la tecnología cad/cam como aporte a la calidad del proceso constructivo de la vivienda en chile....

[La Tecnología CAD/CAM como aporte a la Calidad del Proceso Constructivo de la Vivienda en Chile] ►

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Santiago. Julio 2014.

[La Tecnología CAD/CAM como aporte a la Calidad del Proceso Constructivo de la Vivienda en Chile]

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AGRADECIMIENTOS

…al profesor Luis Goldsack por orientar este largo proceso.

…al profesor Mauricio Loyola, por mostrarme nuevos horizontes de

innovación proyectual y constructiva.

…a mis amigos, por todo el apoyo brindado durante el desarrollo de esta

investigación.

…a mi familia, por creer siempre en mí hasta el final y entregarme el apoyo

incondicional necesario.

…a la curiosidad… Gracias por inculcar en mí ese deseo

afanoso de explorar lo desconocido…

[RAPID BUILDING] _Adaptación de la construcción automatizada a gran escala para aplicaciones en la construcción nacional.

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…“Si puedes imaginarlo, puedes crearlo. Si puedes soñarlo,

puedes hacerlo”... (William Arthur Ward)


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► [ÍNDICE] ....................................................................................................................................... 1

► 1.0_ [INTRODUCCIÓN] ................................................................................................................. 6

► 1.1_ [MOTIVACIÓN PERSONAL] .............................................................................................. 6

► 1.2_ [PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN] .................................................................................... 7

► 1.3_ [PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN] .................................................................................... 8

► 1.4_ [Hipótesis] ........................................................................................................................ 8

► 1.5_ [OBJETIVOS DE INVESTIGACIÓN] ..................................................................................... 9

∆ [Objetivo Principal]: ............................................................................................................. 9

∆ [Objetivos Específicos]: ....................................................................................................... 9

► 1.6_ [JUSTIFICACIÓN DE INVESTIGACIÓN] .............................................................................. 9

► 2.0_ [DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN] ....................................................................................... 12

► 2.1_ [PRESENTACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN] ....................................................................... 12

► 2.2_ [ESTRUCTURA DEL MARCO TEÓRICO] ........................................................................... 12

► 2.3_ [ESTRUCTURA DEL MARCO METODOLÓGICO] .............................................................. 14

► 2.4_ [SELECCIÓN DE MUESTRAS DE CASOS DE ESTUDIO] ..................................................... 14

► 2.5_ [MÉTODO DE ANÁLISIS] ................................................................................................. 14

∆ [Matriz de Datos]: .............................................................................................................. 14

∆ [Integración y Comparación] ............................................................................................. 15

► 3.0_ [MARCO TEÓRICO] ............................................................................................................ 18

► 3.1_ [CHILE PAÍS DE AMENAZAS] .......................................................................................... 18

∆ 3.1.1_ [Panorama Nacional] .............................................................................................. 18


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∆ 3.1.2_ [La Ecuación de Riesgo y su relación con la Vulnerabilidad] .................................. 20

► 3.2_ [La calidad en la Construcción chilena como factor de Vulnerabilidad] ....................... 25

∆ 3.2.1_ [Necesidad e Importancia de un Sistema de Certificación de Calidad en la

Construcción de la Vivienda chilena] ........................................................................................ 25

∆ 3.2.2_ [Sistema de Certificación de Calidad de la construcción Chilena] ......................... 26

∆ 3.2.3_ [La Certificación de Calidad o “Sello de Calidad” DICTUC S.A.] .............................. 27

∆ 3.2.4_ [Falencias de Calidad en la Construcción en Chile] ................................................ 30

► 3.3_ [La Constructividad como atributo de calidad] ............................................................. 34

∆ 3.3.1_ [La Constructividad como Concepto] ..................................................................... 34

∆ 3.3.2_ [Factores de la Constructividad en obra] ............................................................... 35

∆ 3.3.3_ [Los Principios de la Constructividad para reducir la dificultad de construcción y

potenciar la calidad final] .......................................................................................................... 36

∆ 3.3.4_ [Implicancias de la Constructividad en la calidad final] ......................................... 37

► 3.4_ [El impacto de las plataformas digitales en la comunicación entre el diseño y la

producción] ................................................................................................................................... 39

∆ 3.4.1_ [Principios de funcionamiento de la representación digital asistida por

computador] ............................................................................................................................. 39

∆ 3.4.2_ [El CAD como apoyo al diseño] .............................................................................. 42

∆ 3.4.3_ [El BIM como apoyo a una macro-visión proyectual] ............................................ 44

