• ¿Qué es la arquitectura modular prefabricada?
• ¿Cuáles son los tres tipos de edificios modulares?
• Proceso constructivo
• Ventajas de la arquitectura modular
• Ejemplos destacados de arquitectura modular
• Conclusiones  

¿Qué es la arquitectura modular prefabricada?

La arquitectura modular prefabricada se entiende como un tipo de construcción que, en contraposición a la construcción tradicional, ejecutada in situ, lenta y totalmente artesanal, se realiza en fábrica (offsite) total o parcialmente, aprovechando las nuevas tecnologías 4.0, para luego ser transportada a la obra y ensamblada, pudiendo alcanzar diferentes niveles de industrialización. Las virtudes de este tipo de construcción son múltiples y su aplicación a la arquitectura están ganando terreno cada año, en obra nueva y rehabilitación.

La arquitectura modular prefabricada no es algo nuevo. La Primera Revolución Industrial fue el escenario para el impulso de la industrialización moderna y con ello el desarrollo de técnicas de prefabricación dirigidas a la construcción de edificios. Diferentes acontecimientos históricos, como la fiebre del oro o el crecimiento de las colonias en la segunda mitad del siglo XIX, o la segunda guerra mundial en el siglo XX, propiciaron el desarrollo de la arquitectura modular prefabricada para dar respuesta habitacional, flexible, asequible y de rápida ejecución en diferentes contextos.

Las causas que actualmente motivan la construcción industrializada empiezan por el establecimiento de costes y plazos de ejecución ciertos. Le sigue la necesidad de crear un mercado de vivienda asequible, que a la vez garantice el cumplimiento de los cada vez más exigentes requisitos normativos, especialmente de ahorro energético. Por otro lado, la construcción es un sector de alta siniestralidad laboral, en el que existe un déficit de mano de obra cualificada. En este contexto, la arquitectura modular prefabricada permite la producción en entornos seguros y controlados y además ofrece la posibilidad de construir y rehabilitar de forma más flexible y circular. Que los edificios se puedan adaptar a diferentes usos durante su vida útil, e incluso puedan ser desmontados y transportados a otro lugar o reciclados cuando termina su vida útil. 

 ¿Cuáles son los tres tipos de edificios modulares?

Podemos hacer una clasificación de los edificios modulares en función de diferentes parámetros. Estos son los más habituales:

En función de los componentes: 1D, 2D y 3D

La construcción industrializada permite la producción de prefabricados lineales o componentes 1D, de paneles prefabricados o componentes 2D y de módulos completos o componentes 3D.

Los componentes 1D son los más populares y se refieren a elementos lineales como dinteles, vigas, viguetas o pilares.

Los componentes 2D suelen ser paneles prefabricados, utilizados en fachadas y forjados, estructurales o de simplemente de cerramiento, y de mayor o menor complejidad, en función de su composición constructiva ya que pueden estar compuestos de una o varias capas.

Por último, los componentes 3D se refieren habitualmente a estancias completas, por ejemplo, baños o cocinas prefabricados, totalmente fabricados en taller, que incluyen todos los oficios: paredes, suelo, techo, revestimientos, instalaciones y equipamiento. Se confeccionan en obra y luego simplemente se transportan y se conectan en el edificio. Los componentes 3D se utilizan en la construcción de cualquier tipo de edificio, desde viviendas unifamiliares o edificios de viviendas hasta hoteles, hospitales, oficinas, centros de datos o colegios entre otros.

En función del material: acero, hormigón o madera

Los edificios modulares se pueden clasificar en función del material empleado. En la construcción modular prefabricada se utiliza básicamente el acero, el hormigón o la madera en la prefabricación de sus componentes como material principal. Aunque también los hay híbridos que combinan algunos de ellos, por ejemplo, la madera y el hormigón.

Los edificios modulares de acero se construyen bien con steel framing (armazón de acero) o bien con estructuras de perfiles de acero de mayor envergadura. El acero proporciona alta resistencia y durabilidad, rapidez de montaje, flexibilidad y además es reciclable. Por el contrario, es un material altamente conductor del calor, se debe proteger de la corrosión y tiene un elevado coste.

