Técnico Universitario en Construcción Informe paneles SIP Sebastián Garcés Guerrero Cristian Payahuala Maldonado Tomas Hernández Hernández 2020 1 INDICE Introducción…………………………………………………………………………3-4 Historia ………………………………………………………………………………5 Marco normativo ……………………………………………………………………6 Construcción paneles sip …………………………………………………………7-10 Ventajas y desventajas ……………………………………………………………11-12 Herramientas ………………………………………………………………………..13 Ensayos ……………………………………………………………………………...14-16 Proceso constructivo paneles sip………………………………………………….17-19 Comparativa de precios ……………………………………………………………..20 Conclusión ……………………………………………………………………………21 2 ANTECEDENTES GENERALES INTRODUCCION Con el pasar de los años la construcción de viviendas ha ido cambiando por la incorporación de nuevos materiales en el mercado, materiales atractivos para la construcción los cuales se introdujeron en los trabajos, encontrando cualidades que otros no poseían, variando o inclusive mezclando dos materialidades con el fin de entregar un resultado que ahorre tiempos y elimine partidas pesadas. El uso de materiales a los que se conocen y utilizan comúnmente, está limitado por la falta de información en los nuevos procesos de construcción, además del miedo que da al no saber cómo se comportaran realmente una vez ya montados. La mayoría de estos nuevos materiales buscan la construcción sustentable, provocando el menor impacto negativo en el ambiente. Esto promueve y logra implementar normativas que rigen la correcta elaboración e instalación de estos entregando un completo estudio de comportamiento. La madera como material de construcción para viviendas cumple de buena manera los esfuerzos estructurales, como la flexión y compresión, logrando llevar cabo edificaciones de grandes alturas, además de ser un material fácil de obtener, ya que Chile posee con creces este recurso al ser un gran productor de maderas aserradas y de gran calidad. Con esto surgen más opciones de materiales para la construcción en donde se busca innovar, en este caso, se emplea la idea de los paneles SIP los cuales son creados en Norte América. Empresas nacionales se dedicaron a la confección de ellos, debido a las grandes cualidades que se lograron observar en los trabajos realizados en otros países, donde, el uso de los paneles SIP es uno de los más utilizados a la hora de construir de manera más rápida con grandes beneficios térmicos. Tradicionalmente en CHILE, el mundo de la construcción ha hecho reacción a incorporar cambios en sus tecnologías y en los materiales utilizados, debido al acostumbramiento de lo que ya existe, y por temor a materiales desconocidos. Por lo anterior, debemos agregar que cuando se requiere incorporar a nuestro medio algún material nuevo, este debe cumplir con la normativa nacional, por esto mismo es sometido a rigurosos ensayes y a largos periodos de experimentación. 3 Es por eso que las albañilerías, tanto de ladrillos, bloques de cemento comprimido, el hormigón armado y la madera, suelen ser las técnicas constructivas más recurrentes en nuestro medio. Resulta extraño y hasta novedoso, el empleo del PANEL SIP, como forma constructiva, mas aun si este sistema se utiliza en la construcción masiva de Tenencias y Retenes de Carabineros de CHILE, además se esta utilizando en construcción de viviendas. al estudiar este material y comprobar sus ventajas, es factible decir que este sistema constructivo irá ganando cada vez mas terreno en nuestro País. 4 HISTORIA El uso de este tipo de paneles se comenzó a usar en los Estados Unidos, donde la madera es la principal materia prima utilizada para la construcción de viviendas, una rápida construcción y buena aislación fue la que motivo la implementación de los paneles de manera estructural, logrando edificaciones habitables. Es por eso que estos innovadores métodos constructivos son traídos a Chile, donde empresas se dedicaron a la producción y comercialización de estos tipos de paneles, por ejemplo: BELLOMURO, empresa Chilena y de la octava región que se especializa en la construcción de paneles SIP. Estos paneles se conforman de dos placas de OSB con un núcleo de poliestireno expandido de alta densidad, se unen mediante adhesión, prensado con emulsión de poliuretano, lo que permite una adherencia que confiere una resistencia mecánica al conjunto. Todos estos componentes deben pasar bajo las respectivas pruebas de calidad y resistencia. Una vez terminado todo el proceso de confección estos están listos para ser ocupados. Este tipo de panel incorpora una estructura, cubierta y la aislación en un solo elemento. Gracias a sus componentes es un elemento que cumple con todas las condiciones acústicas de igual manera o mejor manera que con una construcción de albañilería; diseñada para soportar los diferentes tipos de climas o catástrofes naturales. Su diseño de panel hace que su montaje no necesite maquinarias de grandes dimensiones, ni un profesional especializado en este tema, solo se necesitan conocimientos básicos de construcción, como lo es nivelar, aplomar siendo capaz de lograr una buena terminación. Los diferentes tipos de paneles hacen que puedan ser ocupados de manera exterior, interior o como loza, cumpliendo cada uno su labor de estructura. 