► 3.5_ [Las tecnologías y procesos de materialización automatizada] .................................... 46

∆ 3.5.1_ [El CNC y sus principios de funcionamiento] .......................................................... 46

∆ 3.5.2_ [La dupla CAD/CAM: De la Representación a la Fabricación] ................................ 48

∆ 3.5.3_ [Rapid Manufacturing y Layer Manufacturing] ...................................................... 58


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► 3.6_ [El desarrollo del “Rapid Building”] ............................................................................... 74

∆ 3.6.1_ [El Rapid Building como concepto] ......................................................................... 74

∆ 3.6.2_ [El Rapid Building como proceso] ........................................................................... 75

∆ 3.6.3_ [El Concrete Printing] ............................................................................................. 81

∆ 3.6.4_ [El D-Shape] ............................................................................................................ 86

∆ 3.6.5_ [El Contour Crafting] ............................................................................................... 95

∆ 3.6.6_ [El Caso Construido en Shanghai mediante el uso del Rapid Building] ................ 112

► 4.0_ [MARCO METODOLÓGICO] ............................................................................................. 116

► 4.1_ [Matriz de Datos] ......................................................................................................... 116

∆ 4.1.1_ [Fase de diagnóstico del Rapid Building] .............................................................. 116

∆ 4.1.2_ [Fase de Filtro del Rapid Building] ........................................................................ 123

∆ 4.1.3_ [Resultado General Matriz de Datos] ................................................................... 130

► 4.2_ [Integración y Comparación] ....................................................................................... 138

∆ 4.2.1_ [Fase de Mapeo] ................................................................................................... 138

∆ 4.2.2_ [Fase Comparativa] ............................................................................................... 144

∆ 4.2.3_ [Resultado de Integración y Comparación] .......................................................... 150

► 5.0_ [Resultados y Discusión] .................................................................................................. 154

► 5.1_ [Resultados y Discusión del Marco Metodológico] ..................................................... 154

∆ 5.1.1_ [Resultados Matriz de Datos] ............................................................................... 154

∆ 5.1.2_ [Resultados Integración y Comparación] ............................................................. 155

► 5.2_ [El Impacto de la Incorporación del Rapid Building en el ámbito Nacional] ............... 157

∆ 5.2.1_ [Impacto en el Diseño] ......................................................................................... 157


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∆ 5.2.2_ [Impacto en la Construcción] ............................................................................... 160

► 6.0_ [Conclusiones de la Investigación] .................................................................................. 168

► 6.1_ [Conclusiones Generales] ............................................................................................ 168

∆ 6.1.1_ [La Incongruencia del desarrollo Constructivo respecto al Desarrollo Proyectual y

Tecnológico] ............................................................................................................................ 168

∆ 6.1.2_ [El Rapid Building como el cuestionamiento de ejecución de los Procesos

Constructivos Nacionales] ....................................................................................................... 168

∆ 6.1.3_ [Pertinencia y Desafíos de la Incorporación del Rapid Building] ......................... 169

► 6.2_ [Conclusiones Específicas] ........................................................................................... 172

∆ 6.2.1_ [Factores de alteración del Proceso Constructivo y Calidad de la Vivienda en Chile]

172

∆ 6.2.2_ [Factores de mejora de Calidad Constructiva del Rapid Building para los Procesos

Tradicionales de la Vivienda actual] ........................................................................................ 174

► 6.3_ [Rectificación de la Hipótesis] ..................................................................................... 177

► 6.4_ [Conclusiones y Apreciaciones Personales] ................................................................ 178

► 7.0_ [Bibliografía] .................................................................................................................... 180

► 8.0_ [Anexos] .......................................................................................................................... 184

► 8.1_ [Anexo A] ..................................................................................................................... 184

► 8.2_ [Anexo B: Fichas de lectura] ........................................................................................ 190

∆ [RIESGO EN CHILE]........................................................................................................... 190

∆ [CONSTRUCCIÓN AUTOMATIZADA] ..................................... ¡Error! Marcador no definido.

∆ [CALIDAD EN LA CONSTRUCCIÓN] ....................................... ¡Error! Marcador no definido.


