Prefabricación

La prefabricación consiste en ensamblar los componentes de una estructura en una fábrica u otro centro de producción , y transportar los conjuntos completos o subconjuntos al lugar de construcción donde se ubicará la estructura. Algunos investigadores la definen como "diversos materiales unidos para formar un componente del procedimiento de instalación final".

La definición más citada es la de Goodier y Gibb en 2007, que describe el proceso de fabricación y preensamblaje de una cierta cantidad de componentes, módulos y elementos de construcción antes de su envío e instalación en las obras de construcción. ^{[ 1 ]}

El término prefabricación también se aplica a la fabricación de elementos distintos de las estructuras en un emplazamiento fijo. Se utiliza frecuentemente cuando la fabricación de una sección de una máquina o cualquier estructura móvil se traslada de la planta principal a otra ubicación, y dicha sección se suministra ensamblada y lista para su instalación. Generalmente no se utiliza para referirse a los componentes eléctricos o electrónicos de una máquina, ni a las piezas mecánicas como bombas, reductores y compresores, que suelen suministrarse por separado, sino a las secciones de la estructura de la máquina que antiguamente se fabricaban junto con la máquina completa. Las partes prefabricadas de la estructura de la máquina pueden denominarse «subconjuntos» para distinguirlas de los demás componentes.

Un ejemplo de la construcción de viviendas ilustra el proceso de prefabricación. El método convencional consiste en transportar ladrillos , madera , cemento , arena , acero , áridos , etc. , al terreno y construir la casa allí mismo con estos materiales. En la construcción prefabricada , solo se construyen los cimientos de esta manera, mientras que las secciones de paredes , pisos y techo se prefabrican (ensamblan) en una fábrica (posiblemente incluyendo marcos de ventanas y puertas), se transportan al terreno, se colocan en su lugar con una grúa y se atornillan entre sí.

La prefabricación se utiliza en la fabricación de barcos , aeronaves y todo tipo de vehículos y máquinas, donde las secciones previamente ensambladas en la etapa final de fabricación se ensamblan en otro lugar antes de ser entregadas para el ensamblaje final.

La teoría que sustenta este método es que se ahorra tiempo y costes al agrupar tareas de construcción similares y emplear técnicas de línea de montaje en la prefabricación en un lugar donde se disponga de mano de obra cualificada, reduciendo así la congestión en la obra y la consiguiente pérdida de tiempo. El método resulta especialmente útil cuando la estructura se compone de unidades o formas repetitivas, o cuando se construyen varias copias de la misma estructura básica. La prefabricación evita la necesidad de trasladar a tantos trabajadores cualificados a la obra y previene otras limitaciones como la falta de electricidad, agua, exposición a condiciones climáticas adversas o entornos peligrosos. Sin embargo, frente a estas ventajas, debe sopesarse el coste del transporte y la colocación de las secciones prefabricadas, ya que suelen ser más grandes, frágiles y difíciles de manipular que los materiales y componentes que las conforman.

La prefabricación se utiliza desde la antigüedad. Por ejemplo, se afirma que la calzada de ingeniería más antigua conocida del mundo , la Sweet Track , construida en Inglaterra alrededor del año 3800 a. C. , empleó secciones de madera prefabricadas que se transportaron al lugar en lugar de ensamblarlas allí mismo.

Los reyes cingaleses de la antigua Sri Lanka utilizaron la tecnología de construcción prefabricada para erigir estructuras gigantescas, una práctica que se remonta a 2000 años atrás, donde algunas secciones se preparaban por separado y luego se ensamblaban, especialmente en los reinos de Anuradhapura y Polonnaruwa .

Tras el gran terremoto de Lisboa de 1755 , la capital portuguesa, especialmente el barrio de la Baixa , fue reconstruida mediante la prefabricación a una escala sin precedentes. Bajo la dirección de Sebastião José de Carvalho e Melo, conocido popularmente como el marqués de Pombal , el ministro real más poderoso de D. José I , surgió un nuevo estilo arquitectónico y urbanístico pombalino que introdujo características antisísmicas tempranas y métodos innovadores de construcción prefabricada. Según estos métodos, los grandes edificios de varias plantas se fabricaban íntegramente fuera de la ciudad, se transportaban por piezas y se ensamblaban en el lugar. Este proceso, que se prolongó hasta el siglo XIX, proporcionó a los habitantes de la ciudad nuevas estructuras seguras, inauditas antes del terremoto.

También en Portugal, la ciudad de Vila Real de Santo António , en el Algarve , fundada el 30 de diciembre de 1773, se construyó rápidamente mediante el uso masivo de materiales prefabricados. La primera de las piedras prefabricadas se colocó en marzo de 1774. Para el 13 de mayo de 1776, el centro de la ciudad estaba terminado y se inauguró oficialmente.

En la Australia del siglo XIX se importó un gran número de casas prefabricadas del Reino Unido.

