructura y el interior de un edificio, como paredes, suelos, techos, armarios y estanterías, son compatibles con la prefabricación.

¿Qué es una casa prefabricada?

Una casa prefabricada es una casa en la que los componentes se ensamblan in situ antes de ser montados e instalados en su ubicación definitiva. La fabricación de estos componentes se realiza en un entorno controlado. Los principios rectores de las viviendas prefabricadas son los siguientes.

  1. Industrialización y producción en masa
    Las casas prefabricadas pueden producirse en masa porque los componentes pueden ensamblarse relativamente más rápido que la construcción in situ. De este modo, el enfoque y la infraestructura de la construcción se desplazan de la producción de materias primas como el cemento, la arena y las vigas en I a la producción de componentes modulares como los paneles prefabricados y la madera contrachapada.
  2. Rapidez y asequibilidad
    Las casas prefabricadas son más baratas que las normales porque ahorran tiempo y mano de obra en comparación con la construcción convencional. El tiempo consumido suele concentrarse en la construcción de los componentes más que en su montaje.
  3. Personalización y durabilidad
    Cuando se diseñan casas prefabricadas, es necesario adaptar los componentes para permitir un grado razonable de personalización. Además, el proceso de construcción y montaje debe tener el menor impacto posible en el medio ambiente.

En resumen, las casas prefabricadas ofrecen las siguientes ventajas:

  • Coste total relativamente bajo
  • Facilidad de control de calidad
  • Construcción más rápida y segura
  • Menos residuos y la posibilidad de recuperar el valor mediante el desmantelamiento.

Entre las desventajas se encuentra la reducción de la resistencia y la estabilidad, que puede ser un problema grave en caso de catástrofe natural, pero también a la hora de transportar los segmentos prefabricados desde el lugar de fabricación hasta el de instalación.

Materiales utilizados en las casas prefabricadas

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

Hormigón

El uso del hormigón como material de construcción es ya bien conocido. Sin embargo, su uso en las casas prefabricadas adquiere una dimensión diferente, ya que implica otras consideraciones. Con los moldes se pueden fabricar estructuras robustas con formas muy complejas. Los paneles prefabricados de hormigón también pueden utilizarse para grandes estructuras de varios pisos compuestas por bloques de edificios.

Los propios materiales también pueden formularse para cumplir requisitos específicos, como la ligereza (algunos hormigones pueden flotar en el agua) y la resistencia a los cambios de temperatura. También se pueden añadir aditivos como el óxido de grafeno al hormigón para convertirlo en un material más duradero.

Madera

La madera es un material habitual en las viviendas prefabricadas. Puede utilizarse sola, en forma de estructuras de postes y vigas de madera pesada, o como «madera en masa», un sistema de paneles que combina la madera con otros materiales. La resistencia al fuego de la madera puede ser un problema, pero debido al carbón ablativo que se forma durante un incendio, los sistemas de madera pueden diseñarse para tener una buena resistencia al fuego. El bambú también es un material de construcción habitual y puede utilizarse en casas prefabricadas.

La madera también puede convertirse en materiales compuestos con excelentes propiedades materiales, comparables a las del acero. Algunos ejemplos son el CLT (Cross Laminated Timber), el GLULAM (Glued Laminated Lumber) y el LVL (Laminated Veneer Lumber). Todos estos productos se fabrican encolando varias láminas de madera y no tienen una línea de grano continua, lo que puede dar lugar a la aparición y propagación de defectos y grietas.

Acero

El acero es un material de construcción común que se utiliza como marcos de soporte (vigas en I y columnas), suelos y paredes en edificios modulares. A veces se utiliza en combinación con materiales o como material principal de construcción, como en la adaptación de los contenedores marítimos. Los estudios han demostrado que las estructuras de acero de las viviendas pueden construirse hasta diez pisos o más.

Las ventajas del acero son su relación peso/resistencia relativamente baja, su facilidad de transporte y su capacidad de reciclaje. Por otro lado, las desventajas del acero son el mal aislamiento térmico, la mala acústica y la posibilidad de que el acero salga del circuito de reciclaje cuando se utiliza para este fin.