Para la construcción de edificios modulares de hormigón se utilizan paneles o módulos de hormigón prefabricados. Se trata de un material altamente durable y resistente, con una gran inercia térmica y buen aislamiento acústico. Es un excelente material si se necesita una envolvente hermética y requiere de un bajo mantenimiento en comparación al resto de materiales. Sin embargo, es un material pesado, por lo que requiere de cimentaciones importantes y de equipos de transporte y medios auxiliares para su elevación y descenso con gran capacidad de carga. Por otro lado, es una opción poco flexible, ya que una vez fabricado es difícil de modificar su diseño.

La madera para la construcción de edificios modulares se utiliza en forma de paneles prefabricados, entramados ligeros o madera contralaminada. Es un material sostenible y ecológico, que permite una construcción rápida y que tiene resistencia sísmica. Además, ofrece espacios interiores acogedores, cálidos y confortables que regulan la humedad interior. Como desventaja, la madera requiere de mantenimiento periódico para su protección frente a la humedad, los hongos y los insectos. La resistencia al fuego también es un punto crítico, aunque existen soluciones.

En función de la temporalidad: permanentes, reubicables o híbridos

También podemos clasificar los edificios modulares en función de su uso y movilidad en tres tipos diferenciados:

Edificios modulares permanentes. Pensados para una vida útil comparable a la de cualquier edificio de construcción tradicional. Requieren igualmente de una cimentación tradicional y permanente, y se construyen con materiales duraderos como el acero, el hormigón o la madera. Se emplean para cualquier uso permanente: viviendas unifamiliares o plurifamiliares, oficinas, hoteles, hospitales o escuelas entre otros ejemplos. Son de alta calidad constructiva y cumplen con las exigencias normativas. Se pueden diseñar teniendo en cuenta futuras ampliaciones o reconfiguraciones.

Edificios modulares reubicables. En este caso están pensados para un uso temporal,  ya que se diseñan para ser transportados y reutilizados en diferentes ubicaciones. Pueden ser autoportantes o conjuntos de módulos que se montan y desmontan con facilidad. Se utilizan para usos temporales como soluciones de alojamiento en emergencias, consultorios médicos móviles, oficinas temporales en obras o aulas de uso temporal. Requiere de soluciones flexibles, de fácil transporte, de rápida ejecución en relación al montaje y desmontaje y de gran adaptabilidad a diferentes contextos.

Edificios modulares híbridos. Combinan la construcción tradicional in situ con la construcción modular prefabricada en taller. Para ello se fabrica parte del edificio en forma de módulos prefabricados, mientras que la cimentación o la estructura se ejecutan de forma convencional. Es una opción válida cuando el grado de industrialización alcanzable es limitado. Esta opción permite optimizar los recursos disponibles y reducir los plazos de ejecución en proyectos complejos o a gran escala.

En función de su diseño estructural: cerrados, semiabiertos y abiertos

Los edificios modulares se clasifican en función de su diseño estructural en:

Edificios modulares de diseño cerrado o tipo caja. Son módulos tridimensionales que se cierran completamente en taller ya que incluyen paredes, suelo y techo. El edificio se construye in situ transportando y ensamblando módulos o unidades completas. Es la técnica más habitual de construcción modular y se caracteriza por la rapidez del montaje en obra. Por contra el tamaño de los módulos está limitado por la logística, fundamentalmente el transporte desde fábrica hasta la ubicación definitiva.

Para la construcción de edificios modulares de diseño abierto o tipo panel, se fabrican grandes paneles o secciones estructurales, que conforman muros y forjados, y que se transportan y ensamblan en el sitio para dar forma al edificio. Esta técnica permite construir espacios más grandes y complejos sin restricciones de tamaño por el transporte de los componentes.

La tercera opción es un híbrido de los dos tipos anteriores. Se trata de edificios modulares de diseño semiabierto en el que se combinan elementos de diseño cerrado o tipo caja con componentes de diseño abierto o tipo panel.  Los módulos se emplean en los componentes repetitivos como pueden ser cocinas o baños y los paneles en cambio se utilizan para crear espacios abiertos y de mayor tamaño. 

