universidad simón bolívar decanato de estudios profesionales

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE ARQUITECTURA
ELEMENTOS MODULARES Y PREFABRICADOS PARA
CERRAMIENTOS Y CONTROL SOLAR EN FACHADAS
Por:
Cristina Antonieta Martínez Bergonje
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Arquitecto
Sartenejas, Febrero de 2010
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE ARQUITECTURA
ELEMENTOS MODULARES Y PREFABRICADOS PARA
CERRAMIENTOS Y CONTROL SOLAR EN FACHADAS
Por:
Cristina Antonieta Martínez Bergonje
Realizado con la asesoría de:
Tutor Académico: Arq. Silvia Soonets
Tutor Industrial: Arq. Alejandro Restrepo Montoya
INFORME DE PASANTÍA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de
Arquitecto
Sartenejas, Febrero de 2010
RESUMEN
ELEMENTOS MODULARES Y PREFABRICADOS PARA CERRAMIENTOS Y
CONTROL SOLAR EN FACHADAS
Con este proyecto de investigación se pretende desarrollar un sistema de cerramiento
y control solar en fachadas, a través del uso de elementos prefabricados en concreto,
modulares de gran formato, logrando así una respuesta estética, funcional,
arquitectónica y social. Se busca generar un sistema de cerramiento sistemático que
cumpla con los principios de prefabricación, esto implica a su vez, principios de
coordinación modular, normalización y racionalización del material. De igual manera se
pretende arrojar un producto de fachada capaz de cumplir con las funciones inherentes
de dicho elemento, el de protección y adecuación de los espacios internos en cuanto a
ventilación e iluminación; y sobre todo, un punto fundamental de esta investigación, la
generación de un sistema de fachada estéticamente agradable, que tenga presencia e
identidad, capaz de representar el frontispicio de las edificaciones, dando una respuesta
tanto a los espacios interiores como a la relación de éstos con el exterior, y de la fachada
misma con su entorno. Este proyecto se desarrolló bajo la modalidad de Pasantía Larga,
investigativa y experimental, en las instalaciones del Grupo de Investigación
Laboratorio de Estudios
Experimentación Técnica en Arquitectura LEET, de la
Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín, Colombia, con la tutoría del Arq.
Alejandro Restrepo Montoya, coordinador del grupo. El proyecto se desarrolló en la
línea de investigación de Técnicas Constructivas e Innovación Tecnológica.
Palabras
claves:
Fachada,
Prefabricación,
Metodología de la Investigación.
iv
Coordinación
Modular,
Concreto,
A mis padres y hermanas, por ser mi apoyo incondicional
v
AGRADECIMIENTOS
En primer lugar, quiero agradecerle a Dios, por permitirme vivir esta experiencia de
vida, ya que lo que tengo y he logrado ha sido gracias a Él. Desde el momento que me
dio la oportunidad de estudiar en esta Universidad, pasando por todas las vivencias,
tanto académicas como personales, siempre ayudándome a mantenerme firme en mi
andar, acompañándome en el cumplimiento de mis metas y éxitos, obtener mi título
de Arquitecto en esta Casa de Estudios.
A mi Universidad, por brindarme, sin duda alguna, una excelente preparación y
educación para esta nueva fase de mi vida como profesional. Me siento muy orgullosa
de ser egresada de esta institución, de poderme llamar uesebista.
A mis padres, a quienes amo y admiro, pilares fundamentales de mi educación, a
quienes les debo este logro, ya que me dieron su apoyo en todo momento, me formaron
como una persona de principios claros, dándome las herramientas para mi vida
personal, académica y ahora profesional. Por estar siempre conmigo, a pesar de las
distancias, pendiente de mis logros, necesidades e inquietudes. Por darme las
herramientas para formarme como una persona emprendedora y exigente conmigo
misma, capaz de lograr las metas puestas en mi vida. Han sido siempre mi apoyo
incondicional.
A mis hermanas, porque siempre están para mí cuando las necesito, por los ratos de
risa e incluso de pelea, sin ustedes no se qué haría. A la chiquita de la casa, Camila, por
traer tanta alegría en el hogar, eres y serás una niña excepcional. Las amo a las tres.
vi
A mi familia: abuelos Trina y Adolfo, Oma y Opa, tíos, tías y primos, por estar
pendiente de mí y a la disposición para brindarme ayuda cuando la necesité.
A Medellín, por ser mi hogar por seis meses, donde tuve vivencias que jamás olvidaré,
los sitios que visité y las personas que conocí, serán amigos de la vida y en algún
momento nos volveremos a ver, hicieron especial mi estadía en Medallo.
A la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín y al Grupo de investigación
Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica en Arquitectura LEET, por
brindarme la oportunidad de formar parte de ustedes y realizar el intercambio
académico-profesional, permitiéndome el desarrollo del proyecto de grado en función
de mis inquietudes como estudiante.
A mis tutores, Silvia Soonets, que a pesar de la distancia estuvo pendiente y al tanto
de mis progresos, fue una guía en el desarrollo de mi pasantía; y Alejandro Restrepo
Montoya, por ser amigo y tutor a la vez, por sus atenciones durante mi estadía en
Medellín, por mostrarme la esencia de la investigación y cómo ésta es arquitectura a la
vez, y viceversa.
Finalmente a mis amigos: Anita, Lele, Cristian, Hugo, Edu, Tavo, Edgar, Sheo, y se me
escapan otros, por ser amigos desde el principio de la universidad, por los ratos de risa
e incluso de estudio que compartimos, chicos emprendedores, exitosos, de grandes
metas. En especial Anita, por los ratos de trasnocho, de salidas, cuentos, y para de
contar, tu amistad es única y especial; Lele, por tu disposición incondicional a ayudar y
estar ahí siempre para lo que sea; Cristian, por tu amistad fiel e incondicional, siempre
has estado ahí para mí.
vii
A mis amigos de toda la vida, Lore e Iván, los quiero muchísimo, siempre cuento con
ustedes, y aunque pase tiempo sin saber uno del otro, sé que estamos para lo que sea, lo
bueno y lo malo siempre están para compartirlo.
A la Sociedad y a la Asociación, de verdad son únicos, por los excelentes momentos
que compartimos, las rumbas, los viajes y paseos, los chistes internos, lo perfecto y lo no
tan perfecto. Son personas únicas y especiales, siempre lo serán para mí, y ni hablar de
los recuerdos. Los quiero infinito.
viii
ÍNDICE GENERAL
RESUMEN……………………………………………………………………………...……....iv
DEDICATORIA………………………………………………………………………………...v
AGRADECIMIENTOS…………………………………………………………...…………...vi
ÍNDICE GENERAL…………………………………………………………………………....ix
ÍNDICE DE TABLAS………………………………………………………………………...xiv
ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………………………………..…xv
LISTA DE ABREVIATURAS……………………………………………………………....xvii
INTRODUCCIÓN……………………………………….……………………………………..1
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA…………….…………………………………………...3
Problema……………………………………………………………………………...….3
Contexto en el que surge el problema………………………………………………...3
Manifestaciones del problema: Evidencias…………………………………………...4
Aspectos claves…………………………………………………………………………..5
Necesidades o carencias que se intenta resolver…………………………………..…5
ANTECEDENTES Y REFERENTES: Experiencias previas en el tema………..……….6
Contexto mundial…………………………………………………………………...…..6
Contexto Local: Colombia – Venezuela………………………………………………8
ELEMENTOS……………………………………………………………………………..….10
DELIMITACIÓN....................................................................................................................11
Espacial………………………………………………………………………...……….11
Temporal………………………………………………………………………………..12
FORMULACIÓN……………………………………………………………………………13
OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………………...…13
OBJETIVOS ESPECÍFICOS……………………………………………………….………13
JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………………………....14
ix
CAPÍTULO I
EL PROYECTO Y EL PROCESO METODOLÓGICO
1.1. Descripción del proyecto……………………………………………………………….17
1.2. Descripción de la pasantía……………………………………………………………..17
1.3. Fases del proyecto…………………………………………………………………...…..18
1.3.1. Fase 1: Documentación……………………………………………………………..18
1.3.2. Fase 2: Experimentación……………………………………………………...…….19
1.3.3. Fase 3: Conclusión…………………………………………………………………..20
1.4. Plan de trabajo…………………………………………………………………………...20
1.4.1. Plan de trabajo original……………………………………………………………..20
1.4.2. Plan de trabajo definitivo……………………………………………………..……23
1.5. Cronograma de actividades definitivo……………………………………...…...……24
CAPÍTULO II
LO CONCEPTUAL: LA IMAGEN Y SENSACIONES
2.1. LA PIEL DEL EDIFICIO…………………………………………………………………25
2.2. EL CONCRETO: Material de acabado………………………………………………....27
x
CAPÍTULO III
LO TÉCNICO: CONCEPTOS Y CRITERIOS
3.1. PRINCIPIOS Y CONCEPTOS BÁSICOS
DE LA PREFABRICACIÓN………………………………………………………………….29
3.1.1. Ventajas de la prefabricación…………………………………………………….32
3.1.2. Desventajas de la prefabricación……………………………………………..….32
3.1.3. Consideraciones para el diseño y producción de un prefabricado………….33
3.1.3.1. En cuanto a la fabricación: La forma…………………………………….33
3.1.3.2. En cuanto a la fabricación: El molde………………………………….…35
3.1.3.3. En cuanto a la fabricación: Vaciado y desmolde…………………...…..36
3.1.3.4. En cuanto a la manipulación de las piezas……………………………...37
3.1.3.5. En cuanto al mantenimiento y la intemperie………………………...…39
3.2. PRINCIPIOS Y CONCEPTOS BÁSICOS
DE LA COORDINACIÓN MODULAR……………………………………………………40
3.2.1. Ventajas de la coordinación modular…………………………………………...41
3.3. LA FACHADA Y EL SOL………………………………………………………………..45
xi
CAPÍTULO IV
LA PASANTÍA:
PRÁCTICAS
EXPERIMENTACIÓN
Y
PRIMERAS
APROXIMACIONES
4.1. ZANZIBAR: 11 AGOSTO 2009
Vaciado de enchapes reforzados con fibra sintética……………………………………...49
4.2. ZANZIBAR: 26 AGOSTO 2009
Vaciado de probetas para la evaluación de la cascarilla
de arroz en el concreto………………………………………………………………………...50
4.3. Otras experiencias generales en la práctica……………………………………………50
CAPÍTULO V
EL PROYECTO: LA PIEZA COMO ELEMENTO MODULAR PREFABRICADO Y SU
MONTAJE PARA EL CONTROL SOLAR
5.1. El diseño: Proceso, aproximaciones y diseño de la pieza…………………………...51
5.1.1. CONSIDERACIONES GENERALES………………………………………….51
5.1.1.1. En cuanto a las dimensiones de la pieza..………………………………51
5.1.1.2. En cuanto a la forma de la pieza..………………………………………52
5.1.1.3. En cuanto al montaje y fijación de las piezas………………….……….54
5.1.2. PROCESO DE DISEÑO…………………………………………………………55
5.1.3. LA PIEZA………………………………………………………………………….56
5.2. Del diseño a la construcción: Molde, vaciados y montaje………………………….57
5.2.2. EL VACIADO: Diseño de mezcla y vaciado de las piezas…………………..58
xii
5.2.2.1. Pruebas de laboratorio: Realización de probetas……………….……..59
5.2.2.2. Vaciado de los elementos………………………………………..………62
5.2.3. EL MONTAJE: Sistema de montaje de las piezas……………………………63
5.3. LAS APLICACIONES: La pieza como un elemento de composición…….…65
5.4. BIOCLIMÁTICA: Evaluación de sombras y vientos……………………...…...68
RESULTADOS DE LA PASANTÍA………………………………………………………...74
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………………….75
REFERENCIAS………………………………………………………………………………...79
APÉNDICE……………………………………………………………………………………..81
xiii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 5.1. Datos de las pruebas de esfuerzo (compresión)………………...………………60
Tabla 5.2. Datos de las pruebas de absorción……………………………………………….61
Tabla 5.3. Resultados de índice de absorción en la superficie…………………………….61
Tabla 5.4. Dosificaciones por piezas vaciadas. Diseños de mezcla…………………….…63
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Referentes del proyecto……………………………………………………………...9
Figura 3.1. Formas de los paneles: Abiertos, cerrados, combinados……………………...34
Figura 3.2. Proporciones de los elementos abiertos….……………………………………..34
Figura 3.3. Conceptos sobre bisel…………………………………………………………….34
Figura 3.4. Conceptos sobre transición…………………………………………………..…..35
Figura 3.5. Orden óptimo de manipulación de los elementos prefabricados……………38
Figura 3.6. Izado y volteo de elementos……………………………………………………..38
Figura 3.7. Volumen de lluvia probable que incide sobre las superficies exteriores……40
Figura 3.8. Red especial modular…………………………………………………………….44
Figura 5.1. Diseño. Sketchs de formas para la pieza………………………………………..53
Figura 5.2. Montaje piezas Torre de oficinas Plaza La Libertad. Opus, Medellín……….54
Figura 5.3. Montaje piezas Colegio Santo Domingo Savio, Medellín……………….……54
Figura 5.4. Diseño. Primera aproximación de la pieza……………………………………..55
Figura 5.5. Pruebas de proporciones…………………………………………………………55
Figura 5.6. Diseño. Primeras aproximaciones del molde…………………………………..56
Figura 5.7. Planimetría. Molde, pieza y estructura interna…………………………….….57
Figura 5.8. Fórmula para el cálculo de índice de absorción
en la superficie, según la NTC-4678………………………………………………………….61
Figura 5.9. Montaje de las piezas. Corte y detalle de fijación……………………………...64
Figura 5.10. Ensayo de huellas de sombra…………………………………………………..65
Figura 5.11. Modelo de fachada con propuestas de disposición
de los elementos de control solar……………………………………………………………..66
Figura 5.12. Composición de fachada. Corte, fachada y planta…………………………...67
Figura 5.13. Diagrama de sombra Disposición Nro. 1……………………………………...69
xv
Figura 5.14. Diagrama de sombra Disposición Nro. 2……………………………………...70
Figura 5.15. Diagrama de sombra Disposición Nro. 3…………………………………...…70
Figura 5.16. Diagrama de sombra Disposición Nro. 4……………………………………...71
Figura 5.17. Diagrama de sombra Disposición Nro. 5……………………………………...71
Figura 5.18. Diagrama de sombra Disposición Nro. 6…………………………………...…72
Figura 5.19. Mesa de agua. Simulación de vientos…………………………………………73
xvi
LISTA DE ABREVIATURAS
LEET- Grupo de investigación Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica
en Arquitectura, UPB, Medellín-Colombia.
UPB- Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín-Colombia.
UN- Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.