5 MARCO NORMATIVO El marco normativo fue regido por el MINVU, quien acredita y normaliza las construcciones con este tipo de paneles tanto para losas y tabiquería es posible en nuestro país. Los ensayos realizados a los paneles de OSB de este material son a la carga vertical, horizontal, transversal y de fuego. Estas están establecidas en la NCH 1537 of88. EL poliestireno expandido cumple con la NCH 1070, elaborado con Styropor F, que posee aditivo ignífugo, lo que le confiere a la espuma la propiedad de retardación de llama y lo hace difícilmente inflamable. El marco normativo para la construcción de viviendas en madera también está dado por la NCH 1198. Una vez teniendo construido se debe corroborar la NCH 2251 que busca aprovechar los métodos de calefacción gracias al aislante que contenga la vivienda. 6 CONSTRUCCION DE PANELES SIP Lo paneles pasan un proceso de conformación donde se unen los elementos de OSB con el poliuretano de alta densidad formando una estructura como sándwich, que es unida mediante un pegamento que se le aplica en una de sus caras para posteriormente colocar el núcleo de Poliestireno expandido de alta densidad. Los paneles pueden estar diseñados para cumplir un uso estructural, uso divisorio o como una losa. Las dimensiones son de 1,22x2,44 con un espesor que varía por el tipo de poliestireno a utilizar. Para poder lograr la unión de estos 3 elementos es necesario dejarlos bajo presión por un determinado tiempo para que se pueda adherir sin ninguna complicación. Pasado el tiempo de espera se obtiene un material terminado, con una resistencia mecánica, capaz de resistir las cargas sin temor a que se puedan despegar en un futuro, ya sea por factores externos que debiliten el adhesivo o por distintas irregularidades del material donde se aplicó. Una vez terminado el proceso queda listo para ser usado en la construcción de alguna vivienda destinándole el uso que se le quiera dar (ver figura 1). ( Figura 1 ) Como se aprecia en la imagen representativa de un panel con todos sus componentes, el poliestireno varía entre 15 a 18 kg/m3 de densidad, con un revestimiento de osb se puede modificar por otros elementos de un material parecido, dependiendo que se quiera como terminación. 7 Para poder unir los elementos que forman los paneles es necesario tener una superficie plana donde se posa la plancha de osb con su parte rugosa hacia arriba para posteriormente encolarla con el adhesivo en su cara por medio de una llana lisa, no se deben presentar tiempos muertos en el proceso, ya que la viscosidad solo se mantiene por 1,5 hrs. posterior a ese tiempo disminuye su capacidad para otorgar una resistencia mecánica al conjunto (ver figura 2). (Figura 2: Encolado panel SIP) Una vez colocado el pegamento en el osb, se presenta el polietileno de alta densidad, dejándolo encima del panel, para posteriormente encolar el siguiente osb, que, al igual que el proceso anterior es en su parte rugosa, la que será presentada encima del polietileno. (ver figura 3). (Figura 3: Proceso unión paneles) 8 Para terminar el proceso de fabricación es necesario prensarlo. Esto se realiza sometiendo al panel bajo un peso y un tiempo determinado. Este proceso se puede hacer individual o apilando varios paneles, esto será elección. La forma más conveniente es apilar más de uno a la vez, como se hace esto, primero se debe buscar un sector seco y aislado del lugar de trabajo, el que no expuesto a movimientos ni golpes, preferentemente sobre un piso o radier de hormigón, para armar una jaula donde se apilaran en un máximo de 6-7 paneles, verificando que cada panel, quede alineado ajustándolos para que se distribuya de manera uniforme el peso que será de aproximadamente de 230 kg distribuidos (ver figura 4). Así se podrán evitar problemas de fraguado, se deben dejar durante 48 hrs. Para dar por finalizado la confección (Figura 4: Prensado paneles SIP.) 9 VENTAJAS Los beneficios que otorgan los paneles son variados y esto es gracias al diseño de los paneles los cuales permiten construir viviendas rápidamente y con un considerable ahorro de tiempo en comparación a otros métodos tradicionales, se han realizado estudios que acreditan su uso