INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY
CAMPUS MONTERREY
DIVISIÓN DE INGOSÍIERIA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
TECNOLÓGICO DE MONTERREY
EVALUACIÓN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO TCCNOVIVIENDA, CON BASE EN HERRAMIENTAS
DE CONSTRUCCIÓN SIN PERDIDAS Y MEJORA CONTINUA
TCSIS
PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERIA Y ADMINISTRACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN
ESPECIALIDAD EN ADMINISTRACION DE PROYECTOS
POR:
MIGUEL RODOLFO DAVIS CAMPOY
MONTERREY, N. L. DICIEMBRE 2007
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
TECNOLÓGICO DE MONTERREY,
EVALUACIÓN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO TECNOVIVIENDA, CON BASE EN HERRAMIENTAS DE CONSTRUCCIÓN SIN PÉRDIDAS Y MEJORA CONTINUA.
TESIS
PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS
EN INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN ESPECIALIDAD ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS
POR:
MIGUEL RODOLFO DAVIS CAMPOY
MONTERREY, N.L. DICIEMBRE 2007
AGRADECIMIENTOS Y DEDICATORIAS
Agradezco primeramente a Dios por ser mi mejor amigo, mi fortaleza, darme todo lo que tengo y no dejarme caer nunca.
A mi mamá y papá por ser los mejores y estar conmigo incondicionalmente, por haberme apoyado siempre en cumplir mis metas, gracias porque sin ellos y sus enseñanzas no estaría aquí, ni seria quien soy ahora, a ellos les dedico esta tesis.
A mi hermano por su cariño y apoyo incondicional.
Al Doctor Francisco Yeomans por asesorarme a lo largo de la tesis y
acompañarme en este camino que hoy culmina en el presente proyecto, por compartir su conocimiento conmigo e inspirar en mi admiración.
A los Maestros Delma Almada, Carlos Nungaray y Calos Matienzo por ayudarme a lo largo de la tesis desinteresadamente y brindarme su amistad.
A mis amigos: Alexandra, Juan, Eduardo, Marco Ramos, Fito, Javier, Miguel, Quetzalli y Vicky porque gracias a ellos encontré la amistad aquí en Monterrey, valor importante en mi vida, gracias por estar conmigo estos 2 años, por
aconsejarme, regañarme, compartir risas y llantos en todo este tiempo.
A mis amigos de la universidad: Mariscal, Ernesto, Yánez y Alejandra que gracias
a ellos conocí la amistad verdadera, gracias por permitirme conocerlos y ser parte
de su vida. Por ayudarme y estar conmigo a lo largo de la carrera, y aun después...
TABLA CONTENIDO
CAPÍTULO 1 3
Generalidades 3
1.1 Introducción 3
1.2 Línea de investigación 5
1.3 Objetivo General 6
1.4 Objetivos Particulares 6
CAPÍTULO 2 7
Antecedentes 7
2.1 Sistemas Constructivos del ITESM 7
2.1.1 Sistema Constructivo Tecnodomo 7
2.1.2 Sistema constructivo Tecnocasa 9
2.2 Construcción sin Pérdidas 12
2.2.1 Reseña Histórica 12
2.2.2 Conceptualización Tradicional de la Construcción 13 2.2.3 Medición que se debe de hacer en la construcción sin perdidas 15
2.2.4 Identificación de tipos de pérdidas 18
2.2.5 Reducción de actividades que no agregan valor 19
2.3 Construcción Sostenible 20
2.3.1 Situación actual de la sociedad mundial desde el punto de vista del desarrollo
Sostenible 20
2.3.2 Evolución de la Construcción Sostenible 22
2.3.4Estrategia de minimización de impacto ambiental de los materiales de
construcción 25
2.3.5Minimización de los consumos energéticos en la utilización de las
construcciones 26
2.3.6Bioconstrucción 26
2.4 Elementos Prefabricados 29
2.4.1 La Industria de la Prefabricación y sus Aplicaciones 31
CAPÍTULO 3 34
Diseño de la metodología 34
3.1 Sistema Constructivo Tecnovivienda 34
3.1.1. Descripción del sistema constructivo 34
3.1.2. Ventajas competitivas 34
3.1.3. Secuencia constructiva 36
3.1.3.1 Día 1: Nivelación y compactación 37
3.1.3.2 Aislamiento de la Base 38
3.1.3.3 Armado y Colocación de Fronteras 38
3.1.3.4 Día 2: Preparación de Concreto de Losa de Cimentación 39
3.1.3.5 Colado de Firme 39
3.1.3.6 Afine de Firme 40
3.1.3.7 Armado de Cimbra 42
3.1.3.8 Armado de Refuerzo 42
3.1.3.9 Día 4: Aplicación de Mortero Ligero 6cm alrededor de la vivienda y volado.
3.1.3.10 Día 5: Aplicación de 1 cm. de mortero ligero exterior e interior 4446 3.1.3.11 Día 6: Aplicación de sellador en toda la superficie, Aplicación de
impermeabilizante elastomerito, Aplicación de pintura vinil acrílica 47
3.2 Evaluación de Innovación Tecnológica 48
3.2.1 Identificación de fuentes de información 48
3.2.2 Definición de los objetivos del estudio 48
3.2.3 Definición de los criterios de evaluación 49
3.2.3.1 Definición de la línea base de comparación 49 3.2.4 Identificación de las condiciones presentes y condiciones esperadas 50
3.2.5 Evaluación 50
3.2.5.1 Justificación de las escalas de calificación a utilizar 50
3.2.5.2 Evaluación de las alternativas 52
CAPÍTULO 4 54
Desarrollo de metodología para evaluación de proceso constructivo Tecnovivienda 54
4.1 Descripción del proyecto a evaluar 54
4.2 Secuencia constructiva 54
4.2.1 Día 1: Nivelación y compactación 55
4.2.2 Aislamiento de la Base 56
4.2.3 Armado y Colocación de Fronteras 57
4.2.4 Día 2: Preparación de Concreto de Losa de Cimentación 57
4.2.5 Colado de Firme 58
4.2.6 Afine de Firme 59
4.2.7 Armado de Cimbra 59
4.2.8 Armado de Refuerzo 60
4.2.9 Día 4: Aplicación de Mortero Ligero 6cm alrededor de la vivienda y volado. 60 4.2.10 Día 5: Aplicación de 1 cm. de mortero ligero exterior e interior 62 4.2.11 Día 6: Aplicación de sellador en toda la superficie, Aplicación de
impermeabilizante elastomerito, Aplicación de pintura vinil acrílica 62
4.3 Evaluación de Innovación Tecnológica 64
4.3.1 Identificación de fuentes de información 64
4.3.2 Definición de los objetivos del estudio 64
4.3.3 Definición de los criterios de evaluación 65
4.3.3.1 Definición de la línea base de comparación 65 4.3.4 Identificación de las condiciones presentes y condiciones esperadas 66
4.3.5 Evaluación 66
4.3.5.1 Justificación de las escalas de calificación a utilizar 67
4.3.6 Evaluación de las alternativas 71
CAPÍTULO 5 73
Análisis, diagnóstico y mejora del proceso de construcción de la Tecnovivienda 73 5.1 Determinación de actividades que agregan valor, actividades contributivas y
actividades no productivas 73
5.2 Identificar la secuencia del proceso 74
5.3 Rediseño del proceso para eliminar actividades no productivas y reducción de las
actividades contributivas 75
5.4. Identificar las variaciones del proceso y sus causas, analizarlas y definir un plan
estratégico de mejora 76
CAPÍTULO 6 79
6.1 Conclusión 79
6.2 Recomendaciones a futuro 80
BIBLIOGRAFÍA 82
ANEXOS 86
ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS
Fotografía 1. Estructura del tecnodomo ensamblada lista para ser recubierta 8 Fotografía 2 Estructura de la tecnocasa ensamblada y en proceso de construcción ... 10 Fotografía 3 Tecnocasa construida en Querétaro-Mexico 11
Fotografía 4 Interior de Tecnocasa 11
Fotografía 5 Ejemplo de habilitación de paneles, colado de paneles de fachada 30 Fotografía 6 Ejemplo de montaje de elemento prefabricados 30