OPUS- Oficina de Proyectos Urbanos, Medellín-Colombia.
xvii
Este estudio investigativo nace del interés particular sobre una arquitectura que vaya
más allá del papel, una arquitectura que no quede únicamente en proyecto sino que sea
una arquitectura construible y materializable. En este sentido, perseguí la idea de una
arquitectura de construcción sencilla, de pequeña escala y de bajo impacto físico, sin
embargo con un potencial, no sólo arquitectónico sino también social, ambiental, y estético.
La primera aproximación al proyecto de investigación fue el desarrollo de un sistema
de fachadas prefabricadas en concreto adaptable al sistema túnel; sin embargo, estos
objetivos iniciales se fueron modificando y complementando, siempre manteniendo la
esencia del proyecto pero además adaptándolo a los intereses y proyectos del LEET, ya que
la modalidad de pasantía investigativa implicaba no sólo el hecho de abordar un proyecto
particular sino participar y aprender de los proyectos y experiencias del grupo en el que me
estaba incluyendo.
Es así como surge el proyecto:
ELEMENTOS MODULARES Y PREFABRICADOS PARA CERRAMIENTOS
Y CONTROL SOLAR EN FACHADAS
1
INTRODUCCIÓN
Desde hace algunos años, háblese de principios del siglo XX, temas como la
racionalidad del uso de materiales en la construcción, rapidez, ahorro de tiempo y
dinero, entre otros, se han convertido en puntos de interés para la implementación de
políticas, tanto económicas como sociales, en el área de la construcción.
En este sentido, países como Inglaterra, Escandinavia, Francia, Alemania Occidental,
EE.UU., Holanda y Suiza, han sido pioneros en la implementación de estas medidas.
Para principios de los 1900, dichos países ya hablaban de la arquitectura prefabricada,
término que se considera íntimamente ligado a la racionalidad en la construcción, ya
sea por el uso de los materiales, mano de obra o tiempo de ejecución.
Estas medidas de normalización o estandarización se dirigen principalmente a
políticas económicas; sin embargo, se encuentran igualmente ligadas a lo ambiental, y si
se quiere ir más allá, a lo social. En este sentido, tanto en Venezuela como en Colombia,
se le ha dado importancia a la arquitectura con responsabilidad social y ambiental,
respondiendo a las necesidades de las poblaciones de bajos recursos.
A partir de la década de los años 60, se ha desarrollado en Venezuela un interés por la
racionalización del uso de los materiales y la eficiencia de los procesos constructivos
desarrollados en la edificación de viviendas de interés social. Es por ello que la
industria de la construcción en Venezuela cuenta con tecnologías constructivas, ya sean
propias o adoptadas1, dentro de las que figuran las técnicas constructivas tradicionales
de mampostería, sistema túnel, entre otros.
1
INAVI, C.V.C., AVIE. Experiencia venezolana sobre prefabricación y racionalización de la construcción. Aspectos
técnicos y de producción de sistemas constructivos. Tomo 1. p. 3
2
En este sentido, actualmente en Venezuela se han desarrollado proyectos y
construcciones de viviendas de interés social, cuyo objetivo principal es brindarle
vivienda a las poblaciones de bajo poder adquisitivo. Dichas construcciones tienen
características particulares; han de ser de producción masiva, levantamiento rápido y de
bajo costo. Sin embargo, cuando se habla en términos de arquitectura de interés social,
construcciones rápidas y de bajo costo, entre otros, se debe ser cuidadoso ya que
ninguno de estos términos debe concebirse como de menor calidad o de menor
exigencia que otros.
Así surge este proyecto, como la puerta hacia una arquitectura de alta calidad,
espacial y social, donde se combinen las necesidades de una población creciente, las
herramientas que se conocen y las que se tienen a la mano, pero con un aporte factible e
innovador.
La producción en masa es un fenómeno no característico de nuestros tiempos. Sin embargo, sólo
adquiere importancia y arraigo cuando la comprensión técnica va acoplada a un punto de vista
inteligente en las aspiraciones y necesidades de la Humanidad. Ricardo Neutra, 1959 2
De esta manera, se pretende desarrollar un modelo de fachadas prefabricadas, que
bajo un proceso sistemático y el uso de elementos prefabricados manoportables3, le
brinden a los sistemas constructivos ya conocidos un mayor alcance, explotando sus
posibilidades, así como brindándole un carácter estéticamente rico y eficiente.
MEYER-BOHE, W. (1969). Prefabricación. Manual de la construcción con piezas prefabricadas. Barcelona:
Editorial Blume. p. 11
3 Manoportable: Elemento que puede cargarse e instalarse por una persona o dos sin necesidad de
maquinaria pesada, grúas, etc.
2
3
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Problema
El proyecto de investigación nace de la intención de generar sistemas y criterios para
el control solar, con calidad arquitectónica y espacial; a partir de la innovación y uso
prefabricado del concreto como material no estructural.
Surge a partir de la necesidad de generar nuevos materiales sostenibles, en materia del
aprovechamiento de los materiales y el recurso humano; materiales livianos, modulares
y de formato manoportable, que ayuden a la adecuación de los espacios interiores, con
el fin de lograr un aprovechamiento de la iluminación y ventilación natural, de manera
eficiente, con sistemas constructivos y procesos de montaje claros y coordinados.
Contexto en el que surge el problema
Existen variables contextuales que sirven de pautas para la definición del rango de
acción del proyecto de investigación y que condicionan los elementos que se manejarán
a lo largo del mismo. El proyecto nace dentro de un contexto donde las industrias
productoras de cemento toman un papel importante, tal es el caso de Venezuela y
Colombia, ambos países productores y consumidores en gran medida de cemento y sus
productos derivados. Así mismo, la posibilidad de obtener recursos y apoyo por parte
de dichas empresas con iniciativa para el desarrollo de temas de investigación.
De igual manera, más allá de la producción de cemento, actualmente la construcción
pone en mayor auge la utilización del concreto como material de acabado de exteriores.
4
También se vive la exploración de tecnologías aplicadas en la construcción para la
utilización de elementos prefabricados en concreto; tecnologías sencillas, manuales,
viables y alcanzables, sin necesidad de mano de obra altamente calificada y bien con la
posibilidad de cualificar el recurso humano necesario. Esto último aún en nivel de
inmadurez, en el caso de Venezuela, por la falta de conocimiento de técnicas
constructivas nuevas, basadas en prefabricación, en relación a los sistemas constructivos
tradicionales.
Manifestaciones del problema: Evidencias
El problema se hace notorio a partir de la exploración en el ámbito de la construcción,
donde se evidencia en algunos casos desperdicios considerables en la industria de la
construcción. Así mismo la falta de coordinación modular que permita prever mejor
manejo de los recursos materiales e igualmente hacer más eficiente al recurso humano;
repercutiendo directamente en la economía, rapidez de construcción y efectividad en la
misma.
De esta manera, se evidencia a su vez la recurrencia a la utilización de nuevas
tecnologías impropias y costosas, por la falta de generación de sistemas constructivos
innovadores locales y productos de los mismos. Así mismo, el uso de mecanismos,
como la refrigeración mecánica, que manifiesta una ausencia de sensibilidad por lo
ambiental, además de poner en juego la espacialidad interna y apariencia de las
edificaciones.
De igual manera los problemas de falta de energía que se hacen cada vez más
constantes y evidentes en el mundo, incluyendo Venezuela, vienen a ser parte para la
demanda de una arquitectura sostenible y autosustentable.
5
Por otro lado, es una manifestación ineludible la utilización del concreto en la
construcción; donde a partir de la explotación de dicho material, se puedan generar
nuevas estéticas materiales prefabricadas, como vínculo de la relación exterior-interior
de las edificaciones.
Aspectos claves
El proyecto se estructura con base en las siguientes variables:
El concreto arquitectónico y las empresas productoras de concreto, así como la
posibilidad de investigación con estas empresas.
Coordinación modular.
Prefabricación y producción industrial.
Control y protección solar, aprovechamiento de la iluminación y ventilación natural.
Aplicación de los elementos prefabricados (fachadas), instalación y procesos
constructivos.
Necesidades o carencias que se intenta resolver
Se evidencia el desconocimiento sobre la producción de elementos prefabricados y su
aplicación en la construcción, en el caso específico, la generación de elementos de mayor
formato, de montaje sistematizado y manual, que puedan hacer las veces de
cerramiento bioclimático en las edificaciones, pudiendo ser parte de la estructura o del
cerramiento, para cubrir una necesidad de control solar.
Así mismo el desarrollo de diseños bioclimáticos, que aporten a una arquitectura
sostenible y ambiental, tratando directamente la relación arquitectura-entorno; háblese
6
de dicha relación, más allá del aspecto ambiental, como un reconocimiento del adentro
y el afuera del edificio, el reconocimiento espacial y visual entre ambos.
De igual manera, el desarrollo del proyecto se puede manejar como una oportunidad
para el diseño de estrategias constructivas que permitan la cualificación de la mano de
obra en materia de diseños coordinados y construcciones sistemáticas.
ANTECEDENTES Y REFERENTES: Experiencias previas en el tema
Contexto mundial
A principios del siglo XX, ya empiezan a aparecer sistemas de prefabricación de
concreto armado. Así surge la prefabricación como una manifestación de la
industrialización, la cual funda sus bases como una respuesta del progreso, nuevas
tecnologías y la racionalización económica, que se hace evidente a raíz de momentos de
la historia como las guerras mundiales que generaron crisis económicas, políticas y
sociales.
Dentro de la historia de la prefabricación,
se destacan algunos personajes que
introdujeron el concepto de la prefabricación en la construcción de edificaciones. Entre
estos se destaca Louis Khan, que utiliza la prefabricación total en los Laboratorios
Médicos Richards, Filadelfia 1947. En Europa, el italiano Pier Luigi Nervi, con obras
como el Palacio de Exposiciones de Turín, 1949, combina los prefabricados con el
concreto in situ 4 . Así mismo, en el ámbito español, Eduardo Torroja, autor del
Hipódromo de la Zarzuela, 1935; y Miguel Fisac, que con el principio de las estructuras
4
In situ: Que es construido en el sitio del emplazamiento final.
7
óseas de los animales vertebrados, calculó los prefabricados con piezas aligeradas
vacías, pretensadas y postensadas, entre algunas obras destacan el Centro de Estudios
Hidrográficos de Madrid 1962, las Bodegas Garvey en Jerez de la Frontera, 1965, y la
Iglesia de Santa Ana en Moratalaz-Madrid, 1967.5
Por otro lado, trabajos más recientes, el arquitecto Renzo Piano, quien hace uso de
piezas prefabricadas estandarizadas de arcilla siendo éstas la materia prima de muchos
de sus proyectos ya construidos, un ejemplo muy pertinente de este tipo de trabajo
resulta en el conjunto de viviendas de Rue de Meaux, París, Francia, entre los años 1987
y 1991, 220 viviendas de bajo costo con el uso de la doble piel y la utilización de piezas
prefabricadas en arcilla de dimensiones 90x30 cm sujetas con unos marcos de GRC,
concreto reforzado con fibra de vidrio, dándole apariencia de acabado a pesar de ser de
bajo presupuesto.
Países como Inglaterra, Escandinavia, Francia, Alemania, EE. UU., Holanda, Suiza y
España, pioneros en el tema de la prefabricación, muestran algunos datos importantes
de la prefabricación en fachadas6:
Inglaterra
En el año 1933 el sistema de construcción del ingeniero y constructor de maquinaria
Dijke, se patentó para la obra de fábrica de fachadas, y en 1934 se construyeron en la
parte sur de Londres las primeras casas con fábrica mecánica.
El inventor se basas en el principio de fabricación del ladrillo, para la elaboración de
Tomado de PDF. Xercavins V., E. (n.d.). PBX, Centre de Càlcul S.L./ACE, Asociación Consultores de
Estructuras. La prefabricación en edificios singulares. Consultado el 10 de Febrero de 2009,
en
http://www.pbx.cat/arxius/documents/estudis/05/Prefabricacion_en_edificios_singulares.pdf
6 Tomado de MEYER-BOHE, W. (1969). Prefabricación. Manual de la construcción con piezas prefabricadas.
Barcelona: Editorial Blume.
5
8
elementos prefabricados de fachada. Sirvió de base al sistema B.M.B. (BacksteinMontage-Bau) del N.V. Nerderlandsch Bouwsyndicaats.
EE.UU.
Los elementos de fachada se emplearon por primera vez en
el recrecimiento o
aumento de pisos en edificios ya existentes. Fueron eliminando los pesados rellenos de
las paredes exteriores, quedando la edificación en su esqueleto y sustituyendo la
fachada por paneles más ligeros, donde aligerando la carga en un sentido les permitiese
el aumento de número de pisos.
Por otro lado, obras alrededor del mundo se han desarrollado con la aplicación de las
fachadas prefabricadas. Algunos ejemplos de ellos son:
La Escuela Estatal de Ingenieros de Ulm.
Casa Hebel, Furrstenfeldbruck.
Bloque de viviendas en Berlín, Interbau, Arquitecto Le Corbusier.
Bloques de viviendas ‚Neue Vahr‛, en Bremen, Arquitecto Alvar Aalto.
Contexto Local: Colombia – Venezuela
Ambos países, Colombia y Venezuela, manejan industrias productoras de cemento,
esta condición junto con los sistemas constructivos tradicionales han hecho del concreto
un material importante en la industria de la construcción.
Actualmente, la arquitectura y la construcción no sólo se han visto condicionados por
el uso y disponibilidad del material, sino también existe un interés por la parte social y
ambiental. Además, no sólo se busca cubrir las necesidades de vivienda y edificaciones
9
en general, sino que también se pretende una arquitectura económica, eficiente y de
buena calidad (funcional y estética).
Con el manejo de premisas sobre arquitectura económica y eficiente, viene a su vez el
desarrollo de principios de coordinación modular y aprovechamiento del material. Así
como también, el aprovechamiento y cualificación de la mano de obra no especializada,
dando pie a una sostenibilidad social, laboral y educativa.
En este sentido se maneja una serie de referentes experimentales, investigativos y en
edificaciones ya desarrolladas, presentados brevemente a continuación: (Figura. 1)
Figura 1. Referentes del proyecto
En lo experimental e Investigativo:
- Membranas de Hormigón Reforzadas con Fibras sintéticas, Laboratorio de Estudios
y Experimentación Técnica en Arquitectura-LEET. Investigación en curso.
10
- Las Texturas Inteligentes del Concreto, 2008, LEET7. Desarrollo de superficies en los
revestimientos exteriores e interiores del concreto vaciado o prefabricado para la
cualificación ambiental de los espacios habitables.
Edificaciones:
- Torre La Libertad, OPUS Taller de Arquitectura. Medellín, Colombia. En
construcción.