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Capítulo 1.0_ [INTRODUCCIÓN]


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Desde los inicios en mi formación como Arquitecto he estado fuertemente interesado en las innovaciones tecnológicas de representación, proyectación y construcción arquitectónica. Esto provocó en mí un gran interés en el área de los avances técnicos dentro del campo de la construcción, y especialmente en lo referido al área de los avances tecnológicos, digitales y computarizados, como aporte técnico para el mundo de la construcción. Esto me ha inducido, en la búsqueda de conocer dichos avances técnicos y sus posibles aplicaciones, a estudiar sobre el origen y desarrollo de estas tecnologías e investigar sus alcances y proyecciones en nuestro país.

Al relacionarme con mayor profundidad en esta área, a través de ciertos cursos durante la carrera, pude conocer la fascinante rama del diseño paramétrico y las técnicas de fabricación digital. Esto me abrió otros horizontes, los que me ayudaron a vislumbrar hacia donde podría dirigirse la arquitectura del mañana, que ya se está manifestando hoy. Sin embargo esta área de diseño es, en ocasiones, considerara como una forma sofisticada para realizar una arquitectura “atractiva y caprichosa”, concitando críticas que señalan que estas técnicas se utilizan con fines netamente estéticos y formales, apuntando, en algunos casos, a que ellas son carentes de una aplicación más concretamente práctica y a escala real dentro de la arquitectura. Esta visión se contradice con lo que sucede en el área del diseño y construcción industrial, donde las tecnologías digitales de diseño paramétrico y fabricación digital han logrado aportar un significativo avance en el uso eficiente de los recursos existentes, obteniendo elementos variados y personalizables que se han incorporado masivamente al mercado del diseño y producción de elementos y partes.

Esta investigación nace de una inquietud personal ante el avance en materia de fabricación digital que existe actualmente y que no se ve reflejado de manera aplicada a una escala masiva dentro de la arquitectura. Dada la magnitud de las tecnologías existentes, se pretende orientar la investigación a la incorporación de estas técnicas a procesos constructivos a gran escala, donde pueda ser un aporte en tiempo, costo, calidad y uso energético, todo lo cual no se ha integrado todavía en nuestro país. Generalmente el uso de estas tecnologías está orientado a la generación de pequeñas piezas singulares dentro de la arquitectura (como anclajes, revestimientos, mobiliario y piezas de accesorios) que todavía se tienen que prefabricar por separado y que requiere de un cierto grado de experticia para su correcto montaje final. Por otro lado no existen estudios masivos que busquen implementar estas tecnologías de construcción automatizada a gran escala para corregir problemas habituales en la industria de la construcción en Chile. Debido a esto es que esta investigación se referirá al aporte que pueden hacer estas tecnologías digitales y constructivas automatizadas dentro de un contexto de construcción arquitectónica y a escala real de la edificación nacional. Analizando también cómo se pueden cambiar o transformarse los actuales procesos constructivos a partir de la incorporación de estas tecnologías, mejorando la calidad del producto arquitectónico final y disminuyendo, por lo tanto, su vulnerabilidad frente a las múltiples amenazas existentes en nuestro país.


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Chile se caracteriza por ser un país de constantes amenazas, tanto naturales como por factores antrópicos, lo cual, combinado con la heterogénea ejecución e integridad de las construcciones existentes, se podría traducir en un riesgo para las personas que habitan nuestro territorio. Esta relación se puede plasmar en una ecuación de riesgo, la cual aporta una herramienta para poder cuantificar dicho riesgo. Si se desglosan las variantes que componen la “Ecuación de Riesgo”, se pueden encontrar 2 factores claves: La Amenaza y La Vulnerabilidad. (Meneses, Alegría, Moya, 2010). Al referirse específicamente al término de “vulnerabilidad”, implícitamente se debe abordar el tema de la “calidad”, siendo ésta la variante que el ser humano puede modificar y controlar con mayor libertad dentro de la Ecuación de Riesgo. Por otro lado la “amenaza” es un factor fijo determinado por el entorno natural y, por ende, su control es más restringido y complejo1. La calidad en la construcción es un punto vital a considerar dentro de la construcción chilena, pues al no encontrarse lograda al momento de enfrentarse ante una amenaza, el riesgo aumenta, pudiendo llegar hasta el punto de producirse una Desastre o Catástrofe2.