para la construcción de vivienda, como lo es MINVU, donde aparece en su listado de materiales. Al ser un solo elemento que cumple función de estructura y aislante mejora sus beneficios térmicos y estructurales. Los beneficios varían por el tipo de panel y materialidad que tenga, considerando que los revestimientos cambian. Entre los beneficios generales que entregan los paneles se encuentran: Eficiencia térmica: La principal ventaja de los Paneles SIP está dada por su eficiencia térmica, su construcción con aislación incorporada y el tipo de uniones que emplea, hace que se disminuyan los requerimientos de energía en calefacción y/o refrigeración para la vivienda. Esto trae consigo grandes ahorros económicos lo que se estima en un aproximado de un 40% en relación a una casa construida en hormigón o albañilería. Gran aislante acústico: Debido a que el sistema de paneles SIP aprovecha de manera óptima las propiedades aislantes que posee el Poliestireno Expandido de Alta Densidad (EPS HD), este material resulta ser un inmejorable aislante de ruido para espacios interiores y exteriores optimizando lo que más se pueda los sonidos exteriores. Este aislante además debe cumplir con la normativa, que busca aprovechar de reducir y optimizar los recursos de calefacción que se empleen en la vivienda. Capacidad estructural: Los Paneles SIP poseen características estructurales y antisísmicas que permiten construcciones de más de dos pisos. En los ensayos de laboratorio, los paneles han demostrado su capacidad de soportar altas cargas verticales y horizontales. Además, por su materialidad permiten absorber y disipar las energías generadas por las ondas sísmicas, proporcionando una gran seguridad de sus viviendas. Rapidez de montaje: Los Paneles SIP al estar pre-cortados, permiten agilizar la construcción, logrando un montaje rápido y limpio, donde no se necesite un gran proceso de montaje. Es solo necesario tener una cuadrilla de hombres y el uso de poleas u otro elemento similar para poder levantar el panel y lograr un montaje. El clima no es un impedimento para trabajar con el material, ya que no sufre alteraciones. Otra gran ventaja en este punto es que no se necesita una mano de obra 10 especializada para poder trabajar con el material, la persona debe tener conocimientos básicos, y una previa ejemplificación por medio de materiales visuales o una charla previa con el distribuidor para así ensamblar los elementos. DESVENTAJAS Los paneles SIP cumplen de buena manera los esfuerzos que se presentan a lo largo de los años de uso, pero como cualquier cosa o material este presenta deterioros que van debilitando la estructura, dañándola progresivamente. Uno de los principales problemas que nos podemos encontrar a la hora de querer levantar una construcción, es la nivelación en la base de donde se construirá, debido a que los paneles son elementos que van montando uno seguidos del otro. Si la cama radier se encuentra desnivelada se verá reflejado en el momento montar, donde quedaran diferencias entre los elementos, las que van a afectar de manera significativa el proceso, porque no estará aplomado como corresponde. Otro inconveniente que se puede tener cuando se trabaja con los paneles es que una vez ya instalados y este sufre algún daño implicara cambiar el panel completo, como están adheridos el núcleo con el revestimiento no se recomienda modificar la estructura extrayendo parte del revestimiento, ya que sufre perdidas de capacidad estructural. 11 Herramientas A continuación, se presentan algunas de las herramientas utilizadas en los paneles SIP, si bien existen un sinfín de herramientas en la industria de la construcción, se destacan las siguientes: Sierras: Entre las herramientas para cortar paneles SIP se encuentras las sierras, estás ofrecen capacidades de corte profundo. Esta la sierra de panel que está diseñada especialmente para cortar a través de paneles de espesor. Por otra parte, está la cierra circular que a veces no realiza cortes derechos en los bordes sin embargo facilita el corte en paneles de gran grosor. Router de borde de panel: Herramienta de especialidad utilizada para recortar la espuma estructural entre el espesor del panel. Biseladora de borde: Utilizada para producir un borde biselado a lo largo de las pieles del SIP, dejando una superficie plana para un posterior acabado. Taladro para conducto: Empleada para perforar agujeros en los paneles. Es necesario para poder hacer las instalaciones correspondientes, o bien realizar una perforación en caso de ser necesario Escala de peso: Utilizada para medir el peso en partes iguales para el material de espuma, dejando todos los tableros con el mismo peso y tamaño, para evitar variaciones en los estándares de calidad. 