- Ciudadelas Educativas y Culturales. Edif. Apartadó. Laboratorio de Arquitectura y
Urbanismo LAUR, UPB. Aprovechamiento de la mano de obra local, mampostería
manoportable.
- Edif. Residencial Farallón y Centinela: Fachada prefabricada. Caracas, Venezuela.
- Colegio La Salle. Zubizarreta/Montemayor Consultores Asociados. Elementos
prefabricados, piezas repetitivas. Valencia, Edo. Carabobo, Venezuela.
ELEMENTOS
1. El concreto arquitectónico como material prefabricado manoportable (que puede
cargarse e instalarse por una persona o dos sin necesidad de maquinaria pesada).
2. Criterios para el diseño de elementos prefabricados como elementos de fachada y de
control solar, para el aprovechamiento de la iluminación y ventilación natural.
Prefabricación, coordinación modular.
3. Caracterización mecánica y composición de los elementos. Fibras, refuerzos,
aligeramiento. Resistencia.
4. Mecanismos sistemáticos de instalación, aplicación y criterios para el diseño de
procesos constructivos.
7
Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica en Arquitectura LEET.
11
DELIMITACIÓN
Espacial
El proyecto tiene como objetivo de aplicación las fachadas de edificios, los elementos
como cerramientos con capacidad de control de la incursión solar, para la adecuación
de los espacios internos de las edificaciones, en materia de aprovechamiento de la
iluminación y ventilación natural.
El proceso investigativo se realizará, principalmente, en las instalaciones del Grupo de
Investigación Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica en Arquitectura
LEET, de la Universidad Pontificia Bolivariana UPB de Medellín, Colombia. Así como
en otras instalaciones, como:
Concretera Zanzibar, para la realización de vaciados.
Taller de modelado de la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín.
Realización de moldes a escala real y maquetas.
Taller de Escultura. Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín.
Realización de moldes.
Laboratorio de Construcción de la Facultad de Arquitectura de la Universidad
Nacional de Colombia, sede Medellín. Colaboración en el uso de sus espacios de
trabajo, tanto para la elaboración del molde y asesoría de vaciados, como en la
realización de pruebas técnicas.
Todo lo anterior, simultáneamente con la participación y asesoría directa de la
Universidad Simón Bolívar, quien brindó la oportunidad de pasantía académica-
12
investigativa en la Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín, decisión impulsada por
el interés personal en los trabajos realizados en dicho instituto, así como la experiencia
que implica la interrelación tanto académica como profesional que propicia este
intercambio.
Con la pasantía en el LEET se pretende un enriquecimiento integral, tanto cultural
como académico y profesional, ya que implica por un lado tratar con una nueva cultura,
un nuevo país y con éste, su gente y costumbres; y por otro lado, propicia el trabajo y
convivencia con otros estudiantes y profesionales de las distintas destrezas que implica
la práctica profesional de la arquitectura; en este sentido, se liga la inquietud del
estudiante, ya casi arquitecto profesional, con la vivencia experimental que ofrece la
práctica en el laboratorio.
Temporal
Esta investigación se realizará en el rango de un semestre, como un proceso abierto a
seguirse explorando una vez terminado el período, a partir de las conclusiones que ésta
derive.
La investigación es viable debido a que su producto puede ser implementado
posteriormente en el campo de la construcción, ya que por los sistemas empleados, los
materiales, fábricas o bien los principios constructivos, no implica grandes cambios en
la industria actual de la construcción; además del manejo de información sobre pruebas
técnicas que se desprenderán de la investigación una vez culminada.
En este sentido sólo se requiere comprender y difundir los aportes que puedan
generar la prefabricación y la introducción de procesos industrializados en el área de la
construcción, tomando de base los sistemas constructivos tradicionales.
13
FORMULACIÓN
¿Cómo generar un sistema de piezas prefabricadas modulares y manoportables en
concreto como elementos de fachada, para cerramientos y control de la incursión solar?
OBJETIVO GENERAL
Desarrollar un sistema constructivo y modular de piezas prefabricadas manoportables
en concreto, como elementos de cerramiento o delimitación de las fachadas en
edificaciones, con criterios de control de la incursión solar; así como el aprovechamiento
de la iluminación y la ventilación natural, para lograr un estado de bienestar en el
espacio interno.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Definir el concreto como material empleado en la prefabricación de elementos
manoportables,
determinando
las
características,
aplicabilidad,
disponibilidad,
potencialidades y debilidades del material.
2. Desarrollar elementos prefabricados de fachada destinados a la protección solar,
tomando en cuenta criterios de diseño tales como: coordinación modular,
prefabricación, estética y sostenibilidad; que por un lado permita un mayor
aprovechamiento de los recursos, disminuyendo al máximo el desperdicio de
materiales, logrando edificaciones económicas y de construcción modular; además de
lograr edificaciones eficientes a partir del aprovechamiento de los recursos como la
iluminación y la ventilación natural.
14
3. Estudiar la composición y propiedades de los elementos como productos
prefabricados; propiedades tanto estéticas como físicas, composición (materiales), vida
útil, resistencia, apariencia, acabado y comportamiento climático; para determinar el
impacto y viabilidad que tiene la implementación del nuevo sistema frente a métodos
constructivos tradicionales.
4. Desarrollar sistemas de instalación de las piezas prefabricadas, así como también
definir su diversidad en aplicación, basado criterios de procesos constructivos como
montaje y ensamblaje de piezas, de manera que el sistema admita construcciones
rápidas, con muy bajo índice de desperdicios, con capacidad de cualificación de la
mano de obra y con posibilidad de posterior desmontajes de las piezas para su reciclaje,
reutilización o bien demolición controlada.
JUSTIFICACIÓN
Este estudio investigativo tiene lugar a partir de la inquietud de desarrollar
arquitectura capaz de generar nuevas estéticas materiales, cuyo producto se oriente a
intervenciones sencillas, de pequeña escala y bajo impacto físico, pero con potencial, no
sólo en el ámbito arquitectónico sino también en el ámbito social, apuntando a una
solución con un alto impacto económico, ambiental y estético.
‚La construcción con piezas prefabricadas no sólo conduce a resultados económicos buenos,
sino también a soluciones arquitectónicas llenas de encanto y belleza‛8
8
MEYER-BOHE, W. (1969). Prefabricación. Manual de la construcción con piezas prefabricadas. p. 10
15
El tema de estudio viene dado por la realidad del medio donde se desarrolla la
investigación, las necesidades y exigencias del mercado de la construcción, tanto en
Venezuela como en Colombia. En este caso específico, se plantea la posibilidad de
desarrollar un sistema modular de elementos prefabricados en concreto, capaces de
controlar la incursión solar en las edificaciones, para la adecuación de los espacios
interiores.
El desarrollo de esta investigación cubrirá varias áreas de importancia:
La industria del concreto, debido a la cantidad de industrias productoras de
cemento, así como la necesidad de desarrollo de nuevas tecnologías con miras a apoyar
los procesos investigativos e innovadores. Por otro lado, la escogencia del cemento,
como material usado por excelencia en la construcción tradicional; ya la población
maneja y conoce el material, solo se añadiría una variable a su aplicación, la
prefabricación. El concreto se ha convertido en sí mismo un material de acabado.
La posibilidad de incorporar nuevas técnicas de prefabricación en la construcción
tradicional, donde se permita la exploración y divulgación de experiencias en el tema de
la prefabricación y producción industrial.
Estudio y desarrollo de principios de coordinación modular, coordinación
dimensional, proporción, estandarización, normalización, entre otros; para así generar
conocimientos y experiencias divulgables de la técnica, aplicada a la construcción
tradicional. Además de beneficiar la industria de la construcción en materia de
economía, rapidez y eficiencia.
16
Condicionante natural e ineludible en cualquier edificación: el control de la
incursión solar a través del manejo de las fachadas, con el fin de lograr una adecuación
(confort) de los espacios interiores, aprovechando la iluminación y la ventilación
natural.
Con este proyecto, se propone desarrollar un sistema de fachadas con piezas
prefabricadas manoportables, planteando una alternativa a los sistemas constructivos
tradicionales. Igualmente, la visión de prefabricación radica en la posibilidad de
desarrollar procesos constructivos sistematizados que posibiliten, además de montajes
rápidos y eficientes, un aporte ambiental, a partir de la posibilidad de posterior
desmontajes de las piezas para su reciclaje, reutilización o bien demolición controlada.
Se pretende lograr un aporte a la arquitectura y la industria de la construcción en
Venezuela y Colombia; edificaciones más eficientes, sostenibles, agradables y de alta
calidad para sus habitantes, tanto en su condición interna como en su aspecto exterior,
viviendas eficaces y a su vez estéticamente ricas. En este sentido, se puede lograr un
material nuevo, sin distinción de estrato, donde a partir de las técnicas constructivas ya
conocidas, el apoyo de las industrias productoras de cemento y la posibilidad de
cualificación de la mano de obra, se logre la unificación de esfuerzos por un objetivo
común, el aporte tanto social como económico a la industria de la construcción y a la
sociedad.
17
CAPÍTULO I
EL PROYECTO Y EL PROCESO METODOLÓGICO
1.1. Descripción del proyecto
Se desarrolló un sistema de fachada prefabricada en concreto con elementos
modulares manoportables, con el fin de generar una fachada con alto contenido estético
y que a su vez sea funcional, cualificando los espacios interiores en cuanto a
iluminación y ventilación adecuadas, dando de esta manera una respuesta estética, que
favorezca a la arquitectura, al aspecto económico y a lo social.
1.2. Descripción de la pasantía
Se realizó una Pasantía Larga (duración 20 semanas) en el Grupo de Investigación
Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica en Arquitectura LEET (Ver
Apéndice 1), de la Universidad Pontificia Bolivariana UPB de Medellín, Colombia, con
la tutoría del Arq. Alejandro Restrepo Montoya 9 , coordinador del
grupo de
investigación.
La pasantía fue de tipo investigativa y experimental, en el área de Técnicas
Constructivas e Innovación Tecnológica. En este sentido se contó con un período de
documentación y otro período de aplicación de los conocimientos, ambos solapados
Arquitecto de la Facultad de Arquitectura Universidad Pontificia Bolivariana FAUPB, Medellín, 1996.
Director del Grupo de Investigación Laboratorio de Estudios Experimentación Técnica en Arquitectura
LEET, de la Universidad Pontificia Bolivariana UPB de Medellín, Colombia.
9
18
inclusive.
La dinámica de la investigación se basó por un lado, en consultas y asesorías
presenciales y vía internet con los tutores, respectivamente; sin embargo, el proceso de
investigación implicó la participación de diversos actores, tanto en la parte de asesorías
teóricas, como en asesoría técnica y experimental. Entre los que se pueden nombrar:
Concretera Zanzibar, en Amagá-Antioquia, a cargo de Dimas del Corral.
Talleres de la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín.
Laboratorio de Construcción de la Facultad de Arquitectura de la Universidad
Nacional de Colombia, sede Medellín.
Así como otros grupos que sirvieron de apoyo fundamental en la investigación entre
los cuales se encuentran: OPUS-Oficina de Proyectos Urbanos, PVG Arquitectos y
CIMBRADOS S.A.
1.3. Fases del proyecto
1.3.1. Fase 1: Documentación
Estudio de experiencias previas en el tema. Para esto se realizó una recolección de
información sobre temas como coordinación modular, prefabricación, uso del concreto
arquitectónico, composición del concreto para ser utilizado como material prefabricado.
Se indagó sobre proyectos y referentes en el tema, a fin de tener un punto de inicio a
partir de dichas experiencias previas. La recolección de información se realizó a través
de:
19
Consulta bibliográfica (bibliotecas, centros de documentación, internet).
Consulta de documentación interna del Grupo de Investigación Laboratorio de
Estudio y Experimentación Técnica en Arquitectura LEET, tales como monografías de
estudiantes e informes de proyectos en curso.
Visitas a obras con su respectivo registro fotográfico.
Registro fotográficos de edificaciones locales.
Entrevistas, asesorías y reuniones con especialistas.
Asistencia y participación en foros, conferencias, charlas y seminarios.
Experiencias en laboratorio, de donde se pudo desprender información para la
fundamentación del proyecto.
Parte fundamental de esta fase fue la revisión intensiva de la documentación interna
del LEET 10 , a través de la cual se buscó la comprensión de la metodología de la
investigación y cómo ésta se lleva a cabo.
1.3.2. Fase 2: Experimentación
Etapa de diseño de probetas, construcción de prototipos y evaluación de resultados.
En el marco experimental se desarrollaron unas probetas, posteriormente sometidas a
pruebas técnicas de laboratorio, tales como:
Resistencia a compresión.
Índices de absorción de agua en la superficie.
10
Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica en Arquitectura LEET
20
Posteriormente, en función de los datos arrojados con sus respectivas conclusiones
formaron parte de la construcción teórica del proyecto.
Así mismo, parte de la experimentación práctica, fue la elaboración de la pieza
diseñada en concreto, lo que implicó la construcción del molde, vaciados y sistema(s) de
montaje.
Fuera de la parte constructiva de la pieza, se incluyó el análisis funcional y
bioclimático del sistema propuesto; para ello se construyó una maqueta estudio para el
estudio de la incursión de los vientos e imágenes 3D para el estudio de las sombras y la
incursión solar.
1.3.3. Fase 3: Conclusión
En esta etapa se recopilaron todos los datos técnicos y prácticos arrojados en la
pruebas de laboratorio y demás estudios para su análisis y posterior elaboración de
conclusiones.
1.4. Plan de trabajo
1.4.1. Plan de trabajo original
Fase
Objetivos Específicos
Actividades
Tiempo
Estimado
1
Investigación y documentación
Investigar sobre coordinación
modular, prefabricación,
Recopilar información teórica y
técnica
pertinente
para
el
producción industrial
3 semanas
21
desarrollo del proyecto, a fin de
Investigar sobre la insolación y
contar
ventilación de los espacios de la
con
una
bibliografía
concreta y completa.
2 semanas
vivienda de construcción tipo
túnel como variable
Investigar sobre sostenibilidad.
Estudio
y
desarrollo
de
2 semanas
las
Estudiar antecedentes en el tema
temáticas
desarrollados en el Laboratorio
previamente en el Laboratorio de
de Estudios y Experimentación
Estudios
Técnica en Arquitectura LEET.
Técnica en Arquitectura LEET
investigadas
y
Experimentación
como antecedentes temáticos de
la investigación:
- Hogar Concreto
- Membranas en Hormigón
Reforzadas en Fibras
Sintéticas.
- Las Texturas del Concreto.
- Pisos Interiores Acabados en
Hormigón Arquitectónico.
