5. Innovación en la Ingeniería de Construcción

El presente es un documento de trabajo elaborado para el
estudio “Estado del Arte y Prospectiva de la Ingeniería en México
y el Mundo”, realizado por la Academia de Ingeniería de México
con el patrocinio del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.
La información así como las opiniones y propuestas vertidas en
este documento son responsabilidad exclusiva de los autores.
La Academia y los autores agradecerán las sugerencias y
comentarios de los lectores para mejorar su contenido y las
omisiones en que se haya incurrido en su elaboración.
1
Innovación en la Ingeniería de Construcción
Contenido
Innovación en la Ingeniería de Construcción ..................................... 2
Innovación en la Ingeniería de Construcción ..................................... 3
Industria de la construcción ........................................................... 4
Innovación en la construcción ........................................................ 7
Repensando la construcción .......................................................... 13
Proyectos de Capital FIATECH ....................................................... 18
Nuevas Tecnologías ..................................................................... 26
Concreto Inteligente (Smart Concret) ............................................. 27
Uso de caucho de neumáticos reciclados en el concreto..................... 29
SIMCON: Slurry Infiltrated Mat Concrete ......................................... 30
Concreto verde ........................................................................... 33
Cemento Translúcido ................................................................... 34
Construcción Bioclimática o Bioconstrucción .................................... 36
Construccion Esbelta .................................................................... 55
Referencias ................................................................................ 57
2
Innovación en la Ingeniería de Construcción
Elaborado por los Ings. Carlos A. Morán Moguel y Enrique Jiménez
Espriú, académicos titulares de la Academia de Ingeniería, con la
colaboración del Ing. Jonatthan Ulises Vega Gallaga.
El presente documento tiene por objeto destacar la importancia que
tiene la innovación en la construcción para el desarrollo tecnológico e
industrial, por lo cual se realiza una breve descripción de la importancia
económica del sector de la construcción, así como algunas innovaciones
tecnológicas, en materiales y procesos referentes a la industria.
Es muy importante que en el país se intensifique la difusión del tema, y
que todos los actores de la sociedad se comprometan desde el ámbito
que les corresponde, para generar un mayor desarrollo en cuanto a la
tecnología en construcción.
La necesidad de innovación en la industria de la construcción ha sido
durante mucho tiempo destacada tanto dentro como fuera de la
industria. Cambios en los mercados mundiales, el aumento de las
expectativas del cliente, y la presión del gobierno han llevado a la
innovación a convertirse en un elemento clave para el sector de la
construcción. La innovación tiene que estar en el centro de los esfuerzos
de la industria de la construcción para mejorar la productividad y
desarrollar nuevas capacidades.
Innovación en la construcción es considerado como el acto de introducir
y utilizar las nuevas ideas, tecnologías, productos y / o procesos
orientados a la solución de problemas, ver las cosas de otra manera,
mejorar la eficiencia y la eficacia, o mejorar el nivel de vida (La
Fundación de Investigación de Ingeniería Civil (CERF)). Una estrategia
consciente para gestionar la innovación es crucial a fin de detectar
oportunidades y convertirlas en crecimiento.
3
Industria de la construcción
La industria de la construcción produce beneficios tanto en las empresas
como en el bienestar de la población. En las empresas, el sector de la
construcción contribuye a fortalecer a la industria nacional en sus
procesos de producción, distribución y comercialización, haciéndola más
productiva y competitiva, al crear carreteras, puertos, aeropuertos y
telecomunicaciones para el transporte de mercancías, personas e
información; al cimentar las instalaciones que suministren energía
eléctrica, petróleo y gas, para proveer los energéticos requeridos; al
erigir instalaciones turísticas que permitan el acceso de recursos
económicos adicionales al país, una de las principales fuentes de
ingresos para México; y al construir escuelas, hospitales y clínicas, para
capacitar al personal y cuidar la salud de los habitantes.
La construcción atiende las necesidades de infraestructura que
demandan las familias y las empresas, aportando soluciones prácticas y
efectivas. Su contribución económica al país también es significativa, ya
que aporta el 6.5% del Producto Interno Bruto.
4
El sector de la construcción genera aproximadamente 4.6 millones de
empleos directos en las obras que se realizan en el país cada año, la
participación del empleo de la construcción en el empleo total es de
7.8%.
Asimismo, la industria de la construcción genera 1.8 millones de
empleos de forma indirecta. Por su efecto multiplicador, de cada 100
pesos que se destinan a la construcción, 54 pesos se emplean para la
compra de servicios y materiales que ofrecen en 37 ramas económicas
que integran la cadena productiva de la construcción.
Dentro de las 500 empresas más importantes presentadas por la revista
expansión 14 son de la industria de la construcción, 5 son empresas del
sector cementero y 2 del sector de materiales para la construcción.
5
Empresas del sector Construcción
Empresa
Empresas ICA
CICSA
OHL México
IDEAL
Gicsa
Global Offshore México
Pinfra
Grupo Indi
Coconal
Grupo Mexicano de Desarrollo
Copachisa
Carvid
Grupo Omega
Dycusa
Origen del capital
% Ventas del
% Ventas
% Ventas repecto al
Ventas netas
extranjero
sector
repecto al PIB
PIB acumulado
MX
MX
ESP
MX
MX
EU
MX
MX
MX
MX
MX
MX
MX
MX
30,871.4
14,134.8
7,100.6
6,546.5
3,631.3
3,473.8
3,342.8
3,309.2
2,230.2
2,161.1
2,080.7
848.1
787.3
740.9
37.99%
17.39%
8.74%
8.06%
4.47%
4.27%
4.11%
4.07%
2.74%
2.66%
2.56%
1.04%
0.97%
0.91%
0.26%
0.12%
0.06%
0.06%
0.03%
0.03%
0.03%
0.03%
0.02%
0.02%
0.02%
0.01%
0.01%
0.01%
0.26%
0.38%
0.44%
0.50%
0.53%
0.56%
0.58%
0.61%
0.63%
0.65%
0.67%
0.67%
0.68%
0.69%
Empresas del sector Cemento y Materiales
Origen del capital
% Ventas del
% Ventas
% Ventas repecto al
Ventas netas
extranjero
sector
repecto al PIB
PIB acumulado
Cemex
MX
197,801.0
86.28%
1.67%
1.67%
Holcim Apasco
SUI
14,640.0
6.39%
0.12%
1.80%
Grupo Cementos de Chihuahua
MX
9,128.7
3.98%
0.08%
1.87%
Corporación Moctezuma
HOL
6,783.4
2.96%
0.06%
1.93%
Lafarge Cementos
FRA
914.8
0.40%
0.01%
1.94%
Empresa
Empresas del sector Materiales para la construcción
Empresa
The Home Depot México
ADS Mexicana
Origen del capital
% Ventas del
% Ventas
% Ventas repecto al
Ventas netas
extranjero
sector
repecto al PIB
PIB acumulado
EU
13,000.0
0.16%
0.11%
0.11%
EU
876.2
0.01%
0.01%
0.12%
Sumando las ventas de las empresas anteriores da un total de
324,402.8 millones de pesos de los cuales el 86% son ventas de
empresas nacionales. Por todo lo anterior la industria de la construcción
es muy importante a nivel nacional, por lo cual la innovación en ésta
generaría grandes beneficios al país.
6
Innovación en la construcción
La innovación en construcción, tiene aspectos esenciales que la
diferencian de otros sectores; de hecho, es una actitud que refleja de
manera menos inmediata que otras actividades la evolución de la
sociedad, pero es un procedimiento en muchos casos de mayor alcance
social, con repercusión directa sobre el bienestar y la seguridad de los
ciudadanos; una conducta o compromiso de las Instituciones o los
particulares, que afecta no solamente a los productos de construcción,
su fabricación y su puesta en obra, también a muchos otros aspectos
relacionados, como son la generación o crecimiento de las empresas, la
actividad de Ingenieros y Centros de Investigación, las políticas
específicas de Gobiernos y Administraciones públicas, etc.
Existe una oferta creciente de productos de construcción. A los
productos ya conocidos se añaden nuevas propuestas de fabricantes y
diseñadores que desean dar respuesta a más complejas y variadas
exigencias. Con los nuevos productos y las nuevas formas de construir
se dan respuestas, a nuevos requisitos, por ejemplo mayores niveles de
iluminación, térmicos o acústicos para el confort de las personas, pero
también, en muchos casos, se hacen propuestas para modificar los
hábitos de la sociedad. A las dificultades que conlleva la actividad de
proyectar y construir, se suma la necesidad de evaluar los nuevos
productos para decidir su utilización.
La innovación en construcción tiene connotaciones esenciales que ha
diferencian de otros sectores; la construcción no sólo está formada por
muchas técnicas, el proceso constructivo es también complejo porque
involucra a muchos sectores, a otras industrias, un proceso en el que el
producto de construcción es sólo una parte; una parte pequeña, con sus
técnicas específicas, pero con gran influencia en el resultado final.
La innovación debería ser entendida como un proceso social en el que,
son los fabricantes, los Gobiernos, los Centros de Investigación y los
usuarios los que establecen la intensidad y dirección del desarrollo
tecnológico. La forma como estos agentes integran el concepto
innovación en sus actuaciones determina la aceptación de los nuevos
materiales y técnicas de construcción.
En el diccionario de la Real Academia de la Lengua, Innovar es
“introducir novedades”, e innovación, además de la acción y efecto de
7
innovar, la “Creación o modificación de un producto y su introducción en
el mercado”.
No existe una definición clara del concepto de innovación relacionado
con la construcción, pero, por su incidencia en aspectos muy específicos
de este sector, algunas definiciones son:
“Innovación es el éxito de la explotación de nuevas ideas. La relación
entre ciencia y tecnología con los elementos comerciales de gestión,
marketing y conocimiento”.
“La innovación es un nuevo o mejorado procedimiento, producto o
servicio. La innovación tiene tanto que ver con la forma en que las
empresas hacen negocios como con lo que éstas ofrecen a los
consumidores. La innovación afecta a cualquier aspecto de la empresa:
tecnología, operaciones financieras, investigación y desarrollo, procesos
de fabricación, red de ventas o soporte post-venta”.
“La innovación, cuando tiene éxito, es un cambio a mejor”
“Las teorías más recientes sobre el crecimiento incorporan el
conocimiento como un factor de producción más, conocimiento que tiene
su reflejo en métodos más eficaces de producción y organización, y en
nuevos y mejores productos y servicios. En este contexto, la innovación
se revela como el resultado de múltiples interacciones entre los distintos
agentes existentes: universidades, centros públicos y privados de
investigación, empresas y grupos empresariales, entidades financieras,
usuarios y administraciones públicas”
"La innovación es el proceso mediante el cual las empresas tratan de
adquirir y ampliar sus competencias tecnológicas, entendida como el
conjunto de recursos que una empresa posee y la forma en que éstos
son transformados por las capacidades de innovación"
"La innovación se entiende como la aplicación de nuevos conocimientos
a la industria, e incluye nuevos productos, nuevos procesos, y el cambio
social y organizacional"
"Una innovación tecnológica La innovación es el proceso mediante el
cual las empresas tratan de adquirir y ampliar sus competencias
tecnológicas, entendida como el conjunto de recursos que una empresa
posee y la forma en que éstos son transformados por las capacidades de
innovación" "La innovación se entiende como la aplicación de nuevos
8
conocimientos a la industria, e incluye nuevos productos, nuevos
procesos, y el cambio social y organizacional"
"Una innovación tecnológica de producto es la implementación y/o
comercialización de un producto con características mejoradas, tales
como ofrecer objetivamente mejores servicios o nuevos para el cliente.
Un proceso de innovación tecnológica es la aplicación y adopción de un
nuevo o significativamente mejorado método de producción o de
entrega. Esto puede implicar cambios en los equipos, recursos humanos,
métodos de trabajo o una combinación de estos.”La similitud entre estas
definiciones es que algo nuevo se crea, ya sea un producto o un
proceso y éste es puesto en uso. La razón de una empresa para hacer
innovación es aumentar su competitividad. La finalidad es aumentar las
cuotas de mercado y por lo tanto los beneficios, o se trata simplemente
de una estrategia de supervivencia. Debe haber un interés también para
las industrias como los sectores a ser innovadores.
La motivación de los innovadores depende de las acciones de los
clientes y es en gran medida iniciada por el cliente, ya sea como una
demanda o como un nuevo producto, servicio o para llenar una falta
que el cliente no sabía que existía. Ninguna empresa puede o quiere
comprometerse en una acción innovadora, si no hay tiempo o el
reembolso de la misma. Tiempo y dinero son los motivadores de la
innovación.
De estudios sobre la situación internacional relativa a la inversión y
apoyo a la innovación, se obtienen diversas conclusiones significativas
como son:

Los países más industrializados invierten no sólo más dinero en
investigación, también lo hacen en proporción mayor a su número
de habitantes.

La actividad de la construcción es siempre más pronunciada que la
que se da en el conjunto de la economía. Oscilaciones mayores
tanto en épocas de expansión como de recesión que son
consecuencia del carácter siempre más cíclico del sector y su
sensibilidad a los cambios.

La influencia definitiva que tiene el sector público, al ser el Estado
el que más invierte, es consecuencia de que sólo las compañías
más competitivas puedan sobrevivir en los periodos de crisis, no
sólo por ofrecer productos de mayor calidad, sino además porque
en esas situaciones es cuando más solvencia se requiere.
9

Los momentos de mayor innovación en construcción coinciden
precisamente con los finales de periodos de crisis económicas.

Lo que en ámbitos especializados se denomina el “efecto arrastre”
de la demanda de construcción sobre la restante actividad
económica. Es decir por cada millón de euros de PIB de la
industria de la construcción se induce una actividad adicional en
los sectores suministradores y complementarios por valor de 1,5
millones.
Los campos de investigación de las empresas constructoras, se pueden
resumir en los siguientes grandes grupos:







Prestaciones de los materiales, durabilidad y seguridad de las
actividades de la construcción.
Desarrollo de tratamientos y aplicaciones para los materiales
tradicionales.
Búsqueda de nuevos procesos, mejora de los sistemas de control.
Implementación de métodos actuales de diseño, desarrollo de
software específico.
Sistemas de bajo impacto en el medio ambiente y sus aplicaciones
en la construcción.
Tecnologías emergentes.
Investigación de nuevos procedimientos de transporte y su
gestión.
La innovación realizada en las obras, conlleva el problema de rescatar
los procesos efectuados para difundirlos en el seno de la empresa,
aspecto ligado al sistema de gestión del conocimiento, y que sirvan de
modelo para posteriores actuaciones, transmitiendo las experiencias y
mejorando los resultados.
Cada proyecto de construcción es, por definición, un proyecto de
innovación iniciada por las exigencias del cliente. Todo proyecto de
construcción de un nuevo edificio tiene unas necesidades específicas en
función de las nuevas demandas. Los conocimientos existentes y
técnicas se combinan para formar algo nuevo. El problema en el
proceso de construcción es que está lejos de ser un óptimo proceso de
innovación. Muchos de los problemas percibidos en el sector de la
construcción, así como formas inapropiadas de la cooperación efectiva
10
obstaculizan un proceso innovador óptimo. El resultado de hoy es que,
aunque la mayoría de proyectos tienen éxito, la difusión de nuevos
conocimientos se detiene al final de cada proyecto individual.
Las dificultades para asimilar el aprendizaje se han encontrado tanto en
los proyectos de construcción, especialmente en la transmisión de
conocimientos de un proyecto a otro. El aprendizaje es considerado
como el factor más importante en el proceso de innovación. La
adquisición de nuevos conocimientos depende de recursos externos y la
capacidad de absorción. La capacidad para adquirir y hacer uso del
conocimiento es un ciclo de auto-refuerzo. Cuanto más conocimiento
adquiera una organización en el pasado, más fácilmente se puede
adquirir nuevos conocimientos en el futuro.
La motivación es esencial en el proceso de innovación, y se debe
principalmente al ganar un contrato y ver un beneficio potencial. En un
proceso tan complejo como el proceso de construcción hay muchas
causas diferentes que pueden resultar en la reducción de la motivación,
de hecho, cualquier cosa que perturbar el proceso de innovación reduce
la motivación.
Al comparar el proceso de construcción con los aspectos que se
consideran necesarios para el proceso de innovación, es evidente que
hay problemas en el sector que en diversos grados obstaculizan las
innovaciones. El proceso de innovación en la industria de la construcción
tiene que ser mejorado. Se sugieren las siguientes proposiciones para
lograr formas de cooperación que fomenten la innovación:









Permitir a los actores a participar durante un largo periodo de
cada proyecto.
Fomentar la participación temprana de los diferentes partidos.
Fomentar la relación y la cooperación con otras partes.
Asignar el riesgo y la recompensa, que debería estar claramente
definido y correcto.
Mejorar el reconocimiento de los clientes a la necesidad de
innovación.
Investigación en nuevos materiales y apoyar su uso.
Tecnologías amigables con el medio ambiente.
Apoyos gubernamentales para fomentar la innovación en las
empresas.
Una construcción basada en el conocimiento, compartiendo las
experiencias y generalizando la digitalización de la información y
11







del conocimiento relativo a todos los estadios de vida de un
proyecto.
Procesos
orientados
al
rendimiento:
que
aseguren
la
cumplimentación de los requerimientos expresados por el cliente y
el énfasis en la percepción del valor desde la perspectiva del
cliente. Ello implica la mejora de la eficiencia y eficacia de los
procesos de gestión empresarial y la integración del conjunto de la
cadena de valor.
La gestión integral del ciclo de vida, incluyendo todos los factores
asociados a los diversas estadios de vida de una edificación, desde
el proyecto a la demolición.
Interoperabilidad flexible, entre sistemas heterogéneos de
información y comunicación que permita una interacción
permanente entre el conjunto de agentes del sector.
Equipos virtuales, que combinen competencias distribuidas.
La reducción de los plazos de ejecución: Las constructoras
estiman en torno al 20% de sus gastos generales, los costos
debidos al equipo humano y material inmovilizado en las obras.
La sostenibilidad y reducción del impacto ambiental: Teniendo
presente que la producción de materiales para la construcción
representa el 50% de las materias primas extraídas de la
naturaleza y que, adicionalmente, los escombros de la demolición
representan el 22% de los desechos generados por la actividad
humana.
La reducción de la siniestralidad laboral: Una mejora significativa
en los niveles de seguridad del sector y, por ende, en el costo de
la siniestralidad laboral para las empresas.
Para que puedan producirse saltos cualitativos dentro del sector, y para
que existan auténticos avances en la innovación es preciso que haya
un compromiso explícito y constante de la Administración, soporte de la
I+D+I, mediante políticas sustentadas con fondos e instrumentos
adecuados para apoyar las iniciativas de los proyectos de Investigación.
La industria, por su parte, deberá tener una estrategia visible, para que
toda la organización perciba que la Innovación es un elemento básico
en el futuro de la empresa, que produce una mejora de la
competitividad y rentabilidad de los recursos empleados.
12
Los organismos inversores en infraestructuras, tienen que ser
conscientes de que la mejora tecnológica de los procesos repercute de
forma muy benéfica en la realización de nuevos proyectos, ya que eleva
notablemente la rentabilidad de los fondos consignados, incrementando
la competitividad global del sector.
La Innovación en las empresas pequeñas de construcción difiere
significativamente de los procesos de innovación en las empresas más
grandes. Hay muchas razones para esto, pero los más importantes son:

Los propietarios juegan un papel clave en el impulso de la innovación
en las empresas de construcción pequeñas en comparación con su
papel en la reducción de la burocracia flexible de las grandes
empresas;

Las pequeñas empresas se centran en nichos de mercado, en
contraste con los segmentos de mercado más amplio que las grandes
empresas ocupan;