La temática de la calidad en la construcción chilena, especialmente en el sector de la vivienda, es un tópico de especial relevancia a la hora de llevar a cabo cualquier proyecto de construcción en el ámbito nacional. Si bien Chile posee una amplia experiencia en políticas de construcción habitacional, con 125.125 viviendas construidas entre 1990 y el 2006 (Castillo, Hidalgo, 2006), se aprecia un aumento exponencial de una mala calidad tanto de la construcción como de los espacios proyectados (Lyon, 2007). Esto se debe principalmente a la falta de cohesión e integración entre el proceso de diseño y el de construcción en obra. Algunas de estas implicancias son la existencia de un ITO (Inspector Técnico de Obra) permanente en terreno, la adaptación y/o modificación del proyecto en su etapa de construcción, obras complementarias, aumento del tiempo y costo de construcción, etc. Según Lyon (2007) el 70% de los costos de una obra se determinan en la etapa de diseño, ya que aquí se determinan las consecuencias en los procesos constructivos posteriores. Esto demuestra el poco manejo del concepto de Constructividad (entendida como el atributo de diseño que permite una mayor facilidad y eficiencia de la construcción), provocando el surgimiento de fallas, lo cual es también un problema económico, ya que, según estudios de la PUC (Pontificia Universidad Católica de Chile), los gastos por errores constructivos figuran entre 15-25% del costo de construcción. Estas anomalías además afectan la calidad de la construcción, pudiendo aumentar la vulnerabilidad de ésta, disminuyendo la seguridad del usuario y, por ende, su calidad de vida ante una amenaza. Todo esto además se ve aún más perjudicado por las recurrentes malas prácticas, tanto de empresas constructoras como de trabajadores en el área, que atentan contra la correcta ejecución de la obra según lo planificado.

Lo anteriormente señalado muestra falencias en los procesos constructivos tradicionales, que se vuelven un tanto inestables y difíciles de controlar y mantener, en lo que a términos de calidad se refiere. Esto se debe a que los métodos tradicionales siguen dependiendo en gran parte del factor humano para la construcción, sobre todo en tareas que requieren un mayor nivel de definición y calidad, pues es aquí donde afloran las malas prácticas. Aunque se han ido integrando tecnologías y procesos automatizados paulatinamente con el

1 La amenaza existente se puede controlar, de manera indirecta, mediante múltiples factores como la legislación, urbanización,

geografía, etc., los cuales se encuentran relacionados de forma compleja. 2 Como han sido los casos de terremotos, tsunamis, enormes incendios forestales y de vivienda, inundaciones, temporales, etc., que

han afectado fuertemente a zonas pobladas dentro del territorio nacional en las últimas décadas, y en donde la calidad de las construcciones, su emplazamiento y planificación, han quedado claramente al debe.


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fin de disminuir los errores en la construcción y aumentar la eficiencia y calidad en ésta, todavía existe un gran número de fallas. Un estudio realizado por el CECC (Centro de Excelencia para la Calidad de la Construcción, 2003), compuesto por profesionales de la PUC, basado en el MBCCV (Manual de Bases de Certificación de la Calidad de Vivienda) reveló que el mayor porcentaje de fallas están las Puertas, Cerámicas, y Azulejos; además de Muebles, Ventanas y Pisos. El análisis y conversaciones con trabajadores llevaron a identificar que la mala ejecución de la obra gruesa (como desaplomes, desalineamientos, cuadraturas, pandeos, etc.) era la causa de estas fallas3. Esto se debe a que la tarea de la elaboración de obra gruesa todavía se sigue dejando a manos de obreros, muchas veces con poco o nada nivel de especialización, y bajo condiciones laborales deplorables (Ramírez, Serpell, 2011).

De lo anterior es que se desprende el problema de esta investigación, la cual se abocará al cómo las nuevas tecnologías CAD/CAM existentes, y con distintos niveles de desarrollo a nivel mundial, pueden contribuir, mediante procesos constructivos automatizados, a mejorar la calidad de la construcción en nuestro país. Todo esto con el fin de generar un aporte a los métodos de control y de la calidad en las construcciones. Se abordará específicamente la tecnología emergente del “RAPID BUILDING4” y su adaptación para aplicaciones en la construcción nacional, con la finalidad de dar respuesta a los altos porcentajes de corrección de fallas, disminuyendo así la Vulnerabilidad de las viviendas chilenas ante Riesgos inminentes que podrías terminar en catástrofes.

►

→ ¿Cuáles son los factores que alteran la calidad de una vivienda y cómo éstos, respecto al desarrollo del proceso constructivo, pueden afectar vulnerabilidad final de ésta?

→ ¿Qué factores de mejora de la calidad constructiva, en relación a la dificultad de construcción, puede ofrecer el “Rapid Building”, en comparación a los procesos constructivos tradicionales de la vivienda chilena actual?

