Prefabricación, modularidad y módulos transportables
Las construcciones modulares y transportables aplicadas a instalaciones provisorias como instalaciones de faenas, oficinas e instalaciones transitorias en recintos feriales, campamentos u hoteles mineros son bastante conocidas. Existen hace muchos años en distintas partes del mundo y se conocen muchos ejemplos y casos. En estas mismas páginas hemos comentado algunos proyectos que incursionan en este tema. Asimismo presentamos hace poco las viviendas ejecutadas en base a módulos transportables. Por otra parte, también hemos comentado la construcción de módulos prefabricados de baños y cocinas para edificios en altura o proyectos de desarrollo inmobiliarios repetitivos. En todos estos ejemplos confluyen una serie de conceptos que es bueno aclarar y sincerar, porque tienden a confundirse y a sobreponerse.
Foto 1: Instalación de faenas y construcción edificio modular Hospital Del Salvador, Santiago de Chile
Entenderemos por construcción prefabricada a aquella forma de construir en la que convergen sobre la obra una serie de elementos y/o componentes fabricados antes de su instalación en obra y fuera de ella. De esta forma, el acto de construir se concentra en la conexión de distintos elementos que pueden ser tanto de la estructura como de las terminaciones. Prefabricar, así entendido, es unir y las estructuras y construcciones de acero son la mejor muestra y expresión de ello. Una obra concebida y construida en acero es, por excelencia, una obra prefabricada. Tal como lo hemos comentado en este mismo sitio, las conexiones en las estructuras de acero (y en las obras de terminaciones de acero) pueden recurrir a distintos sistemas o tipos, siendo la soldadura y los pernos las que mejores resultados ofrecen en los elementos estructurales. En elementos estructurales de bajo espesor (Steel frame) también son aplicables algunos tornillos, aunque éstos, remaches y pliegues se aplican preferentemente en elementos no estructurales.
Muchas veces se asocia la prefabricación con una determinada modulación. Una construcción tradicional y, con mayor razón una construcción prefabricada, puede utilizar elementos y componentes de la más variada índole, materialidad y dimensión. Sin embargo, en la búsqueda de la eficiencia y economía, se aspira siempre a utilizar elementos repetitivos y a reducir las pérdidas o despuntes. Esto nos lleva a la coordinación dimensional y al concepto de módulo (1).
La modulación y la coordinación dimensional entre los distintos elementos y componentes del edificio ha sido materia de grandes esfuerzos e iniciativas. En una época que recurría más a las soluciones integrales e integradas, coincidente con los períodos en la historia de la humanidad en que prevalecían modelos de desarrollo mesiánicos y excluyentes, la coordinación modular era una aspiración que tenía rango de mandato y carácter de utopía. La postguerra europea, que demandaba esfuerzos de reconstrucción importantes, fue un período fructífero para estos productos y proyectos de prefabricación cerrada, en que se concentraban en un sólo fabricante la resolución de la mayor parte de las complejidades de un edificio. Hoy la tendencia es más bien a una prefabricación abierta, que tiende a integrar elementos y componentes de variado origen. En un mundo crecientemente globalizado, esta tendencia se agudiza y potencia aún más. En la prefabricación abierta, la coordinación dimensional se produce tanto en origen (se pueden prefabricar elementos cuyas dimensiones se ajusten a lo requerido en cada proyecto) como en el diseño o en la obra (adecuando el diseño a las dimensiones de los elementos y componentes cuyas dimensiones no se pueden ajustar o modificando en terreno algunos elementos). Un ejemplo del primer caso son las cerchas prefabricadas confeccionadas en Steel frame o Steel Joist (ver foto 2) , que se hacen a la medida precisa del proyecto. La optimización de los recursos propia de la modulación hecha en origen permite combinar el material a emplear en distintos proyectos y distintas dimensiones y de esa forma dar un mejor uso a los eventuales despuntes. Un ejemplo que corresponde al segundo caso podría ser la construcción en base a albañilerías de bloques de cemento, que sólo acepta una modulación de un bloque entero o medio bloque, dimensiones a las que se deberá ajustar el diseño.