Las pequeñas empresas carecen de la holgura de organización que a
menudo obstaculiza la capacidad de las grandes empresas a
experimentar y comprometerse con las estrategias de inversión que
no va a dar una vuelta en el medio y largo plazo.
Dentro de la industria de la construcción se han realizado grandes
cambios en la forma de ver la industria en diferentes partes del mundo a
través de iniciativas tanto gubernamentales como privadas, dentro de
estas iniciativas se encuentra Repensando la construcción y FIATECH, de
las cuales se presentara un breve resumen de las bases de éstos
enfoques.
Repensando la construcción
El gobierno británico encargó a Sir John Egan y su grupo de trabajo
revisar las habilidades en la industria de la construcción, dando lugar a
la publicación en 1998 de Repensando la construcción. La segunda
revisión de Egan fue Habilidades para Comunidades Sostenibles, la cual
fue publicada en 2004.
13
El Informe Repensando la construcción fue encargado por John Prescott,
viceprimer
ministro
del
Reino
Unido,
y
fue
elaborado
predominantemente basado en el cliente.
El mensaje central de Repensando la construcción es que a través de la
aplicación de mejores prácticas, la industria y los clientes puedan actuar
colectivamente para mejorar su rendimiento.
La ambición del grupo de trabajo se basó en la experiencia de un
cambio radical y la mejora de otras industrias, y en la experiencia de la
entrega de mejoras en la calidad y eficiencia en programas de
construcción propia. Están convencidos de que estas mejoras se puede
propagar a través de la industria de la construcción y puestas a
disposición a todos sus clientes. Dentro de las prácticas que se tomaron
de otras industrias están las de las empresas automotrices japonesa que
se encuentran en el Reino Unido ya que por medio de la producción
esbelta se han obtenido resultados en cuanto a la disminución de
tiempos (se redujo de 40 a 15 meses el tiempo necesario desde el
diseño hasta el lanzamiento de un nuevo auto), la tasa de defectos de
los proveedores tuvo una disminución de 3% a solo 5 partes por millón,
como resultado de estas mejoras en la producción de automóviles del
Reino Unido las exportaciones se han incrementado en la última
década.
En 1992, la ingeniería en la industria de explotación de petróleo y gas
en el Mar del Norte se enfrenta a una crisis. El precio del petróleo bajó
de 35 dólares el barril a 12 dólares, por lo que la explotación deja de ser
rentable. Operadores de plataformas, contratistas y proveedores se
reunieron para formar la Iniciativa de Reducción de Costos de la Nueva
Era (Cost Reduction Initiative for the New Era) o CRINE por sus siglas en
ingles, la cual fue un esfuerzo de cooperación para encontrar formas de
reducir las actividades derrochadoras en la construcción de las
plataforma.
Después de 12 meses de investigación y análisis se publicó el informe
del CRINE, donde se recomienda: especificaciones funcionales en lugar
de prescriptivas; prácticas de trabajo comunes; contratos no
contencioso y de colaboración, la reducción de la burocracia de
adquisición, y un solo órgano de la industria de precalificación. Estas
14
recomendaciones fueron puestas en práctica por la industria. Como
resultado, el costo se redujo en un 40%.
Un resultado inesperado fue el surgimiento de una red de personas
innovadoras, comprometidos con el curso de la cooperación para seguir
mejorando. En 1997 CRINE se había transformado en la Red CRINE, un
agente de cambio continuo y una marca para la reducción de costos y la
competitividad de la industria petrolera. Su visión es "Las personas que
trabajan en conjunto para hacer que la industria petrolera y de gas del
Reino Unido sea competitivo en cualquier parte del mundo para el año
2000". CRINE sigue siendo un modelo de "esfuerzo de cooperación" en
la cadena de suministro que ha sido imitado y copiado en muchas partes
del mundo.
El informe presentado destaca entre otras cosas:
La industria de la construcción del Reino Unido en su mejor momento es
excelente. Su capacidad para entregar proyectos difíciles e innovadores
coincide con la de cualquier sector de la construcción en el mundo.
Sin embargo, hay una gran preocupación de que la industria en su
conjunto es de bajo rendimiento. Tiene una baja rentabilidad e invierte
muy poco en capital, investigación, desarrollo y formación. Muchos de
los clientes de la industria no están satisfechos con su rendimiento
general.
Se identificaron cinco factores de cambio que se necesitan establecer en
la agenda de la industria de la construcción en general: un liderazgo
comprometido, una orientación al cliente, procesos y equipos
integrados, un programa impulsado por la calidad y el compromiso con
las personas.
La experiencia dice que las metas ambiciosas y la medición efectiva del
desempeño son esenciales para ofrecer mejoras. Se propuso una serie
de objetivos de mejoras anuales y un mayor uso de los datos de
rendimiento de la industria para informar a sus clientes.
La necesidad de mejorar la calidad y reducir los desperdicios en los
procesos de construcción.
La importancia de los acuerdos de colaboración contractual en vez de
enfrentamientos para la entrega de una cultura de calidad total.
15
Un compromiso con la creación de proyectos de demostración y para
favorecer el cambio cultural y el aprendizaje compartido.
Los objetivos se basan en experiencia propia y la evidencia que se ha
obtenido de los proyectos en el Reino Unido y el extranjero. Los
objetivos incluyen la reducción anual del 10% en el costo de la
construcción y el tiempo de construcción. También proponemos que los
defectos en los proyectos se deben reducir en un 20% por año. A
continuación se presenta la tabla de objetivos:
indicador
de Mejora
costo
capital
por año
de Todos
los
gastos excluyen
do la tierra y las
finanzas. Reducir
en
un
10%
tiempo
de Tiempo de la
construcción
aprobación
del
cliente a la
terminación real.
Reducir en un
10%
previsibilidad
Número
de proyectos
terminados a
tiempo y dentro
del presupuesto.
Aumentar en un
20%
defectos
Reducción
del
número
de defectos en
la entrega.
Reducir en un
20%
El
desempeño
principales clientes y
construcción
actual de los
empresas de
Principales clientes y sus cadenas de
suministro han logrado reducciones
de costes de entre 6 y 14% en los
últimos
cinco años.
Ahora
están logrando un promedio de 10%
o más por año.
Los principales clientes del Reino
Unido y
empresas
de
diseño y construcción en
los
EE.UU. están logrando actualmente
reducciones
en el
tiempo
de
construcción de oficinas,
carreteras, tiendas y casas de 1015% por año.
Muchos clientes principales han
aumentado la previsibilidad en más
del 20% anual en los últimos
años, y ahora
con
regularidad alcanzan
tasas
de predicción de 95% o más.
Hay
mucha
evidencia para
sugerir que la meta de cero defectos
se puede lograr a través de la
construcción en
cinco
años. Algunos clientes
del
Reino
Unido y las empresas de EE.UU. de
construcción regularmente logran cer
16
accidentes
Reducción en el
número
de
accidentes de
notificación
obligatoria.
Reducir en un
20%
productividad
Aumento
valor
añadido per
cápita
Aumento
10%
del
del
Volumen
de Volumen
de
ventas
ventas
y beneficios
y beneficios de
las empresas de
la construcción.
Aumento
del
10%
o defectos en la entrega.
Algunos clientes líderes y empresas
de
construcción han logrado
recientemente la reducción de los
accidentes de
notificación
obligatoria de 50 a 60% en dos
años o
menos, con
las
consiguientes reducciones
sustanciales
en los
costos
del
proyecto.
La construcción en Reino Unido
parece
lograr ganancias
de
productividad del 5% al año. Algunos
de los mejores proyectos del Reino
Unido y
de EE.UU. demuestran
aumentos equivalentes a 10-15% al
año.
Las
mejores
empresas
de construcción están aumentando el
volumen
de
negocios y
las
ganancias en un 10-20% al año,
y están aumentando sus márgenes
de ganancia como una proporción del
volumen de ventas muy por encima
de la media del sector.
Para lograr estos objetivos la industria tendrá que hacer cambios
radicales en los procesos. Estos procesos deben ser explícitos y
transparentes para la industria y sus clientes. La industria debe crear un
proceso de proyecto integrado en torno a cuatro elementos clave: el
desarrollo de productos, la implementación del proyecto, la asociación
de la cadena de suministro y la producción de componentes. La mejora
sostenida debe ser integrada a través del uso de técnicas para la
eliminación de residuos y el aumento de valor para el cliente.
La industria debe proporcionar las condiciones de trabajo dignas,
seguras y mejorar las capacidades de gestión y de supervisión en todos
los niveles. La industria debe diseñar proyectos para facilitar la
construcción haciendo el uso máximo de componentes y procesos
estandarizados.
17
La industria debe reemplazar a la licitación con las relaciones a largo
plazo basada en la medición clara del rendimiento y mejoras sostenidas
en la calidad y la eficiencia.
En resumen, se propuso iniciar un movimiento para el cambio en la
industria de la construcción, para la mejora radical en el proceso de
construcción. Este movimiento será la manera de apoyar la mejora y el
aprendizaje compartido.
Proyectos de Capital FIATECH
“FIATECH es un lugar donde los propietarios, empresas de ingeniería y
proveedores pueden reunirse en torno a un acuerdo en común con una
visión del futuro y trabajar de manera colaborativa para ayudar a
desarrollar soluciones a las "necesidades reales" que impulsan el estado
actual hacia la visión de futuro. " Judy Passwaters, Director de
Ingeniería de DuPont
Los Proyectos de Capital Technology Roadmap (CPTR) son un esfuerzo
cooperativo de las asociaciones, consorcios, agencias gubernamentales
y la industria, las cuales trabajan en conjunto para acelerar el
despliegue de las tecnologías emergentes y las nuevas tecnologías que
revolucionen las capacidades de la industria de proyectos de capital. La
18
iniciativa es liderada por FIATECH y está abierta a todos los actores que
están comprometidos con el futuro éxito de la industria.
El propósito de FIATECH es establecer una visión de consenso para la
industria de proyectos de capital y una iniciativa de unificación para
alcanzar la visión.
La industria de proyectos de capital (es decir, la industria que ejecuta la
planificación, ingeniería, adquisiciones, construcción y operación a gran
escala, principalmente edificios, plantas, instalaciones e infraestructura)
es un elemento crítico en la base industrial, proporcionando la
infraestructura física que sustenta la economía y nuestra forma de vida.
El mantenimiento de esta infraestructura es un gran desafío.
La industria de proyectos de capital en gran medida se queda en la
explotación de los avances tecnológicos. Se caracteriza por grandes
diferencias en las prácticas empresariales y los niveles de aplicación de
la tecnología. Está fraccionada, con una gran desigualdad en las
herramientas y las tecnologías de empresa a empresa y en sus cadenas
de suministro.
Algunos de los temas que la industria debe considerar son:






Crecimiento de la población y los cambios demográficos,
El envejecimiento de los edificios y estructuras,
Presiones sobre los recursos naturales,
Globalización de los negocios,
Las presiones económicas en los sectores público y privado, y
Cuestiones de recursos humanos.
Para hacer frente a estos temas, la industria de proyectos de capital
tiene las siguientes necesidades:




Nuevos métodos,
Tecnologías mejoradas,
Una fuerza de trabajo flexible y sensible, y
Mejora de las prácticas de negocios.
La industria por lo general no está preparada para respuestas de largo
alcance, que se extiende más allá de los límites de control de cualquier
organización. Todas estas cuestiones pueden y deben ser tratados en un
ambiente de colaboración para el éxito compartido. FIATECH
19
proporciona la integración de esa entidad, en colaboración con las partes
interesadas en la industria. La hoja de ruta de Proyectos de Capital
Tecnológico está abierta a todas las empresas, consorcios, asociaciones,
e instituciones de investigación interesadas en abordar estas cuestiones
fundamentales para la industria.
En la actualidad, no existe un esfuerzo establecido para definir objetivos
comunes, aprovechar los recursos disponibles, y cooperar para ofrecer
mejoras en la capacidad y la rentabilidad. Esta iniciativa llena ese vacío.
El impacto económico potencial para lograr las metas de la industria en
tecnología de automatización e integración es importante. La junta del
Consejo Económico estima que el valor total de la construcción en
EE.UU. comerciales / industriales en el año 2000 fue de $ 171.5 mil
millones de dólares, excluyendo a elementos relevantes e importantes,
tales como:



Equipos de ingeniería (a menudo la mitad del valor de un
instrumento de capital),
Las ampliaciones y reformas de instalaciones de capital existentes
(aproximadamente el 45% del costo de las nuevas instalaciones),
y
Muchos otros tipos de servicios de capital, tales como transporte,
producción de petróleo y gas.
Cuando estos elementos se consideran en el enfoque de los EE.UU. el
costo es de $ 230 mil millones de dólares. Estas cifras no incluyen el
valor de las instalaciones propiedad de las empresas de EE.UU. en el
extranjero. Los beneficios potenciales de la tecnología de integración y
automatización son:




Hasta 8% de reducción en los costos para la creación y renovación
de instalaciones,
Hasta el 14% de reducción en el programa del proyecto,
Ahorro de costos de reparación que van desde el 5 al 15%, y
Importantes beneficios colaterales para la seguridad nacional,
proporcionando un punto focal de la industria para mejorar la
capacidad de recuperación de capital a las amenazas externas.
20
La Visión
La visión de futuro para la industria de proyectos de capital es un
proyecto de alto grado de automatización y gestión del entorno
integrado de instalaciones en todas las fases del ciclo de vida
instalación. Basarse en escenarios de sistemas de planificación y
herramientas de modelado permitirán una evaluación rápida y precisa
de todas las opciones, lo que resulta en la selección del mejor equilibrio
entre la capacidad y la rentabilidad. Nuevos materiales y métodos,
reducir el tiempo y costo de la construcción y en gran medida ampliar el
rendimiento del servicio, funcionalidad, estética, accesibilidad,
sostenibilidad y capacidad de respuesta a las demandas cambiantes del
negocio. Esta visión se refleja en el modelo de orientación que se
presenta. Este modelo representa una estructura completamente
integrada, compuesta por nueve elementos críticos y se puede
considerar como una empresa virtual para el futuro.
21
Donde se tiene los nueve puntos fundamentales en el modelo:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Planificación de Proyectos basada en escenarios
Diseño automatizado
Adquisición automatizada integrada y red de suministro
Construcción inteligente y automatizado del lugar de trabajo
Auto-mantenimiento inteligente y reparación de instalaciones
operativas
Proyecto en tiempo real y la gestión, coordinación y control de
Instalaciones.
Nuevos materiales, métodos, productos y equipos
La tecnología y el conocimiento de la fuerza laboral
Gestión de Datos del ciclo de vida e Integración de información
22
Planificación de proyectos basada en escenarios
Objetivo
Desde un punto de vista tecnológico, el objetivo es lograr
una planificación de proyectos totalmente automatizados y un entorno
de diseño conceptual. Desde un punto de vista operativo, el objetivo es
proporcionar un nivel de automatización e interacción humana
que mejor se adapte a todos los actores, generando la posibilidad de
revisar las opciones de planificación de proyectos y escenarios de forma
rápida e interactiva, lo que resulta en el mayor valor del negocio basado
en el plan del proyecto.
Todos los datos y la información generada en esta fase del proyecto
es parte de un sistema de ciclo de vida de la información de
activos. Este sistema es la interfaz para todas las operaciones del
proyecto, las aplicaciones y flujos de información y deben ser
mantenidos y validados a través del ciclo de vida del proyecto.
Diseño automatizado
Objetivo
Acelerar el avance de la visión del diseño automatizado para mejorar la
rentabilidad, el ciclo de vida de los productos de diseño y facilitar la
interoperabilidad entre entidades asociadas con el ciclo de vida del
proyecto, resultando en importantes ahorros de costos.
El objetivo es acelerar el desarrollo y despliegue de un conjunto
integrado de asesores de diseño, herramientas automatizadas y
procesos de diseño en el campo de proyectos de capital que aumenten
la rentabilidad y mejoren el desempeño del proyecto. Los temas clave
incluyen la integración de diseño de detalle, la reutilización del diseño, la
integración de diseño y gestión de requisitos, los asesores de diseño
automatizado, y específicos de la industria de modelado y herramientas
de simulación.
Adquisición automatizada integrada y red de suministro
Objetivo
23
El objetivo es identificar y llevar a cabo mejoras en los procesos de
negocio, capacidades y tecnologías para avanzar en el desarrollo de la
cadena de suministro totalmente integrada, ingeniería, abastecimiento,
control de proyectos, entrega de lugar de trabajo y los sistemas
financieros que proporcionan la colaboración en tiempo real y la
optimización a través de la red de suministro.
Definir y documentar las mejores prácticas para la producción de la
cadena de suministro, la logística, la validación, y los flujos de
información para identificar ineficiencias y cuellos de botella y las
oportunidades de mejora.
Integrar la ingeniería, control de proyectos, sistemas financieros y los
procesos de contratación de trabajo y herramientas de apoyo.
Integrar y automatizar los procesos de trabajo de la cadena de
suministro, entrega de la obra y seguimiento de los materiales y mano
de obra.
Desarrollar los medios para evaluar objetivamente y de forma dinámica
el rendimiento de la cadena.
Construcción inteligente y automatizada del lugar de trabajo
El objetivo es rediseñar el sitio de trabajo y los procesos del proyecto
para hacer uso de la información emergente y las tecnologías de
automatización y así reducir al mínimo los costos de capital de la
instalación (mano de obra, materiales y equipos), tiempo de entrega de
instalaciones, y los costos de ciclo de vida. Para lograr este objetivo, es
necesario un
esfuerzo
concertado y
sistemático para identificar,
desarrollar, implementar y evaluar los impactos de los sistemas, los
componentes, normas y
estrategias
de
implementación. Con esta
inversión, los profesionales de la construcción que desean seleccionar
y desplegar tecnologías IACJS (Intelligent & Automated Construction Job
Site) para su uso en un proyecto concreto es mucho más fácil hacerlo
y tienen un alto grado de confianza en que las tecnologías reducirán los
tiempos y los costos de las operaciones de construcción. Proveedores
de tecnología IACJS también
se
beneficiarán
de esta
iniciativa
y participaran en el desarrollo de las arquitecturas estándares, y los
componentes del sistema.
24
Auto-mantenimiento inteligente y reparación de instalaciones operativas
Este elemento ofrece soluciones rentables y adaptables a las
operaciones específicas, a fin de determinar las condiciones de
funcionamiento óptimo de las instalaciones, mantener las operaciones
dentro del rendimiento, ofrecer condiciones de evaluación, predecir los
problemas antes de que surjan, y mejorar el rendimiento del activo a lo
largo de su ciclo de vida.
Proyecto en tiempo real y la gestión, coordinación y control de
Instalaciones.
El objetivo de este elemento es identificar y perseguir los modelos de
datos, procesos de negocio y las funciones necesarias para avanzar en
el desarrollo de una planificación de las instalaciones completamente
integrada y un sistema de gestión que puede ser visto como un sistema
en tiempo real a través del diseño, la construcción y el ciclo de vida de
la instalación. Es muy importante que este sistema pueda ser adoptado
a través de los proyectos de capital y la industria.
Los objetivos específicos incluyen:
• Definir los procesos de negocio involucrados en el proyecto y el ciclo
de vida
• Desarrollar los requisitos de las herramientas necesarias para apoyar
los procesos de negocio
• Evaluar las herramientas identificadas en el mercado y desarrollar
herramientas adicionales que se necesiten
• Desarrollar y documentar las mejores prácticas (incluyendo la
validación)
• Creación de estándares abiertos como sea necesario para el modelo de
datos
25
Nuevas Tecnologías
La ejecución de las obras ha cambiado en los últimos años, aunque la
percepción de la sociedad sigue considerando dichos trabajos como
correspondientes a una industria de baja tecnología. Sin embargo,
muchos campos han evolucionado, en sus procesos
y medios,
innovando constantemente. Por ejemplo, en los sistemas de
construcción de túneles, con la utilización de las tuneladoras de última
generación, que son “fábricas integrales”
de excavación y
revestimiento, capaces de realizar trabajos que hace poco tiempo eran
penosos, inciertos y peligrosos.
También hay que destacar la introducción de nuevas herramientas en
topografía, con los medios de posicionamiento por satélites GPS, el
láser, y los prometedores sistemas de “scanner” que han incrementado
cualitativa y tecnológicamente el desarrollo de estos trabajos.
En el campo de los materiales, han aflorado nuevos productos como los
materiales compuestos, reciclados de demoliciones, hormigones de altas
prestaciones y otros que han mejorado sus propiedades mezclándose
con fibras o uniéndose, entre sí, para producir determinados
compuestos.
En la construcción de viviendas ha aumentado la utilización de procesos
industrializados, la
incorporación de grandes
prefabricados
y el
empleo de productos, ya maduros, como el hormigón reforzado con
fibras de vidrio.
Las tecnologías emergentes como la realidad virtual, ayuda a diseñar y
visualizar carreteras y otras obras antes de ejecutarlas optimizando los
proyectos y mejorando la sostenibilidad de las mismas. La
automatización de los procesos de ejecución permite
realizar los
movimientos
de
tierras con guiado casi automático, con el
posicionamiento global por satélite y una serie de programas que dirigen
muchas de las tareas.
La utilización de herramientas y tecnologías de exploración de
hidrocarburos en la investigación de los terrenos existentes en las obras
subterráneas profundas, permiten adquirir un importante grado de
conocimiento, en profundidad, de los suelos existentes. El desarrollo de
éstas técnicas y otras similares nos acercará, en un futuro próximo, al
26
concepto de “terreno transparente”, de forma que acometamos las
obras reduciendo al máximo las incertidumbres geológicas y
geotécnicas.
A continuación se presentaran algunas innovaciones relacionadas con el
sector de la construcción:
Concreto Inteligente (Smart Concret)
El concreto ha sido utilizado ampliamente durante muchos años como
un material compuesto para distintos tipos de estructuras. Una de las
debilidades del concreto es que no soporta mucho la tensión, lo cual
puede causar grietas con facilidad. Ha habido una gran demanda para
controlar las grietas en las estructuras de concreto y evitar que éstas se
propaguen. Estos esfuerzos son importantes para la reparación
oportuna, la seguridad y durabilidad a largo plazo de las estructuras. Se
ha utilizado las evaluaciones no destructivas, como la colocación de
sensores o incrustación en las estructuras, en muchas formas para dar
cabida a la demanda, sin embargo, las pruebas se consideran caras.
El concreto inteligente ha sido desarrollado por el Dra. Deborah D.L.
Chung en la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo. El concreto
inteligente esta reforzado por fibra de carbono de un 0.2% a 0.5% del
volumen para aumentar su capacidad de sentido a la tensión o estrés,
mientras que todavía tiene buenas propiedades mecánicas.
Mediante la adición de pequeñas cantidades de fibra de carbono en el
concreto con una mezcladora convencional, la resistencia eléctrica del
concreto aumenta en respuesta a la tensión o el estrés. A medida que el
concreto se deforma, el contacto entre la fibra y la matriz de cemento se
ve afectado, lo que afecta el volumen de resistividad eléctrica del
mismo. La tensión se detecta mediante la medición de la resistencia
eléctrica. Así, el concreto inteligente tiene la capacidad de detectar
pequeños defectos estructurales antes de que sean significativos, que
podrían ser utilizados en la vigilancia de la condición interna de las
estructuras y después de un terremoto.
Además, la presencia de las fibras de carbono también controla el
agrietamiento de modo que éstas no se propagan catastróficamente,
como en el caso del concreto convencional.
27
Algunas de las aplicaciones del concreto inteligente son el uso de éste
para los efectos de ponderación de vehículos en la carretera. Las
carreteras realizadas con este concreto podrán ser capaces de
determinar ubicación, peso y velocidad de cada vehículo que paso por
ésta. Los vehículos pueden ser pesados mientras viaja normalmente en
la carretera.
Dentro de los beneficios que presenta esta tecnología son que incluso
añadiendo fibras de carbono, el costo adicional del material aumentará
alrededor del 30%, este gasto es todavía significativamente más barato
que poner o integrar sensores en las estructuras; es más fuerte que el
concreto convencional por el uso de fibras de carbono; se requiere
mayor fuerza para fracturar el concreto inteligente, y absorbe más
energía antes de la fractura y el seguimiento puede ser en tiempo real y
a esfuerzo continuo.
La Dra. Deborah Chung ha patentado esta tecnología y realizó varias
investigaciones y pruebas para el uso potencial, tal como una prueba de
laboratorio de la utilización de concreto listo para el pesaje de vehículos
en movimiento. Varios trabajos de investigación sobre esta tecnología
han sido publicados en varias revistas.
Aunque esta tecnología ha pasado a través de extensas pruebas de
laboratorio, todavía necesita pruebas de campo y todavía no está
disponible en el mercado.
http://www.buffalo.edu/news/fast-execute.cgi/article-page.html?article=75360009
28
Uso de caucho de neumáticos reciclados en el concreto
Más de 250 millones de llantas que pesan más de 3 millones de
toneladas son desechadas cada año en los Estados Unidos. Esto es
considerado como uno de los principales retos ambientales que se
enfrenta en todo el mundo porque el desecho de caucho no es
fácilmente biodegradable, incluso después de un largo periodo de
tratamiento en rellenos sanitarios. Una de las soluciones propuestas es
el uso de partículas de caucho de los neumáticos como aditivos en los
materiales a base de cemento.
Aunque el concreto es el material de construcción más popular, tiene
algunas propiedades limitadas: baja resistencia a la tracción, baja