2
Instrucción por parte de
Asesoría en taller
A lo largo
especialistas
del
proyecto
Contar con la asesoría, tanto
teórica como práctica, durante el
desarrollo
del
proyecto,
Visitas a proyectos construidos
2 semanas
Asesoría en modalidad entrevista
1 semana
en
taller, visitas y salidas de campo
a especialistas en el área
3
Trabajo de laboratorio (a lo
Diseñar
piezas
prefabricadas
largo del proyecto)
modulares, tomando en cuenta la
optimización del material, tanto
Desarrollar el proyecto a nivel
en su fabricación como montaje
de diseño, pruebas constructivas
final
en laboratorio así como de
8 semanas
22
materiales. Experiencia práctica.
Diseñar piezas con contenido
estético, que respondan
a la
condición solar y ventilación
Diseñar piezas prefabricadas, de
rápido ensamblaje en obra
4
Construir un modelo del sistema
Construcción de moldes
3 semanas
propuesto*
Realización
de
vaciados
y
4 semanas
pruebas
Ensayo del montaje de las
2 semana
piezas
Evaluación y conclusiones
3 semanas
Nota: Estas actividades no se encuentran distribuidas en orden estricto, se encuentran ordenadas
cronológicamente pero admiten solape entre las mismas actividades.
*Las dimensiones y escala de las piezas finales están sujetas a la disponibilidad de recursos (materiales),
tiempo y espacio físico, siempre reflejando la intención y propósito del proyecto, además de la
experiencia obtenida durante la práctica en laboratorio.
ACTIVIDADES EN CALENDARIO:
SEMANAS
INVESTIGACIÓN
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
7 SEMANAS
INSTRUCCIÓN ESPECIALISTAS
TRAB. DE LAB./DISEÑO
TRAB. DE LAB./COMPROBACIÓN
8 SEMANAS
12 SEMANAS
23
1.4.2. Plan de trabajo definitivo
Fase
1
Objetivos Específicos
Investigación y documentación
Actividades
Tiempo Estimado
Investigar sobre coordinación
3 semanas
modular, prefabricación,
Recopilar información teórica y
técnica
pertinente
para
desarrollo del proyecto, a fin de
contar
con
una
producción industrial
el
Investigar sobre sostenibilidad.
8 semanas
bibliografía
Estudio y desarrollo de las
concreta y completa.
temáticas
investigadas
previamente en el Laboratorio
de Estudios y Experimentación
Técnica en Arquitectura LEET
Estudiar antecedentes en el tema
desarrollados en el Laboratorio
de Estudios y Experimentación
Técnica en Arquitectura LEET.
2
Instrucción por parte de
como antecedentes temáticos de
la investigación:
- Hogar Concreto
- Membranas en Hormigón
Reforzadas en Fibras
Sintéticas.
- Las Texturas del Concreto.
- Pisos Interiores Acabados
en Hormigón
Arquitectónico.
A lo largo del
Asesoría en taller
proyecto
especialistas
Contar con la asesoría, tanto
teórica como práctica, durante el
desarrollo
del
proyecto,
en
taller, visitas y salidas de campo
3
Visitas a proyectos construidos
1 semana
Asesoría en modalidad
9 semanas
entrevista a especialistas en el
área
Trabajo de laboratorio (a lo largo
Diseñar piezas prefabricadas
del proyecto)
modulares,
tomando
en
cuenta la optimización del
3 semanas
24
Desarrollar el proyecto a nivel de
material,
tanto
diseño, pruebas constructivas en
fabricación
laboratorio así como de materiales.
final
como
en
su
montaje
Experiencia práctica.
Diseñar
piezas
con
contenido
estético,
que
respondan a la condición
solar y ventilación
Diseñar
piezas
prefabricadas,
de
rápido
ensamblaje en obra
4
Construir un modelo del sistema
Construcción de moldes
2 semanas
Realización de vaciados y
2 semanas
propuesto*
pruebas
Ensayo del montaje de las
1 semana
piezas
Evaluación y conclusiones
1.5.
2 semanas
Cronograma de actividades definitivo
SEMANAS
INVESTIGACIÓN
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
11 SEMANAS
INSTRUCCIÓN ESPECIALISTAS
TRAB. DE LAB./DISEÑO
TRAB. DE LAB./CONSTRUCCIÓN
3 SEM
5 SEMANAS
ELAB. DE CONCONCLUSIONES
2 SEM
A continuación, en el desarrollo del informe se explicarán cada una de las actividades con
mayor detenimiento, la interacción entre las actividades y el solape de las mismas. Así como
también se participó en una serie de actividades complementarias al proyecto de investigación,
que tomaron parte de la experiencia de forma directa e indirectamente. (Ver Apéndice 2)
25
CAPÍTULO II
LO CONCEPTUAL: LA IMAGEN Y SENSACIONES
2.1. LA PIEL DEL EDIFICIO
En sus inicios, la arquitectura estaba concebida para el refugio del hombre, tenía
lugar con fines meramente funcionales para así satisfacer la necesidad de resguardo.
A medida que la arquitectura fue evolucionando, ya no se edificaba únicamente por
necesidad, se podría decir que empezó a convertirse en otra expresión del arte, ésta
junto con la música y la pintura pretendía más allá que lo meramente útil.
En este sentido, la arquitectura fue evolucionando y con ella sus elementos. Entre
estos elementos se encuentra la fachada, la fachada como cerramiento y como límite
entre el interior y exterior de la edificación. Inicialmente la arquitectura tenía fines
religiosos, donde la principal relación que se pretendía reflejar era la relación cielotierra, el hombre y Dios, por lo que el papel de la fachada simplemente reflejaba este fin.
Posteriormente, con el Renacimiento, surge el hombre como pieza fundamental de
representación en las artes, la arquitectura se vuelca por y para el hombre así como
también gana importancia el espacio público de reunión. Con esto se comienza a
considerar la fachada como el elemento que, en su conjunto, reconoce dicho espacio
público, es la cara de la edificación y es la representación del edificio.
Luego, con la arquitectura gótica existe un sentido plástico en las fachadas, muy
26
teatrales y ostentosa, fachadas muy recargadas y bien elaboradas, sin embargo, eran
fachadas en sí mismas, no existía una relación sincera entre el interior y el exterior,
incluso la presencia de elementos falsos dan cuenta de esto.
Este hecho se fue superando a través de los años hasta hacer de las fachadas los
elementos que hoy conocemos, composiciones que representan la edificación, y las que
con permeabilidad controlada generan una relación directa entre el interior y exterior
de los edificios.
Se puede notar que a través de los años, a pesar de las diferencias en la concepción de
la arquitectura, la fachada ha mantenido su misma funcionalidad. Se define fachada, en
su expresión más básica, como el plano que forma un muro divisorio entre el exterior e
interior de la edificación, dicho plano conforma el frente hacia el exterior y ‚puede
articularse a modo de ‘frontispicio’ o fachada principal‛, como se refiere Francis
Ching.11
Así se puede definir la fachada como la piel del edificio, o bien una de las pieles del
edificio según la definición del Arq. Álvaro Lozada Losano respecto al concepto de piel
del edificio:
‚Conjunto de superficies perceptibles del edificio que configuran el espacio vital; son dichas
superficies las que imprimen el carácter al mundo visible, audible, tangible y transitable de la
arquitectura‛12
En este sentido la fachada de una edificación no sólo define el límite del adentro y el
11
12
CHING, F. D. (1995). Arquitectura: forma, espacio y orden. p. 38
LOZADA L., A. (2008). La Piel del Edificio: Acabados arquitectónicos de superficie. p. 15
27
afuera del edificio, sino que a su vez, es un elemento definitorio del espacio público, de
calles y galerías; la fachada se convierte en contenedor tanto del espacio interno del
edificio como del espacio que rodea al mismo, tomando este último incluso más
relevancia que el primero.
Surge la importancia de la fachada como elemento icónico y representativo, ésta viene
a ser la cara de presentación de las edificaciones y por ende debe ser agradable y
estética, claramente sin dejar de lado las funciones elementales de la misma: protección,
iluminación y ventilación.
El diseño de la fachada debe ser integral, combinando diseño, estética y función. Se
convierte en un elemento capaz de ser apreciado desde la perspectiva de las sensaciones
y la percepción. Los colores, las texturas (luces y sombras), la forma, la iluminación
(aberturas), lo auditivo y lo háptico 13 son elementos a considerar en el diseño de la
fachada, y se llega a su materialización a través de los acabados principalmente.
2.2. EL CONCRETO: Material de acabado
‚El concreto puede definirse como ‘arquitectónico’ cuando está permanentemente expuesto, a
la vista, y aporta o tiene algún valor estético‛
Concreto Colombia 1994-2004: arquitectura, ingeniería, estética.
El concreto es un material versátil y permite generar diversidad de acabados y formas.
Como se refieren en Concreto Colombia 1994-2004:
Háptico: ‚Conjunto de impresiones no visuales y no auditivas que se perciben por el tacto‛ ej. Calor y
frío. Tomado de LOZADA L., A. (2008). La Piel del Edificio: Acabados arquitectónicos de superficie. p. 69
13
28
‚El concreto es un material noble que se ajusta a múltiple situaciones técnicas y estéticas pero a
la vez es un producto exigente que requiere de un cuidado especial en el diseño y elaboración de
las formaletas con las obtendrá formas y texturas; de un conocimiento sobre los mecanismos de
colocación y manejo de la mezcla; y de una selección rigurosa de los materiales que lo
componen: cemento, arena, gravillas, agua, aire y aditivos.‛14
El concreto es un material pétreo artificial por lo que luego que supera su etapa
plástica, se vuelve un material sólido y resistente estructural, térmica y ambientalmente.
Su diversidad en acabados hace del concreto un material con diferentes connotaciones
que se complementan entre sí. En este sentido, combina la forma, la solidez, las texturas
y el color, sirviendo como material de diseño para elementos que requieren alta
resistencia a la intemperie, bajo mantenimiento y que a su vez mantengan su apariencia
estética.
Asocreto, Asociación Colombiana de Productores de Concreto (2004). Concreto Colombia 1994-2004:
arquitectura, ingeniería, estética. p. 148
14
29
CAPÍTULO III
LO TÉCNICO: CONCEPTOS Y CRITERIOS
3.1. PRINCIPIOS Y CONCEPTOS BÁSICOS DE LA PREFABRICACIÓN
La prefabricación en líneas generales se puede definir como el proceso constructivo
mediante el cual se incorporan progresivamente a la construcción, diferentes elementos
terminados o bien elaborados antes de su instalación definitiva en obra. Dichos
elementos y componentes producidos en un sitio distinto al de su ubicación definitiva,
son producto de un proceso basado en la repetición, donde la eficiencia del mismo
depende del uso racional de los materiales y la repetición sucesiva de una misma
actividad (proceso sistemático).
Por consiguiente, en la prefabricación se puede hablar de dos etapas:
Fabricación: La producción se lleva a cabo en fábricas (fijas o móviles)
propiamente dichas o bien a pie de obra.
Montaje: El montaje en obra puede realizarse con grúas o en forma manual
(manoportable), según las características de los elementos prefabricados.
Para ampliar la concepción de prefabricación se seleccionaron dos conceptos que lo
expresan de manera muy completa:
30
Según la Unión Sindical de la Prefabricación de Francia (1947)
‚Construcción prefabricada es aquella cuyas partes constitutivas son en su mayoría
ejecutadas en serie y en taller, con la precisión de los métodos industriales modernos para
formar un sistema constructivo coherente y satisfactorio según sea su destino, con condiciones
normales de resistencia, aspecto, habitabilidad, confort y duración con un mínimo de
entretenimiento.
Esta construcción debe poder, en razón de una fase de montaje preciso y detallado, ser
ejecutada por mano de obra no especializada, rápidamente, sin esperas, retoques ni
modificaciones, por medio de operaciones simples de montaje, presentación y unión,
reduciendo a un mínimo el trabajo de acabados‛ 15
Según Laszló Mokk
‚La prefabricación es un método avanzado y actual de construcción de hormigón armado. La
prefabricación significa que la estructura está formada por piezas y que éstas están
prefabricadas bien en factorías construidas y equipadas para este objeto, bien en instalaciones
provisionales establecidas a pie de obra‛.14
La prefabricación surge gracias al progreso, los avances tecnológicos, el pensamiento
de racionalización y como una salida económica. Surge de un proceso de modificación y
adaptación de los métodos habituales de construcción, pasando por una transición y
desembocando en formas propias y nuevas.
Según el arquitecto Victor D’Ors16, es necesario estudiar la problemática básica de la
racionalización, normalización y construcción en serie estándar, bajo tres principios o
15
16
FERNÁNDEZ O., J. A. (1974). Prefabricación: Teoría y Práctica. Tomo 1. p. 32
D'Ors, V. (1968). Tres consideranciones generales. Arquitectura, Año 10 (111), 10
31
consideraciones generales:
La económica, en lo financiero, la racionalización para normalizar y luego
producir en serie, resulta favorable.
La social, permite rapidez de construcción, más viviendas a corto plazo. Sin
embargo, es necesario mantener ‚el espíritu‛ de la vivienda.
Como bien lo expresa el profesor Nissen ‚- Muchas formas de la naturaleza se
componen de elementos idénticos – y sin embargo el efecto está lejos de ser
monótono‛17
Así mismo, es necesario comprender que así la edificación sea prefabricada, responde
como cualquier otra a su entorno, en este sentido Walter Meyer-Bohe expresa: ‚Los
efectos y consecuencias de la prefabricación sobre la urbanización son patentes y la
influencia, recíproca‛18
La estética, donde ‚algunos ‘valores’ de la belleza: el estilo, la adecuación, la
gracia –sobre todo ésta-, y en menor grado la comodidad y la perfección, sufren con
tal normalización (1), fabricación en serie y montaje, pero podemos obtener por este
sistema unos productos muy elegantes, generalmente económicos, de entidad muy
compleja y con un carácter intrínseco –no el extrínseco, que queda destrozado- que lo
valoran relativamente desde este punto de vista de una belleza ‘potable’ y total‛19
‚La construcción en base de piezas prefabricadas ha de ser sencilla, técnica y constructivamente
limpia y de una estética convincente‛ 20
17
18
19
20
NISSEN, H. (1976). Construcción Industrializada y diseño modular.
MEYER-BOHE, W. (1969). Prefabricación. Manual de la construcción con piezas prefabricadas. p. 7
D'Ors, V. (1968). Tres consideranciones generales. Arquitectura , Año 10 (111), 10.
MEYER-BOHE, W. (1969). Prefabricación. Manual de la construcción con piezas prefabricadas. p. 19
32
3.1.1. Ventajas de la prefabricación
La calidad del material y del producto, ya que es posible un control de calidad e
inspección previa; así como también la precisión y finura en los detalles, obtenidos a
partir de la producción mecanizada de los elementos, disminuyendo las posibles
imperfección del trabajo manual.