Fotografía 7 Viviendas prefabricadas 32
Fotografía 8 Naves industriales construidas con prefabricados 33 Fotografía 9 Estructura de nave de prefabricada 33 Fotografía 10 Ensamble de estructura de nave prefabricada 33
Fotografía 11 Nivelación y compactación 37
Fotografía 12 Aislamiento de la base 38
Fotografía 13 Armado y colocación de frontera 39
Fotografía 14 Preparación de concreo para losa de cimentación 39
Fotografía 15 Colado de firme 40
Fotografía 16 Afine de firme 41
Fotografía 17 Colocación de cimbra 42
Fotografía 18 Armado de refuerzo 42
Fotografía 19 Armado de volado 42
Fotografía 20 Aplicación de mortero 45
Fotografía 21 Apliacion de mortero 45
Fotografía 22 Aplicación de mortero exterior 46
Fotografía 23 Aplicación de pintuta vinílica 47
Fotografía 24 Escuela Belisario Domínguez 54
Fotografía 25 Nivelación y compactación 56
Fotografía 26 Aislamiento de la base 56
Fotografía 27 Armado y colocación de fronteras 57
Fotografía 28 Preparación del concreto de la losa de cimentación 58
Fotografía 29 Colado del firme 58
Fotografía 30 Afine del firme 59
Fotografía 31 Armado de cimbra 60
Fotografía 32 Armado de refuerzo 60
Fotografía 33 Armado de volado 60
Fotografía 34 Aplicación de mortero estructural 62
Fotografía 35 Aplicación de en muro 62
Fotografía 36 Aplicación de mortero exterior 62
Fotografía 37 Aplicación de pintura vinilica 63
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Geometría de un panel 8
Figura 2 Ensamblaj e de una franj a de la estructura metálica Tecnocasa 10
Figura 3 Modelo de conversión 14
Figura 4 Formación Global del desarrollo sostenible 20 Figura 5 Ciclo de energía-material en el proceso constructivo 20
Figura 6 Compactación del suelo 37
Figura 7 Corte constructivo en límite de propiedad 41
Figura 8 Armado de muros divisorios 43
Figura 9 Detalle de volado 43
Figura lODetalle de armado 44
Figura 1 IDetalle de armado en muro 46
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 índice de desempeño de resultados globales del proyecto 16 Tabla 2 índice de desempeño de los procesos involucrados en un proyecto 17
Tabla 3 Hitos de la construcción sostenible 28
Tabla 4 Comparación entre procesos tradicionales e industriales 31
Tabla 5 Secuencia general 36
Tabla 6 Criterios utilizados en la evaluación 49
Tabla 7 Características del sistema actual referente a los criterios de evaluación 49 Tabla 8 Identificación de las condiciones actuales y esperadas 50 Tabla 9 Justificación de escalas con criterio de calidad 51 Tabla 10 Justificación de escalas con el criterio tiempo 51 Tabla 11 Justificación de escalas con el criterio de costo 51 Tabla 12 Justificación de escalas con el criterio de mano de obra 52 Tabla 13 Justificación de escalas con el criterio de sustentabilidad 52
Tabla 14 Evaluación de alternativas 53
Tabla 15 Secuencia construtiva 55
Tabla 16 Criterios utilizados en la evaluación 65
Tabla 17 Características del sistema actual referente a los criterios de evaluación 65 Tabla 18 Identificación de condiciones actuales y esperadas 66 Tabla 19 Justificación de escalas con el criterio de calidad, escuela Nueva Creación..67 Tabla 20 Justificación de escalas con el criterio de calidad, escuela Belisario D 68 Tabla 21 Justificación de escalas con el criterio de tiempo, escuela Nueva Creación ..68 Tabla 22 Justificación de escalas con el criterio de tiempo, escuela Belisario D 69 Tabla 23 Justificación de escalas con el criterio de costo, escuela Nueva Creación 69 Tabla 24 Justificación de escalas con el criterio de costo, escuela Belisario D 69 Tabla 25 Justificación de escalas con el criterio de Mano de obra, Nueva Creación....70 Tabla 26 Justificación de escalas con el criterio de Mano de obra, Belisario D 70 Tabla 27 Justificación de escalas con el criterio de sustentabilidad, Nueva Creación..70 Tabla 28 Justificación de escalas con el criterio de sustentabilidad, Belisario D 71 Tabla 29 Evaluación de alternativas, escuela Nueva Creación 71 Tabla 30 Evaluación de alternativas, escuela Belisario D 72
Tabla 31 Actividades contributivas 74
Tabla 32 Actividades no productivas 74
Tabla 33 Secuencia del proceso 74
Tabla 34 Solución para activiades contributivas 75
Tabla 35 Solución para activiades no productivas 76
Tabla 36 Tabla causa-efecto 77
Tabla 37 Plan estratégico de mejora 78
Capítulo I Generalidades
1.1 Introducción.
La vivienda es el espacio físico en que la familia crece, se desarrolla y se integra a la sociedad, un lugar con significados e implicaciones profundamente humanos; pero también representa el bien material con valor patrimonial, social e incluso político de más importancia para la familia [1]. Sin importar de qué ciudad, región o comunidad se trate, la vivienda representa uno de los valores más importantes para el desarrollo de la sociedad. La vivienda inadecuada es aquel elemento de consumo de la estructura urbana, que corresponde a un bien que no cumple con una gama de características en lo concerniente a su calidad (equipamiento, confort, tipos de construcción, duración) y sin título de propiedad.
La vivienda inadecuada continúa siendo un serio problema político, social y económico en América Latina y el Caribe. El déficit en cuanto a vivienda adecuada continúa en ascenso cada año, obligando a más familias a vivir en condiciones peligrosas o viviendas insalubres [2].
Mientras que el aumento de la demanda anual en América Latina es de 2.5 millones de viviendas, sólo se agregan 1.5 millones de casas al número existente de viviendas cada año. El aumento de la pobreza en América Latina ha afectado seriamente al sector de viviendas en varias formas:
El panorama actual de la vivienda y su contexto urbano en México refleja una situación en la cual el 75% de la población vive en localidades de más de 150,000 habitantes, cuyas viviendas representan un mínimo del 60% de su parque inmobiliario lo que las convierte en el factor de mayor incidencia sobre la planeación urbana.
El panorama del país en cuestión de la vivienda se visualiza de la siguiente manera: se estima que para el 2010 México tendrá un déficit de vivienda que se estima en poco más de 11 millones 297 mil unidades, de las cuales 7 millones 315 mil requerirán de una vivienda nueva y casi 4 millones requerirán de un mejoramiento en su vivienda [3], esto debido en gran parte a la dificultad que tiene la mayoría de la población, esencialmente las familias con limitados recursos económicos, para acceder a un financiamiento; el 50%
de la población mexicana es menor de 21 años, esto quiere decir que en poco tiempo formarán una familia y requerirán de una vivienda; el déficit de vivienda actual es de aproximadamente 4 millones de unidades, además, el Gobierno no abastece los suficientes financiamientos para mitigar la demanda anual de 750 mil unidades en los próximos cinco años [4].