Proceso constructivo

El proceso constructivo de la arquitectura modular se diferencia radicalmente de la construcción tradicional ya que traslada una gran parte del trabajo que se realiza in situ a un entorno de fabricación más controlado en términos de calidad y de seguridad y salud en la obra e independiente de las condiciones meteorológicas. A continuación, se describen las fases del proceso constructivo:

Diseño y planificación de la obra

Esta fase se inicia con el desarrollo de la idea de proyecto. Se definen las necesidades del cliente, el uso del edificio y su diseño. Al tratarse de construcción modular, los técnicos involucrados, diseñan el edificio con módulos tridimensionales teniendo en cuenta las limitaciones dimensionales que suponen el transporte desde fábrica hasta la obra y los requisitos de seguridad y salud en la obra. Se planifica la ubicación de todos los componentes, instalaciones y acabados internos y externos, de cada módulo. Y para una gestión y coordinación más precisa se utiliza el BIM (Building Information Modeling) como metodología de trabajo. Además, la fase de diseño incluye la realización de las instrucciones de montaje en todas las fases, donde se deben incluir las medidas de seguridad y salud a tener en cuenta para su carga, transporte, descarga, elevación y descenso y montaje en obra.

Preparación del terreno y ejecución de la cimentación

En esta fase se solapan los trabajos. Es decir, mientras en la fábrica se producen los módulos, en la obra se prepara el terreno (vallado, desbroce, nivelación, movimiento de tierras, instalación de casetas de obra, etc.), se preparan las conexiones a los suministros y servicios básicos (agua, electricidad, alcantarillado, telecomunicaciones) y se ejecuta la cimentación del edificio.

Fabricación de los componentes o módulos en taller

Mientras en obra se prepara el terreno y se ejecuta la cimentación, en el taller se producen los componentes o módulos prefabricados. Cuando se trata de módulos, se realiza la estructura utilizando técnicas de ensamblaje de precisión, se instalan elementos como paneles, puertas, ventanas, aislamientos, revestimientos, etc. Se ejecutan también las instalaciones (electricidad, fontanería, saneamiento, ventilación, etc.), e incluso se instala equipamiento y mobiliario (baños y cocinas fundamentalmente). Durante esta fase se realizan controles de calidad exhaustivos.

Transporte de los módulos

Una vez los módulos han sido fabricados y certificados, se trasladan a la obra. Para ello se deben proteger y embalar. Los módulos se sellan y protegen de posibles daños que se puedan producir durante el transporte y si van a estar expuestos a las inclemencias del tiempo. Por otro lado, se planifica la logística del transporte. Se cargan los módulos en camiones especiales de plataforma baja o de transporte modular autopropulsado, y se transportan a la obra. La planificación de la logística debe de ser cuidadosa, con frecuencia se deben solicitar permisos especiales y medios de escolta debido a las dimensiones y pesos de los módulos.

Ensamblaje in situ y acabados finales

Una vez los módulos llegan a la obra, estos se instalan en su ubicación definitiva. Para ello es necesario utilizar medios auxiliares de gran tamaño para las operaciones de elevación y descenso y su posicionamiento con precisión. Básicamente grúas móviles y plataformas elevadoras móviles de personas. Los módulos se unen entre sí mediante uniones atornilladas, soldadura y otros sistemas de conexión diseñados para el sistema. También se conectan las instalaciones preinstaladas en cada módulo a las redes generales del edificio y a las acometidas de los servicios urbanos. Le siguen los acabados finales no realizados en la fábrica, la puesta en marcha de las instalaciones y la pruebas finales. Si todo es correcto se realiza la entrega al cliente. 

Ventajas de la arquitectura modular

La construcción de edificios de arquitectura modular prefabricada tiene un impacto positivo en el diseño arquitectónico y por ende en el diseño urbano de las ciudades.

