• La Construcción Industrializada (CI) y los Métodos Modernos de Construcción (MMC)
• Cuando la repetición es sinónimo de éxito para la viabilidad del proyecto
• La altura del edificio residencial colectivo, otro factor determinante
  • El documento básico de seguridad en caso de incendio (DB SI)
  • El documento Básico de Seguridad Estructural (DB SE)
• Sistemas constructivos industrializados innovadores que no cubre el CTE
• Limitaciones por tipo de sistema

Se trata de una tendencia en entornos urbanos densificados, impulsada por factores como la mayor rapidez de ejecución, la sostenibilidad y el control de la calidad y los costes. De hecho, la construcción industrializada en España, se está convirtiendo en una de las principales estrategias para afrontar el déficit de vivienda asequible. Además de que se alinea con los objetivos de eficiencia energética y neutralidad climática al reducir los residuos in situ, necesitar un menor consumo de agua o emplear materiales como la maderaemplear materiales como la madera que captura CO2, mejorando así el perfil ambiental de la construcción. 

La Construcción Industrializada (CI) y los Métodos Modernos de Construcción (MMC)

La construcción industrializada es un modelo de producción y montaje que permite la fabricación en serie y mecanizada de módulos y componentes constructivos, en entornos controlados, como son las fábricas, y que posteriormente se transportan y se ensamblan en el sitio. En este caso,para la construcción de edificios residenciales colectivos. Esta forma de construir ofrece una mayor eficiencia y control de calidad en comparación a la construcción tradicional donde todo o prácticamente todo se ejecuta in situ. Se minimizan los residuos y se optimiza el uso de materiales, además de que los plazos de entrega son menores, reduciéndose hasta en un 40-50%, y en algunos casos entre un 60-70%.

Por otro lado, existen técnicas de construcción industrializadas llamadas Métodos Modernos de Construcción (MMC) que se clasifican y normalizan en distintas categorías. Se trata de un conjunto de técnicas innovadoras que buscan mejorar la eficiencia, la sostenibilidad y la calidad frente a técnicas constructivas tradicionales. La clasificación más habitual es:

• MMC1. Módulos completos o volumétricos 3D.
• MMC2. Paneles 2D prefabricados.
• MMC3. Estructuras prefabricadas.
• MMC4. Componentes y sub-ensamblajes: baños y cocinas modulares, escaleras prefabricadas y núcleos de ascensor.
• MMC5. Métodos de trabajo que utilizan herramientas digitales para mejorar el diseño, la planificación y la ejecución de la obra: BIM, IoT, gemelos digitales, automatización de procesos.
• MMC6. Sistemas híbridos, que combinan técnicas de construcción industrializada con técnicas de construcción tradicional.
• MMC7. Innovación aplicada directamente en obra mediante métodos in situ mejorados: impresión 3D, construcción robotizada y automatizada o uso de encofrados deslizantes.

Elegir una técnica u otra dependerá de diferente factores: la altura y tipología del edificio, la normativa vigente, las condiciones logísticas, la accesibilidad a la obra y el espacio disponible para montaje y maquinaria, los plazos de ejecución requeridos, el coste y rentabilidad del proyecto, la tecnología disponible y los objetivos de sostenibilidad en la construcción del edificio. 

Cuando la repetición es sinónimo de éxito para la viabilidad del proyecto

La clave del éxito en la construcción de edificios residenciales en altura es la repetición. Factor que influye por otro lado en la rentabilidad de la construcción.

Cuando se proyecta un edificio de viviendas, es habitual que las distribuciones se repitan. Por otro lado, existen estancias comunes a todas las viviendas como son los baños y las cocinas, que pueden ser muy similares. Esta circunstancia permite la fabricación de componentes estandarizados y en serie en un entorno controlado como es el de una fábrica. Con medios de seguridad para los trabajadores y en un ambiente interior protegido de las inclemencias del tiempo.

En estos casos, resulta interesante utilizar componentes de subsistemas MMC4. Es decir, baños o cocinas modulares, que permiten resolver estancias que se repiten y que concentran gran cantidad de instalaciones. En el caso de los baños modulares, cada uno se fabrica en taller con instalaciones de fontanería, electricidad, revestimientos y sanitarios ya montados. Una vez llegan a obra, se inspeccionan, se acondicionan los espacios donde se van a instalar, se posicionan con ayuda de grúa en su ubicación definitiva, se nivelan y fijan, se conectan a las redes generales, se comprueban y se realizan remates y acabados finales, reduciendo así el tiempo de instalación de semanas a días. Con ello se aporta rapidez en la obra, reduciendo los plazos de entrega. El resultado de esta estandarización es una alta calidad y una mayor previsibilidad en el proyecto. 