Existen diferentes sistemas constructivos en el mercado que se adaptan a las regiones y a los constructores; tales como la vivienda a base de mampostería con diferentes sistemas de losas
El objetivo de esta investigación es la mejora continua del proceso constructivo Tecnovivienda, para esto se pretende generar, implementar, evaluar, comparar y corregir la alternativa de vivienda "Tecnovivienda", desarrollando un proceso constructivo que sea lo suficientemente rápido en su construcción y de bajo costo. De esta manera contribuir en la solución del problema derivado de la destrucción masiva de viviendas en comunidades afectadas por fenómenos naturales
1.2 Línea de investigación.
La necesidad del hombre por poseer una vivienda digna lo ha llevado a experimentar con técnicas para la construcción de viviendas. Hoy en día esto no es posible, la demanda de vivienda en México ha crecido por lo que se hace necesaria la inversión en investigación para considerar nuevas opciones que permitan construir una mayor cantidad de viviendas, reducir el tiempo de construcción y el costo final de ejecución.
Dada la necesidad de generar alternativas de construcción de viviendas emergentes ante los desastres naturales, el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, a través del Centro de Diseño y Construcción, ha establecido una línea de investigación con el objetivo principal de desarrollar soluciones pertinentes al problema de la vivienda, desarrollando sistemas alternos de construcción. Esta línea de investigación es parte del proyecto de estudio de los diferentes aspectos del problema de la vivienda en el mundo, denominado Cátedra de Vivienda [5].
El propósito fundamental de esta línea de investigación es determinar de qué forma los factores sociales, políticos, económicos y tecnológicos afectan a la construcción y disponibilidad de vivienda en sectores de bajos recursos. Por medio del entendimiento de los aspectos mencionados se podrá entender cómo contribuir al mejoramiento e innovación de procesos y tecnologías para la producción de vivienda social, de tal forma que permita a la población de bajo ingreso tener acceso a una vivienda que asegure su calidad, sostenibilidad, confort y seguridad adecuadas [6].
En la búsqueda de sistemas de construcción alternativos que permitan construir viviendas de manera más rápida y económica, se estudiará las características y se evaluará el sistema constructivo Tecnovivienda, desde el punto de vista constructivo, esto forma parte de las áreas prioritarias de la
"Cátedra en desarrollo e innovación de procesos y tecnologías de vivienda"
1.3 Objetivo General
El objetivo general es la mejora continua del proceso constructivo Tecnovivienda, para esto se pretende generar, implementar, evaluar, comparar y corregir la alternativa de vivienda "Tecnovivienda", y de esta forma contribuir en la solución del problema derivado de la destrucción masiva de viviendas en comunidades afectadas por fenómenos naturales, desarrollando un sistema constructivo que sea lo suficientemente rápido en su construcción y de bajo costo, que cumpla con la normativa vigente y ofrezca una solución viable al problema de vivienda en México.
Este estudio tiene como objetivo la evaluación del proceso constructivo
"Tecnovivienda" utilizando como material el mortero de anhidrita el cual tiene un peso volumétrico de 1350 kg/m3 y una resistencias de 150 kg/cm2, que a su ves brinda un mayor confort que las vivienda tradicionales de mampostería y geometrías tradicionales. Este proyecto es parte del desarrollo del sistema de vivienda 'tecnovivienda".
1.4 Objetivos Particulares.
Con el fin de realizar las actividades expuestas en el proyecto es necesario realizar los siguientes objetivos específicos fundamentales:
La realización de pruebas in situ del sistema constructivo de tecnovivienda para validar su eficiencia y su facilidad constructiva.
Evaluación del sistema constructivo tecnovivienda con herramientas de construcción sin pérdidas, innovación tecnológica y mejora continua.
Capítulo 2 Antecedentes
2.1 Sistemas Constructivos del ITESM
A partir de 1998 a la fecha, el Centro de Diseño y Construcción (CDC), ha estudiado la problemática de vivienda en México, dando como resultado sistemas constructivos para vivienda emergente permanente. Estas investigaciones han sido auspiciadas por el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM) a través de la cátedra de vivienda y con fondos gubernamentales. Dentro de las alternativas que el CDC presenta están los sistemas Tecnodomo y Tecnocasa, diseños que han surgido de las necesidades de vivienda antisísmicas, económicas, y de fácil construcción.
2.1.1 Sistema Constructivo Tecnodomo
El sistema constructivo Tecnodomo se desarrolló en el Centro de Diseño y Construcción en 1998. Inicialmente su diseño obedeció a la necesidad de proveer de un refugio permanente a todas aquellas personas que resultaran damnificadas por fenómenos naturales como inundaciones, erupciones volcánicas, temblores, tornados, etc. Con los años de investigación y la construcción de diversos prototipos ha ido perfeccionando la optimización de la estructura y la simplificación del proceso constructivo, llegando a estar constituido de una estructura metálica prefabricada continua que incluye las preparaciones para ventanas, puertas, sanitarios, pasillos e interconexión entre módulos del sistema. Dicha estructura metálica se ensambla en campo y constituye la cimbra del sistema, recubriéndose con mortero térmico ligero a base de anhidrita, que constituye el cascarón del sistema. [7]
Un módulo del sistema Tecnodomo consiste en un continuo semiesférico cuyo diámetro varía entre 6 y 10 metros (ver Fotografía 1). Este continuo está montado sobre una losa de cimentación circular de 10 centímetros de espesor, y conformado por paneles prefabricados que, dependiendo de la función que cada
uno desempeñe, llevan remates distintos, aberturas para puertas, ventanas, baños, etc. (ver Figurai)
Fotografía 1 Estructura del Tecnodomo ensamblada lista para ser recubierta
TRAVESANO CURVO HORIZONTAL EN REMATE DE PANEL
ÚLUMOTRWESAAO CURVO HORIZONTAL
LARGUERO SE CIAD Asi O 5EGVENTADO
SE Üf.*EN~O RECTO DE LARGUERO SECUNDARIO
Figura 1 Geometría de un panel.
La construcción de una vivienda utilizando el sistema Tecnodomo consta esencialmente de los siguientes pasos:
1. Preparación del terreno 2. Trazo de ejes
3. Losa de cimentación o firme 4. Ensamblaje de estructura metálica 5. Zarpeo de estructura metálica 6. Colocación de puertas y ventanas 7. Acabados
Actualmente este sistema se ha empleado en diferentes estados de la República Mexicana como son: Nuevo León, Tamaulipas, Querétaro, etc.; lo cual muestra su factibilidad y aplicabilidad como sistema constructivo en escuelas o viviendas.
2.1.2 Sistema constructivo Tecnocasa.
Otro sistema constructivo desarrollado por el ITESM es la Tecnocasa, que por su geometría similar al de una vivienda tradicional de 2 aguas, tiene mayor aceptación entre los usuarios. Este sistema está conformado por una serie de paneles metálicos prefabricados construidos con perfiles tubulares, rectangulares y malla desplegada, los cuales se ensamblan y anclan a un firme de concreto, que a la vez funciona como losa de cimentación (Figura 2). La estructura, una vez montada, se recubre con mortero estructural (Fotografía 2)
Panel de Techo Arristrado (PTA) -.