Ahorro de tiempo de construcción, lo que se traduce a rendimiento, eficiencia y
disminución de costos de la obra. En este sentido, se logran plazos de ejecución más
cortos y no se sufre a gran escala las limitantes del tiempo; es posible la planificación e
independencia de las actividades. En montaje no depende de condiciones ambientales
para ser ejecutado y permite montajes más rápidos que los vaciados in situ.
Economía en la obra, por la reducción de los tiempos y la disminución de los
trabajos in situ.
Mejor aprovechamiento de la materia prima y del producto, debido a las
dosificaciones y procesos controlados, en el momento de la producción, y evitando
desperdicios luego del montaje.
Desmontaje y recuperación de piezas o partes de ellas, ya sea para su reutilización
o bien para una demolición controlada.
Producción de piezas de formas variadas, con diversos acabados, dándole una
ventaja estética.
3.1.2. Desventajas de la prefabricación
Sobredimensionamiento de las piezas o fallas en las dimensiones de las mismas,
33
con el fin de lograr cubrir la tolerancia tanto de producción como de transporte y
montaje de los elementos.
Falta de monolitismo en la construcción, importante para zonas sísmicas.
Repetición desmedida de edificaciones iguales que vayan en contra de la identidad
del lugar.
En líneas generales, cuando se habla de prefabricación es necesario contemplar una
serie de elementos y características que condicionan el diseño y éxito del prefabricado
final. Estas condiciones incluyen tanto la pieza en su estado final como todo el proceso
relacionado con su producción, es decir, el diseño (forma y dimensiones), el molde, el
vaciado, el almacenamiento y transporte, su montaje e incluso el mantenimiento
posterior a su instalación.
3.1.3. Consideraciones para el diseño y producción de un prefabricado
3.1.3.1. En cuanto a la fabricación: La forma21
Los elementos pueden ser abiertos, cerrados o combinados (Figura 3.1)
Los elementos prefabricados deben ser rígidos para permitir su manipulación, y los
elementos cerrados consiguen esta rigidez por su misma forma. Los elementos abiertos
suelen ser más frágiles y pueden requerir soportes extras, lo que aumentaría el costo;
sin embargo, dicha fragilidad se puede contrarrestar con el manejo de unas buenas
proporciones (Figura 3.2).
21
Tomado con referencia Tursen, S. H. (1976). Fachadas prefabricadas de hormigón. Madrid: Hermann Blume
Ediciones. p. 58, 59.
34
Figura 3.1. Formas de los paneles: Abiertos, cerrados,
combinados21
Figura 3.2. Proporciones de los elementos abiertos21
Biseles
Necesarios tanto para un desmolde exitoso, como para darle cierto acabado a la pieza.
Generalmente, el bisel mínimo para que un elemento pueda ser desmoldado fácilmente
es de talud 1:12 (Figura 3.3)
Figura 3.3. Conceptos sobre bisel21
35
Transiciones
Debe ser gradual, como un radio grande o un ángulo interior redondeado. Es
necesario para reducir la posibilidad de rotura, mejorando la integridad estructural y de
acabado del elemento prefabricado (Figura 3.4)
Figura 3.4. Conceptos sobre transición21
Tolerancia
Es una variación permisible y especificada de los requisitos establecidos en la tabla de
condiciones del elemento, incluye puntos como dimensiones, resistencias, etc. Es
necesario prever dichas condicionantes por situaciones estructurales, viabilidad,
normativa, economía y acabado.
3.1.3.2. En cuanto a la fabricación: El molde22
El molde es uno de los elementos más importantes en la prefabricación ya que su
fabricación adecuada puede garantizar el éxito de la pieza final. La forma, construcción
y material del molde dependerá del acabado deseado en el elemento prefabricado, así
22
Tomado con referencia ZARABOZO G., A. (1981, Septiembre). (Revista de obras públicas). Consultado
el 10 de Febrero de 2009, en http://ropdigital.ciccp.es/pdf/publico/1981/1981_septiembre_3196_04.pdf
36
como sus dimensiones y forma; también dependerá del tipo de curado y el número de
vaciados que se pretendan realizar.
Debe ser versátil, es decir, admitir variaciones en el mismo con la simple adición o
sustracción de piezas, de una forma sencilla, sin destruir el molde.
Además el molde debe ser preciso, de fácil manejo y llenado, de fácil limpieza y con
suficiente resistencia para soportar la presión del concreto en el proceso de fraguado.
3.1.3.3. En cuanto a la fabricación: Vaciado y desmolde23
La mezcla
Se debe elegir adecuadamente el cemento y los áridos a utilizar, de acuerdo al
acabado que se desea y a los espesores de la pieza. Es necesario concretos de alta
resistencia, y que alcancen resistencias rápidamente para ser desmoldados en cortos
períodos de tiempo. Son concretos con alto contenido de cemento, con una resistencia
de los 3.000 PSI y relación agua cemento entre 0,4 y 0,5.
También la utilización de aditivos debe estar prevista, ya sea para la disminución del
peso de la pieza, pigmentos en base a sustancias inorgánicas (óxidos con propiedades
de fijación) para darle coloración, o bien acelerantes de fraguado y plastificantes para
lograr resistencias tempranas y desmoldes en cortos períodos de tiempo.
23
Fuente: Consultas personales en Concretera Zanzibar, Cimbrados S.A. y prácticas de laboratorio.
37
La compactación
Es necesaria una buena compactación del material con el fin de garantizar el acabado
y propiedades de la pieza final, con el fin de eliminar los espacios de aire que puedan
quedar retenidos en la mezcla. La compactación se puede hacer por vibro-compactación
y por centrifugación, la primera de ellas es la más común, donde se somete al vaciado
de la pieza a una vibración y compactación simultánea y uniforme.
Desmolde
Se busca desmoldar lo más rápido posible con el fin de producir más piezas en menor
tiempo posible. Para ésto es importante la
mezcla utilizada o los aditivos como
acelerantes, además del buen diseño del molde.
El desmolde puede ser por vuelco (elementos superficiales), por abatimiento de las
tapas laterales (elementos de gran formato) y directo.
3.1.3.4. En cuanto a la manipulación de las piezas24
Para optimización del proceso y economía del mismo, es necesario que el tiempo de
manipulación de las piezas se reduzca al mínimo. En este sentido se debe considerar lo
referente al almacenamiento, transporte y montaje de dichos elementos. (Figura 3.5)
24
Tomado con referencia Tursen, S. H. (1976). Fachadas prefabricadas de hormigón. Madrid: Hermann
Blume Ediciones. p. 82.
38
Figura 3.5. Orden óptimo de manipulación de los elementos prefabricados24
Almacenamiento
Luego del desmolde es importante la colocación del elemento de forma vertical o bien
similar a su disposición final en la obra; de no ser posible, se puede acostar y luego dar
vuelta en obra (Figura 3.6). El apilamiento de las piezas no debe comprometer la
integridad de la misma.
Figura 3.6. Izado y volteo de elementos24
39
Transporte
Es importante prever la ubicación de las fábricas respecto al sitio final de disposición,
así como el transporte y el acceso de camiones. La piezas deben ser fácilmente
manipulables y apiladas de manera que no se fracturen en el transporte.
Montaje
Debe considerarse una tolerancia de montaje; sin embargo, dicho proceso debe ser
específico y lo más preciso posible con el fin de garantizar la integridad del sistema, su
apariencia y la instalación de piezas posteriores.
El montaje se puede realizar con grúas o bien con trabajo manual, esto dependerá de
las dimensiones de los elementos. Así mismo si el agarre es desde un extremo, éste
deberá estar en el centro de gravedad de la pieza, para garantizar estabilidad.
3.1.3.5. En cuanto al mantenimiento y la intemperie25
Lo importante para el comportamiento de los elementos prefabricados ante la
intemperie viene a ser principalmente el acabado de la pieza (textura y color),
igualmente la incidencia directa o indirecta de los factores atmosféricos y cómo el agua
corre por ellos. En este sentido es indispensable jugar con las texturas y orientación de
las piezas, así como el diseño de canaletas que sirvan para dirigir el recorrido del agua.
De esta manera según la disposición de los elementos, estos sufrirán en mayor o
menor grado la incidencia de los factores atmosféricos (Figura 3.7)
25
Tomado con referencia Tursen, S. H. (1976). Fachadas prefabricadas de hormigón. Madrid: Hermann Blume
Ediciones. p. 109.
40
Figura 3.7. Volumen de lluvia probable que incide sobre las superficies exteriores25
Ya teniendo una noción sobre la prefabricación y sus principios, cabe destacar que el
éxito de la misma junto con la producción industrial no radica única y exclusivamente
con los puntos antes expuestos. Una buena producción industrializada dependerá
también del establecimiento de parámetros a través de un proceso de normalización y
coordinación modular.
3.2. PRINCIPIOS Y CONCEPTOS BÁSICOS DE LA COORDINACIÓN MODULAR
La coordinación modular, se refiere en su expresión más general a un sistema de
conceptos referidos a la racionalización del proceso de construcción. En este sentido,
viene a ser una herramienta para el proceso de la industrialización y surge como una
necesidad de normalizar dicho proceso.
La coordinación modular se encuentra ligada a un proceso de estandarización y de
producción en serie, sin embargo, dicha coordinación modular no implica únicamente
41
una producción repetida e idéntica. Bajo el concepto de coordinación dimensional, que
no depende exclusivamente de un módulo, se pueden juntar varios sistemas, siempre y
cuando manejen el mismo lenguaje, pudiendo lograr un conjunto de conocimientos
sistematizados.
3.2.1. Ventajas de la coordinación modular
Aprovechamiento de los materiales y recursos, evitando los recortes de piezas al
momento del montaje en sitio en los procesos constructivos.
Mejoramiento de la productividad, eficiencia en producción y ejecución de obras.
Persigue una producción más sencilla, con el menor número de piezas distintas posibles
y acoplamiento menos laborioso.
Facilita la coordinación de los distintos actores de la construcción, bajo un lenguaje
común y normalizado.
Como se dijo anteriormente la coordinación modular implica una serie de conceptos y
definición, dicha terminología, se desarrolla a continuación:
Dimensión26
Medida lineal de un elemento tomada entre dos límites correspondientes, y expresada
en función de una unidad de medida.
26
Conceptos tomado de: FERNÁNDEZ O., J. A. (1974). Prefabricación: Teoría y Práctica. Tomo 1. p. 144
42
Medida27
Expresión cuantitativa de la dimensión, dada en una unidad patrón (m,cm,mm)
Unidad de medida27
La correspondiente para expresar cuantitativamente una dimensión, utilizando una
unidad patrón.
Tolerancia27
Margen dimensional, positivo o negativo, dentro del cual es utilizable un componente
de obra, por razones de sus requerimientos de colocación.
Las tolerancias de fabricación de los elementos de construcción son diferentes de las
tolerancias de ejecución de los conjuntos de obra.
Coordinación dimensional28
Es un sistema racional para establecer y coordinar las dimensiones y disposiciones de
los elementos que intervienen en una construcción.
Es un mecanismo de simplificación y conexión de magnitudes relativas y objetos
diversos de distinta procedencia que deben acoplarse entre sí, en fase de montaje, sin
retoques ni ajustes; esta premisa se consigue con el necesario complemento de algunas
acciones normalizadoras que usualmente impulsa el desarrollo racional de la actividad
de producción en serie de tipo industrial.
Coordinación modular28
Conceptos tomados de: Norma Técnica Colombiana NTC-45. Ingeniería civil y arquitectura. Coordinación
modular de la construcción. Bases, definiciones y condiciones generales. Segunda revisión, 1981-07-29. Instituto
Colombiano de Normas Técnicas, ICONTEC.
28
Conceptos tomado de: FERNÁNDEZ O., J. A. (1974). Prefabricación: Teoría y Práctica. Tomo 1. p. 144
27
43
Es la coordinación modular basada en el empleo del módulo.
Es un método particular de coordinar las medidas de los elementos producidos
industrialmente y fabricados de un modo estándar en vez de serlo individualmente.
Módulo (M)28 (Figura 3.8)
Longitud adoptada como unidad fundamental de medida para la coordinación
modular.
Es la unidad de medida adaptada específicamente a establecer relaciones entre las
dimensiones de los elementos de la edificación y representa al mismo tiempo el
denominador común, factor dimensional e incremento unitario de la dimensiones.
El módulo común utilizado es el de 100 mm, y por ser una medida tan pequeña se han
desarrollado múltiplos del mismo. En América el módulo básico es de 4 pulgada=101,6
mm 29
Multimódulo (n.M)30 (Figura 3.8)
Múltiplo entero del módulo básico. Se aceptan preferentemente los factores 2, 3 y 6.
Submódulo (M/n)30 (Figura 3.8)
Submúltiplo
entero
del
módulo
básico.
Se
aceptan
preferentemente
los
denominadores 2 y 4; sin embargo, no debería excluirse el denominador 3.
Retícula modular de referencia30 (Figura 3.8)
29
30
NISSEN, H. (1976). Construcción Industrializada y diseño modular. p. 20, 163
Conceptos tomados de: Norma Técnica Colombiana NTC-45. Ingeniería civil y arquitectura. Coordinación
modular de la construcción. Bases, definiciones y condiciones generales. Segunda revisión, 1981-07-29. Instituto
Colombiano de Normas Técnicas, ICONTEC.
44
Cuadrícula construida por líneas de intersección en un plano cualquiera, a partir de la
repetición en un plano cualquiera, a partir de la repetición factorial de un multimódulo,
en función de las necesidades del proyecto.
Retícula espacial modular de referencia30 (Figura 3.8)
Sistema reticular tridimensional construido sobre plano de intersección paralelos,
separados por distancias iguales a un multimódulo determinado.