La altura del edificio residencial colectivo, otro factor determinante

La altura del edificio es otro factor que introduce retos técnicos. Especialmente, cuando hablamos de viabilidad económica. Se pueden construir edificios residenciales colectivos en altura con construcción industrializada. No obstante, su viabilidad técnica se rige por el cumplimiento de las exigencias de la normativa técnica en España, que es el Código Técnico de la Edificación (CTE). Normativa que es requisito justificar teniendo en cuenta los materiales y soluciones constructivas que componen el edificio.

El CTE es el marco normativo por el que se regulan las exigencias básicas de calidad que deben cumplir los edificios, para satisfacer los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad. De los documentos básicos que componen el CTE, dos de ellos incluyen diferentes exigencias en función de la altura del edificio:

• El documento básico de seguridad en caso de incendio (DB SI)

Regula la resistencia al fuego y la clase de reacción al fuego de los elementos constructivos como pueden ser la estructura, los cerramientos y las particiones. 

Para edificios de uso Residencial Vivienda la resistencia al fuego de paredes y techos (del sector de incendio) pasa de EI60 a EI90 cuando la altura de evacuación supera los 15 m (planta baja y cinco pisos), y de EI90 A EI120 cuando supera los 28 m (planta baja y 9 pisos).

Por otro lado, la altura del edificio también influye en la clase de reacción al fuego de los materiales y sistemas constructivos de fachada, en la determinación del número de salidas del edificio o en las condiciones de protección de las escaleras (no protegida, protegida o especialmente protegida).

En lo que respecta a la estructura del edificio, esta debe alcanzar la resistencia al fuego requerida en función de la altura de evacuación del edificio. La exigencia dependerá del uso del edificio, que para uso Residencial vivienda se debe alcanzar R60 para una altura inferior a 15 m, R90 para una altura inferior a 28 m y R120 para una altura superior a 28 m.

Cumplir con las exigencias anteriores obliga a incorporar materiales o soluciones constructivas que incrementan el coste, encareciendo el presupuesto de la construcción, lo cual puede desalentar el uso de técnicas de construcción industrializada para edificios residenciales colectivos en altura, si con ello no se obtiene la rentabilidad esperada.

• El documento Básico de Seguridad Estructural (DB SE)

El cumplimiento de este requisito básico permite asegurar que el edificio tiene un comportamiento estructural adecuado, frente a las acciones e influencias previsibles a las que puede estar sometido durante su construcción y uso previsto. Entre ellas el peso, las cargas de viento o las fuerzas sísmicas.

Para grandes alturas, la necesidad de controlar la deformación y la estabilidad global de la estructura puede requerir sistemas más rígidos y pesados, lo cual puede limitar la viabilidad de algunos sistemas de construcción industrializada. Realmente este es un punto crítico, por lo que este tipo de edificios en altura deben garantizar que pueden soportar las cargas verticales y horizontales sin comprometer la seguridad de los mismos. Por otro lado, los costes de soluciones innovadoras para garantizar estas exigencias, pueden aumentar significativamente el presupuesto estimado, limitando la ventaja económica que representa la construcción industrializada en altura. 

Sistemas constructivos industrializados innovadores que no cubre el CTE

Puede suceder que nos encontremos con sistemas constructivos industrializados innovadores que no estén totalmente cubiertos por el CTE. Una normativa técnica que está diseñada para evaluar principalmente sistemas constructivos tradicionales. En estos casos, cuando no se puede demostrar el cumplimiento de las exigencias básicas de un sistema innovador con el CTE, es necesario utilizar el DIT (Documento de Idoneidad Técnica) para probar su aptitud al uso y su seguridad.

Los sistemas industrializados, a menudo utilizan nuevos materiales o combinaciones, incluso técnicas de unión para ensamblajes o diseños estructurales que no están contemplados en las tablas y cálculos del CTE. En estos casos, el DIT, que es un documento emitido por un organismo independiente como el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc), evalúa la idoneidad del sistema para que pueda ser incorporado en la edificación.

Esto es posible porque el IETcc somete el sistema constructivo innovador a pruebas, cálculos y análisis detallados para asegurar que cumple con las exigencias de los diferentes documentos básicos del CTE durante toda su vida útil.

El DIT certifica la viabilidad de un sistema constructivo y además establece limitaciones de uso. En lo que respecta a la construcción industrializada de edificios residenciales colectivos, el DIT de un sistema determina su aptitud o no en edificios de uso residencial vivienda y el cumplimiento del CTE. En lo que respecta a las limitaciones, el DIT establece las condiciones exactas para su uso en condiciones de seguridad: altura máxima de evacuación, aptitud en función de la zona sísmica, tipo de cimentación más adecuada, condiciones de la ejecución, etc. 