Pane! de Muro Arriostrado (PMA)-
Figura 2 Ensamblaje de una franja de la estructura metálica Tecnocasa.
Fotografía 2 Estructura de la Tecnocasa ensamblada y en proceso de construcción.
El diseño estructural de esta geometría se hizo considerando las cargas más severas de viento y sismo estipuladas en los reglamentos nacionales vigentes, así como aquellas cargas de servicio propias de una vivienda. El empleo de acero como cimbra auto soportada y, a su vez, como refuerzo de la estructura, permitió cubrir claros hasta de 7 metros sin necesidad de utilizar apoyos intermedios, salvo en la fase constructiva, empleando perfiles
rectangulares ligeros. Como consecuencia, el peso de la vivienda construida con el sistema Tecnocasa llega a ser hasta la mitad del de la vivienda hecha con un sistema tradicional, lo cual mejora su comportamiento bajo fuerzas sísmicas y transmite menor presión al suelo que la soporta [8].
La facilidad de rolado y resistencia de los perfiles de acero estructural utilizados en este sistema han permitido que el sistema de vivienda sea versátil y su campo de aplicación se pueda extender a estructuras de diversa índole como lo son cabanas para ecoturismo, bodegas, escuelas o viviendas entre otras, (ver Fotografía 3 y 4). Estos sistemas constructivos ofrecen una alternativa sostenible, y una buena opción para la construcción de viviendas en serie, en casos de desastre por ser de rápida construcción, económica y resistente.
Fotografía 3 Tecnocasa construida en Querétaro Fotografía 4. Interior de Tecnocasa
2.2 Construcción sin Pérdidas
2.2.1 Reseña Histórica
Las primeras ideas de la producción sin pérdidas se originan en Japón en el año 1950, las cuales fueron aplicadas en el Sistema de producción de la automotriz Toyota. Las ideas básicas en el Sistema de producción de Toyota son la eliminación de inventarios y pérdidas, limitación de la producción a pequeñas partes, reducir su estructura de producción, utilización de máquinas semiautomáticas y cooperación entre los proveedores, entre.
Simultáneamente, los aspectos de calidad han sido implementados por la industria japonesa bajo la dirección de consultores americanos como Deming, Juran y Feigenbaum. La filosofía de calidad fue desarrollada basada en un método estadístico de garantía de calidad.
Lo anterior ha sido desarrollado y refinado por ingenieros industriales en un largo proceso de pruebas y errores pero sin establecer una base teórica de fondo.
Durante la década de los 80s\ una serie de textos fueron publicados para explicar y analizar el acercamiento hacia la producción sin pérdidas. A principios de los años 90s, la nueva filosofía de producción es conocida con diferentes nombres (la fabricación de clase mundial, producción flexible, nuevo sistema de producción), la cual ha sido practicada, al menos parcialmente, por grandes empresas de fabricación en América y Europa. El nuevo acercamiento también ha sido difundido a nuevos campos, como la producción personalizada, servicios, administración y el desarrollo de nuevos productos.
Mientras tanto, la nueva filosofía de producción ha sufrido un impulso en su desarrollo, principalmente en Japón, nuevas herramientas han sido desarrolladas paralelamente para aumentar el desarrollo de la filosofía, como el Despliegue de Función de Calidad (QFD).
2.2.2 Conceptualización Tradicional de la Construcción.
La planificación representa aproximadamente sólo un 10% del costo total de un proyecto, sin embargo, regula la ejecución global de éste. Por lo tanto, una mala planificación representa la causa principal de los problemas en la construcción, como la no disponibilidad o inadecuada disponibilidad de recursos y, por el contrario, una buena planificación es la clave para lograr una buena eficiencia y efectividad.
En general la planificación ha sido orientada a la creación de presupuestos, programas y otros documentos referentes a las etapas a ser ejecutadas durante un proyecto. La ineficiencia de la planificación, radica básicamente en los siguientes puntos:
a) La planificación de producción normalmente está basada solamente en la experiencia de los administradores.
b) El control está basado en general, en el intercambio de información verbal entre el ingeniero con el jefe de obras, cubriendo solamente un corto plazo de ejecución sin ninguna relación con los plazos más largos cubiertos en los planes de ejecución de obras, dando como resultado, la ineficiencia en la utilización de los recursos.
c) La planificación en otras áreas de la industria, se concentra en las unidades de producción, sin embargo en la industria de la construcción, se orienta más bien al control de las actividades. Un control orientado sólo en las actividades, mide únicamente el desempeño global y cumplimiento de los contratos, no preocupándose de las unidades productivas o cuadrillas.
d) La incertidumbre inherente de los procesos productivos en los proyectos de construcción; esto se observa en planes de largo plazo muy detallados que llevan a realizar constantes cambios y actualizaciones no contempladas en los planes iniciales.
e) En general, se aprecian fallas en la aplicación e implementación de software para planificación, adquiridos y utilizados sin antes haber identificado las necesidades reales de sus usuarios y directivos de la
empresa. Sin esa identificación, estos programas computacionales generan una gran cantidad de datos apenas relevantes.
Después de la Segunda Guerra mundial, hubo varias iniciativas diferentes para entender la física de la construcción y sus problemas, además de desarrollar soluciones correspondientes a mejorar parte de sus métodos. Se reconocen antiguas iniciativas estratégicas para mejorar como la industrialización, la integración de la computación, y la dirección de calidad total.
La industria de la construcción ha sido entendida tradicionalmente como un proceso de producción donde las materias primas (entradas) son convertidas o transformadas en productos (salidas), respondiendo a un modelo de producción conocido como "Modelo de Conversión". Este modelo también considera subprocesos, denominados genéricamente, subprocesos de conversión (Figura 3).
Materiales,
Mano de Obra, etc. Productos
Proceso de Producción
— - — — ^ ^ ^
Subproceso A >. Subproceso B Subproceso C
Figura 3. Modelo de conversión.
2.2.3 Medición que se debe de hacer en la construcción sin perdidas.
La obtención de información como tiempos productivos, no productivos y contributivos se requiere por dos motivos: para conducir el mejoramiento interno de la organización y para el mejoramiento del producto final. Para las organizaciones directamente implicadas en la construcción el primer motivo es el principal, mientras que para el cliente final el segundo pasa a ser mucho más importante. [9]
Indicadores más importantes enfocados en los flujos, según la visión de la construcción sin perdidas, deben ser:
• Pérdidas: Tales como la cantidad de defectos, adaptaciones, el número de errores de diseño u omisiones, la cantidad de órdenes de cambio, gastos en seguridad, el exceso de materiales y el porcentaje de tiempo que no agrega valor al ciclo total.
• Valor: El valor se define como el grado de satisfacción del cliente final, o sea que todos sus requerimientos sean cumplidos sin inconvenientes.
El valor debe ser medido por un proceso de medición post venta o post construcción.
• Tiempo de Ciclos: Los tiempos del ciclo principal y de sus subprocesos son uno de los indicadores más poderosos.
• Variabilidad: La producción en la construcción variará con alguna desviación estándar, por ejemplo, debido a la variación en tamaño y peso de los componentes instalados, facilidad de instalación, tolerancias de fabricación y elevación, etc. Esta desviación de lo planificado representa lo que se ha pasado a denominar "variabilidad".
Ausencia de variabilidad significa producción confiable.
• En la filosofía de la construcción sin pérdidas, como marco conceptual, se clasifican los indicadores de desempeño en tres categorías: Por resultados, por procesos y por variables. Estos indicadores deben cumplir los siguientes requisitos:
• Especificidad: Deben estar relacionados con aspectos, etapas y resultados claves del proyecto o del proceso.