Figura 3.8. Red especial modular
45
3.3. LA FACHADA Y EL SOL
Como se comentó anteriormente, la fachada viene íntimamente ligada a la relación
interior-exterior del edificio con su entorno, con esto se hace referencia, por un lado, al
control de la penetración de agentes atmosféricos en los espacios interiores de las
edificaciones; y por otro lado al grado de vinculación espacial entre el exterior y el
interior del edificio, lo cual dependerá de las aberturas que la fachada admita. Así de
esta manera:
Según ‚el tamaño, el perfil y la situación de las aberturas o huecos practicados en los
parámetros de cerramiento espacial incidirán en las características de la estancia:
Grado de cerramiento, en la forma de su espacio
Luz, en la iluminación de superficies y formas
Vistas, en la focalidad del espacio‛31
Por otro lado, según las propiedades del cerramiento, éste puede caracterizar un
espacio dado, así de esta manera, como presenta Francis Ching en ‚Arquitectura:
forma, espacio y orden‛; según las dimensiones del cerramiento se puede definir la
proporción y escala del espacio; su perfil y disposición, define forma y definición del
espacio; según el tratado de la superficie del cerramiento el espacio se limita en
cuanto a color, textura y modelo; e igualmente las aberturas definirán el grado de
31
CHING, F. D. (1995). Arquitectura: forma, espacio y orden. p. 176
46
cerramiento espacial, la luz que penetra al espacio y las vistas y visuales de este
último32
En este sentido, el control de la incursión solar, si bien se ha visto como un
problema del cual hay que protegerse, puede ser manejado como una oportunidad
para el aprovechamiento de la energía natural. Además, es importante considerar
que el control solar se logra a costa la ventilación, iluminación y visuales, es decir, es
posible que persiguiendo protección del sol se puedan degradar los otros elementos
igualmente importantes. Es por eso que es un tema delicado y es necesario conseguir
el punto de equilibrio favorable.
Algunas consideraciones necesarias a tomar en cuenta al momento de diseñar una
fachada con control solar son:33
La latitud y ubicación de la edificación, ya que se debe responder a las
exigencias climáticas
La radiación solar y calentamiento en el interior de los espacios, tomando en
cuenta las fechas extremas del año, el solsticio de verano (ángulo más alto) y solsticio
de invierno (ángulo más bajo)34.
‚Un dispositivo de instalación solar debe tener en cuenta consideraciones como son: situación y
tipo de edificio, factores constructivos, funcional, económico y formal‛35
32
CHING, F. D. (1995). Arquitectura: forma, espacio y orden. p. 175
33
MEYER-BOHE, W. (1967). Prefabricación. Manual de la construcción con piezas prefabricadas. Barcelona:
Editorial Blume. p. 52
34
DANZ, E. (1967). La Arquitectura y el sol: Protección solar de los edificios. Barcelona: Editorial Gustavo
Gili, S.A. p. 10
35
DANZ, E. (1967). La Arquitectura y el sol: Protección solar de los edificios. Barcelona: Editorial Gustavo
Gili, S.A. p. 11
47
Los elementos para el control solar en fachadas pueden tener una disposición
vertical u horizontal, sin embargo, estos últimos no son tan convenientes porque son
más propensos a la acumulación de sucio y a la interrupción de vistas. Por otro lado
las instalaciones pueden ser fijas o móviles:
Las instalaciones fijas, son las más comunes, sin embargo, están un poco
restringidas ya que sólo protegen en ciertos puntos estipulados.
Las instalaciones móviles, tienen la ventaja de posibilitar mayor variabilidad en
el control solar, sin embargo, se pueden presentar dificultades en el acceso y
mantenimiento
de los mecanismos, además que
implica
más gastos de
mantenimiento que los anteriores.
Es importante señalar que un sistema de elementos de control solar, no sólo implica
una protección del calor y la incidencia solar sino que también persigue la
adecuación de los espacios interiores. Debe ser un sistema que admita buena
ventilación y sea duradero en cuanto a su vida útil, así como también permita un
buen manejo de las visuales.
48
CAPÍTULO IV
LA PASANTÍA: EXPERIMENTACIÓN Y PRIMERAS APROXIMACIONES
PRÁCTICAS
La pasantía se llevó a cabo principalmente, en las instalaciones del Grupo de
Investigación Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica en Arquitectura
LEET, de la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín. El objetivo principal de esta
pasantía, más allá de presentar un proyecto y una propuesta arquitectónica como tal,
fue la construcción de una metodología investigativa. El prototipo más allá de ser una
parte importante, no es el fin último de la experiencia, sino que a partir del estudio de
investigaciones ya en curso, se lograra construir una metodología investigativa, que
permitiese tomarlo como base para el proyecto de investigación presentado.
De igual manera, se gozó de una amplia autonomía investigativa y se exigió, en cierta
forma, la rigurosidad que caracteriza a un proceso investigativo. Ambos elementos
primordiales de un proceso investigativo, tanto la autonomía en la investigación, para
el manejo del tiempo de los recursos así como una rigurosidad importante en la
recolección y manejo de la información. Es por eso que todo el proceso viene de la mano
con un estricto registro de la información, tanto el apoyo fotográfico, recopilación de
información bibliográfica, datos, etc.
Así mismo, parte del proceso de adaptación al grupo fue la inclusión del proyecto de
investigación dentro de la las líneas de interés del LEET 36. En este sentido, la inclusión
36
Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica en Arquitectura LEET
49
en proyectos del grupo, indagación y trabajo en los mismos permitió generar el
basamento teórico para la investigación que se presenta a continuación.
Fue crucial la familiarización con las investigaciones del grupo, aprender de ellas y de
su estructura, comprendiéndolo no únicamente a partir del estudio o revisión visual
sino trabajando en ella como estructura ordenadora del proyecto posterior. En este
sentido se participó en una de las investigaciones ya avanzadas del LEET, Membranas
de hormigón reforzadas con fibras sintéticas, con el fin de indagar y comprender el
proceso metodológico llevado a cabo para luego ser aplicado en este proyecto de
investigación.
Una vez teniendo los basamentos teóricos se procedió a la experimentación,
implicando una fase de complementación, donde los criterios teóricos fundamentaran
los prácticos y viceversa; sirvió como un espacio de transición entre lo que era la
investigación teórica andando en el LEET y el proyecto propuesto. En esta fase, se entró
en contacto con la industria y con el manejo del material.
Estas primeras experiencias prácticas estuvieron constituidas por dos visitas a la
Concretera Zanzibar, ubicada en Amagá-Dpto. Antioquia, a cargo del Ing. Dimas Del
Corral (propietario)
4.1. ZANZIBAR: 11 AGOSTO 2009_Vaciado de enchapes reforzados con fibra
sintética (Ver Apéndice 3)
Se realizaron dos vaciados de enchapes reforzados con fibra sintética, con la distinción
de la utilización de triturado37 en unos y otros sin triturado, para luego ser sometidos a
curado y posterior evaluación de resistencia y acabado en ambos casos.
37
Triturado: Piedra picada
50
4.2. ZANZIBAR: 26 AGOSTO 2009_Vaciado de probetas para la evaluación de la
cascarilla de arroz en el concreto (Ver Apéndice 4)
Se realizó un vaciado de cascarilla al 30% del cemento. Esta experiencia inicialmente
se hizo con la intención de sustituir cemento por cascarilla de arroz en la mezcla de
concreto, considerando la posibilidad de hacer uso de este material; sin embargo, este
experimento de la forma que se hizo no tuvo mucho éxito ya que la cascarilla de arroz
no es un material sustituyente del cemento sino que podría sustituir al aditivo conocido
como Silica Fume, que aumenta la resistencia del concreto, siempre y cuando la
cascarilla esté muy finamente pulverizada y logre las características necesarias para este
fin. El material (cascarilla de arroz) y parte de la información técnica fue suministrado
por el Grupo de Investigaciones Ambientales, GIA, de la Universidad Pontificia
Bolivariana.
4.3. Otras experiencias generales en la práctica (Ver Apéndice 2)
La experiencia de la pasantía investigativa implicó otra serie de actividades, algunas
relacionadas directa e indirectamente con el proyecto y la investigación, y otras
simplemente complementarias.
51
CAPÍTULO V
EL PROYECTO: LA PIEZA COMO ELEMENTO MODULAR PREFABRICADO Y SU
MONTAJE PARA EL CONTROL SOLAR
5.1. El diseño: Proceso, aproximaciones y diseño de la pieza
5.1.1. CONSIDERACIONES GENERALES
Para el diseño de la pieza se tomaron en consideración tres puntos: las dimensiones, la
forma y el montaje.
5.1.1.1. En cuanto a las dimensiones de la pieza:
Distancia entrepiso:
- Piso acabado a piso acabado. Regular h=3 m.
- Piso acabo a techo acabado.
- Espesor de placa.
Altura antepechos y barandas. Regular h=0,90 m
Mantener un módulo de 15 cm o múltiplo del mismo. Esto en consideración a las
dimensiones de materiales y materias primas del mercado.
Entonces, se evaluaron tres
medidas de longitud posible para los elementos
52
prefabricado de control solar:
Elementos de h=60 cm, generando entrepisos, con un número de elementos
impares, de alturas 2,40 m; 3,00 m; 3,60 m; 4,80 m; 5,40 m; etc.
Elementos de h=75 cm, generando entrepisos, con un número de elementos pares,
de alturas 3,00 m; 3,75m; 4,50 m; 6,00 m; 6,75 m; etc.
Elementos de h=90 cm, generando entrepisos, con un número de elementos
impares, de alturas 3,60 m; 4,50 m; 5,40 m; 7,20 m; 8,10 m; etc.
Inicialmente se buscó trabajar con un elemento de 90 cm, debido a su característica
esbelta y para el manejo de menor cantidad de piezas. Sin embargo, se descartó por su
tamaño, posible peso excesivo y dificultades como pieza manoportable. Además de
ésto, el suministro de tuberías de PVC, acero y otros materiales que se maneja en el
mercado, necesarios para la producción del molde e incluso montaje de las piezas, es de
longitudes de 6 m y 12 m, lo que representa (en cortes de 90 cm) un porcentaje de
desperdicio del material total. En este sentido, longitudes de 75 cm y 60 cm admiten
cortes sin desperdicio de material en tuberías de 6 m y 12 m.
Finalmente se eligió la dimensión de 75 cm de altura, por las razones antes expuestas,
su tamaño manejable y su apariencia más esbelta frente a elementos de 60 cm.
5.1.1.2. En cuanto a la forma de la pieza:
Se evaluaron varias posibilidades de manera que con una misma pieza se aplicara
tanto para su aplicación vertical como horizontal. (Figura 5.1)
53
Figura 5.1. Diseño. Sketchs de formas para la pieza
Algunas consideraciones pertinentes, corresponden a:
- La fragilidad de la pieza.
- Dualidad de montaje.
- Modificaciones para su aplicación de uno u otro modo (vertical u horizontal)
tales como: goteros y punto de agarre.
Se consideró prudente la elección de una pieza esbelta sencilla para el desarrollo de la
metodología y parte constructiva. Posteriormente, una vez conociendo la metodología
se podrá explorar y proyectar otras posibilidades de formas.
54
5.1.1.3. En cuanto al montaje y fijación de las piezas:
Se estudió la posibilidad de 2 sistemas de montaje. Uno de junta seca y ajustado a las
losas y otro como piezas individuales montadas con apoyo de estructura metálica
(armazón).
Montaje de fijación directa. Ej.: Torre de Oficinas Plaza La Libertad. (Figura 5.2)
La principal desventaja de este sistema es que no proporciona flexibilidad de montaje,
ya que son elementos diseñados y fabricados a la medida de un proyecto particular. La
tolerancia de montaje es muy baja.
Figura 5.2. Montaje piezas Torre de oficinas Plaza La Libertad.
Opus, Medellín. Fuente: Personal
Montaje con un armazón metálico. Con las piezas apernadas en sus extremos como
se ve en el ejemplo del Colegio Santo Domingo Savio (Figura 5.3). Su principal ventaja
viene a ser la tolerancia y variabilidad de montaje; la desventaja es que requiere el
diseño de la estructura metálica dependiendo de su aplicación.
Figura 5.3. Montaje piezas Colegio Santo Domingo Savio, Medellín.
Fuente: Oriana De Lucia
55
5.1.2. PROCESO DE DISEÑO
Se plateó inicialmente un elemento de 90 cm de altura, 30 cm de ancho y 15 cm de
profundidad, con acabado ovalado y ochavado en sus extremos. En ambas
posibilidades resultó sobredimensionada la profundidad del elemento, por lo que la
proporción ancho-profundidad se sometió a revisión (Figura 5.4). Primero se definió
una profundidad de 15 cm, luego a 12 cm y finalmente a 9 cm.; modificando el módulo
básico de 15 cm a 3 cm (M). Así mismo, la altura inicialmente planteada en 90 cm, pasó
a ser 75 cm.
En el replanteo la profundidad del elemento, incluso se probó una
profundidad de 6 y 7 cm, pero resultaban elementos aparentemente frágiles (Figura
5.5).
Figura 5.4. Diseño. Primera aproximación de la pieza
Figura 5.5. Pruebas de proporciones
En cuanto al molde, como primera aproximación del mismo se planteó el desarrollo
de una pieza con soporte y refuerzo central cilíndrico, que sirviese tanto para el sistema
de montaje como aligerante del elemento. Además se probó colocar dos puntos de
apoyo y aligerantes, en vez de un apoyo central (Figura 5.6). Finalmente se propuso un
56
agarre central a modo de platina metálica y aligeramiento de la pieza en base a un alma
de poliestireno expandido (anime).
Figura 5.6. Diseño. Primeras aproximaciones del molde
5.1.3. La pieza
Se propone un objeto prefabricado, con disposición vertical, tiene unas dimensiones
de 75 cm de altura, 30 cm de ancho y 9 cm de espesor en su parte más ancha, en los
extremos con un espesor de 3 cm. Se pretende un sistema modular de módulo básico
3cm=M.
La pieza está dotada de biseles en sus vértices como mecanismo de protección contra
fracturas en puntos críticos.
El aligeramiento se hace a partir de la generación de un alma de poliestireno dejando
un espesor mínimo de 2 - 2,5 cm. Y el sistema de anclaje se plantea apernado en sus
extremos. (Figura 5.7)
57
Figura 5.7. Planimetría. Molde, pieza y estructura interna. Realización: Cristina Martínez.
Ver Apéndice 5, 6 y 7
5.2. Del diseño a la construcción: Molde, vaciados y montaje
Luego del diseño de los elementos se procedió a la construcción de la pieza en escala
1:1. Iniciando con la realización del molde, siguiendo con el vaciado de las piezas, para
lo cual fue necesario el estudio de la mezcla a utilizar, y finalmente su montaje.
5.2.1. EL MOLDE: Proceso, construcción y desarrollo del molde
La realización del molde para los vaciados, tuvo una duración de 2 semanas
aproximadamente y se realizó tanto en las instalaciones de la UPB 38 en el Laboratorio de
modelado, como en el Laboratorio de Construcción de la Universidad Nacional de
Colombia, sede Medellín. En esta fase constructiva se contó con la asesoría del Prof.
Manuel Hernández Bello de la UN39
38
39
Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín.
Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín.