12 Ensayos Como todo elemento se debe someter a una serie de ensayos donde se compruebe su resistencia como material de construcción y establece los parámetros que puede soportar tal elemento, de la misma manera se verifica si puedo o no cumplir con el trabajo al que se someterá. Ensayo de flexión: Es aquel donde se somete al panel a una carga perpendicular a su plano. Para realizar el ensayo se debe dejar el elemento de forma horizontal y simplemente apoyado en sus extremos de donde se aplicará una carga en los cuartos de luz entre apoyos. La carga que se aplicará se hará de forma incrementada, aumentando el peso, mediante ciclos de carga-descarga. Ensayo flexión paneles SIP. 13 Ensayo de compresión: De acuerdo con la NCH 801.of 2003, se realiza un ensayo dejando el panel en posición vertical y simplemente apoyado en sus extremos superior e inferior, sometiendo al panel a una carga de manera excéntrica, en un lugar equivalente a un tercio total del panel, para inducir la curvatura que se generara hacia la cara exterior del panel. El panel debe incluir su solera inferior e superior para poder realizarle el ensayo. La carga se aplica de manera incrementada y cuasi-estática, mediante ciclos de carga-descarga. Este ensayo busca medir la deformación longitudinal y de deflexión transversal del panel bajo carga máxima y al descargar 14 Ensayo de resistencia al fuego: Este ensayo está establecido por la norma NCH 935/1of.97, la cual busca determinar el grado de resistencia en tiempo que necesita un elemento para quemarse. Para este ensayo se somete al panel por una de sus caras y con todos los elementos que se consideran para conformar el tabique, como los son las soleras, y los pies derechos con los que se aprovecha de unir 2 paneles. El ensayo se debe realizar en un horno especial, que cumpla con las caracterizas para aquel elemento. Los resultados están siendo constantemente monitoreados por termocuplas, sensores infrarrojos, que van verificando el calor dentro del horno y los valores que va adquiriendo la cara que no está expuesta con el horno, respectivamente. El resultado del ensayo determino una resistencia de F-15, en los paneles ensayados Ensayo resistencia al fuego 15 Proceso constructivo con paneles SIP Previo a comenzar cualquier trabajo es necesario tener la fundación de nuestra edificación, al igual que en la construcción de tabiquería en madera esto se realiza previamente analizado el terreno, verificando la densidad y así poder diseñar una fundación capas de ser soportada por el terreno y que además soporte la estructura. Partiendo con los cimientos, Sobre cimientos y cama radier, dejando embutidas las conexiones sanitarias. Al igual que la fundación de la casa construida en tabiquería en madera, es necesaria la incorporación de los espárragos para poder amarrar la solera inferior a la fundación, y así posteriormente poder instalar los paneles SIP en estas. Anclaje solera inferior. Anclaje solera inferior y canalización eléctrica La instalación de los paneles verticales SIP se realiza mediante un método de unión que utiliza un perfil metálico en forma de “L”, el cual se une primeramente a la solera de madera, por anclajes tipo AN lo que busca reforzar el pie derecho y solera inferior de comienzos, esquinas y vanos de la instalación del panel. Este va amarrado a la solera inferior mediante un perno, dejando rígido el material de anclaje metálico. 16 Teniendo ya instado la solera con su respectivo anclaje se puede dar comienzo a la instalación de los paneles, montando primero un panel esquinero, dejándolo aplomado y amarrado a la solera, para continuar con el resto. Se coloca un pie derecho junto a al anclaje para instalar el segundo panel y dejarlo rígido mediante tornillos que van del panel SIP a la solera inferior y pie derecho. La unión entre paneles se hace mediante un elemento que consta de un palo de madera que se ajuste al diámetro del panel, recordemos que varía su espesor dependiendo el uso que se le dará ya sea estructural o divisorio, más unos tramos de OSB que esta atornillado a la madera que se le denomina unión H. Se le realiza un rebaje al polietileno expandido de alta densidad con la finalidad de hacer calzar el elemento entre los paneles que deseamos unir, este procedimiento se realiza entre cada panel que vamos montando, para darle firmeza y estabilidad a la estructura completa. Teniendo las uniones completas de los paneles se instalarán las soleras superiores, para posteriormente amarrar los elementos que conformaran la cubierta. 