Foto 2: Montaje paneles de Steel Joist prefabricadas
El acero, en tanto material de la estructura de un edificio, se presta muy bien para ajustarse a los requerimientos dimensionales del diseño. Más allá de las dimensiones comerciales en que se suelen ofrecer los elementos estructurales de acero (perfiles, planchas), la posibilidad de conexión eficiente permite prefabricar elementos y componentes de dimensiones distintas, mayores a las dimensiones comerciales. Por cierto, las dimensiones menores se logran fácilmente merced a las posibilidades de corte que ofrece el acero. Otros componentes, como los paneles aislados, tienen facilidad para ajustarse en el largo, pero sólo se pueden fabricar de un determinado ancho. La solución a esta restricción se traslada al diseño o a la obra: o se ajustan las dimensiones del proyecto al módulo en que se fabrica el panel o éste es dimensionado en terreno, habida consideración de la disposición de sus nervaduras. Éstas representan el paso o la dimensión en que se pueden ejecutar los cortes y los empalmes. Una nervadura de avance 300mm deberá considerar dicha dimensión para los empalmes. En contraste, una plancha micro ondulada, tendrá mucha mayor facilidad de empalmar en forma eficiente y poco apreciable.
Esto pone en evidencia una de las ecuaciones básicas de la modulación: mientras menor sea el módulo, mayores posibilidades de combinación y ajuste ofrece. En contrapartida, sin embargo, y fiel al enunciado de que prefabricar es unir, mientras menor sea el módulo, mayor cantidad de conexiones y uniones (ver aquí) se deben resolver y/o ejecutar.
Hoy, más que intentar un módulo único y casi ideal (que en alguna época se situó entre los 100mm y los 125mm, incluyendo la modalidad en medidas imperiales de 4” equivalentes a 101,6mm) la prefabricación se aborda más bien a partir de las dimensiones reales de los elementos o componentes, o sea, del módulo objeto. La unidad del tatami japonés se acerca a este concepto. En esta mirada, la solución de los elementos fuera de módulo (o fuera de formato) se puede resolver con el concepto del módulo de ajuste. Este sugiere la repetición mayor posible del módulo (objeto o dimensional) y restringe a una situación o extremo singular el corte o modificación del módulo original. Es lo que se hace con la colocación de las cerámicas en un muro o en un piso.
En un escenario de elementos y componentes de una gran dispersión dimensional, lo que se debe decidir en esta perspectiva, es cuál es el módulo cuya dimensión va a gobernar el diseño. Muchas veces algunos materiales, elementos o componentes no son posibles de coordinar dimensionalmente, por lo que se habrá de definir cuales dimensiones son críticas (por las razones que sean: de invariabilidad, de costos, etc.) y cuáles se pueden modificar o sacrificar. Por ejemplo, en algunos países, las dimensiones de las planchas de fibrocemento o de yeso cartón son de 1200 x 2400mm mientras las dimensiones de las planchas de madera contrachapada son de 1220 x 2440mm y las cerámicas ofrecen una enorme variabilidad (aunque posiblemente tampoco se ajuste a ninguna de las anteriores, por ejemplo 350 x 350mm!).
En una como en otra posibilidad de ajuste dimensional del elemento o componente, la limitación no se encuentra tanto en los aspectos de fabricación como en las limitaciones del transporte y de movilidad interior en la obra. En efecto, es posible dimensionar un elemento estructural del largo necesario para cubrir determinada luz o altura: la viga de un puente, por ejemplo, de varias decenas de metros de longitud. O aún, una plancha de cubierta que cubra sin empalmes la distancia entre la cumbrera y el borde de la cubierta. Ambas son perfectamente posibles de prefabricar. La pregunta que el pre fabricador debe hacerse es cómo las va a transportar a obra y cómo las va a movilizar dentro de ella. Ésta es otra de las cuestiones básicas del diseño prefabricado: la necesaria consideración de las condiciones de accesibilidad y transporte a la obra. Hay que poder llegar a la obra con los elementos concebidos y fabricados. En consecuencia hay que conocer las limitaciones y posibilidades del transporte (terrestre, marítimo o aéreo) y ajustar las dimensiones del elemento a estas condiciones. Esto ha de conocerse tempranamente puesto que incide en forma muy significativa en algunas decisiones de diseño.
