Construcción modular

La construcción modular es una técnica constructiva que consiste en la prefabricación de paneles 2D o estructuras volumétricas 3D en fábricas externas y su posterior transporte a las obras para su ensamblaje. Este proceso tiene el potencial de ser superior a la construcción tradicional en términos de tiempo y costes, con un ahorro de tiempo estimado de entre el 20 y el 50 por ciento en comparación con las técnicas de construcción tradicionales. ^{[ 1 ]}

Se estima que para 2030, la construcción modular podría generar ahorros anuales de US$22 mil millones para la industria de la construcción en Estados Unidos y Europa, lo que contribuiría a cerrar la brecha de productividad de US$1.6 billones. ^{[ 1 ]} La necesidad actual de unidades y diseños prefabricados volumétricos 3D estandarizados y repetibles para residencias estudiantiles, viviendas asequibles y hoteles está impulsando la demanda de construcción modular.

En una nota práctica de 2018 , el NEC establece que los beneficios obtenidos de la construcción fuera de obra se relacionan principalmente con la creación de componentes en un entorno de fábrica, protegidos de la intemperie y utilizando técnicas de fabricación como líneas de montaje con equipos especializados y dedicados. ^{[ 2 ]} Mediante el uso de tecnología apropiada , la construcción modular puede:

• aumentar la velocidad de construcción aumentando la velocidad de fabricación de las piezas componentes,
• reducir los residuos,
• aumentar las economías de escala ,
• mejorar la calidad conlleva una reducción en los costes totales del ciclo de vida de los activos.
• reducir el impacto ambiental como el polvo y el ruido y
• Reducir los accidentes y las enfermedades laborales al disminuir la cantidad de trabajo de construcción que se realiza en el sitio.

En contraste con los beneficios mencionados anteriormente, la construcción modular presenta dos obstáculos importantes: ^{[ 3 ]}

• Desafíos logísticos: El transporte de los módulos terminados hasta la obra exige una organización y sincronización meticulosas, lo que a menudo conlleva costes sustanciales.

• Limitaciones de tamaño: Los procesos de fabricación y transporte pueden imponer limitaciones a las dimensiones de los componentes modulares individuales. Esto puede afectar el tamaño de las habitaciones del edificio y, potencialmente, influir en el diseño arquitectónico general.

La construcción modular ha sido consistentemente al menos un 20 % más rápida que la construcción tradicional in situ. Actualmente, el proceso de diseño de proyectos de construcción modular tiende a ser más largo que el de la construcción tradicional. Esto se debe a que la construcción modular es una tecnología relativamente nueva y no muchos arquitectos e ingenieros tienen experiencia trabajando con ella. En resumen, la industria aún no ha aprendido a trabajar de esta manera. Se espera que las empresas de diseño desarrollen bibliotecas de módulos que ayuden a automatizar este proceso. Estas bibliotecas de módulos contendrían diversos paneles 2D prediseñados y estructuras 3D que se ensamblarían digitalmente para crear estructuras estandarizadas.

Los cimientos de una estructura son fundamentales para su rigidez. Su magnitud y complejidad varían según el tamaño y el peso total de la estructura. Por lo tanto, la diferencia de peso entre una casa de construcción tradicional y una estructura prefabricada implica que los cimientos necesarios serán más pequeños y su construcción será más rápida.

La fabricación fuera de obra representa la cúspide de la construcción modular. La capacidad de coordinar y repetir actividades en una fábrica, junto con la mayor ayuda de la automatización, se traduce en tiempos de fabricación mucho más rápidos que los de la construcción tradicional. Un gran ahorro de tiempo reside en la posibilidad de trabajar simultáneamente en los cimientos de una estructura y en su fabricación. Esto sería imposible con la construcción tradicional. La construcción en obra se simplifica radicalmente. El montaje de componentes prefabricados es tan sencillo como ensamblar los módulos 3D y conectar los servicios a las conexiones principales de la obra. Un equipo de cinco trabajadores puede ensamblar hasta seis módulos 3D, o el equivalente a 270 metros cuadrados de superficie terminada, en una sola jornada laboral.

La construcción modular puede generar ahorros de hasta el 20 % del costo total del proyecto. Sin embargo, también existe el riesgo de que incremente el costo en un 10 %. Esto ocurre cuando el ahorro en mano de obra se ve contrarrestado por el aumento en los costos de logística y materiales. La prefabricación de componentes en la construcción modular conlleva un costo logístico mayor que en la construcción tradicional. Dado que los paneles o estructuras 3D deben fabricarse en una fábrica y transportarse a la obra, se presentan nuevas variables que alteran el flujo de la construcción.