17 Los vanos de las puertas y ventanas se deben considerar previo a instalar los paneles, realizando los cortes correspondientes a los diámetros que están indicados en los planos de la vivienda, además de considerar las instalaciones eléctricas y sanitarias correspondientes. Los vanos se reforzarán con pino de la escuadría adecuada que puedan además soportar el marco de la venta y puerta. Al momento de instalar las maderas se puede dar paso a confección de la cubierta, para ello se deben armar cerchas de madera, capaz de soportar los paneles que se ocuparan como cubierta con su respectiva barrera de humedad y el material exterior para el escurrimiento de las aguas. Teniendo ya instalados todos los paneles que conformaran la vivienda se colocan los revestimientos exteriores que gracias a la materialidad de los paneles se puede variar entre las opciones que el mercado ofrece sin tener que modificar la estructura. 18 COMPARATIVA DE PRECIOS A continuación se muestra una comparativa de precios entre tabiquería normal de madera versus paneles SIP en ambos casos un presupuesto de costos constructivos de una vivienda tipo de 60 m2, con ambos métodos constructivos dichos se logró obtener una diferencia entre uno y otro, la fuente de esta comparación es casas BRUNEL, ubicada en Ñuñoa, Santiago, Chile En el aspecto económico incluye la mano de obra y se tuvo un resultado de: Gasto aproximado Casa Tabiquería Madera $ 13.705.933 pesos chilenos Casa Paneles SIP $ 17.032.059 pesos chilenos Se logra apreciar una diferencia de $ 3.326.126 pesos chilenos entre un proceso y otro, considerando la construcción en las mismas condiciones sin contar las terminaciones de la vivienda. Su tiempo de ejecución estimado entre una obra y otra se calculó en 65 días para la construcción en tabiquería de madera vs un aproximado de 30 días con paneles SIP, obteniendo una reducción de casi un 50% en el proceso de construcción, un tiempo considerable. Las propiedades térmicas y de resistencia al fuego nos dan resultados que coinciden uno de otro como por ejemplo este último, donde se analizaron materialidades de similares características obteniendo una resistencia F-15 que es igual a los tabiques de madera comparado a un panel SIP. La resistencia térmica se comportó de manera casi igual, arrojando una ponderación en porcentaje de un 72,6 % , el cual determina un resultado que divide la trasmitancia del muro en comparación con la trasmitancia de la zona donde se construye, para este caso la zona 4 fue escogida la que corresponde a 1,7 W/m2K, mientras que el porcentaje obtenido con el uso de los paneles SIP de espesor 97 mm es de 73,2 %, una pequeña diferencia de trasmitancia, que deja a ambos métodos cumplir las mismas condiciones, respaldados por los requisitos ya establecidos. 19 CONCLUSIÓN Un correcto uso de los nuevos materiales y procesos constructivos, que el Ministerio de vivienda y urbanismo establece como métodos no tradicionales, es la clave para obtener los mejores resultados al momento de construir, siempre que se consideren las recomendaciones de algún profesional o personal capaz de realizar con conocimiento en el tema. En cuanto a la construcción, lo que se busca es una construcción limpia, ahorrando el menor tiempo posible y costos, que para él medio ambiente no provoque un impacto negativo, sino que se trabaje con materias primas renovables, o inclusive materiales reutilizados. Se logró evidenciar un porcentaje considerable de ahorro en tiempos de construcción entre un método y otro, dándole un punto a favor en este sentido a los paneles SIP, quien tenía menos tiempo de demora debido a la facilidad de instalación. El panel SIP se muestra como un proceso constructivo que es capaz de ahorrarnos tiempo y traer consigo grandes beneficios, como lo son térmo-acústico, considerándolo como una gran opción a la hora de pensar en cómo poder construir algún proyecto de vivienda o comercial, armando construcciones en un tiempo considerablemente corto en comparación a la construcción en madera. Los beneficios que otorgan ambos métodos son similares, entendiendo que ambos revestimientos son de la misma materialidad y son comúnmente vendidos en las grandes tiendas comercializadoras e aserraderos, usados la mayoría de las veces en los trabajos de construcción en Chile, por cumplir de correcta manera las normas de construcción y acondicionamiento térmico ya normados. No se debe dejar de lado la madera, que hoy en día sigue siendo clave para el desarrollo de los nuevos productos derivados de este, teniendo en cuenta que somos una región con grandes plantaciones de bosques, para desarrollar los distintos materiales que se encuentran en el mercado, hoy en día gracias a esta materia prima. que busca ir resolviendo los problemas que se tienen al momento de desarrollar un proyecto. 20 21 22 23