Hay, sin embargo, otra acepción del módulo o de la construcción modular que se ha ido imponiendo en el lenguaje y que va más allá de lo comentado hasta aquí. Ésta hace referencia a la posibilidad de construir edificios a partir de unidades de grandes dimensiones que se denominan como módulos habitables. El concepto se asocia a la construcción modular en base a contenedores marítimos, que ha tenido un importante desarrollo y tiene muchos adherentes y seguidores.
Aquí se deben comentar varias cosas. En primer lugar, al construir en base a módulos transportables, el módulo es una unidad tridimensional de grandes dimensiones, habitable. Este módulo no tiene necesariamente ninguna relación con el módulo que comentáramos antes, aunque posiblemente esté, a su vez, construido a partir de algún concepto de modularidad y de coordinación. En segundo lugar, este módulo habitable vuelve a la discusión que se planteara antes respecto del dimensionamiento ideal de los módulos de construcción. Un módulo de grandes dimensiones reduce o minimiza la cantidad de uniones y de conexiones y éste caso es, para bien, muy extremo. Son pocas conexiones, aunque pueden ser más complejas. La prefabricación en taller o fuera de la obra mejora la eficiencia, productividad y control de la faena, pero impacta en los costos de transporte. Por otra parte, reduce dramáticamente el tiempo y los costos de montaje en terreno, lo que en parte puede compensar el aumento de coste de flete. En el mismo sentido, las limitaciones dimensionales que representan las construcciones en base a contenedores marítimos sugiere, en algunos casos, que es mejor construir módulos de nuevas y de mejores dimensiones que restringir la calidad del espacio interior a los contenedores marítimos. Una alternativa a la que se recurre con frecuencia es a la modificación de los contenedores o a la creación de espacios intermedios de mejores dimensiones (separando los contenedores, por ejemplo). Como se ve, las dimensiones de módulo son, aunque no lo parezca, modificables y flexibles. En esta misma edición presentamos un interesante proyecto de vivienda hecho en base a contenedores.
foto 3: Casa Huiini, México (ver aquí)
La realidad ha demostrado con muy buenos ejemplos que siempre hay espacio para que las construcciones en base a módulos transportables se impongan en virtud de algunas de sus muchas ventajas que superan sus limitaciones y restricciones. No hay una fórmula única y secreta para hacer esta evaluación ex ante. Se debe analizar caso a caso, proyecto a proyecto habida consideración de todas las variables concurrentes. Sólo un análisis global permitirá tomar la mejor decisión.
Foto 4: Preparación y adaptación de contenedores marítimos en taller
Por último pero no menos importante (least but not last, como suele decirse en inglés), en algunas oportunidades, la decisión pasa también por una condición de temporalidad del uso del edificio. En efecto, construcciones que se han de desmontar en un plazo fijo (que en algunos casos podrá ser de unos días y en otros de algunos años) han abierto el espacio para una fórmula distinta de enfrentar el desafío de la construcción. Se trata del arrendamiento de las construcciones. En este caso, las construcciones modulares transportables que se llevan y montan en terreno, se usan por un período de tiempo y luego se desmontan y retiran, se entienden más bien como un bien mueble que inmueble. Para el mandante, una alternativa de este tipo puede resolver problemas de financiamiento de una inversión mayor que sólo estará en uso durante un período de tiempo sensiblemente menor que la vida útil de cualquier edificio. Financiar la inversión en un activo fijo que será sub utilizado puede ser más que sólo un problema de flujo de caja. La posibilidad de retirarlas de su lugar de emplazamiento a un costo razonable y de desocupar el terreno (cualquiera que éste sea) tiene grandes ventajas. Para quien provee el bien o el servicio, representa la posibilidad de una inversión que se puede amortizar considerando la vida útil del edificio, aún en el escenario de que deberá someterlo a inversiones de mantenimiento que pueden superar los costos de mantención de un edificio inmueble. Hay muchos ejemplos que hemos comentado y presentado en este sentido.