• Simplicidad: Deben ser de fácil aplicación, comprensión y medición.
• Bajo costo: El costo de la medición debe ser significativamente menor que el potencial ahorro.
• Representatividad: Debe dar información veraz y confiable del proceso evaluado.
Los índices de desempeños de mayor importancia, por categoría son:
Tabla 1. índices de desempeño de resultados globales del proyecto.
Resultados Costo Plazo Mano de
Obra Alcance de
Obra Calidad
Parámetros Desviación del costo Desviación del plazo Eficiencia de la mano de
obra
Cambio en alcance del proyecto
No conformidad
Cuadrillas de remate
Unidades
Costo real / costo presupuestado Plazo real / plazo presupuestado Hora real / hora presupuestada Costo real / costo presupuestado
Costo de ordenes de cambio/
costo presupuestado N° de no cumplimientos
Costo del no cumplimiento / costo total de la obra
Costo de mano de obra de cuadrilla / Costo
Mano de obra total
Tabla 2. índices de desempeño de los procesos involucrados en un proyecto.
Procesos
Construcción
Abastecimiento
Planificación
Gestión
Diseño/ingenie ría
Parámetros
Productividad rendimiento
Trabajo rehecho Pérdida de materia
Equipos Atrasos
Conformidad con especificaciones Efectividad de la
planificación Avance
Cambios de diseño Errores/omisiones
Unidades
Real vs. Presupuestada Hora / ton
Hora / m3 Hora / mi
etc.
$/ton
$/m3
$/ml etc.
Hora trabajo rehecho / hora totales
% de pérdidas de materiales con respecto al
total completado
Hora reales / hora presupuestadas N° de pedidos atrasados / n° total de
pedidos
N° de actividades en espera / n° de actividades en el periodo N° de pedidos con errores / n° total de
pedidos
% de actividades Completadas = n° de actividades totalmente Completadas / n° de
actividades planificadas
Horas hombre vendidas / horas hombre presupuestadas
N° de cambios / total de planos
N° de errores / total de planos
2.2.4 Identificación de tipos de pérdidas.
Para eliminar pérdidas en la construcción, primero se debe saber las fuentes de ellas. Si buscamos clasificaciones de pérdidas podremos encontrar diferentes tipos de clasificaciones los mas comunes son los modelos cualitativos para identificar las causas de reducción de productividad en la construcción [10]. La pérdida de productividad, en construcciones grandes y complejas, se explica con el uso de cinco grandes categorías de tiempo improductivo:
1. Pérdidas por esperas (inactividad) 2. Pérdidas por traslados
3. Pérdidas por trabajo lento 4. Pérdidas por trabajo inefectivo 5. Pérdidas por trabajo rehecho
A su vez las pérdidas pueden ser clasificadas de acuerdo a su fuente según al área a la que pertenecen:
a) Administración: Requerimientos innecesarios, exceso o falta de control, mala planificación o excesiva burocracia.
b) Uso de Recursos: Exceso o falta de cantidad, mal uso, mala distribución o disponibilidad.
c) Sistemas de información: No necesaria, defectuosa, atrasada o poco clara.
El enfoque en la productividad de la "Construcción sin Pérdidas" propone nuevas herramientas de diagnóstico, medición y mejoramiento para este propósito. Encuestas de detección a los capataces, métodos de muestreo del trabajo, registros de materiales y otras herramientas han sido desarrolladas para permitir la toma de decisiones para el mejoramiento de la productividad en la construcción. El principal objetivo de estas herramientas es reducir las demoras, interrupciones y mejorar el almacenamiento de recursos, la coordinación y la planificación en la construcción.
2.2.5 Reducción de actividades que no agregan valor.
Reducir la parte de actividades que no agregan valor es una pauta fundamental. La experiencia muestra que las actividades que no agregan valor dominan la mayor parte de los procesos; por lo general sólo del 3 al 20 % de pasos añaden valor, y su parte de tiempo del ciclo total es insignificante, de 0.5 al 5 %. Allí las actividades que no agregan valor en primer lugar parecen haber tres causas de origen: el diseño, la ignorancia y la naturaleza inherente de
producción en la construcción mencionada anteriormente.
La mayor parte de los principios presentados están dirigidos a eliminar actividades que no agregan valor. Sin embargo, es posible atacar las pérdidas más visibles solamente por diagramas de flujo del proceso, luego señalar y medir actividades que no agregan valor, como para el diseño de la obra se usan P&ID (Diagramas de procesos e instrumentación), para la ejecución de ésta es fundamental crear diagramas de flujo de procesos constructivos clave.
2.3 Construcción Sostenible
La construcción sostenible tiene su origen a raíz del surgimiento del desarrollo sostenible. En la década de los sesentas debido a problemas de contaminación como la sobreexplotación de recursos naturales, explosión demográfica, lluvia acida, entre otros, surge lo que hoy conocemos como desarrollo sostenible que con los años hace que surja la construcción sostenible[11].
2.3.1 Situación actual de la sociedad mundial desde el punto de vista del desarrollo Sostenible
Para poder hablar de una situación actual mundial, primero que nada definiremos de lo que es el desarrollo sustentable.
Desarrollo sostenible es aquel desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la habilidad de las futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades.
También podemos decir que es un proceso de cambio progresivo en la calidad de vida del ser humano, que lo coloca como centro y sujeto primordial del desarrollo, por medio del crecimiento económico con equidad social y la transformación de los métodos de producción y de los patrones de consumo y que se sustenta en el equilibrio ecológico y el soporte vital de la región[12].
En la figura 4 se observa de una manera global lo que forman al desarrollo sostenible.
Figura 4.- Formación global del desarrollo sostenible. www.greenbuild.com
A pesar de la creación de todos estos conceptos para dar vida a este al desarrollo sustentable, estos no han sido suficientes. La contaminación, el mal racionamiento de agua y hasta los derrames de petróleo y los incendios forestales siguen ocurriendo.
Todos estos acontecimientos han llevado al mundo a una situación actual critica la cual la podemos describir en los siguientes puntos. [13]
• 1,300 millones de personas viven en extrema pobreza, con ingresos menores a un dólar norteamericano diario.
• Los niños son las principales víctimas de la degradación del medio ambiente. Las enfermedades causadas por el consumo de agua y alimentos contaminados por bacterias provocan la muerte de 5,500 niños todos los días.
• Aproximadamente la mitad de los ríos del mundo están seriamente degradados y contaminados.
• La contaminación de los mares por las aguas residuales ha causado una grave crisis sanitaria. Se calcula que el consumo de alimentos contaminados provenientes del mar provoca 2 millones y medio de casos de hepatitis infecciosa al año, lo que causa 25,000 muertes y discapacidad a otras tantas personas.
• Más de 100 millones de personas carecen de agua potable segura. Las aguas contaminadas afectan la salud de 1,200 millones de personas y contribuyen a la muerte de 15 millones de niños menores de 5 años anualmente.
• 2,000 millones de personas carecen de energía, lo que las condena a seguir viviendo en la pobreza.
• Más de 1,000 millones de personas respiran aire contaminado y tres millones mueren anualmente por la contaminación del aire.
• De acuerdo a la Lista Roja de Especies Amenazadas de la Unión Mundial para la Naturaleza, 11046 especies están en peligro de
extinción en el mundo y 816 ya se han extinguido. El 70% de los arrecifes de coral está muriendo como resultado de la contaminación producida por las actividades humanas.