El método se utilizó ampliamente en la construcción de viviendas prefabricadas en el siglo XX, como en el Reino Unido, donde se emplearon como viviendas temporales para miles de familias urbanas cuyos hogares quedaron destruidos por los bombardeos durante la Segunda Guerra Mundial . El ensamblaje de las secciones en fábricas ahorraba tiempo en la obra, y la ligereza de los paneles reducía el coste de los cimientos y el montaje in situ. De hormigón gris coloreado y con techos planos, las casas prefabricadas carecían de aislamiento y eran frías, lo que les confirió cierto estigma social. Sin embargo, algunas viviendas prefabricadas de Londres se habitaron durante mucho más tiempo del previsto (10 años). ^{[ 2 ]}

El Crystal Palace , erigido en Londres en 1851, fue un ejemplo muy visible de construcción prefabricada de hierro y vidrio; le siguió, a menor escala, la estación de ferrocarril de Oxford Rewley Road .

Durante la Segunda Guerra Mundial , los buques de carga prefabricados , diseñados para reemplazar rápidamente a los barcos hundidos por los submarinos nazis , se hicieron cada vez más comunes. El más extendido de estos buques fue el Liberty estadounidense , cuya producción alcanzó más de 2000 unidades, con un promedio de 3 por día.

La forma más extendida de prefabricación en la construcción e ingeniería civil es el uso de hormigón prefabricado y perfiles de acero prefabricados en estructuras donde una pieza o forma se repite varias veces. Puede resultar difícil construir el encofrado necesario para moldear los componentes de hormigón en obra, y el transporte del hormigón fresco antes de que fragüe exige una gestión del tiempo muy precisa. Verter los perfiles de hormigón en fábrica ofrece la ventaja de poder reutilizar los moldes y mezclar el hormigón in situ, sin necesidad de transportarlo y bombearlo en estado fresco en una obra congestionada. La prefabricación de perfiles de acero reduce los costes de corte y soldadura en obra , así como los riesgos asociados.

Las técnicas de prefabricación se utilizan en la construcción de bloques de apartamentos y urbanizaciones con viviendas repetidas. La prefabricación es una parte esencial de la industrialización de la construcción. ^{[ 3 ]} La calidad de las viviendas prefabricadas ha aumentado hasta el punto de que, para quienes las habitan, pueden resultar indistinguibles de las construidas tradicionalmente. Esta técnica también se emplea en edificios de oficinas, almacenes y naves industriales. Las secciones prefabricadas de acero y vidrio se utilizan ampliamente para el exterior de grandes edificios.

Las casas unifamiliares, cabañas, casas de madera, saunas, etc., también se venden con elementos prefabricados. La prefabricación de elementos modulares de pared permite la construcción de aislamiento térmico complejo , componentes de marcos de ventanas, etc., en una línea de montaje , lo que tiende a mejorar la calidad en comparación con la construcción in situ de cada pared o marco individual. La construcción en madera, en particular, se beneficia de esta mejora en la calidad. Sin embargo, en muchos países, la tradición suele favorecer la construcción artesanal, y la imagen de la prefabricación como un método "barato" solo ralentiza su adopción. No obstante, la práctica actual ya permite modificar la planta según las necesidades del cliente y seleccionar el material de revestimiento; por ejemplo, se puede construir una fachada de ladrillo personalizada incluso si los elementos portantes son de madera.

Actualmente, la prefabricación se utiliza en diversos sectores industriales y de la construcción, como la sanidad, el comercio minorista, la hostelería, la educación y la administración pública, debido a sus numerosas ventajas y beneficios frente a la construcción tradicional in situ, como la reducción del tiempo de instalación y el ahorro de costes. ^{[ 4 ]} Se utiliza tanto en edificios de una sola planta como en proyectos y construcciones de varias plantas. Ofrece la posibilidad de aplicarla a una parte específica del proyecto o a la totalidad del mismo.

La eficiencia y la rapidez en los plazos de ejecución de estas obras permiten, por ejemplo, en el caso del sector educativo, ejecutar los proyectos sin que se interrumpa el funcionamiento de los centros educativos durante su desarrollo.

La prefabricación ahorra tiempo de ingeniería en la obra en proyectos de ingeniería civil. Esto puede ser crucial para el éxito de proyectos como puentes y galerías de contención de avalanchas , donde las condiciones climáticas solo permiten breves periodos de construcción. Los elementos y sistemas prefabricados para puentes ofrecen a los diseñadores y contratistas ventajas significativas en cuanto a tiempo de construcción, seguridad, impacto ambiental, facilidad de construcción y costo. La prefabricación también ayuda a minimizar el impacto en el tráfico derivado de la construcción de puentes. Además, las estructuras pequeñas y de uso común, como los pilones de hormigón, suelen ser prefabricadas.