Foto 5: Edificio Cancer Centre de Amsterdam, MVRDV http://arquitecturaenacero.org/proyectos/edificios-de-equipamiento-y-servicios/cancer-centre-de-amsterdam
Sin embargo, recientemente hemos conocido de una aplicación nueva que se está implementando en Chile que resulta de gran interés, por la escala, duración del arrendamiento y su uso y destino.
Foto 6: vista parcial edificio en base a módulos hospital Del Salvador, Tecno Fast Chile
Se trata de la construcción temporal de varios edificios hospitalarios en Santiago de Chile. El Hospital DDel Salvador forma parte de la red hospitalaria de la Región Metropolitana de Chile y cuenta con edificios nuevos y algunos muy antiguos. En el marco del programa de construcción del nuevo hospital se ha hecho necesario habilitar temporalmente algunas instalaciones que permitan enfrentar las demoliciones, renovaciones, reconstrucciones y construcciones que el proyecto demanda. Para ello se ha contratado el arriendo de una serie de edificios que albergarán algunas habitaciones y especialmente servicios y boxes de atención de distintas especialidades (siquiatría, oftalmología, laboratorios, etc.). No se descarta que en un futuro cercano, estas construcciones temporales acojan también instalaciones más complejas. Se trata, hasta el momento, de un proyecto de5 edificios de distinta índole con más de 7.800m2 originalmente formulado a partir de 700 módulos transportables instalados y habilitados por un período de 5 años. El contrato está en manos de la empresa Tecnofast, que quien hemos presentado en estas mismas páginas ya varios de sus productos (Pods, Viviendas). Lo interesante en este caso se relaciona con varios de los puntos mencionados antes.
En primer lugar, el diseño integrado que desarrolla la empresa y que le permite resolver desde los complejos problemas que presenta el layout (desde la perspectiva de la secuencia de montaje a la habilitación y entrega progresiva de las unidades operativas), hasta la arquitectura, la ingeniería (en todas sus dimensiones) y, por supuesto, la fabricación y el montaje. En visita a la obra guiados por Joel Valdivieso, gerente de operaciones, y Pablo Amigo (administrador de la obra) esta complejidad en terreno es apreciable a simple vista. En los patios y espacios disponibles de un hospital que se ha ido desarrollando y creciendo por décadas, se hace espacio para alojar las nuevas construcciones sin afectar los edificios existentes y proveyendo conexiones puntuales con ellos en puntos señalados. Este diseño integrado se ve fortalecido por la proximidad, colaboración y sinergia entre la empresa constructora y los profesionales del mandante.
Foto 7 , Hospital Del Salvador: patios estrechos limitan la movilidad y las posibilidades de montaje
La reingeniería del proyecto permite reducir la cantidad original de los módulos involucrados sin necesariamente reducir la superficie de las instalaciones a entregar. Es la posibilidad de optimización que surge del diseño integrado dirigido por el ingeniero Mario Yáñez, gerente de ingeniería de la empresa. Esto, a su vez, permite que el proyecto se desarrolle en pocos meses: desde su adjudicación (a fines de febrero 2016) hasta la entrega de los primeros edificios a fines de mayo del mismo año. El contrato de construcción se completa a fines de agosto, o sea, en un plazo total de 5 meses, con todas las complejidades incluidas en este caso: poco espacio, unidades de salud funcionando, acceso complejo para los módulos (entre el servicio de urgencia del hospital y una sala cuna), restricciones de horarios de trabajo por disposiciones del propio hospital y del municipio, la complejidad de las instalaciones y terminaciones dado el destino y uso de los edificio, por nombrar sólo algunas
Por otra parte, las dimensiones del módulo se ajustan a las posibilidades de transporte dentro de la ciudad de Santiago, es decir, tienen un ancho máximo de 3,50m y un largo variable y se adecúan, también a la compleja condición de movilidad interna. Estas dimensiones superan en poco más de un metro el ancho de un contenedor marítimo, pero mejoran ostensiblemente las posibilidades y la calidad del espacio interior. La secuencia de montaje se perfecciona aprovechando lo mejor posible el espacio disponible.