• El planeta pierde al año más de 7 millones de hectáreas de tierra cultivable debido a la degradación del suelo.
• La erosión del suelo causada por el agua, el viento y las sustancias químicas ha degradado severamente unos 2,000 millones de hectáreas:
un área mayor que la de los territorios de Estados Unidos y México juntos. Alrededor del 15% de estas tierras han sufrido daños
irreversibles.
• Se han perdido el 80% de los bosques que cubrían la Tierra. Cada día desaparecen E 375 km2 de bosques, un área equivalente a la superficie de Grecia cada año
2.3.2 Evolución de la Construcción Sostenible
La actividad de construir no esta absenta de ser parte de estos conceptos. El entorno construido, donde pasamos más del 90% de la nuestra vida, es en gran medida culpable de dicha contaminación.
Los edificios consumen entre el 20 y el 50% de los recursos físicos según su entorno, teniendo especial responsabilidad en el actual deterioro del medio ambiente la ampliación del parque construido
La construcción de los edificios conforma unos impactos ambientales que incluyen la utilización de materiales que provienen de recursos naturales, la utilización de grandes cantidades de energía tanto en lo que atiende a su construcción como a lo largo de su vida y el impacto ocasionado en el emplazamiento. El material fuertemente manipulado y que ha sufrido un proceso de fabricación para ser utilizado en el campo de la construcción tiene unos efectos medioambientales muy importantes, con un contenido muy fuerte en energía.
No se pueden olvidar los costes ecológicos que suponen tanto la extracción de los recursos minerales (canteras, minas, etc.) como la deposición
de los residuos originados, que abarcan desde las emisiones tóxicas al envenenamiento de las aguas subterráneas, la construcción y el derribo de los edificios originan una gran cantidad de residuos.
El reciclaje y la reutilización de los residuos de demolición y de los residuos originados en la construcción es una solución que mitiga parcialmente con el importante impacto ambiental.
Muchos edificios modernos crean atmósferas interiores insalubres y/o peligrosas para sus ocupantes, y en parte significativa de los edificios nuevos o rehabilitados aparece el denominado "síndrome del edificio enfermo". Los nuevos edificios herméticos con climatización controlada retienen compuestos orgánicos volátiles (COV) que pueden llegar a unas concentraciones centenares de veces más altas que en el exterior.
La aplicación de los criterios de sostenibilidad y de una utilización racional de los recursos naturales disponibles en la construcción requerirá realizar unos cambios importantes en los valores que ésta tiene como cultura propia. Estos criterios o, más correctamente, principios de sostenibilidad llevarán hacia una conservación de los recursos naturales, una maximización en la reutilización de los recursos, una gestión del ciclo de vida, así como reducciones de la energía utilizada.
La argumentación española en la 1a. Conferencia Europea de Ministros sobre Política de Vivienda Sostenible, celebrada en Copenhague en Abril de 1996, se fundamentó en: "la necesidad de recuperar el concepto de ciudad próspera y cohesionada de forma que mejorando su integración en el territorio y el medio natural se reduzca su impacto ambientar.
Por tanto debe aproximarse la regeneración urbana y por ello favorecer la reutilización del parque de viviendas existente, y con ello mejorar su eficiencia energética y medioambiental. Se debe también considerar la vivienda, no como un elemento aislado, sino intrínsecamente inseparable de su entorno e interrelacionada con la política de suelo, en el marco de la construcción de la ciudad.
El comunicado final de la conferencia ministerial hace un especial hincapié en los siguientes puntos:
• Planeamiento Urbano.
• Reducción de las demandas derivadas del transporte.
• Ahorro de agua.
• Ahorro energético.
• Tratamiento de los desechos, de forma especial los materiales de construcción.
• Mejora del clima interior de los edificios.
• Desarrollo de la implicación local en los procesos de planeamiento y gestión de la vivienda.
• Mantenimiento y más rehabilitación de las viviendas existentes.
• Utilización de nuevos materiales constructivos bajo el concepto de Sostenibilidad.
• Libertad de circulación de los materiales.
La Construcción sostenible, que debería ser la construcción del futuro, se puede definir como aquella que, con especial respeto y compromiso con el Medio Ambiente, implica el uso sostenible de la energía. Cabe destacar la importancia del estudio de la aplicación de las energías renovables en la construcción de los edificios, así como una especial atención al impacto ambiental que ocasiona la aplicación de determinados materiales de construcción y la minimización del consumo de energía que implica la utilización de los edificios.
En base a principios ecológicos y se enumeran a continuación
1. Conservación de recursos.
2. Reutilización de recursos.
3. Utilización de recursos Reciclables y Renovables en la construcción.
4. Consideraciones respecto a la gestión del ciclo de vida de las materias primas utilizadas, con la correspondiente prevención de residuos y de emisiones.
5. Reducción en la utilización de la energía.
6. Incremento de la calidad, tanto en lo que atiende a materiales, como a edificaciones y ambiente urbanizado.
7. Protección del Medio Ambiente.
8. Creación de un ambiente saludable y no tóxico en los edificios
2.3.4 Estrategia de minimización del impacto ambiental de los materiales de construcción
A lo largo de los años, se han desarrollado estrategias dentro de la construcción sostenible para minimizar el impacto ambiental de los materiales de construcción, como son el consumo de energía, de recursos y la contaminación.
Utilización de materiales reciclables, reciclaje de materiales, reutilización de residuos de otras construcciones o demoliciones, el diseño del edificio y la elección de los materiales.
Un ejemplo es el re-uso de los edificios existentes cuando se realizan demoliciones o grandes reformas, mantener en donde resulte razonable algunos o la mayoría de los elementos como son: cimentación y estructura, cubierta y fachada, suelos elevados.
Recuperar y/o reciclar los residuos generados durante la construcción como: madera, asfalto, concreto, ladrillo y bloque, yeso- cartón, metales, papel y cartón, impermeabilizantes, plásticos, etc.
2.3.5 Minimización de los consumos energéticos en la utilización de las construcciones
En la construcción sostenible es indispensable controlar el consumo energético del edificio desde la etapa de diseño, posteriormente será de vital importancia la intervención de los usuarios y el mantenimiento.
La referencia del clima, la vegetación y la topografía del lugar, serán un factor a favor tanto para aprovecharlas como para proteger al edificio de condiciones desfavorables.
La mejor estrategia para lograr una construcción que cumpla con los principios de sustentabilidad de ahorro de energía y mejora en las condiciones medioambientales es la calidad en la edificación, ya que esta visión abarca desde los sistemas, estrategias urbanas hasta los materiales.
Actualmente se está investigando en la reducción y eliminación de las emisiones de los productos químicos contenidos en los diferentes materiales y otras aplicaciones para mejorar la calidad del ambiente interior.
Se ha demostrado que el proceso de cambio en los sistemas constructivos de los edificios y su posterior funcionamiento no resultara fácil, ya que habrá que enfrentarse a costumbres y procedimientos muy arraigados en donde el derroche de recursos naturales se veía sin preocupación.
Por ello es urgente cambiar los patrones de comportamiento del sector de la construcción y las estrategias económicas, para darle prioridad al reciclaje y aprovechamiento de recursos materiales, así como la implementación de nuevos sistemas energéticos, libres de residuos tóxicos
2.3.6 Bioconstrucción
La Bioconstrucción trata de relacionar de un modo armónico las aplicaciones tecnológicas, los aspectos funcionales y estéticos, y la vinculación con el entorno natural o urbano de la vivienda; con el objetivo de lograr hábitats
que respondan a las necesidades humanas en condiciones saludables, sostenibles e integradoras[14].