Las torres de radio para telefonía móvil y otros servicios suelen estar compuestas por múltiples secciones prefabricadas. Las modernas torres de celosía y los mástiles arriostrados también se ensamblan comúnmente con elementos prefabricados.

La prefabricación se ha generalizado en el ensamblaje de aeronaves y naves espaciales , y componentes como las alas y las secciones del fuselaje suelen fabricarse en países o estados distintos al lugar de ensamblaje final. Sin embargo, en ocasiones esto se debe a razones políticas más que comerciales, como en el caso de Airbus .

• Trasladar ensamblajes parciales desde una fábrica suele costar menos que trasladar los recursos de preproducción a cada planta.
• El despliegue de recursos en obra puede aumentar los costes; la prefabricación de conjuntos puede ahorrar costes al reducir el trabajo en obra.
• Las herramientas de fábrica (plantillas, grúas, cintas transportadoras, etc.) pueden hacer que la producción sea más rápida y precisa.
• Las herramientas de fábrica (mesas vibratorias, probadores hidráulicos, etc.) pueden ofrecer una garantía de calidad adicional.
• Los entornos interiores uniformes de las fábricas eliminan la mayoría de los impactos del clima en la producción.
• Las grúas y los soportes de fábrica reutilizables permiten crear formas y secuencias sin necesidad de costosos andamios en obra.
• Las herramientas de fábrica de mayor precisión pueden ayudar a controlar mejor el movimiento del calor y el aire del edificio, para un menor consumo de energía y edificios más saludables.
• La producción en fábrica puede facilitar un uso más óptimo de los materiales, el reciclaje, la captura de ruido, la captura de polvo, etc.
• El movimiento de piezas mediante máquinas y la ausencia de viento y lluvia pueden mejorar la seguridad en la construcción.
• La fabricación homogénea permite una alta estandarización y control de calidad, asegurando el cumplimiento de los requisitos de calidad sujetos a pruebas de rendimiento y resistencia, lo que también facilita una alta escalabilidad de los proyectos de construcción. ^{[ 5 ]}
• Los procesos de producción específicos en las líneas de montaje industriales permiten una alta sostenibilidad, lo que posibilita ahorros de hasta un 20 % del costo final total, así como ahorros considerables en costos indirectos. ^{[ 6 ]}

• Los costes de transporte pueden ser más elevados para las secciones prefabricadas voluminosas (especialmente las secciones tan grandes que constituyen cargas sobredimensionadas que requieren señalización especial, vehículos de escolta y cierres temporales de carreteras) que para sus materiales constitutivos, que a menudo se pueden empaquetar de forma más compacta y es más probable que quepan en vehículos de tamaño estándar.
• Las secciones prefabricadas de gran tamaño pueden requerir grúas de gran capacidad, así como mediciones y manipulación de precisión para su correcta colocación.

La fabricación fuera de obra es un proceso que incorpora la prefabricación y el preensamblaje. Este proceso implica el diseño y la fabricación de unidades o módulos, generalmente fuera del lugar de trabajo, y su instalación en dicho lugar para conformar la estructura permanente. En su sentido más amplio, la fabricación fuera de obra requiere una estrategia de proyecto que modifique la orientación del proceso, pasando de la construcción a la fabricación y, finalmente, a la instalación. Ejemplos de fabricación fuera de obra son los paneles de pared para viviendas, los tramos de puentes de celosía de madera y las estaciones de control de aeropuertos .

Existen cuatro categorías principales de fabricación fuera de obra, también conocida como construcción prefabricada. Estas se pueden describir como sistemas de componentes (o subconjuntos), sistemas panelizados, sistemas volumétricos y sistemas modulares. Dentro de estas categorías, se están desarrollando diferentes ramas o tecnologías. Existe una gran variedad de sistemas en el mercado que se engloban en estas categorías y, gracias a los recientes avances en diseño digital, como el modelado de información para la construcción (BIM), la integración de estos sistemas en un proyecto de construcción se está convirtiendo cada vez más en una tarea de gestión digital.

El mercado de la construcción prefabricada está en auge. Crece a un ritmo acelerado tanto en mercados consolidados como Norteamérica y Europa, como en economías emergentes como la región de Asia-Pacífico (principalmente China e India). Se prevé un crecimiento considerable en los próximos años, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 8 % para el mercado de la construcción modular prefabricada entre 2022 y 2030. Se espera que alcance los 271.000 millones de dólares estadounidenses para 2030. ^{[ 7 ]}

• Casa prefabricada
• Edificios prefabricados
• Hormigón perpendicular
• Panelák
• Bloque de torre
• Escuela St. Crispin's : un ejemplo de edificio escolar prefabricado.
• Nonsuch House , primer edificio prefabricado
• Construcción ágil
• Intermedio bueno

• Contenido multimedia relacionado con la prefabricación en Wikimedia Commons