Otro aspecto a destacar es la estructura: una ‘jaula’ estructural básica en base a perfiles tubulares conformados en frío conforman el diafragma del piso y de la cubierta, conectados por sendas columnas de sección cuadrada 100x100mm. El proyecto total se resuelve en base a dos tipos de estructuras de jaulas, lo que permite una fabricación seriada muy eficiente, en este caso, vista la cuantía y los plazos disponibles, subcontratada a una maestranza de gran prestigio local (Joma). Todas las uniones de esta estructura son soldadas. Esta jaula ofrece una gran flexibilidad de uso y permite configurar espacios interiores con una gran libertad.
Foto 8 - Hospital Del Salvador: Módulos antes del montaje en posición, se aprecia la estructura básica de la jaula.
Esta estructura permite, además, recurrir al apilamiento de los módulos propendiendo a la construcción en más de un nivel, lo que es concordante con la estrategia de ocupar la menor superficie de terreno posible para facilitar y permitir las otras obras de construcción que se deben abordar.
Uno de los aspectos locales que llaman la atención en la visita a terreno es la solución de las fundaciones. Para absorber unas diferencias de niveles de piso sobre las que simplemente se asientan los edificios se recurre a una solución mixta: por una parte, un dado de fundación de hormigón armado prefabricado de dimensiones estándar que se apoya sobre un dado un poco mayor hecho en obra que va modificando la altura para ajustarse a los desniveles de terreno y conservar intacta la interconexión con los edificios existentes.
Foto 9 - Hospital Del Salvador, detalle poyos fundaciones
Foto 10: Hospital Del Salvador: sello inferior módulos con chapa de acero
En materia de terminaciones y acabados interiores se logra un alto estándar en base a productos de uso habitual por la empresa en otros proyectos, aunque ajustados a las exigencias sanitarias que corresponde a una construcción hospitalaria. Eso incluye las consideraciones especiales en algunos de los recintos de hospitalización de la unidad de siquiatría.
Foto 11: Hospital Del Salvador: interior Edificio Hospitalización Siquiátrico- Tecnofast
Cada uno de los módulos tiene las instalaciones eléctricas, corrientes débiles y sanitarias que corresponde resueltas individualmente, aunque con arranques hacia piso o cubierta según corresponda. La interconexión se hace sobre los pasillos de circulaciones en que sendas bandejas portan por un lado las instalaciones húmedas y por el otro las instalaciones de energía. La solución autónoma de cada una de las unidades responde también al concepto de que, una vez desmovilizado el hospital, cada uno de estos módulos será sometido a una mantención para integrarse a la flota de oferta de arriendo de la empresa.
Foto 12 - Hospital Del Salvador: Pasillos e instalaciones eléctricas antes de completar cielo falso
Hay una encomiable capacidad de innovación y audacia técnica (aunque también financiera) en esta propuesta, tanto por parte del mandante como del oferente. Desde la perspectiva del primero, la solución permite destrabar y facilitar un plan de renovación y mejoramiento de sus instalaciones sin sacrificar su capacidad de atención y hospitalización. Para el segundo, incursionar en una tipología constructiva que amplía su paleta de productos y servicios a un mercado que puede perfectamente traspasar las fronteras del país. En materia de edificios hospitalarios la empresa ya ha construido otros proyectos en el país y en materia de internacionalización, ha tenido experiencias de construcciones lejanas (obras en Perú, Argentina, Gabón y otros lugares avalan su capacidad técnica y logística). No podemos menos que celebrar este emprendimiento en el que el uso eficiente e inteligente de una estructura base de acero es parte del éxito.
[1]Módulo. Según la Real Academia de la Lengua
1.m. Dimensión que convencionalmente se toma como unidad de medida, y, más en general, todo lo que sirve de norma o regla.
Francis Pfenniger
Arquitecto