La biología de la construcción contempla la casa como un organismo, como la extensión y el reflejo de nuestras funciones vitales, funciones vitales que han de poder sostener y favorecer una vida anímica autónoma que a su vez se vierta en la renovación y evolución de le actividad creadora humana.
Criterios en la Bioconstrucción:
1. Orientación: Una buena orientación permite minimizar la radiación solar cuando es excesiva y aprovecharla cuando es escasa.
2. Localización. La ubicación de una vivienda debe tener en cuenta los principios de la geobiológica
3. Distribución de espacios y electrodomésticos: La orientación respecto a la radiación solar y las radiaciones terrestres y eléctricas como criterios.
4. Gestión del agua: Ahorrar en el consumo de agua, recuperar aguas residuales mediante sistemas de depuración que imitan a la naturaleza, y devolver al medio lo que es suyo.
5. Gestión de la energía: Aprovechar las energías renovables, pero, sobre todo, ahorrar en el consumo de energía.
6. Gestión de residuos generados: Utilizar materiales limpios y gestionar los residuos de los habitantes de la vivienda.
7. Gestión del aire: Ventilar frecuentemente y respetar la respiración;
evitar los materiales y pinturas de poros cerrados.
En la siguiente tabla se muestra como se dio la evolución de la construcción sostenible
Tabla 3. Hitos de la construcción sostenible
2002 2000 1997 1996 1994 1992 1987
1973 1971
HITOS CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE Cumbre Mundial Desarrollo
Sostenible - Johannesburgo Conferencia de Hannover Cumbre de Kioto
Cumbre de Lisboa Cumbre de Aalborg
Cumbre de la Tierra - Río de Janeiro
¡nforne Bruntland Remitido a ONU
'Crisis del Petróleo" W Club de Roma
Protocolo de Kioto Carta de Lisboa Carta de Aalborg Agenda 21
-• Desarrollo Sostenible
Ecodesarroilo
© CONSTRUÍ Bit.
La siguiente figura nos muestra el ciclo energía - material en el proceso constructivo
CICLO ENERGÍA-MATERIA EN EL PROCESO CONTRUCTIVO
Energía
Materia
a a D g
na
Energía
Biodegradabie—I y Rtintegrabl*
No Bíodegradabie Ni Reintegrable „,
Material No Rtnovtble
Mataría Renovable
Zl
CONSTRUIBLE.es
Figura 5. Ciclo de energía-material en el proceso constructivo
2.4 Elementos Prefabricados
Prefabricado, es una palabra que se asocia tanto a elementos como a sistemas constructivos, los cuales son manufacturados y posteriormente transportados para su colocación en obra.
La prefabricación implica un quehacer previo, fabricar antes implica también trasladar a una fábrica una parte del trabajo que se podría hacer in situ.
Es decir, mandar a fábrica el precortado, maquinado, habilitado y preensamblado de ciertas partes del edificio antes de su entrega en obra [15].
Un sistema de prefabricación consiste en 3 puntos importantes:
A) Estudios de gabinete
B) Habilitación del taller (fabricación) C) Ajuste y montaje en obra
A) Estudios de gabinete
Los estudios de gabinete traen consigo la planeación que determinará la eficiencia del sistema propuesto, Cada detalle debe ser cuidadosamente estudiado con el objeto de que los procesos en taller minimicen los problemas en obra. Esta etapa consta del diseño arquitectónico y el cálculo estructural.
B) Habilitación en taller
Esta etapa trata de la habilitación de la pieza y de su almacenaje en taller.
Este tipo de proceso depende del nivel de acabado de la pieza. En una pieza prefabricada totalmente acabada de concreto, esta etapa constará de la construcción del molde de pieza, el colocado de refuerzos sobre el molde, su posterior colado, fraguado y su disposición para almacenaje e izaje. Dentro de cada uno de estos pasos se realiza la inspección visual y el control de calidad que garantiza que las piezas se encuentran con características de resistencia confiables para su posterior colocación, (ver fotografía 5)
Fotografía 5. Ejemplo de habilitación de paneles, colado de paneles de fachada.
C) Montaje en obra
Esta etapa consta del movimiento de las piezas del taller a la obra y del ensamble de las mismas. La planeación cuidadosa de esta etapa es de suma importancia para evitar retrasos, puesto que se requiere precisión en los movimientos y precaución en el manejo de los elementos.(ver Fotografía 6)
Fotografía 6 Ejemplo de montaje de elementos prefabricados en obra.
Los elementos prefabricados traen consigo una serie de ventajas, como producir bajo mejores condiciones de productividad, calidad, seguridad, economía, limpieza, confort, y principalmente control centralizado de materiales, mano de obra y costo preciso.
Mejorar el aprovechamiento de cimbra y materiales.
Producir en serie reduciendo desperdicios.
Reducir el tiempo de construcción en el lugar.
Si se compara el proceso de prefabricación con un proceso tradicional, se puede ser un material versátil y con un gran número de aplicaciones [16]. La Tabla 4 muestra la comparativa entre ambos.
Tabla 4. Características de los procesos tradicionales e industriales.
PRODUCCIÓN TRADICIONAL
Los sistemas tradicionales carecen en su mayoría d adaptabilidad.
Su precio es alto, en comparación a una producción en serie.
Mayor tiempo de ejecución de Obra.
Susceptible a retrasos.
PRODUCCIÓN INDUSTRIAL
Cambia el ritmo del desarrollo tecnológico y lo impulsa hacia el cambio.
Su precio está establecido, tomando en cuenta la competencia, la oferta y la demanda.
Produce un producto que cubre las necesidades de la sociedad para la que fue creado.
Mejor planificación y control de obra, incrementando los rendimientos.
2.4.1 La Industria de la Prefabricación y sus Aplicaciones.
La prefabricación es tan antigua como la civilización misma. En Grecia y Roma aún quedan vestigios de monumentos y templos en los que todas sus piezas, de piedra o mármol, fueron fabricados en talleres. Durante las últimas décadas la industria de la prefabricación ha mostrado un rápido y vigoroso desarrollo. Nueva Zelanda, Japón y Estados Unidos han sido los focos principales de este crecimiento, el que se ha dado no sólo en términos de la
cantidad de obras construidas, sino especialmente en una mejor comprensión del comportamiento sísmico de las estructuras prefabricadas y de las estructuras de concreto en general; además del desarrollo de nuevas conexiones capaces de reunir lo mejor del concreto reforzado y de la prefabricación para obtener diseños más económicos, rápidos y eficientes
En Nueva Zelanda el uso de estructuras prefabricadas ha aumentado sistemáticamente, en especial en sistemas prefabricados de pisos, en marcos y muros sismo-resistentes. En Japón, después de 1970, se inició la construcción de edificios altos con paneles prefabricados en conjunto con elementos de acero o de hormigón armado. En los años 90 se construyeron muchos edificios altos con marcos prefabricados. En Estados Unidos, el uso de estructuras prefabricadas ha estado marcado por la utilización de conexiones secas, las cuales son aquellas que son capaces de tener incursiones cíclicas inelásticas, típicas de sismos moderados o intensos
Durante estos últimos años las industrias prefabricadoras mexicanas han ido evolucionando ofreciendo, en la actualidad, productos bastante competitivos a nivel mundial. Ver fotografía 7,8,9 y 10
Fotografía 7 Viviendas prefabricadas.