58
Corte y preparación de piezas principales: En esta fase se prepararon las piezas de
madera necesarias para el vaciado de la pieza según lo propuesto. En este sentido, se
cortaron y pulieron los elementos de la base, así como las molduras para las platinas y
tornillos en los extremos de la pieza,y los refuerzos laterales del molde (Ver Apéndice 8)
Corte y preparación de cuerpo del molde: El material empleado en la construcción
del molde fue el PVC, debido a la accesibilidad del material y facilidad para trabajarlo
sin necesidad de mano de obra y maquinaria especializada. En este sentido se procedió
a preparar el material a partir de la laminación de tubería de PVC de 4’’. Este
procedimiento se llevó a cabo cortando las tuberías del largo deseado (77 cm), luego
calentando el material en un horno a 100 oC por 12 min. y luego aplanándolo con el fin
de laminarlo. (Ver Apéndice 9)
Moldeo y ensamblaje del cuerpo del molde: Una vez teniendo el material
laminado, se procedió a cortar las tapas del molde y los elementos (pestañas) de amarre.
Luego las tapas
fueron sometidas a calor con el fin de moldearlas obteniendo la
curvatura de la pieza. Posteriormente se ensamblaron y soldaron todas las piezas al
molde, la soldadura se realizó con la utilización de un secador industrial (con la emisión
de calor focalizado) y tiras de PVC; es decir, la soldadura se generó a partir del PVC
derretido de forma controlada. (Ver Apéndice 10)
5.2.2. EL VACIADO: Diseño de mezcla y vaciado de las piezas
En esta fase se desarrolló el diseño de mezcla considerando las características de un
prefabricado:
Alto contenido de cemento con resistencia de 3.000 PSI y relación agua-cemento de
0,4 - 0,5.
59
Concretos que alcancen resistencias tempranas, para ser desmoldados en cortos
períodos de tiempo por lo que es uso de aditivos (acelerantes de fraguado y
plastificantes) debe estar previsto.
Buen acabado en la pieza, por lo que es vital una buena compactación y la elección
del agregado adecuado.
Mecanismos y aditivos para disminuir el peso de la pieza, haciéndola manipulable.
Para el diseño de la mezcla se contó con asesoría técnica por parte de CIMBRADOS
S.A. fabricantes de productos prefabricados en Colombia y el Prof. Guillermo Arango
de la Universidad Nacional de Colombia. Además se realizaron pruebas de resistencia a
la compresión y evaluación de índices de absorción de la mezcla, para lo que se
fabricaron probetas de dosificación 1:2:2 y 1:2:3.
5.2.2.1. Pruebas de laboratorio: Realización de probetas. (Ver Apéndice 11)
Pruebas de compresión:
1. Se realizaron doce probetas, seis de dosificación 1:2:2 y otras seis de dosificación
1:2:3.
2. Se sometieron al proceso de curado (inmersión en agua).
3. A los 7 días de curado se sometieron a la prueba de compresión seis ejemplares,
tres de cada dosificación. (Tabla 5.1)
4. A los 14 días de curado se sometieron a la prueba de compresión seis ejemplares,
tres de cada dosificación. (Tabla 5.1)
5. Toma de los datos, cálculo de valores (promedios) y conclusiones.
60
CURADO
Dosificación
1:2:2
1:2:3
Probeta
7 días
14 días
A
1.285,71 PSI
1357,14 PSI
B
1.785,71 PSI
1428,57 PSI
C
1.800,28 PSI
1714,28 PSI
Promedio
1624 PSI
1500 PSI
A
428,57 PSI
928,57 PSI
B
642,85 PSI
328,57 PSI
C
464,28 PSI
335,71 PSI
Promedio
512 PSI
531 PSI
Tabla 5.1. Datos de las pruebas de esfuerzo (compresión)
A pesar de que los datos arrojados por las pruebas no fueron exactamente los
esperados, el diseño de mezcla de mayor resistencia resultó ser la de dosificación 1:2:2,
lo cual permitió complementar la información suministrada a partir de las asesorías y la
investigación dando pie que la dosificación 1:2:2 es la más favorable a fin de producir
elementos prefabricados, según las consideraciones antes mencionadas.
Pruebas de índices de absorción de la superficie:
1. Se usó como referencia la norma del Instituto Colombiano de Normas
Técnicas y Certificación (ICONTEC), NTC-4678, Ingeniería civil y arquitectura.
Método de ensayo para determinar la absorción de prefabricados de concreto no
cubiertos por otros métodos.
2. Se realizaron seis probetas, tres de dosificación 1:2:2 y tres de dosificación
1:2:3.
3. Se sometieron al proceso de curado (inmersión en agua).
4. A los 7 días de curado se inició la prueba de absorción.
6. Se secó la superficie de las probetas y se pesaron. (Tabla 5.2)
5. Secado en horno a 60 oC. por 24 horas.
7. Se pesaron nuevamente. (Tabla 5.2)
61
6. Se sumergieron nuevamente en agua, 23 oC, por 48 horas.
8. Se pesaron. (Tabla 5.2)
7. Toma de los datos, cálculo de valores y conclusiones. (Figura 5.8) (Tabla 5.3)
Peso 1 (gr)
Peso 2 (gr) Peso 3 (gr)
Curado
Seco
Saturado
A
1.748,9
1.704,4
1.742,9
B
1.635,6
1.588,1
1.628,5
C
1.684,1
1.639,4
1.677,1
Promedio
1.644,0
1.682,83
A
1735,6
1.678,1
1.728,6
B
1719,2
1.665,0
1.712,4
C
1745,3
1.689,5
1.737,7
Promedio
1.677,53
1.726,23
Muestra
1:2:2
1:2:3
Tabla 5.2. Datos de las pruebas de absorción
Absorción, % de la masa =
[(Mh – Ms)] x 100
Ms
Donde: Ms = masa del expecímen seco, en gr.
Mh = masa del especímen después de saturado
Figura 5.8. Fórmula para el cálculo de índice de absorción
en la superficie, según la NTC-4678
Absorción, % de masa
1:2:2 2,36
1:2:3 3
Tabla 5.3. Resultados de índice de absorción en la superficie
62
Así mismo, que en el caso de la prueba de compresión la dosificación más favorable es
la 1:2:2, ya que tiene menor índice de absorción en su superficie, lo que implica una
menor ganancia de peso del elemento, en caso de lluvia, estando a la intemperie.
5.2.2.2. Vaciado de los elementos
En cuanto al vaciado de los elementos, se hicieron cuatro vaciados. El proceso general
consistió en:
1. Preparación de los materiales e instrumentos:
Peso de los materiales: arena, triturado, cemento, agua, acelerante.
Preparación del molde para el vaciado, aplicación de desmoldante (aceite
quemado).
Preparación de la estructura interna de la pieza, alma de poliestireno expandido
(anime) y malla de acero.
2. Preparación de la mezcla.
3. Vaciado en el molde, para esto se vibro-compactó a medida que se vertía la mezcla,
con el fin de garantizar el mejor acabado posible de la pieza.
4. Fraguado.
5. Desmontaje de piezas y molduras en los extremos.
6. Desmolde de la pieza.
En este sentido se cuatro vaciados con las siguientes características: (Tabla 5.4)
1. Dosificación 1:2:3, refuerzo de malla de acero y peso de 25 Kg.
2. Dosificación 1:2:2, refuerzo de malla de acero y peso de 30 Kg.
3. Dosificación 1:2:2, refuerzo de malla de acero y peso de 31 Kg.
4. Dosificación 1:2:2, refuerzo de fibra sintética y peso de 31 Kg.
63
Diseño de mezcla
Diseño de mezcla
Pieza 1
Cemento
Arena
Triturado
Agua
Acelerante
Pieza 2,3,4
Cemento
Arena
Triturado
Agua
Acelerante
4,56 Kg.
9,12 Kg.
13,68 Kg.
1,83 lt
0,68 Kg.
5,5 Kg.
11 Kg.
11 Kg.
2,75 lt
1,6 Kg.
Tabla 5.4. Dosificaciones por piezas vaciadas. Diseños de mezcla
En primero de los casos, el acabado no fue idóneo debido a la cantidad de triturados
utilizado, así como falta de agua y adecuada compactación en la mezcla. En el resto de
los ejemplares, el acabo estuvo más cerca de lo esperado, sin embargo, debido a la falta
de herramientas para el vibro-compactado, no se obtuvieron superficies completamente
lisas.
La otra variante en los vaciados fue la sustitución de la malla de acero por fibra
sintética en la pieza Nro. 4, con el fin de ver si resultaba alguna diferencia en peso pero
dicha variable no afecto ni modifico el peso de la pieza en cuestión.
Por otro lado, el molde comenzó a presentar fallas, lo cual afectó inevitablemente el
acabado de las piezas Nro. 3 y Nro. 4. Sin embargo, podría proponerse posteriormente
un molde metálico que solvente este tipo de fallas. Para mayores detalles y el proceso en
fotografías revísese los Apéndices 12, 13, 14 y 15
5.2.3. EL MONTAJE: Sistema de montaje de las piezas
Se contó con la asesoría del Prof. Gustavo Gaviria de la UPB 40 , y posteriormente
consultado con el Prof. José Luis Alonso de la Universidad Simón Bolívar.
Para el montaje de las piezas se propone un apernado en los extremos de las piezas,
40
Universidad Pontificia Bolivariana
64
de manera que se junten varias de las mismas con un sistema de platinas de aluminio
de calibre ¼ ‘’ y tornillos de 4’’ de calibre ½‘’, mientras que la fijación a techo y losa se
propone con unas platina en T de calibre ¼ ‘’, fijadas con pernos de 2’’ calibre ½‘’.
(Figura 5.9)
Figura 5.9. Montaje de las piezas. Corte y detalle de fijación. Realización: Cristina Martínez
Ver Apéndices 16 y 17
Se ensayó el montaje con las cuatro piezas fabricadas, montadas en pares, para
evaluar el sistema de montaje y fijación, únicamente se logró probar la fijación entre
piezas, más no la fijación a losa y techo (Ver Apéndice 18).
Así mismo, se aprovechó el montaje para realizar un ensayo en físico de las huellas de
sombra arrojadas por los elementos a fin de comprender cuál es su comportamiento
65
frente a la condición por la que fueron fabricados, la interacción con el sol y su
capacidad de dosificación de la incursión solar. (Figura 5.10)
Figura 5.10. Ensayo de huellas de sombra
5.3. LAS APLICACIONES: La pieza como un elemento de composición.
Se busca que la pieza desarrollada, lejos de ser un elemento aislado, sea un elemento
de composición, donde a través de una pieza única se genere una composición de
fachada, un complejo que además de cumplir con su propósito del control solar tenga
carácter estético en la edificación, combinando lo funcional con la apariencia.
En este sentido se propusieron varias disposiciones posible de la pieza para luego
evaluar su comportamiento bioclimático (Figura 5.11)
66
Figura 5.11. Modelo de fachada con propuestas de disposición de los elementos de control solar.
Ver Apéndice 19
Disposición Nro. 1:
Se propone un sistema de elementos intercalados, aprovechando los orificios en sus
extremos para el apernado; sin embargo, el sistema de fijación no es claro, es necesario
un estudio más exhaustivo del comportamiento estructural así como el diseño de la
pieza de fijación. Es una disposición agradable que genera una variabilidad interesante
en la fachada. Puede servir para fachada en general o bien, aprovechando su distinción
ante las demás disposiciones, puede utilizarse para espacios especiales, salas de
reuniones, salones de fiesta, etc.
67
Disposición Nro. 2:
Se proponen los elementos repetidos idénticamente, de forma inclinada a una
distancia entre 30 cm 35 cm entre ejes de las piezas (Figura 5.12). La desventaja de este
caso es la reducción del campo visual; sin embargo, tiene un aporte a nivel de la
composición de la fachada, ya que genera una sombra y una proyección de la luz
notoriamente diferente en relación a los elementos colocados ortogonalmente.
Figura 5.12. Composición de fachada. Corte, fachada y planta
Ver Apéndice 20
E
Disposición Nro. 3:
Se propone una disposición de los elementos dispuestos ortogonalmente pero cuya
separación sea aleatoria, donde dicha separación no necesariamente sea constante sino
que cubra las necesidades de control solar o bien según lo que se quiera lograr en la
composición. Gana cierta riqueza a nivel compositivo.
68
Disposición Nro. 4:
En este caso se combina la disposición ortogonal de las piezas y las inclinadas, junto
con la recesión de un plano con el fin de generar un balcón. Es una disposición que
permite generar un espacio al aire libre, combinando el afuera y el adentro; además del
juego en distintos planos de la fachada.
Disposición Nro. 5:
Es la disposición más básica y sobria, consiste en la repetición idéntica de los
elementos en forma ortogonal a una distancia de 30-35 cm entre ellos. Puede resultar
repetitiva pero ayuda en la composición general de la fachada.
Disposición Nro. 6:
Es una de las disposiciones más extremas, sobre todo porque implica casi un
cerramiento absoluto. No es recomendable para sitios de estar pero si para cerramiento
de espacios que se quieran ocultar, depósitos, cuartos de servicio, etc. Permite cierta
ventilación (reducida) y poca iluminación natural.
5.4. Bioclimática: Evaluación de sombras y vientos
Las disposiciones antes presentadas son una situación genérica, ya que para cada
proyecto o caso particular se requiere una evaluación bioclimática detallada y
particular. Dicho estudio bioclimático puede hacerse de la incursión solar y
calentamiento de los espacios internos. Con asesoría de el Arq. Jorge Hernán Salazar de
la Oficina PVG Arquitectos se determinaron tres formas de evaluación bioclimática
relativas a la incursión solar:
1. Gráficamente, a través de diagramas de sombras.
2. Experimentalmente, con la utilización de maqueta y simulación del recorrido de
69
sol (bien con luz natural o artificial)
3. Analíticamente, con la aplicación de ecuaciones y fórmulas trigonométricas para
calcular los ángulos de incidencia del sol en las superficies.
En este caso se estudio desde lo gráfico y lo experimental ya que el método analítico
implica un procedimiento más detenido e incluso con la utilización de un software
diseñado para ello. Dicho software de simulación se llama HELIOS 2.0, realizado por
Jorge Hernán Salazar en Medellín, Colombia.
En este sentido se evaluaron las seis disposiciones antes mencionadas a nivel gráfico
con los diagramas de sombra arrojada, a cuatro horas diferentes del día (7:00, 9:00,
12:00, 15:00 y 17:00) en tres momentos del año:
Solsticio de invierno, 21 de diciembre, ángulo más bajo del sol.
Solsticio de verano, 21 de julio, ángulo más alto del sol.
Otra fecha intermedia, 21 de marzo.