Limitaciones por tipo de sistema

La limitación de la altura no tiene por qué ser un impedimento por el simple hecho de emplear sistemas de construcción industrializada. La limitación depende realmente del tipo de sistema constructivo industrializado elegido para la construcción del edificio. A continuación, mostramos algunos ejemplos.

• Sistemas ligeros de Madera

La principal limitación es el cumplimiento de las exigencias del DB SI. Si bien existen soluciones para construir edificios en altura de madera, el CTE exige una REI alta (REI90 para residencial vivienda) para edificios cuya altura de evacuación se encuentra entre los 15 y 28 m y una REI muy alta (REI 120 para residencial vivienda) cuando la altura de evacuación es mayor a 28 m. Esto obliga a sobredimensionar secciones para garantizar la capa de carbonización y protección, o la adición de placas de origen mineral, para proteger los elementos estructurales y las particiones correspondientes, según exigencias reglamentarias, encareciendo el sistema.

Por otro lado, la madera ofrece ventajas en zonas sísmicas. Es ligera, dúctil y tiene capacidad para disipar la energía, por lo que los sistemas ligeros de madera son una buena opción en edificios de hasta 3 plantas. A partir de 4 plantas y hasta 8 es necesario utilizar sistemas híbridos de madera con acero u hormigón. Para edificios a partir de 9 plantas, la normativa española y europea exige soluciones híbridas y cálculos avanzados para garantizar la seguridad estructural.

• Sistemas ligero LSF

Los sistemas ligeros de Light Steel Framing (LSF) tienen ventajas claras en rapidez y precisión, pero presentan limitaciones específicas cuando se aplican a edificios residenciales colectivos en altura. La resistencia estructural del sistema es limitada, funciona muy bien en edificios de hasta 4-6 plantas, pero en edificios altos, la esbeltez de los perfiles y su menor capacidad portante requieren refuerzos adicionales o sistemas híbridos con hormigón o acero pesado. Además, el acero ligero pierde resistencia rápidamente a altas temperaturas, por lo que las exigencias de REI en edificios de gran altura construidos con LSF, requieren de un excelente diseño de uniones y un control estricto de la protección pasiva contra incendios del sistema constructivo, incrementando costes y complejidad. En zonas sísmicas la normativa sismorresistente limita su uso en gran altura sin soluciones mixtas.

• Sistemas volumétricos o módulos 3D

Consisten en la fabricación de secciones completas de viviendas (módulos), incluyendo instalaciones y acabados, para luego ser ensamblados en el solar como si fueran piezas de lego. Es por ello que este sistema (MMC1) ofrece una ejecución muy rápida y además puede resolver edificios de hasta 8 plantas. Para edificios de mayor altura, hasta 20 plantas, es necesario introducir elementos estructurales adicionales de arriostramiento y núcleos estabilizadores de hormigón o acero, lo cual añade complejidad y supone también un mayor coste económico.

• Hormigón prefabricado

Este tipo de sistema (MMC3) es más robusto y no suele tener limitaciones por la altura como consecuencia de la aplicación del CTE. No obstante, se recomienda limitar la altura en residencial colectivo a un máximo de 9 plantas, ya que son estructuras que requieren mayor grado de arriostramiento limitando la rentabilidad del proyecto frente a otros materiales en edificios de gran altura. En cuanto a limitaciones técnicas, es un sistema pesado que requiere más maquinaria en obra.

Conclusiones

En la actualidad es técnicamente viable construir edificios residenciales colectivos de cualquier altura con sistemas industrializados. Con eficiencia y menores plazos de entrega, y siempre que se cumplan las exigencias del CTE de aplicación. En este aspecto, la adaptación de la normativa española a soluciones innovadoras, es un elemento clave.

Sin embargo, el factor determinante será el sistema de construcción industrializado elegido (MMC y material-es), siendo la mayoría de sistemas viables para edificios de hasta 5 plantas (MMC1, MMC2, MMC3 y MMC4), mientras que será necesario recurrir a paneles estructurales (MMC2), estructuras prefabricadas (MMC3) o sistemas híbridos (MMC6) en edificios de gran altura, a partir de 9 plantas, para cumplir con la alta resistencia al fuego y rigidez estructural exigidas.

La elección del sistema óptimo dependerá, en última instancia, del número de plantas que deseemos alcanzar y de la inversión económica estimada del proyecto. Otro factor determinante será la evolución tecnológica del sector gracias a la integración de la automatización, la robótica y las nuevas técnicas emergentes.