Fotografía 8 Naves industriales construidas con prefabricados.
Fotografía 9 Estructura de Nave prefabricada Fotografíalo. Ensamble de estructura de nave prefabricada
Capítulo 3
Diseño de la metodología
3.1 Sistema Constructivo Tecnovivienda.
3.1.1. Descripción del sistema constructivo
El sistema constructivo Tecnovivienda fue desarrollado en el 2005 en La Cátedra de Vivienda del Centro de Diseño y Construcción del Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey. Su diseño obedeció a la inquietud de buscar un sistema de rápida construcción y bajo costo que contribuyera a abatir el déficit de vivienda, especialmente del tipo medio bajo y popular de nuestro país, sin detrimento en la calidad del producto final.
El sistema Tecnovivienda consistente en un continuo de sección transversal semejante a la de una casa típica, está conformado por una serie de mallas electro soldadas desplegadas los cuales se ensamblan y anclan a un firme de concreto, que a la vez funciona como losa de cimentación. La estructura, una vez montada, se recubre con mortero estructural ligero, el cual es un mortero térmico para construir los muros y losa de la vivienda.
3.1.2. Ventajas competitivas
El sistema Tecnovivienda está orientado principalmente a la construcción de viviendas de interés social, viviendas populares o escuelas.
Entre las ventajas que presenta sobre los sistemas tradicionales podemos mencionar:
Disminución de mano de obra. La simplicidad del sistema permite que cualquier persona con conocimientos básicos de albañilería construya su vivienda. Con una adecuada capacitación, el sistema puede encaminarse hacia la autoconstrucción. Esto redunda en la disminución del costo de mano de obra al no requerirse obreros especializados como yeseros, carpinteros, pintores, etc. y consecuentemente en la reducción de indirectos en la construcción.
Integridad estructural. Si se cumple con todas las especificaciones de construcción, la vivienda construida con el sistema Tecnovivienda funciona como un continuo ante embates de fuerzas sísmicas y eólicas, además de las de servicio, lo que ha permitido la reducción significativa en las dimensiones de la estructura. La baja densidad del mortero estructural ligero disminuye el peso de la estructura y contribuye a su resistencia sísmica.
Termicidad. El mortero con el que está recubierto la estructura, confiere a la vivienda una resistencia térmica 3 veces superior a la del sistema tradicional de block o tabique, manteniendo aislado el entorno interior y contribuyendo al ahorro de energía y a la comodidad de los ocupantes de la vivienda.
Rapidez de construcción. Una vivienda construida con el sistema Tecnovivienda tiene un tiempo de construcción de 6 días. La cimbra de madera para castillos y losa comúnmente utilizada en los sistemas tradicionales es sustituida por una cimbra de fibra de vidrio del sistema, el plomeo de muros, los castillos y cerramientos se eliminan y sustituyen por el zarpeo de los paneles.
Disminución de desperdicios. La prefabricación de la malla electrosoldada, así como la presentación el, mortero estructural ligero en sacos evita el desperdicio de materiales en la obra, manteniéndose un mayor control de insumos en la fabricación unitaria y masiva de la vivienda.
Sostenible. La cantidad total de material se reduce considerablemente en comparación a un pie de casa construido con los procesos tradicionales, por lo que la explotación de recursos naturales disminuye de manera significativa.
Así también se utilizan productos reciclados, existe una reducción del componente peso y un uso de productos de bajo contenido de energía.
3.1.3. Secuencia constructiva
La secuencia constructiva de la tecnovivienda es sumamente sencilla, el proceso que se utiliza es similar al de cualquier construcción de vivienda (ver tabla 5). A continuación se muestra la secuencia de construcción en donde se observa las actividades a realizar a lo largo de una semana y el día en que estas actividades deben realizarse.
Tabla 5. Secuencia general Día
1
2
3
4
5
6
7
Actividades Nivelación y compactación.
Aislamiento de la base.
Armado y Colocación de fronteras.
Preparación de concreto de losa de cimentación
Colado de firme Afine de firme Armado de cimbra Armado de refuerzo
Detalle de armado en anclado Aplicación de Mortero Ligero 6cm Aplicación de Mortero Ligero en volado Instalación de ventanas y puertas
Aplicación de 1 cm de mortero ligero exterior Aplicación de 1 cm de mortero ligero interior Aplicación de sellador en toda la superficie Aplicación de impermeabilizante elastomerico Aplicación de pintura vinil acrílica
Detalles
Casa terminada
3.1.3.1 Día 1: Nivelación y compactación.
El terreno debe estudiarse para conocer las características del suelo y, en caso de requerirse, se estabilizará con cal o cemento Pórtland para impedir futuros agrietamientos de la losa de cimentación debidos a expansión o contracción del material debajo del firme. Se recomienda que el suelo a estabilizar sea disgregado y mezclado con la cal hidratada. Además, se deberá compactar el terreno antes de proceder a la colocación del armado del firme.
Esto se puede hacer utilizando un vibrocompactador (bailarina) o pisón de mano, en capas de 10 cm. de espesor hasta que el suelo alcance el 95% de su peso volumétrico seco máximo. La humedad óptima requerida para lograr esto es obtenida en el estudio geotécnico. Ver Figura 6 y Fotografía 11
-le-renc ntalaco Í2Í
Reitero /
Figura 6. Compactación del suelo
Fotografía 11. Nivelación y Compactación.
3.1.3.2 Aislamiento de la Base.
Después de haber nivelado y compactado el terreno se procede a realizar el asilamiento de la base, en donde se utiliza papel plástico, esto con la finalidad de crear un aislamiento entre el terreno natural y el firme concreto para de esta manera garantizar la durabilidad y calidad del concreto que se utilizara en el firme. Ver fotografía 12.
Fotografía 12. Aislamiento de la Base 3.1.3.3 Armado y Colocación de Fronteras.
Posteriormente de haber realizado el aislamiento de las fronteras se procederá a realizar la colocación del armado a base de doble malla electrosoldada 66-66 y de las fronteras, el armado de las fronteras será a base de varilla 3/4" @ 30 cm., en todo el perímetro de la base. Ver fotografía 13.
Fotografía 13. Armado y Colocación de Fronteras.
3.1.3.4 Día 2: Preparación de Concreto de Losa de Cimentación
Una vez cimbrado el firme, se procederá a la preparación del concreto de losa de cimentación. Para el firme se deberá utilizar concreto con una f'c=
200 Kg. /cm. con una proporción de 1:2:3 cemento: arena: grava. Es importante que la proporción se respete ya que una variación puede ocasionar que se realice concreto de menor resistencia, lo que afectaría directamente la calidad de la vivienda. Ver fotografía 14
Fotografía 14. Preparación del concreto de Losa de Cimentación.
3.1.3.5 Colado de Firme
Después de haber preparado el concreto se procederá al colado del firme deberá tener un espesor de 10 cm. y se le dará un desnivel de medio centímetro (5%) a partir de las anclas y hacia la banqueta, con la finalidad de
que el agua escurra hacia afuera de la vivienda, evitando filtraciones por capilaridad. Ver fotografía 15.
Fotografía 15. Colado de firme
3.1.3.6 Afine de Firme
Inmediatamente después de haber colado el firme, se procederá con rapidez a su afine para de esta manera cuidar la manejabilidad del concreto, el afine se realizara con la utilización de una regla de metal o de madera. Como se muestra en la siguiente fotografía. Ver fotografía 16 y figura 7.