Diseño y Construcción de Vanguardia

Nuevos materiales de construcción, tales como hormigón auto-curado, aerogeles, y los nanomateriales, así como enfoques innovadores de construcción, tales como la impresión 3D y módulos pre ensamblados, puede reducir los costos y acelerar la construcción al tiempo que mejora la calidad y la seguridad.

Los materiales de construcción representan una industria global de $ 1 billón; los materiales por lo general representan más de la mitad del coste total de los proyectos. Los materiales tradicionales tales como hormigón, cemento, asfalto y constituyen la mayor parte de esta demanda. Pero nuevos y mejores materiales de construcción también son necesarios debido a varias tendencias:

• Construcción ecológica (verde). Existe un inmenso impulso para adoptar materiales y tecnologías con huellas de carbono más bajas. 
• Eficiencia de costo. Dadas las sustanciales presiones de costos , es necesario un cambio estructural en la elección de los materiales, además de los crecientes esfuerzos de esbeltez. 
• Agilidad de la cadena de suministro. El transporte de materiales y equipos pesados tiene implicaciones masivas en los costos y en el tiempo de la cadena de suministro, especialmente porque muchos proyectos nuevos se encuentran en áreas remotas o densas. 
• Mayor durabilidad y resistencia. Con el aumento de los costos de capital y la escasez de tierras en muchos mercados, los propietarios insisten en que los proyectos tengan una vida comercial más larga. 
• Construcción fuera de sitio. El ensamblaje de materiales más ligeros y fáciles de manejar fuera del sitio puede mejorar la eficiencia del proyecto, abordar las limitaciones de espacio en el sitio y crear las condiciones para que los empleados mejoren sus habilidades.

Ha habido una ola de innovación en los materiales de construcción en los últimos decenios, desarrollado con usos específicos en mente. Hay docenas; Aquí están algunos que son particularmente interesantes:

• Concreto de auto curado. Esta usa bacteria como un agente de curado para cerrar grietas en el concreto; este se encuentra actualmente en la fase de prueba de concepto. 
• Tela de concreto. Tome una capa de "tela de concreto", a continuación, añadir agua y dejar solidificar. Esta innovación normalmente se utiliza para desagües, canales y pasajes, y esta ahora disponible en el mercado. 
• Topmix permeable. Esta es una alternativa de cemento que puede absorber 4.000 litros de agua por minuto. Esta en la fase de adopción temprana. 
• Aerogel. Este material super transparente, super aislante, es 99,98 por ciento de aire; está disponible comercialmente. 
• Nanomateriales. Estos materiales ultralivianos, super fuertes, pueden eventualmente ser un sustituto de refuerzo de acero en las estructuras y cimientos, aunque todavía están en fase de investigación. 

Algunos de estos "materiales del futuro" podría redefinir cómo se conceptualizan diseñan y ejecutan los proyectos,. Sin embargo, la adopción ha sido lenta debido a una falta de conocimiento y familiaridad dentro de la comunidad de diseño e ingeniería, una cadena de suministro limitada y la falta de disponibilidad a gran escala, y la aversión al riesgo entre los promotores o contratistas.

A pesar de estar disponible para más de 30 años, por ejemplo, el etileno tetrafluoroetileno (ETFE) sólo ganó adopción generalizada después de que se utilizó para construir una parte del edificio acuática para los Juegos Olímpicos de Beijing en 2008. El ETFE pesa menos de 1 por ciento de un panel de vidrio equivalente y cuesta 24 a 70 por ciento menos para instalar.

Alrededor del 80 por ciento de todos los trabajos de construcción se sigue haciendo en el lugar, pero muchos desarrolladores y contratistas del proyecto están desplegando nuevos enfoques fuera de sitio que ayudan a mejorar la previsibilidad, consistencia y repetibilidad. Esto es especialmente crítico dada la realidad de la reducción del espacio de trabajo, la escasez de mano de obra, y más exigentes normas ambientales y de seguridad . La industria necesita ir más allá de prefabricación y vaciado previo de estructuras hacia la próxima generación de técnicas. Varias técnicas muestran potencial:

• Pre-ensamble. Estructuras relativamente simples, tales como fábricas y patios cubiertos, pueden utilizar ensamble en fábrica o en patio para una envolvente completa de construccion. Esta técnica también se puede adaptar para edificios modulares, tales como hoteles y condominios de presupuesto. submódulos completos de un edificio más grande se ponen juntos en una fábrica o en patio cercano antes del ensamble final en el lugar de construcción. 
• Técnicas tales como la construcción volumétrica prefabricada, preacabada (PPVC) integra las capacidades fuera de sitio para transformar el lugar de construcción en un sistema de fabricación. El resultado: una mayor eficiencia, menos residuos, y mejor seguridad. 
• Además, los materiales como la madera laminada cruzada (CLT) están surgiendo en respuesta a la necesidad de opciones de construcción más ecológicos. En el Reino Unido, un rascacielos de madera de 80 pisos ha recibido recientemente la aprobación preliminar. Las empresas están respondiendo. 
• Un promotor inmobiliario de Singapur está utilizando PPVC para varios nuevos proyectos de construcción de viviendas, después de que el gobierno llevó a cabo pilotos exitosos. Y dado el éxito de un proyecto residencial basada en la CLT, un promotor inmobiliario de Australia anunció recientemente sus planes de abrir una fábrica en Sydney dedicada a la fabricación de componentes de construcción prefabricados para futuros desarrollos. 
• Impresión 3D. Submódulos de impresión o estructuras completas de hormigón antes de ensamble y de trabajo interno podrían transformar la industria en cuanto a diseño, costo y tiempo. Sin embargo, la impresión 3D se encuentra todavía en las primeras etapas de su desarrollo y aún no se puede implementar en la escala y la velocidad requerida para grandes proyectos. 
• Construcción ensamblada por robot. Los proyectos de construcción son intrínsecamente no estructurados y con frecuencia impredecibles; también pueden estar situados en terrenos y entornos difíciles. Por estas razones, el uso de robots se ha limitado hasta ahora. Sin embargo, los robots están siendo utilizados de forma selectiva para las actividades repetitivas y predecibles, tales como enlosetado, albañilería, soldadura y fabricación de carrete, demolición y reciclaje de hormigón. 

Las empresas que han implementado con éxito estos enfoques han tenido que cambiar drásticamente sus procesos internos de planificación, diseño, compras y construcción. Ellos también tendrán que invertir en la automatización y una red troncal efectiva de la cadena de suministro para garantizar un transporte fluido y a tiempo de los materiales desde la fábrica hasta el sitio para su uso. Por último, las empresas que decidan integrar verticalmente sus cadenas de suministro tendrán que planificar para las inversiones relacionadas con la fabricación.

Extracto del artículo: Imagining Construction's Digital Future
Por Rajat Agarwal, Shankar Chandrasekaran, and Mukund Sridhar
McKinsey Company
Junio 2016