Vidrio

El vidrio es un material altamente personalizable que puede utilizarse para una gran variedad de funciones de construcción. En los edificios se utilizan muchos tipos de vidrio, como el vidrio templado, el vidrio laminado, el vidrio termoendurecido y el vidrio armado. El vidrio puede aportar propiedades útiles, como alta resistencia, aislamiento térmico, resistencia química y resistencia al fuego. El vidrio también tiene una calidad estética única y es altamente reciclable, lo que es habitual en las viviendas prefabricadas.

Materiales reciclados y renovables

Entre los materiales reciclables están los tradicionales de la construcción, como el hormigón, el cartón yeso y el acero. También incluyen el aislamiento de celulosa, las placas de techo, los plásticos, las baldosas de cerámica y porcelana y el aislamiento de fibra de vidrio. Todos estos materiales pueden utilizarse en la construcción de casas prefabricadas.

Sin embargo, el problema es que algunos de estos materiales no están disponibles de forma permanente y no pueden utilizarse de forma fiable. Algunos de estos materiales también pueden ser tóxicos o perjudiciales para los ocupantes a largo plazo. Por lo tanto, se debe considerar cuidadosamente su idoneidad para el uso.

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La contribución de las viviendas prefabricadas al desarrollo sostenible

La prefabricación modular es un proceso que ha demostrado ofrecer muchas ventajas sostenibles con respecto a los enfoques tradicionales. Además de los aspectos obvios, como la reducción de los residuos y el consumo de energía en la obra, hay una serie de factores que influyen en la sostenibilidad de las viviendas prefabricadas, especialmente durante la fase de construcción.

La sostenibilidad de las viviendas prefabricadas es evidente cuando se abordan cuestiones como los residuos de la construcción, la estética, la alteración del terreno, el consumo de agua y la generación de contaminación.

Para evaluar adecuadamente la sostenibilidad de los edificios prefabricados -y de la arquitectura en general- es necesario tener en cuenta todas las fases de construcción, funcionamiento y mantenimiento a lo largo del ciclo de vida de un edificio.

En un estudio de 2019 sobre la sostenibilidad de los edificios modulares prefabricados, se extrajeron 16 indicadores de aspectos económicos, sociales y medioambientales y se compararon con el rendimiento de los edificios convencionales.

Los resultados mostraron que los edificios prefabricados tienen un impacto significativamente menor en el medio ambiente, especialmente en términos de emisiones y consumo de energía y agua. Los edificios prefabricados también presentaban ventajas económicas, ya que la cantidad de acero, hormigón y encofrado utilizados en la construcción convencional podía reducirse en un 60%, 56% y 77% respectivamente.

Por qué la fabricación aditiva es útil en la construcción de viviendas prefabricadas

La fabricación aditiva (AM) se ha considerado sobre todo como una tecnología limitada a productos más pequeños, que son difíciles de adaptar a modelos más grandes. Las nuevas tecnologías están permitiendo avances no sólo en el uso de la AM para grandes diseños, sino también en el uso de la AM para la construcción.

El gran reto, sin embargo, es formular materiales que tengan las propiedades adecuadas para la impresión 3D y que puedan utilizarse para crear edificios suficientemente robustos. Los materiales cementosos, los polímeros y los metales se prestan a la fabricación aditiva.

La construcción con fabricación aditiva genera menos residuos y requiere menos mano de obra, lo que puede reducir considerablemente los costes de construcción. Ya se han construido varios edificios emblemáticos con tecnología AM, como un edificio de oficinas en Dubái, un puente en Ámsterdam y un hotel en Manila.

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Tendencias futuras de las viviendas prefabricadas

Aunque la idea de los edificios prefabricados es todavía bastante nueva, este sector ofrece nuevas e interesantes posibilidades. En cuanto a los materiales utilizados, cada vez se consideran más materiales, como la fibra de carbono para las estructuras fibrosas y los plásticos especiales para la impresión en 3D de grandes estructuras.

En el ámbito de la construcción, se está desarrollando una tecnología robótica que puede utilizar los datos de programas informáticos como el Building Information Modelling (BIM) para minimizar la intervención humana y completar la construcción fuera de las instalaciones.