Optimización de materiales y reducción de costes indirectos

El uso optimizado de los materiales es posible gracias a la estandarización y repetición en cuanto a dimensiones y conexiones entre los módulos prefabricados se refiere. Esta circunstancia puede llevar a una cierta uniformidad en el diseño de fachadas o distribuciones interiores. No obstante, las plataformas de producto y los configuradores digitales permiten una cierta personalización, cuantificable, que permite reducir dicha monotonía mediante variaciones introducidas en materiales, acabados, disposición de módulos y elementos adicionales. Por otro lado, la fabricación en serie, la eficiencia en el uso de los materiales constructivos y la reducción de los residuos generados, así como la minimización de la mano de obra en el sitio y el acortamiento de los plazos de ejecución disminuyen los costes indirectos.

Instalaciones optimizadas y con menos problemas

La arquitectura modular prefabricada se ejecuta en fábrica en un entorno controlado donde es posible trabajar con mayor precisión dimensional, así como un mayor control de la calidad construida. Estas condiciones de trabajo se traducen en un menor desperdicio de materiales, una ejecución de uniones más ajustadas y una mayor durabilidad de los elementos constructivos. Por otro lado, las instalaciones de electricidad, fontanería, saneamiento, etc., se preinstalan dentro de los módulos en la fábrica. Para ello es necesario un nivel elevado de coordinación en fase de diseño que segure la correcta alineación y conexión de los sistemas una vez los módulos sean ensamblados en el sitio. Con todo ello se optimizan las instalaciones y se reduce el número de incidencias.

Adaptabilidad y flexibilidad

A pesar de la estandarización, la industrialización basada en plataformas de productos, permiten crear sistemas compuestos por conjuntos de componentes modulares, reglas de diseño y relaciones de compatibilidad entre ellos, que dan como resultado una mayor adaptabilidad a cada proyecto. Este sistema permite cierto grado de flexibilidad gracias a herramientas digitales que permiten configurar el diseño final del edificio. Por otro lado, los módulos pueden combinarse y reconfigurarse para crear diferentes tipologías de edificios y adaptarse a diversas necesidades funcionales que se puedan producir en la vida útil del edificio: creación de espacios exteriores, adición o reducción de espacios, reconfiguración e incluso reubicación del edificio.

Tiempos de proyección y ejecución más controlados

Los plazos de diseño y ejecución son ciertos, medibles y controlados. La fabricación simultánea de los módulos en el taller mientras se realizan las actividades de preparación del terreno y de cimentación en el sitio, permite reducir el tiempo destinado a la ejecución de la obra.  Por otro lado, los trabajos en la obra se centran principalmente en el ensamblaje de los módulos prefabricados y los acabados finales. Con todo ello es posible construir de forma más rápida y sin retrasos en comparación con la construcción tradicional.

Control en la seguridad

La mayor parte del trabajo se realiza en un entorno de fábrica seguro y controlado, con condiciones de trabajo ergonómicas y menos expuestas a riesgos asociados a la intemperie o trabajos en altura. Pero una vez los módulos están fabricados, éstos se trasladan a obra donde se realizan las tareas de ensamblaje. Este es un punto crítico en el que la facilidad y la eficiencia del montaje en el sitio se convierten en requisitos fundamentales.

Es por ello que la fase de diseño de un edificio de arquitectura modular incluye el diseño del ensamblaje. Es necesario desarrollar un “manual de montaje” que describa los tipos de uniones, la secuencia del montaje y la accesibilidad de los medios auxiliares para las operaciones de elevación y descenso, así como un estudio de los riesgos en cada fase y las medidas de seguridad y salud a adoptar para evitar accidentes durante el proceso de montaje.

Control de las condiciones

La fabricación en un entorno cerrado y controlado elimina la variabilidad de las condiciones climáticas externas y la mano de obra en el sitio. En este contexto es posible la puesta en marcha de procesos de control de calidad rigurosos y estandarizados en cada etapa de producción. El resultado son componentes de alta precisión dimensional y acabados consistentes.

Eficiencia energética, sostenibilidad e impacto en el entorno urbano

La precisión en el proceso de fabricación de los módulos prefabricados permite la ejecución de envolventes más herméticas y mejor aisladas. De esta manera se construyen edificios donde la demanda energética para la calefacción y refrigeración es menor aumentando así el nivel de eficiencia energética final. Los edificios diseñados bajo el estándar Passivhaus se caracterizan precisamente por disponer de elevado aislamiento térmico, carpintería exterior de altas prestaciones térmicas, ausencia de puentes térmicos y elevada hermeticidad al aire de la envolvente térmica. La arquitectura modular permite alcanzar estas exigencias.