ductilidad, baja absorción de energía, y el encogimiento y agrietamiento
asociado con el endurecimiento y el curado. Varios estudios realizados
recientemente demostraron que la aplicación del caucho de neumáticos
reciclados puede mejorar estas características débiles del concreto.
Si bien el asfalto de caucho se ha utilizado durante décadas en las
carreteras, el concreto recubierto de caucho es una tecnología joven.
Muchos estudios se han realizado para investigar la viabilidad de la
utilización. Puesto que un gran número de formas de utilizar el caucho
reciclado en el diseño de concreto es posible y todavía hay muchos
factores y propiedades que deben ser investigadas, puede ser difícil
esperar que la producción en masa del concreto a base de caucho sea
capaz de estar disponibles en el mercado hoy o la próxima semana. Sin
embargo, los resultados de muchos estudios han demostrado las
ventajas mecánicas y ambientales de la utilización de neumáticos
reciclados como aditivo al cemento.
Muchos experimentos se realizaron para descubrir los métodos
apropiados de aplicación del caucho. Por lo general, sustituir
completamente grava o arena con el caucho no es apropiado debido a
que la pérdida de fuerza es demasiado grave. Sin embargo, con una
pequeña porción de sustitución de los agregados, la pérdida de
resistencia a la compresión no fue significativa. Un estudio de
investigación por Khatib et al. (1999) y Schimizze et al. (1994) sugirió
que el caucho no debe exceder de 17-20% del volumen global total. Los
experimentos en los entornos de laboratorio presentan comúnmente que
el uso del caucho en la mezcla de cemento de concreto reduce la
contracción por secado, fragilidad, y módulo de elasticidad, lo que
podría mejorar la durabilidad y capacidad de servicio global.
Dentro de los beneficos que ofrece esta tecnología están el reciclaje de
llantas de desecho que sugiere una solución medioambiental,
la
29
reducción de la fisuración por retracción plástica y la disminución de la
vulnerabilidad del concreto a una falla catastrófica.
http://rebar.ecn.purdue.edu/ect/links/technologies/civil/rubberizedcon.aspx
SIMCON: Slurry Infiltrated Mat Concrete
El costo de las infraestructuras civiles constituye una parte importante
de la riqueza nacional. Su rápido deterioro ha creado una urgente
necesidad para el desarrollo de nuevos métodos de larga duración y
costo-efectividad para la reparación, modernización y nueva
construcción. Una nueva forma y prometedora para resolver este
problema es utilizar selectivamente compuestos avanzados, como
compuestos de cemento reforzados con fibras de alto rendimiento
(HPFRCCs). Con esos materiales, la reparación, la adaptación y los
nuevos enfoques de construcción se pueden desarrollar fortalezas
sustanciales en la resistencia sísmica, la ductilidad, durabilidad, además
de ser más rápido y más rentable de construir que los métodos
convencionales.
Las investigaciones llevadas a cabo en la Universidad de Carolina del
Norte han demostrado que un tipo especial de estera de fibra continua
HPFRCC, llamada SIMCON (Slurry Infiltrated Mat Concrete), es muy
adecuada para el desarrollo de una reparación, modernización y una
nueva construcción ofreciendo soluciones que conducen a la mejora
económica y la mejora del desempeño estructural.
30
SIMCON, utiliza una alfombra (estera) continua fabricada de fibras de
acero discontinuas entrelazadas, colocados en cierta forma, y luego se
infiltran con un flujo de mezcla a base de cemento. El uso de esteras
continuas, normalmente fabricadas en acero inoxidable con control de la
corrosión en miembros muy delgados, permite el desarrollo de alta
resistencia a la flexión y muy alta ductilidad con un volumen reducido de
fibras.
Los resultados experimentales demuestran que
SIMCOM exhibe
mejoras de las propiedades en tracción, compresión, flexión y cortante,
incluso cuando el volúmenes relativamente bajos de fibras se utilizan.
Por otra parte, ya que las esteras de fibra son pre-empacadas en la
planta, la distribución y orientación de las fibras pueden ser controladas
con más precisión, que es el caso de fibras cortas discontinuas HPFRCs.
Estas características permiten la fabricación de un material compuesto
único a base de cemento y de fibra que pueden tener diferentes
propiedades pero son fácilmente controlables en el sentido longitudinal y
transversal. Estas características son deseables en materia de
reparación o adaptación de los elementos estructurales tales como
columnas, que requieren un alto incremento en la fuerza y resistencia
en la dirección transversal al tiempo que aumenta la ductilidad pero no
la fuerza en la dirección longitudinal.
Las investigaciones también demuestran que SIMCON tiene un potencial
considerable para la reparación y/o adaptación para sismos, así como el
desarrollo novedoso de sistemas estructurales compuestos de alto
rendimiento.
En una situación continua de adaptación SIMCON, puede ser entregado
en grandes rollos, con lo cual puede ser fácilmente instalado para
envolver alrededor de los miembros que serán rehabilitados. En la
nueva construcción de alto rendimiento los marcos compuestos de
SIMCON son muy adecuados para la fabricación de alta resistencia, alta
ductilidad y se quedan en los elementos de encofrado puesto que
eliminan la necesidad de secundaria y la mayor parte de la armadura
principal.
La presencia de una capa SIMCOM lleva a: (a) mejorar el rendimiento
estructural y la durabilidad de los miembros, y/o (b) la optimización de
las dimensiones, la cantidad de refuerzo y el peso de los miembros.
En un diseño de dos dimensiones SIMCON y sus propiedades únicas de
fabricación relacionadas con su configuración de fibra estera, abren
nuevas posibilidades para un desempeño estructural rentable y
31
mejorado que antes no eran posibles con otras HPFRCCs, FRC o
cualquier otro material convencional de construcción. La construcción
con SIMCON también sirve para ser más simple que con otros HPFRCs
de concreto armado, planchas de acero o diferentes compuestos
utilizados no basados cemento. Por lo tanto, prevé que cuando se utiliza
en la reparación, reacondicionamiento o una nueva construcción, el
enfoque propuesto será menos mano y equipos de obra y será más
económico que los métodos convencionales.
La fabricación de SIMCON se basa en la utilización de materiales
ampliamente disponibles y la experiencia de construcción, y por lo tanto
pueden ser relativamente fáciles de introducir en el campo sin gran reentrenamiento y los cambios en las prácticas de construcción existentes.
Por lo tanto, este nuevo tipo de HPFRCC proporciona algunas formas
únicas de desarrollar nuevos sistemas de infraestructura de alto
rendimiento, duradero y rentable, esencial para el bienestar económico
de la nación en el próximo siglo.
http://rebar.ecn.purdue.edu/ect/links/technologies/civil/simcon.aspx
32
http://rebar.ecn.purdue.edu/ect/links/technologies/civil/simcon.aspx
Dentro del documento de Ingeniería de Materiales que se presento en el
presente estudio se mencionan el concreto verde y el concreto
translúcido, los cuales se presentaran en este documento ya que son de
interés para el tema que aquí se presenta.
Concreto verde
Dentro de las tecnologías emergentes presentadas en el 2010 por el
Massachusetts Institute of Technology (MIT) en la revista Technology
Review se encuentra el “Concreto Verde” (Green Concrete); Nikolaos
Vlasopoulos, científico jefe en la Startup Novacem, con sede en Londres,
está tratando de eliminar las emisiones con un cemento que absorba
más dióxido de carbono del que libere durante su fabricación, éste logra
retener hasta 100 kilogramos de gas de efecto invernadero por
tonelada. Vlasopoulos investiga cementos producidos por la mezcla de
óxidos de magnesio con cemento Portland, no obstante, al añadir agua a
los compuestos de magnesio sin ningún tipo de Portland en la mezcla,
descubrió que aún así podía hacer un tipo de cemento sólido y que no
estuviese basado en piedra caliza rica en carbono. Y a medida que se
endurecía, el dióxido de carbono en la atmósfera reaccionaba con el
magnesio para crear carbonatos que fortalecen el cemento y al mismo
tiempo, ayudaban a la captura del gas. Este es un avance importante en
cuanto a materiales sustitutos, ahora el reto al que se enfrenta es hacer
una producción a escala industrial y convencer a una industria muy
33
conservadora como es la de la construcción de los beneficios de su
cemento.1
Fuente: MIT; 10 Emerging Technologies, Technology Review; 2010.
Cemento Translúcido
Dentro de las innovaciones mexicanas se encuentra el cemento
translúcido que fue creado por los ingenieros de la universidad
autónoma metropolitana Joel Sosa y Sergio Omar Galván en el 2005,
para comercializar su invento fundaron la empresa Concretos
Translúcidos. Este invento mexicano ya cuenta con patentes en México y
a nivel internacional.
El concreto translucido (comercialmente es conocido como ilum) es
posible gracias a un aditivo que se agrega a la mezcla del cemento
tradicional, este concreto es 30% más ligero que el concreto tradicional,
permite el paso de la luz a través de él sin distorsión, es translucido
1
http://www.technologyreview.com/tr10/
34
hasta los dos metros de espesor, es sumamente estético y tiene
mejores propiedades mecánicas por lo cual se pueden diseñar
elementos con menores espesores.
Las características de este cemento permitirían utilizarlo para construir
columnas, techos, paredes y edificios en las mismas condiciones que el
tradicional, pero tiene una desventaja, su alto grado de transparencia
permitiría ver las varillas de la estructura, que al cabo de un tiempo
estarían oxidadas y antiestéticas, por lo cual es preferible usarlo en
pisos, muros, cubiertas para cocina, placas para lavabos, tragaluces,
mamparas, lambrines, ventanas ciegas, escritorios, cabeceras, buros,
repisas, bancos, mesas de centro, lámparas, macetas entre otros.
Actualmente este concreto es vendido por la empresa Concretos
Translucidos en placas prefabricadas.
Fuente: http://www.concretostranslucidos.com/
35
Construcción Bioclimática o Bioconstrucción
La construcción es una de las causas principales que provocan el daño al
medio ambiente. Según datos del Worldwatch Institute de Washington,
los edificios consumen el 60% de los materiales extraídos de la tierra y
su utilización, junto a la actividad constructiva, genera la mitad de las
emisiones de dióxido de carbono que se lanzan a la atmósfera.
Otro dato a tener en cuenta es que algunos materiales utilizados en la
creación
de
edificios
contienen
importantes
cantidades
de
clorofluorocarburo o clorofluorocarbono (CFC o halones) que causan
daños en la capa de ozono. Por todo esto surge la construcción
bioclimática.
A mediados de los años sesentas (1963) los hermanos Olgyay proponen
el término “Diseño Bioclimático” tratando de enfatizar los vínculos y
múltiples interrelaciones entre la vida y el clima en relación con el
diseño, también exponen un método a través del cual el diseño se
desarrolla respondiendo a los requerimientos climáticos específicos. Más
adelante surgieron otras definiciones como diseño ambiental, ecodiseño,
diseño natural, biodiseño, etc.
Es en este contexto que trabaja la construcción bioclimática, cuyo
principal objetivo es el de armonizar los espacios y crear óptimas
condiciones de confort y bienestar para sus ocupantes. Esto puede
lograrse a través de un diseño lógico, de sentido común, a través de
conceptos claros que consideren las variables climáticas y ambientales
en relación al hombre. Pero la construcción bioclimática también atiende
los problemas energéticos de la vivienda. Hacer un uso eficiente de la
energía y los recursos, tendiendo hacia la autosuficiencia de las
edificaciones.
A través del diseño adecuado de los espacios es posible, evitar o
disminuir el uso de la climatización artificial; así como aprovechar
ampliamente la iluminación natural durante el día. Adicionalmente
existen varios equipos de tecnología solar que pueden ser utilizados en
las construcciones tales como equipos fotovoltaicos y aerogeneradores,
lámparas, luminarios eficientes y calentadores solares de agua que
puede reducir enormemente los consumos de gas doméstico. Y desde
luego que todas estas acciones energéticas acarrearán beneficios de tipo
económico para los usuarios.
36
Aplicando el diseño bioclimático, se ayuda también a preservar el medio
ambiente, integrando al hombre a un ecosistema más equilibrado. En
las construcciones es necesario hacer un uso adecuado del agua, una
adecuada disposición de desechos sólidos y tratamiento adecuado de
aguas grises y negras. Se puede tener sistemas de captación de agua
pluvial utilizando las azoteas de los edificios.
En la actualidad la construcción bioclimática en el mundo se está dando
de manera amplia tanto en edificios habitacionales y viviendas, como en
edificios públicos. En los proyectos de vivienda son mas marcados los
aspectos de climatización, incluyendo el control solar, ventilación natural
y uso de materiales. Mientras que en los edificios públicos,
adicionalmente, se hace mucho énfasis en la ventilación e iluminación
naturales.
Por otra parte, uno de los objetivos fundamentales de las viviendas
bioclimáticas es la optimización de los recursos naturales. Para ello, la
mejor alternativa que se presenta consiste en la sustitución de fuentes
de energía no renovables por otras renovables. Además de energías
alternativas, también son necesarios sistemas que reduzcan la influencia
de la temperatura externa en el interior de la casa.
Para conseguir este objetivo, podemos actuar sobre varios aspectos
principales:






La localización de la construcción, para aprovechar el microclima
que crea la forma del terreno, y la vegetación existente.
La orientación, para aprovechar la entrada del sol, desarrollar las
sombras y la luz natural.
Concientizarse sobre el efecto de la elección de materiales en el
agotamiento de los recursos y en la contaminación del aire y el
agua.
Uso de los materiales de construcción locales.
La forma de la construcción y la distribución de sus huecos.
Actuando sobre la envolvente del edificio podemos reducir al
mínimo la pérdida de calor en invierno y la ganancia de calor en
verano. Esto puede incluir la construcción de lucernarios, patios,
chimeneas de refrigeración, voladizos para disipar el calor, etc.
Eficiencia térmica del envoltorio del edificio.
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
El color de las paredes y techos. Los colores claros reflejan la luz
del sol y contribuyen a refrigerar la vivienda. En viviendas
aisladas, un tejado claro frente a uno oscuro reduce la carga
térmica de la vivienda en un 50%.
Elementos exteriores y complementarios, como pueden ser
pantallas de vegetación, toldos, persianas fijas y móviles, etc.
Implementar fuentes de energía alternativas.
Minimización del consumo eléctrico para iluminación y
electrodomésticos.
Mantener la integridad del espacio y la vegetación durante la
construcción.
Minimización de los efectos contaminantes en la capa freática
(humedad del suelo).
Inclinarse por el uso de los productos reciclables y de aquellos que
contienen materiales reciclados.
Reutilizar componentes constructivos, equipamiento y mobiliario.
Minimizar gastos en construcción y escombros de demolición
mediante la reutilización y el reciclaje.
Acceso cómodo a las herramientas de reciclaje para los ocupantes
de la construcción.
Uso del agua de lluvia.
Uso de métodos de tratamiento de agua alternativos.
Tener en cuenta como la historia y cultura de la comunidad
afectan las características de los diseños de los edificios o los
materiales de construcción.
Implementar incentivos locales, políticas y reglamentos que
promueven la construcción verde.
En climas fríos y nublados, amplias cristaleras orientadas al sur
permiten captar la luz y el calor del sol.
En climas muy soleados podemos utilizar ventanas pequeñas y
sistemas
que
permitan
iluminar
las
habitaciones
sin
sobrecalentarlas. Uno de estos sistemas son las chimeneas de luz
solar. Se trata de conductos recubiertos de materiales reflectantes
que van desde la cubierta de la vivienda a la habitación que se
desea iluminar. Tan sólo la luz, y no el calor, llega a la habitación.
La construcción de pequeñas chimeneas en viviendas situadas en
clima cálido mejora la ventilación y proporciona un sistema de
refrigeración efectivo y gratuito.
38