La construcción se considera una de las industrias más peligrosas. Los trabajadores se caen desde alturas, se caen objetos, se producen distensiones musculares y pueden encontrarse riesgos ambientales. La construcción modular limita todas las actividades de fabricación a un espacio limpio a nivel del suelo con menos trabajadores necesarios. Se estima que los accidentes notificables se reducen en más del 80 % en comparación con la construcción intensiva en obra. ^{[ 5 ]} Cuando se les preguntó en una encuesta sobre gestión de seguridad en la industria de la construcción realizada por McGraw Hill Construction en 2013, el 50 % de la industria de la construcción creía que la prefabricación era más segura que la construcción tradicional en obra, mientras que solo el 4 % dijo que la prefabricación o la construcción modular tenía un impacto negativo en el desempeño de seguridad. De los contratistas generales y especializados encuestados, el 78 % y el 59 % dijeron que el mayor impacto en la seguridad era la realización de tareas complejas a nivel del suelo. ^{[ 6 ]} Según los CDC, las caídas son la principal causa de muertes relacionadas con el trabajo en la construcción, representando más de una de cada tres muertes en la industria. ^{[ 7 ]} La reducción de las alturas a las que los trabajadores deben realizar sus tareas disminuye el riesgo de accidentes mortales, lo que aumenta considerablemente la seguridad general del sector. Asimismo, el 69 % de los contratistas generales y el 69 % de los contratistas especializados mencionaron que la reducción del número de trabajadores que realizan diferentes tareas en la fábrica fuera de la obra también mejoró la seguridad en la obra. En general, la construcción modular es más segura por las siguientes razones:

• Lugar de trabajo estable
• Las tareas se realizan en espacios amplios.
• Ensamblaje a nivel del suelo
• Protección contra las inclemencias del tiempo.
• Mejor control de las actividades inseguras
• Reducción del 30 al 50 por ciento en el tiempo dedicado a la obra.
• Menos personal en las instalaciones

La construcción modular aún no se considera una alternativa completamente segura. Sin embargo, reduce significativamente los accidentes y las muertes, especialmente en el proceso de fabricación de un proyecto. El 48,1 % de todos los accidentes durante la construcción en obra fueron por caídas, mientras que solo el 9,1 % de los accidentes en las plantas de fabricación se debieron a caídas. ^{[ 6 ]} Los trabajadores de las plantas de fabricación tenían más probabilidades de ser golpeados por un objeto o equipo (37,1 %), y las fracturas y amputaciones presentaban la misma frecuencia de lesiones (27,3 %). No obstante, a medida que la industria de la construcción continúa adaptándose y avanzando hacia métodos de construcción más sostenibles, como la construcción modular prefabricada, se espera que el número total de accidentes en las obras disminuya.

El uso de métodos de construcción modular es fomentado por los defensores de las técnicas de Prevención mediante el Diseño en la construcción. Se incluye como una medida de control de riesgos recomendada para proyectos de construcción en el "Módulo de Educación en Diseño Arquitectónico y Construcción (PtD)", publicado por el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional . ^{[ 7 ]}

La construcción modular es una excelente alternativa a la construcción tradicional si se considera la cantidad de residuos que produce cada método. En la construcción de un edificio de gran altura en Wolverhampton, se utilizaron 824 módulos. Durante este proceso, se generó aproximadamente un 5 % del peso total de la construcción como residuos. Si se compara con el promedio de residuos del 10-13 % de los métodos tradicionales , se observa una pequeña diferencia. ^{[ 5 ]} Esta diferencia puede no parecer significativa al hablar de estructuras pequeñas; sin embargo, al hablar de un edificio de 100 000  lb/ft² ^, representa un porcentaje considerable. Además, el número de entregas en obra se redujo hasta en un 70 %. ^{[ 5 ]} Las entregas se trasladan a la fábrica modular, donde se puede recibir más material. La contaminación acústica en la obra también se reduce considerablemente. Al trasladar el proceso de fabricación a una fábrica externa, generalmente ubicada fuera de la ciudad, los edificios vecinos no se ven afectados como ocurriría con el proceso de construcción tradicional.

Los componentes de hardware de código abierto y comerciales utilizados en la construcción modular incluyen: vigas abiertas, vigas bit, vigas maker, vigas de rejilla, contraptors, componentes OpenStructures , etc. ^{[ 8 ] [ 9 ]} Los sistemas de entramado espacial (como Mero, Unistrut, Delta Structures, etc.) también tienden a ser modulares en su diseño. ^{[ 10 ]} Otros materiales utilizados en la construcción que son entrelazados y, por lo tanto, reutilizables/modulares en su naturaleza incluyen ladrillos entrelazados. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

• Arquitectura de código abierto : paradigma de diseño emergente que enfatiza la colaboración y la facilidad de uso. 
• Construcción modular comercial : estructuras no residenciales que se construyen principalmente fuera del sitio. 
• Edificio modular : Edificio o casa prefabricada que consta de secciones repetidas. 
• Producción en masa : producción de alto volumen de productos estandarizados. 
• Edificio prefabricado – Edificio construido mediante prefabricación