A continuación se presentan los diagramas desarrollados:
Disposición Nro. 1
Figura 5.13. Diagrama de sombra Disposición Nro. 1
70
Disposición Nro. 2
Figura 5.14. Diagrama de sombra Disposición Nro. 2
Disposición Nro. 3
Figura 5.15. Diagrama de sombra Disposición Nro. 3
71
Disposición Nro. 4
Figura 5.16. Diagrama de sombra Disposición Nro. 4
Disposición Nro. 5
Figura 5.17. Diagrama de sombra Disposición Nro. 5
72
Disposición Nro. 6
Figura 5.18. Diagrama de sombra Disposición Nro. 6
En todos los casos anteriores es notoria la capacidad de control solar de los
elementos, sin embargo, el estudio de las sombras se realizó para un caso hipotético,
con el fin de comprender el comportamiento de las sombras para cada una de las
disposiciones. Esto deja la posibilidad de generar espaciados diferentes entre las
piezas según los requerimientos de casos particulares, así como también la
determinación de la disposición más idónea dependiendo de lo que se quiera lograr.
Otro elemento para el estudio bioclimático viene a ser la incursión de los vientos en
la edificaciones, igualmente por información suministrada por la oficina PVG
Arquitectos. Se puede desarrollar una herramienta de simulación de los vientos que
permita percibir y entender como los vientos interactúan con la edificación. El
experimento recibe el nombre de Mesa de Agua, que consiste en colocar en una mesa
de agua con inclinación de 1% los elementos que bloquean el paso de los vientos, y
73
agregando tinta china en la parte de la pendiente, la misma dibujará el recorrido del
viento. Esto se registra de manera fotográfica, y varias fotos pueden mostrar la
incursión de los viento. (Figura 5.19)
Figura 5.19. Mesa de agua. Simulación de vientos
Este experimento no muestra datos numéricos, por tanto no genera cifras que
permitan sacar conclusiones pero es una herramienta bastante grafica que permite
entender el fenómeno de los vientos.
74
RESULTADOS DE LA PASANTÍA
Cuadro de cumplimiento de actividades
75
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Cubriendo los objetivos del proyecto planteado al inicio se puede decir concluir que:
Se estudió y definió el concreto como material empleado en la prefabricación de
elementos manoportables, en este sentido se desarrollaron piezas manipulables y
aligeradas.
Se desarrollaron elementos prefabricados de fachada destinados al control solar,
bajo criterios de coordinación modular, prefabricación, estética y sostenibilidad; sin
embargo los elementos propuestos sólo cubren la necesidad de aprovechamiento de la
luz solar natural, ya que la ventilación depende más del cerramiento secundario (vidrio,
sistema de ventanas) que de los elementos prefabricados diseñados.
Se estudió y comprendió la composición y propiedades de los elementos como
productos prefabricados:
- Composición: alto contenido en cemento, dosificación adecuada de triturado
(recomendado dosificación 1:2:2), resistencias de 3.000 PSI, fraguado en cortos
período de tiempo (aditivos).
- Vida útil prolongada y de bajo mantenimiento.
- Acabado, sin necesidad de retoques posteriores a su fabricación; sin embargo,
durante la experiencia este fin no se pudo cumplir a cabalidad debido a la falta de
herramientas de vibro-compactación para este fin.
Se desarrolló un sistema básico de instalación y montaje de las piezas
prefabricadas basado criterios de procesos constructivos sistematizados como montaje y
ensamblaje de piezas, de manera rápida sin necesidad de mano de obra ni herramientas
especializadas, lo que puede dar pie a posterior cualificación de la mano de obra.
76
En resumidas cuentas, se desarrolló un sistema y criterios para el control solar, con
calidad arquitectónica y espacial; a partir de la innovación y uso prefabricado del
concreto como material no
estructural; nuevos materiales de acabado, livianos,
modulares y de formato manoportable, que ayuden a la adecuación de los espacios
interiores, con sistemas constructivos y procesos de montaje claros y coordinados.
Factibilidad e innovación
Se tiene como producto innovador:
- Solución sencilla, rápida y eficiente.
- Versatilidad
del
producto,
diversas
disposiciones
dependiendo
de
los
requerimientos y de lo que se quiera lograr a nivel compositivo.
- 1 UNICA pieza MODULAR y MANOPORTABLE (ligera) = Sistema de piel +
Control solar.
- Proceso de montaje fácil, con posibilidad de capacitación de mano de obra no
demasiado especializada.
- Manejo del material, en su producción y posible desmontaje posterior, para
reutilización o bien demolición controlada (gerencia de los residuos).
La investigación es viable debido que su producto puede ser implementado
posteriormente en el campo de la construcción, ya que por los sistemas empleados, los
materiales, fábricas o bien los principios constructivos, no implica grandes cambios en
la industria actual de la construcción, tomando como base los sistemas constructivos
77
tradicionales. Generando un material nuevo, sin distinción de estrato estéticamente rico
y eficiente, donde a partir de las técnicas constructivas ya conocidas, el apoyo de las
industrias productoras de cemento y la posibilidad de cualificación de la mano de obra,
se logre la unificación de esfuerzos por un objetivo común, el aporte tanto social como
económico a la industria de la construcción y a la sociedad.
Hacia dónde va la investigación
Esta investigación se realizó en el rango de un semestre, como un proceso abierto a
seguirse explorando una vez terminada la experiencia, a partir de las conclusiones
presentadas. En este sentido es pertinente seguir explorando el tema, con el fin de darle
continuidad al proyecto y perfeccionamiento del mismo.
Así mismo a partir de la metodología desarrollada en este proceso investigativo, sirva
de base a investigaciones subsiguientes, la exploración de las formas, sistemas de
montaje e incluso variaciones en cuanto al material empleado, distintos del concreto.
Algunas recomendaciones
Revisión a profundidad de la capacidad estructural del montaje desarrollado.
Prueba con aditivos aligerantes en la mezcla de concreto. Ej. Expancel.
Profundización de los análisis bioclimáticos, en cuanto a calentamiento de los
espacios internos y ventilación, para lo cual también se debe revisar propuestas de
cerramiento como vidrio y ventanas.
78
CONCLUSIONES DE LA EXPERIENCIA
Con la pasantía en el LEET41 se logró un enriquecimiento integral, tanto cultural como
profesional, en este último propició el trabajo y convivencia con otros estudiantes y
profesionales de las distintas destrezas que implica la práctica profesional de la
arquitectura.
Implicaciones de una investigación
La investigación se refiere a un proceso extenso, de indagación, es un proceso de ida y
vuelta, donde el punto de partida no necesariamente es el punto de llegada.
Lo importante de la experiencia investigativa, no es cerrar una cortina tras haber
logrado ciertos objetivos planteados sino más bien abrir puertas, oportunidades y
caminos a partir de resultados parciales. Es un proceso que admite más, vaivenes tanto
durante el proceso como desarrollos posteriores, dando pie a la continuidad de los
proyectos y perfeccionamiento de los mismos.
En el desarrollo del proceso investigativo se trata la investigación desde el punto de
vista tanto teórico como práctico, y es clave mantener la rigurosidad en cuanto al
manejo de los recursos, del tiempo y de la información obtenida. Siempre se puede más
información y material pero hay que tomar decisiones con la información que se maneja
ya que ‚el exceso de información genera par{lisis‛.
La investigación no sólo implica innovación sino también descubre la identidad y
sensibilidad cultural
así como la pertinencia del tema investigado, es crucial
comprender la realidad y responder a ella. Responder como arquitectos de estudios
materializables.
41
Laboratorio de Estudios y Experimentación Técnica en Arquitectura LEET
79
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS:
AGUIRRE D., F. Normas y manuales del instituto eduardo torroja de la construcción y del
cemento.
Asocreto, A. C. (2004). Concreto Colombia 1994-2004: arquitectura, ingeniería, estética.
Bogotá: Talleres Gráficos D'Vinni. ISBN 958-97371-2-9
CHING, F. D. (1995). Arquitectura: forma, espacio y orden. México, Naucalpan:
Ediciones G. Gili, S.A. de C.V.
DANZ, E. (1967). La Arquitectura y el sol: Protección solar de los edificios. Barcelona:
Editorial Gustavo Gili, S.A.
FERNÁNDEZ O., J. A. (1974). Prefabricación: Teoría y Práctica. Tomo 1. Barcelona:
Editores técnicos asociados, S.A.
HOFFMAN.GRIESE.MEYER-BOHE. (1974). FACHADAS. Forma y detalle de paredes y
revestimiento exteriores. Barcelona: Editorial Blume.
INAVI, C.V.C., AVIE. Experiencia venezolana sobre prefabricación y racionalización de la
construcción. Aspectos técnicos y de producción de sistemas constructivos. Tomo 1.
LOZADA L., A. (2008). La Piel del Edificio: Acabados arquitectónicos de superficie. Cali:
Universidad del Valle.
MEYER-BOHE, W. (1969). Prefabricación. Manual de la construcción con piezas
prefabricadas. Barcelona: Editorial Blume.
NISSEN, H. (1976). Construcción Industrializada y diseño modular. Madrid: H. Blume
Ediciones.
TURSEN, S. H. (1976). Fachadas prefabricadas de hormigón. Madrid: Hermann Blume
Ediciones.
80
CONSULTAS DE INTERNET:
Xercavins V., E. (n.d.). PBX, Centre de Càlcul S.L./ACE, Asociación Consultores de
Estructuras. La prefabricación en edificios singulares. Consultado el 10 de Febrero de 2009,
en
http://www.pbx.cat/arxius/documents/estudis/05/Prefabricacion_en_edificios_singulare
s.pdf
ZARABOZO G., A. (1981, Septiembre). (Revista de obras públicas). Consultado el 10
de Febrero de 2009, en
http://ropdigital.ciccp.es/pdf/publico/1981/1981_septiembre_3196_04.pdf
INFORMES Y REVISTAS:
D'Ors, V. (1968). Tres consideraciones generales. Arquitectura, Año 10 (111), 10.
Norma Técnica Colombiana NTC-45. Ingeniería civil y arquitectura. Coordinación
modular de la construcción. Bases, definiciones y condiciones generales. Segunda revisión,
1981-07-29. Instituto Colombiano de Normas Técnicas, ICONTEC.
Norma Técnica Colombiana NTC-4678. Ingeniería civil y arquitectura. Método de ensayo
para determinar la absorción de prefabricados de concreto no cubiertos por otros ensayos
específicos. 1999-10-27. Instituto Colombiano de Normas Técnicas, ICONTEC.
PUBLICACIONES E INVESTIGACIONES Laboratorio de Estudios y
Experimentación Técnica en Arquitectura LEET:
• Membranas en hormigón Reforzadas con Fibras Sintéticas.
• Texturas Inteligentes del Concreto.
ASISTENCIA A SEMINARIOS:
• Seminario Internacional Eficiencia Energética y ambiental en edificaciones. MedellínColombia.
• Foro XX Encuentro Nacional de Facultades de Arquitectura.
81
APÉNDICE
APÉNDICE 1: Descripción del Grupo de Investigación Laboratorio de Estudios y
Experimentación Técnica en Arquitectura – LEET, de la Universidad Pontificia
Bolivariana UPB de Medellín, Colombia
Coordinador: Alejandro Restrepo Montoya
Categoría de clasificación en COLCIENCIAS: Categoría B.
Colciencias es el Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación en Colombia. Sus
categorizaciones son un reconocimiento a la calidad investigativa del grupo a nivel internacional.
Descripción de la actividad investigativa en el grupo
1. Gestión y Planeación de la Investigación
1.1 Objetivos del Grupo
Objetivo General
Investigar, producir conocimiento y transferirlo al ámbito académico, profesional y a la comunidad en
general, sobre nuevas posibilidades de desarrollo tecnológico en materiales, técnicas y procesos para la
construcción de la arquitectura.
Objetivos Específicos
- En docencia
Fortalecer el saber técnico en la Facultad de Arquitectura de la Universidad Pontificia Bolivariana a través
de la cualificación de sus docentes, investigadores e integrantes de los semilleros de investigación.
- En investigación
Posicionarse en el medio académico, profesional y empresarial como un grupo de excelencia en estudios
técnicos, que plantea nuevos usos para los materiales y mejora las técnicas utilizadas tradicionalmente
para la construcción de la arquitectura.
- En extensión
Cualificar a la comunidad académica y sus profesionales a través de programas de extensión y formación
avanzada; y a los operarios vinculados a los procesos de construcción de la arquitectura a través de
programas de capacitación y educación no formal.
82
1.2. Líneas de investigación
- Técnicas Constructivas e Innovación Tecnológica
Estudia e investiga los materiales y sus formas de instalación en proyectos de arquitectura. El campo de
investigación de esta línea comprende nuevos materiales, materiales tradicionales, y nuevas aplicaciones
de estos materiales a los edificios.
- Procesos Administrativos
Estudia e investiga aspectos de gestión y administración relacionados con los procesos constructivos.
Orienta sus estudios al manejo del recurso humano, económico y de tiempo, y su interacción en la
materialización del proyecto.
- Arquitectura Sostenible
Estudia e investiga la arquitectura y su cualificación ambiental. Plantea estudios sobre bienestar,
conservación de recursos naturales, interacción entre el hombre, el espacio construido y el medio
ambiente, para conseguir un hábitat sano, saludable y en armonía con el planeta.
El laboratorio para las actividades de docencia, investigación y extensión del Grupo de Investigación,
cuenta con:
Aula permanente de trabajo: Oficina 405, Bloque 10, Escuela de Arquitectura y Diseño, Universidad
Pontificia Bolivariana.
Equipos: 1 computador HP, 3 computadores Dell,1 impresora Epson 1500, 1 scanner HP, 1 cámara
fotográfica Sony ciber-shot DSC-H2, 1 cámara fotográfica Sony, 1 cámara de video Sony, 1 plotter HP.
83
APÉNDICE 2: Cronograma_Actividades varias y complementarias
84
85
APÉNDICE 3: Zanzibar: 11 agosto 2009_vaciado de enchapes reforzados con fibra
sintética
86
APÉNDICE 4: Zanzibar: 26 agosto 2009_Vaciado de probetas para la evaluación de la
cascarilla de arroz en el concreto
103
APÉNDICE 21: Vistas
104
APÉNDICE 22: Vistas
105
APÉNDICE 23: Fotomontajes_ Situación actual y situación propuesta
Los Naranjos Humboldt “MARHUANTA” Grupo Humboldt.
Edo. Miranda-Venezuela. Edificios residenciales de construcción
tipo túnel. Fuente: Personal
106
APÉNDICE 24: Fotomontajes_ Situación actual y situación propuesta
Barrio Toma de La Guairita. Edo. Miranda-Venezuela.
Edificios residenciales de construcción tipo túnel.
Fuente: Personal
107
APÉNDICE 25: Fotomontajes_ Situación actual y situación propuesta
Los Naranjos Humboldt “MARHUANTA” Grupo Humboldt.
Edo. Miranda-Venezuela. Edificios residenciales de construcción
tipo túnel. Fuente: Personal
108
APÉNDICE 26: Certificado de asistencia