Los muros trombe consisten en paredes acristaladas orientadas al
sur. El aire se calienta a alta temperatura dentro del cristal, y
tiende a subir. Si lo canalizamos al interior de la vivienda,
obtenemos calefacción. Y también podemos emplearlo para crear
un tiro forzado de aire, que crea una corriente de aire fresco en el
interior de la casa.
http://cambioclimatico.fvmp.es/dmdocuments/Ponencia_CambioClim_InstCerda.pdf
La protección solar
En verano, el sol, que incide de manera más perpendicular que en
invierno. El edificio debe disponer de protecciones solares que impidan
la entrada del sol directo en las ventanas y puertas. Se debería permitir
la entrada de radiación solar reflejada y difusa, suficiente para
39
proporcionar iluminación natural pero sin producir sobrecalentamientos
no deseados.
Las protecciones solares pueden ser elementos del edificio que pasen
totalmente desapercibidos, como por ejemplo voladizos. Las
dimensiones de estos elementos constructivos vendrán determinadas
por la geometría solar, es decir, se diseñarán en función del recorrido
del sol. Así, deberán tener la anchura suficiente para lograr que en la
vivienda entre el sol de invierno, con un recorrido bajo, pero no el de
verano, que sube mucho más en el cielo.
El sobrecalentamiento es un fenómeno que se produce al transformarse,
en un espacio cerrado, la energía solar incidente, en energía térmica.
Este fenómeno provoca que en los edificios expuestos a la radiación
solar se alcancen en su interior temperaturas bastante más elevadas
que la ya de por sí elevada temperatura exterior.
Lo primero que se hace es minimizar la radiación solar sobre el edificio
utilizando
medidas
preventivas.
Es
más
fácil
impedir
el
sobrecalentamiento que intentar eliminarlo una vez dentro de nuestro
edificio. Por tanto, es preciso establecer los medios adecuados para su
protección y de esta forma evitar sobrecalentamientos indeseados en
verano.
La protección solar está unida al diseño, así las estrategias que
proporcionan protección solar al edificio pueden ser: Orientación; filtro
solar; Proporción exacta de huecos acristalados; Soluciones
constructivas estudiadas: materiales apropiados, colores, etc.
La disposición de plantas trepadoras sobre fachadas y la utilización de
colores poco absorbentes son técnicas aconsejables.
La inercia térmica
La inercia térmica es la dificultad que ofrecen los cuerpos para cambiar
su temperatura. Si un edificio tiene poca inercia térmica, se calentará
pronto durante el día en invierno, pero por la noche se enfriará más
rápido. En cambio, si el edificio tiene gran inercia térmica, no se
producen diferencias drásticas de temperatura entre el día y la noche.
Esto se basa en que la masa de un edificio tiene la capacidad de
40
almacenar energía en forma de calor, ésta puede ser liberada
nuevamente al ambiente, así se consigue evitar las variaciones de
temperatura dentro del edificio.
La capacidad de acumulación de un cuerpo es función de la masa, la
densidad y el calor específico.
La inercia térmica tiene una vinculación directa con la acumulación de
energía. Así los cerramientos o locales con mucha inercia (muros
gruesos de piedra, por ejemplo en las construcciones tradicionales)
acumulan mucha energía. Esa energía actúa como un amortiguador
antes las fluctuaciones de la temperatura exterior. Así ante una bajada
brusca de temperatura exterior, antes de enfriar el ambiente interior se
enfría sólo la parte externa del muro. Dado que la temperatura exterior
al cabo del tiempo vuelve a subir o el muro recibe de nuevo radiación
solar, antes de que se note el efecto en el interior del local se habrá
recargado el calor del muro.
La capacidad de acumulación térmica de los elementos constituyentes
de la vivienda es un requisito fundamental para alcanzar un adecuado
nivel de confort, evitando las incómodas oscilaciones de temperatura
originadas por las diferencias térmicas entre el día y la noche, así como
por la discontinuidad en el funcionamiento de los equipos de calefacción
y refrigeración.
El aislamiento térmico.
El aislamiento térmico dificulta el paso de calor por conducción del
interior al exterior de la vivienda y viceversa. Por ello es eficaz tanto en
invierno como en verano. Para hacer eficaz el aislamiento, es necesario
reducir al máximo los puentes térmicos, que son puntos con una
resistencia térmica menor.
También es importante aislar los acristalamientos. Durante el día actúan
eficazmente en la captación de la radiación solar para obtener luz y
calor, pero por las noches se convierten en sumideros de calor hacia el
exterior por conducción y convección.
Es importante considerar el efecto del aislamiento y de la inercia térmica
en conjunto según el uso que se vaya a dar.
41
El aislamiento térmico es casi siempre necesario, ya que reduce el flujo
de la energía desde el interior y nos permite ahorrar energía de
climatización. Para compatibilizar el aislamiento con la inercia térmica es
preciso situarlo en la cara exterior del cerramiento, pues de este modo
se ahorra energía, al tiempo que se mantiene la inercia térmica interior.
La ventilación
Diseñar un edificio bioclimático en climas cálidos, o en condiciones de
verano es una tarea más complicada que hacerlo para climas fríos. La
razón es que no existe una fuente de refrigeración natural y gratuita de
la que podemos aprovecharnos, tal y como hacemos con el sol cuando
necesitamos captar energía.
En climas cálidos es complicado encontrar una aportación de energía
frigorífica, por lo que las estrategias bioclimáticas consisten en eliminar
el exceso de calor interior, o sobrecalentamiento.
Junto con la protección solar, la estrategia fundamental en condiciones
de verano es la ventilación. Los elementos básicos serían las ventanas
opuestas para permitir la ventilación cruzada.
Ventilación natural, libre o estática a través de las aperturas en donde
se aprovecha la formación de corrientes naturales de aire, bien por
diferencias de temperatura, de presión o de ambas. Para lograr la
ventilación natural se recomienda orientar las aberturas de ingreso de
aire hacia los vientos dominantes de esta localidad.
Ventajas:
- La ventilación natural no utiliza ventiladores, por tanto, no consume
energía.
- Poca inversión.
- Sistema fácil de instalar.
Inconvenientes:
- El mal control del intercambio de aire.
- Este tipo de ventilación es muy sensible al efecto del viento.
-En invierno la gente puede notar el aire frío cerca de las aperturas.
42
Esta nueva forma de arquitectura y construcción presenta grandes
ventajas tanto para la atmósfera, como para las personan. Sin embargo,
el único inconveniente que tienen estas viviendas es el posible aumento
del coste de construcción con respecto a las convencionales. Pero este
sobrecoste inicial se amortiza en pocos años debido al ahorro
energético, ya que gracias a estas construcciones se puede ahorrar
hasta un 70% del consumo energético y de agua.
http://www.guiadkn.com/imagesdkn/ARQUITECTURABIOCLIMATICA_F5
11/070412_r4house_invierno1.jpg
43
http://www.eldia.com.ar/edis/20071125/fotos_g/graf12_a.gif
Algunos ejemplos de construcciones bioclimáticas son:
Richard Rogers es uno de los arquitectos que han tratado de utilizar la
ventilación natural y ventilación forzada de manera importante en sus
proyectos. Un ejemplo de ello es su edificio en Tokio “Torre Turbina”. Su
diseño es capaz de generar suficiente energía por sí mismo. Pruebas en
túnel de viento analizan las condiciones de los vientos urbanos locales.
El edificio muestra flexibilidad para aprovechar la variabilidad de los
vientos de Tokio.
El concepto del edificio es muy similar a los malgafs o torres eólicas del
Medio Oriente. El edificio cuenta con captadores de viento, los cuales
canalizan al aire a través de ductos subterráneos a un intercambiador de
calor por medio de agua fría. Este aire acondicionado de manera
natural, es inyectado a los distintos espacios y niveles del edificio.
Posteriormente, el aire caliente, generado en los espacios, es succionado
44
por una gran torre que aprovecha las diferencias térmicas por efecto
Stack, las cuales son incrementadas por captadores solares en la parte
superior. Además de su diseño aerodinámico, el edificio cuenta con una
doble fachada ventilada que controla las posibles ganancias solares
directas.
Otro ejemplo de Richard Rogers es proyecto que realizó para el concurso
de la Sede del Edificio de Rentas Públicas del Interior en el Reino Unido.
Este edificio tiene una forma aerodinámica con el fin de acelerar los
vientos dominantes. El edificio pretende captar los vientos de sotavento
y extraer el aire caliente por la parte superior de la cubierta, y así
ayudar al enfriamiento natural del edificio.
Otro edificio que aprovecha torres de extracción por efecto Stack es el
Centro de Rentas Públicas de Nottingham, en Gran Bretaña. Este edificio
diseñado por Michael Hopkins, hace un uso eficiente de la energía,
además de varios dispositivos, por medio de la amplia utilización de la
iluminación natural y sistemas de ventilación naturales. El principio
general de ventilación se basa en crear corrientes de viento por medio
de grandes torres de succión, las cuales son aprovechadas también
como las escaleras de los edificios.
El concepto y diseño del Centro Cultural Jean-Marie Tjibaou en Nueva
Caledonia en Noumea, de Renzo Piano fue generado por la necesidad de
maximizar la ventilación en un clima húmedo. El proyecto aprovecha la
topografía de terreno, la vegetación y la brisa de la laguna para crear
corrientes ascendentes de aire, que posteriormente son disipadas por
torres de extracción, con una forma muy distintiva, en la parte más
elevada del edificio, en lo alto de la colina.
45
http://my.opera.com/POM032002/albums/showpic.dml?album=201463&picture=3021796#bigimg
Una tendencia para tratar de minimizar el impacto del medio ambiente
sobre las edificaciones es la utilización de una doble envolvente del
edificio que funcione como un elemento amortiguador o exclusa térmica.
La cavidad ventilada es un recurso que está usándose en muchos
proyectos.
Recientemente el Centro de Promoción de Negocios en Duisburg, de Sir
Norman Foster es un edificio con sistemas sofisticados que utiliza el
concepto de doble piel y cavidad ventilada. La fachada plana exterior
contiene finos sensores conectados a una computadora que controla una
persianas de aluminio perforado que aún cerrados totalmente permiten
la visibilidad hacia el exterior. Detrás de éstos hay un doble vidrio
altamente aislado con relleno de argón. El edificio fue diseñado para
conseguir las mejores condiciones de confort utilizando sistemas
artificiales. Cada habitación tiene controles individuales computarizados
que controlan la luz y la temperatura. A pesar de que el edificio funciona
con sistemas de acondicionamiento artificial del aire. Los dispositivos de
la doble fachada hacen que la utilización de la energía sea altamente
eficiente.
46
http://abduzeedo.com/architect-day-sir-norman-foster
Tanto la Sede del Banco de Comercio de Frankfurt, como la Sede de
ARAG en Güsseldorf de Sir Norman Foster son una nueva generación de
edificios que no dependen totalmente de la climatización artificial para
proveer confort a sus ocupantes, ya que aprovechan al máximo la
ventilación e iluminación naturales.
En la Sede del Banco de Comercio, el concepto de ventilación se genera
a partir de un atrio central que funciona como extractor del aire caliente
por efecto Stack. La ventilación en las áreas de oficinas se logra de
manera controlada por medio de una doble fachada con control solar y
aberturas diseñadas expresamente para controlar la velocidad y entrada
del viento, esto se consigue por medio de distintas rejillas en la
manguetería de ambos acristalamientos, de tal forma que el espacio
intermedio se convierte en una «cámara plena» que surte de aire a los
espacios interiores. El edificio cuenta con amplias zonas jardineras en el
47
interior y en varios niveles del edificio, por lo que estas áreas
incrementan la frescura del aire interior.
http://architecture.about.com/od/greatbuildings/ig/Sir-Norman-Foster/CommerzbankHeadquarters.htm
La fachada climática de RWE en Essen, Alemania fue desarrollada por el
arquitecto Ingenhoven Overdiek y muestra otro ejemplo de la utilización
de dispositivos operables de ventilación natural en edificios altos.
Aunque el diseño es diferente, el concepto es el mismo que el edificio de
Norman Foster: elementos de captación en la manguetería de la fachada
exterior que introducen el aire a una cavidad ventilada, de tal forma que
los espacios interiores pueden ser ventilados de manera natural y
controlada a pesar de las grandes alturas del edificio.
48
http://www.ced.berkeley.edu/courses/fa10/arch244/?p=440
El Parque de Ciencia y Tecnología de Gelsenkirchen en Alemania, fue
diseñado por el grupo de arquitectos Kiessler + Partner. Este es un buen
ejemplo para mostrar los conceptos de climatización natural en climas
con inviernos fríos donde es necesario promover el calentamiento solar
directo; y con veranos en donde es necesario promover el control solar
y la ventilación para disipar las ganancias térmicas del edificio. Se trata
de un gran edificio de 300 m de longitud orientado sobre el eje norte sur
con nueve pabellones en forma de peine. La fachada poniente es
totalmente vidriada e inclinada, formando un espacio corrido de triple
altura. Por ello se favorecerán ganancias solares directas,
principalmente durante las tardes. El edificio funciona de distintas
maneras dependiendo las condiciones ambientales prevalecientes.
49
http://cambioclimatico.fvmp.es/dmdocuments/Ponencia_CambioClim_InstCerda.pdf
El edificio incorpora un sistema de gestión global de la energía,
encargado de buscar la configuración óptima en cada momento. Este
sistema incluye:
• Control del sistema de climatización.
• Control de la ventilación natural y/o forzada.
• Control de la iluminación natural y/o artificial
El edificio dispone de comportamientos distintos entre la noche y el
día, y también a lo largo del año. En verano las persianas se activan e
impiden la entrada de calor por radiación solar y se refrigera el edifico
mediante una instalación de refrigeración por suelo radiante. Durante la
50
noche de verano se potencia la ventilación para refrigerar el edificio.
(Gestión de la inercia térmica). Durante el invierno se potencia la
entrada de radiación solar y dispone de un sistema de calefacción por
suelo radiante. El atrio actúa como un
amortiguador térmico,
homogeneizando la temperatura interior.
El Banco de Hong Kong, diseñado por Norman Foster y Asociados
muestra un atrio que conduce luz natural a los niveles más bajos del
edificio. Esto se logra a través de direccionar la luz del sol por medio de
dos enormes reflectores. Un captador solar externo formado por cientos
de espejos que siguen el recorrido del sol por medio de computadoras,
refleja la luz natural hacia otro reflector cóncavo ubicado en la zona mas
alta del atrio el cual conduce a la luz dentro del espacio y por lo tanto a
través del piso vidriado. El croquis inicial de Foster muestra la idea de
conducir la luz hacia el interior del basamento.
http://abduzeedo.com/architect-day-sir-norman-foster
Nuevos materiales que apoyan la construcción bioclimática
Nuevas tecnologías para un buen desempeño térmico y lumínico.
En la actualidad se cuenta con buenos materiales aislantes como
espumas de poliestireno expandido, fibras minerales, materiales
naturales como la madera, el corcho, paja, etc. también muchos
materiales pétreos que con cierto espesor son buenos en inercia
térmica. Pero ninguno de estos materiales permite el paso de la luz.
51
Los microprismas o micropersianas «MicroSun»10 están formados por
un doble acristalamiento y una retícula de persianas diminutas que
impiden el asoleamiento directo en el rango deseado. Este dispositivo
lumínico y de control solar, es utilizado principalmente en superficies
horizontales o inclinadas, ya que debido a su diseño, se permite el paso
de los rayos solares de manera directa (o difusa) en ciertos ángulos y
son bloqueados en otros, permitiéndose únicamente el paso de la
radiación reflejada.
El diseño y construcción de todos los micro componentes se hace por
medio de computadora dependiendo de la orientación, disposición,
rangos de control solar y deflecciones de la luz que se desean, y de las
características particulares del proyecto arquitectónico. Los valores de
aislamiento y trasmisión son variables dependiendo del diseño
particular, sin embargo pueden obtenerse valores de conductividad k =
1.6 W/m2°C.
Los nuevos materiales translúcidos disponibles para el aislamiento
térmico, incluyen estructuras tipo panal, estructuras capilares, basogel
granular aerogel, y tubos vidriados. En general todos ellos están
formados por un sandwich de dos capas vidriadas con materiales
capilares o tubulares dispuestos transversal o longitudinalmente; dichos
elementos forman pequeñas cámaras de aire, lo cual le da
características aislantes. En su mayoría, los materiales utilizados para
formar los paneles interiores, son vidrios o materiales plásticos que
combinan buenas características aislantes térmicas y buena transmisión
de la radiación solar. Debido a ello, estos materiales pueden utilizarse
como dispositivos aislante o captadores de calor (tipo muro Trombe), y
como dispositivos de iluminación natural. Algunos de estos nuevos
productos son:


HELIORAN11 es un panel formado por dos acristalamientos (tipo
sandwich) con tubos de vidrio dispuestos transversalmente. Se
puede utilizar como sistema de iluminación natural o como Muro
Solar.
KAPIPANE y KAPILUX12. Kapipane es un material formado por una
estructura capilar de finos tubos dispuestos en ángulo recto con
respecto a la superficie del panel. el diámetro de los tubos es
aproximadamente de 3.5 mm. Las propiedades reflejantes de las
52
paredes de los tubos provocan una deflección de la luz que incide
en ellos de tal forma que la luz que pasa a través del panel se
convierte en luz difusa que entra a grandes profundidades de la
habitación.



Kapilux-H es un panel sellado de doble vidrio con Kapipane en el
interior de la cavidad. El valor de conductividad del panel completo
es de k = 0.8 W/m2°C. Al igual que Kapipane, se puede colocar
como sistema de iluminación o como Muro Solar.
Fachada Solar SOLFAS13. SolFas es un panel con un sistema
capilar interior. La apariencia de este material es como formado
por cientos de popotes pegados uno junto a otro. El material de
estos popotes es polymethylmetacrylat (PMMA), sustancia plástica
con una fina estructura tubular que posee dos características: deja
pasar la luz y la trasforma en calor.
Los productos de Aerogel, como el basogel, son pequeñas cuentas
o cápsulas de material aislante, hasta de 6 mm de diámetro, ellos
se ubican entre dos hojas de vidrio.
Existen nuevos materiales que se encuentran en etapas de investigación
y no se encuentran disponibles comercialmente. Tal es el caso de
materiales electrocromáticos que se opacan en pocos segundos ante la
presencia de pequeñas corrientes eléctricas. Del mismo modo se está
investigando con materiales fotocromáticos, que responden a los
cambios de luz, o los paneles multicapas que responden al medio
ambiente como camaleón cambiando de color u opacidad.
Así mismo se están probando con nuevos paneles con gases o líquidos
químicos que ofrecen diversas ventajas aislantes, de almacenamiento de
calor, trasmisión o cromáticas. Los estudios más recientes incluyen
también la utilización de sustancias orgánicas que se integran en el
interior de los paneles.
HÜPPE FORM14 es un sistema de iluminación natural que consiste en
dos dispositivos de persiana dispuestos uno frente al otro. El dispositivo
exterior está formado por una banda transparente de prismas (material
plástico perspex) que direccionan a los rayos solares dependiendo del
ángulo de incidencia. Pueden rechazarlo totalmente o desviarlo hacia el
segundo dispositivo de persiana. Éste segundo elemento consiste en una
53
persiana de hojas de aluminio parcialmente perforado que funciona
como elemento antideslumbrante.
Otro importante dispositivo de iluminación natural, en este caso cenital,
es SO-LUMINAIRE15 se trata de un lucernario o tragaluz automatizado y
con seguimiento solar, que por medio de lentes y espejos, captan la
mayor cantidad de luz natural posible introduciéndola de manera difusa
dentro de los locales con una máxima eficiencia y una mínima ganancia
de calor. A través de estos dispositivos pueden conseguirse ahorros
significativos en energía eléctrica mejorando al mismo tiempo la calidad
de la luz dentro de los espacios.
Dentro de los llamados Muros Solares también se encuentran las
fachadas o techumbres fotovoltaicas. Paneles completos o parciales de
celdas fotovoltaicas que generan la electricidad utilizada por el edificio.
Estos techos o muros fotovoltaicos ya se encuentran comercialmente,
una de las compañías que los fabrican es Sanyo en Japón.
Lo importante es que estos dispositivos de generación eléctrica, pueden,
y de hecho ya se están utilizando como elementos de diseño en
fachadas y techumbres. Estas se pueden encontrar en unidades mono o
policristalinas, y de tipo amorfo, En la actualidad los módulos
fotovoltaicos son más eficientes y pueden encontrarse en distintos
colores de acuerdo a los requerimientos de proyecto, estos pueden ser:
negro, azul, violeta, verde, café, gris claro u obscuro. Del mismo modo,
los paneles están disponibles en distintas medidas y formas, incluso ya
se encuentran en forma de teja, para lograr una buena integración a la
techumbre. De tal forma, que únicamente cubriendo ciertos requisitos
técnicos de orientación e inclinación, estos módulos pueden ser
utilizados con una nueva visión de diseño de fachadas solares que no
solamente cubran con su función técnica utilitaria, sino también con
cierto carácter estético y arquitectónico.
Uno de los problemas de la utilización de los generadores fotovoltaicos
era el almacenamiento, sin embargo ese problema ya ha sido resuelto
con nuevos tipos de baterías altamente eficientes, y con bancos de
almacenamiento especialmente diseñados para sistemas fotovoltaicos.
Así mismo se cuenta con convertidores de corriente, medidores,
reguladores, y toda la tecnología necesaria para hacer a estos
54
dispositivos altamente confiables y con su empleo hacer un uso eficiente
de la energía en las edificaciones.
Construccion Esbelta
Lean la construcción es una nueva forma de gestionar el trabajo sobre la
vida de un proyecto. No es un programa de mejora de la productividad.
El concepto de construcción esbelta está formado por varias
herramientas, las cuales ayudan a eliminar todas las operaciones que
no agregan valor al producto, a un servicio o proceso. Esto produce un
aumento en el valor de cada actividad realizada y a su vez elimina lo
innecesario.
La construcción esbelta ha sido desarrollada a partir de la manufactura
esbelta, la cual, nació en Japón y fue concebida por los grandes gurús
del Sistema de Producción Toyota: Deming, Ohno, Shingo, Toyoda
entre otros.
El sistema de construcción flexible o construcción esbelta ha sido
definido como una filosofía de excelencia de construcción, basado en:
• La eliminación planeada de todo tipo de desperdicio.
• El respeto por el trabajador: Kaizen.
• La mejora consistente de Productividad y Calidad.
La construcción esbelta proporciona a las compañías herramientas para
sobrevivir en un mercado global, el cual, exige una calidad más alta,
una entrega más rápida a precio más bajo y además con la cantidad
requerida. La construcción esbelta:
• Reduce la cadena de desperdicios dramáticamente.
• Reduce el inventario y el espacio en el piso de producción.
• Crea sistemas de producción más robustos.
• Crea sistemas de entrega de materiales apropiados.
• Mejora las distribuciones de trabajo para aumentar la flexibilidad.
55
La parte fundamental en el proceso de desarrollo de una estrategia
esbelta es la que respecta al personal, ya que muchas veces implica
cambios radicales en la manera de trabajar.
En perspectiva, la aplicabilidad de este modelo depende en gran medida
como en los otros modelos de calidad, del entorno en el cual se quiera
implementar. El grado integral de desarrollo industrial, cultural y
tecnológico que
el modelo requiere, nos lleva a pensar que la
aplicabilidad en principio estaría reservada a grandes empresas que por
su edad y estructura y posicionamiento en el mercado, pueden asumir
sin cambios paradigmáticos a la construcción esbelta como sistema de
aseguramiento de calidad. Mas sin embargo, en México la mayoría de
las empresas constructoras son PYME’s. Pero gracias a técnicas como el
benchmarking, y la rotación de personal humano que la industria
presenta, este sector del mercado presenta una perspectiva más o
menos homogénea en cuestión a su grado de desarrollo integral el cual
aunque guardando diferencias, no se encuentra tan rezagado de las
grandes empresas. Esto nos induce a reflexionar entonces que en la
actualidad, la construcción esbelta es aplicable en cierta medida y con
un éxito moderado en un sector considerable de la industria, pero el
cambio cultural más que tecnológico que ha de generarse ha de ser
estructural, pues este cambio ha de ser efectuado en todos los niveles
de la organización.
56
Referencias
Purdue University; Construction
Emerging Construction Technologies
Engineering
and
Management;
Kristian Widén; Innovation in the construction process
Construction Industry Environmental Forum (CIEF)
José Polimón López; Innovation in construction. The reality of the past
ten years; Revista de Obras Públicas/Julio-Agosto 2005/Nº 3.457;
España
Mondragón; La innovación, una prioridad para el sector de la
construcción; ISEA
Manuel Soriano Baeza; Innovación y medio ambiente en materiales de
construcción; Holcim España
Kevin Luna Villarreal y Carlos Adrián González Tamez; Implementación
de sistemas de calidad en la industria de la construcción: hacia un
modelo cualitativo de evaluación
MIT; 10 Emerging Technologies, Technology Review; 2010.
Lean Construction Institute
Luis Herreros Gimeno; Valoración y comparación económica de un
edificio convencional con un edificio bioclimático
Silvia Martín Ocaña; La construcción bioclimática
Roberto Lamberts; Bioclimatic Buildings; Federal Universuty of Santa
Catarina
Cámara Mexicana de industria de la construcción
Revista Expansión, 500 empresas más importantes de México
Instituto Nacional de Estadística y Geografía
Claudia Yolanda Osorno Bautista; hacia la bioconstrucción; Revista GEA
Nº 20, 1996. Organización Casa Verde, México.
57
Greg Howell y Glenn Ballard; Lean production theory: Moving beyond
“Can-Do”
Gregory A. Howell; What is lean construction
58