En lo que respecta a la sostenibilidad en la arquitectura modular, se puede decir que el proceso de fabricación en taller facilita la reducción de la huella de carbono del edificio. El entorno controlado permite, por un lado, un control de calidad superior de la envolvente, como ya se ha comentado en el párrafo anterior, y por otro la gestión adecuada de los residuos y su valorización, la incorporación de materiales con contenido reciclado y de materiales regionales, el uso de materiales de bajo impacto ambiental o la integración de energías renovables en la envolvente. Por otro lado, este mismo proceso facilita también el control de contaminantes del aire interior limitando la exposición de los materiales a la humedad y otros contaminantes del sitio. Todas ellas, estrategias que permite obtener puntos en diferentes categorías del sistema de certificación LEED.

En lo que respecta al impacto producido por la ejecución de una obra en un entorno urbano, este es menor puesto que se limita la actividad en el sitio, ya que la mayoría de los trabajos se realizan offsite, reduciendo así la alteración del suelo, la erosión, la generación de polvo, ruido y tráfico de vehículos pesados. Hecho que también se premia en el sistema de certificación LEED, en los créditos relacionados con la protección del hábitat y el control de la escorrentía de aguas pluviales. 

Ejemplos destacados de arquitectura modular

En España, la arquitectura modular ha experimentado un crecimiento notable. Sobre todo, en el sector residencial y en proyectos de rápida ejecución. En la actualidad podemos encontrar proyectos destacados por su innovación y aplicación de este sistema constructivo. A continuación, os mostramos un par de ejemplos.

El primer ejemplo es el edificio de vivienda pública en la Calle Marroc en Barcelona, de Vivas Arquitectos y EXE Arquitectura, considerado el edificio modular más alto de España. Promovido por el Ayuntamiento de Barcelona, este edificio de nueve plantas sobre rasante alberga 45 viviendas de protección oficial. Se tardó 11 meses y 1 semana en construir el edificio para lo cual se utilizaron 104 módulos tridimensionales de hormigón, prefabricados en taller y montados en seco en la obra. El edificio se caracteriza por su reducida huella ecológica, minimizando la generación de residuos y reduciendo las emisiones de CO² asociadas al proceso constructivo.

El segundo ejemplo consiste en la Urbanización ÁBSIDE en Cabanillas del Campo (Guadalajara), la primera urbanización de viviendas modulares en España. El conjunto residencial está compuesto por 16 viviendas pareadas de unos 145 m² cada una repartidos en dos plantas, a las que se les puede añadir sótano y piscina. Las viviendas se caracterizan por su precio que es muy competitivo, la rapidez en su fabricación, el reducido impacto ambiental en la construcción y que cumplen el estándar de edificio de consumo de energía casi nulo. Cada vivienda incluye climatización y ACS por aerotermia, sistema de ventilación mecánica de doble flujo con recuperador de calor y preinstalación para placas solares fotovoltaicas y estación de recarga de vehículo eléctrico, además de una excelente envolvente térmica.

 

Conclusiones

El futuro de la arquitectura modular en España tiene mucho que ver con la combinación de factores técnicos, económicos y sociales. Es evidente que la industrialización del sector de la construcción es una tendencia imparable. Lo podemos comprobar año tras año en la feria Rebuild.

A esta tendencia contribuyen el aprovechamiento de las nuevas tecnologías (BIM, automatización, robótica, etc.) aportando una mayor calidad, precisión y eficiencia al producto terminado. Con todo ello la sostenibilidad y la eficiencia energética serán premisas fundamentales. Y no sólo eso, también es posible la personalización de los diseños rompiendo con la percepción de que la arquitectura modular tiene que ser repetitiva y aburrida.

Por otro lado, la arquitectura modular se presenta como una solución clave en nuestro país para afrontar la escasez de vivienda, el alto coste del metro cuadrado construido y la necesidad de construir edificios de consumo nulo y bajas emisiones de carbono. El apoyo de las administraciones públicas, como el PERTE de Industrialización de la vivienda refuerzan esta idea.