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► El Rapid Building, al provocar una reducción de los procesos necesarios para la materialización de una propuesta arquitectónica, reduce la dificultad de construcción, lo cual disminuye la posibilidad de errores y fallas. Esto aumenta la calidad en el resultado final, disminuyendo la vulnerabilidad de la vivienda.

3 Las fallas en la obra gruesa se logran diagnosticar de manera más certera al momento de ejecutar las terminaciones, ya que estas son

las ultimas en incorporar a la obra. Si los elementos de terminaciones se deben someter a ajustes para su instalación, quiere decir que se dispone de en un soporte ejecutado de manera deficiente. 4 El “Rapid Building” se refiere a las tecnologías de fabricación digital CAD/CAM orientadas al desarrollo de una construcción

automatizada a gran escala en la arquitectura, utilizando técnicas y procesos derivados del “Rapid Manufacturing”.


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∆

Entender los procesos de construcción automatizada a gran escala existentes en la actualidad para así lograr comprender hasta qué punto el “Rapid Building”, a través de las tecnologías CAD/CAM, puede convertirse en un aporte para mejorar la calidad final de la obra arquitectónica construida en nuestro país.

∆

→ Diagnosticar y exponer los factores que alteran la calidad de una vivienda y cómo éstos, respecto al desarrollo del proceso constructivo, pueden afectar vulnerabilidad final de ésta.

→ Determinar los factores de mejora de la calidad constructiva, en relación a la dificultad de construcción, puede ofrecer el “Rapid Building”, en comparación a los procesos constructivos tradicionales de la vivienda chilena actual.

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Durante largo tiempo nuestro país buscó superar el déficit cuantitativo de la vivienda, sin considerar de forma prioritaria, la calidad de las soluciones habitacionales planteadas. Hoy se ha tomado conciencia del déficit cualitativo existente y se ha buscado establecer medidas tendientes a mejorar la calidad de la vivienda. Estas medidas orientadas a obtener calidad total pasan por el marco legal y normativo (Capitulo 4 de la O.G.U.C), el marco económico y financiero, y los sistemas de inspección técnica y control de obra. Sin embargo los procesos de diseño y construcción siguen siendo los tradicionales, lo que provoca que se siga sosteniendo la contratación de mano de obra barata, sin especialización y bajo condiciones precarias de trabajo (un 60% del sector pobre del país vive de la industria de la construcción, correspondiente al 8% del PIB). En la actualidad se ha incursionado, de manera puntual, en el uso de herramientas CAD/CAM5 dentro de la construcción chilena, orientadas a soluciones prefabricadas de elementos personalizadas y sus formas de montaje, requiriendo de coordinaciones externas y por etapas. Sin embargo no se ha ejecutado una búsqueda de nuevas tecnologías de punta que en su origen consideren los procesos de diseño y fabricación como un proceso continuo y automatizado que no requiera coordinadores y controles externos, y que el nivel o condición de calidad está definido y garantizado desde el diseño.

Desde un punto de vista práctico y profesional, se debería apuntar a la búsqueda de procesos de producción y construcción eficientes, dando paso desde el paradigma de la Producción en Masa a la Personalización en Masa, como forma de adaptabilidad al usuario y búsqueda de calidad real. Tanto la personalización como la calidad también poseen una condicionante que radica en la Constructividad, entendida como “…el grado en que un determinado diseño permite una mayor facilidad y eficiencia de construcción...” (Loyola, Goldsack, 2010). Aquí el manejo de herramientas adjuntas y plataformas digitales, como los BIM6, pueden ayudar a controlar esta gestión desde el diseño a la materialización, con un fuerte

5 Computer Aided Desing/Computer Aided Manufacturing: Se refiere a la relación entre las tecnologías de diseño y manufactura digital

asistido por computador. 6 Building Information Modeling: Sistema de modelamiento digital con atributos de información constructiva.


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apoyo del CAD/CAM, para un aporte de producción eficaz de viviendas. Estas plataformas digitales permiten generar una interrelación de los procesos involucrados tanto en el diseño como en la construcción. Actualmente existe una expansión en el uso de las plataformas BIM en Chile, en donde más del 80% de los usuarios percibieron mejoras significativas en calidad de diseño y tiempo de ejecución de sus proyectos (Encuesta Nacional BIM 2013). Esto permite que se gestione de manera más rápida el proyecto en sus etapas iniciales y de coordinación, para abocar el tiempo posterior al diseño de elementos y formulación de los procesos constructivos en obra. De esta manera se pueden obtener detalles acabados de elementos constructivos a solicitar o fabricar. El predimensionamiento y la prefabricación de elementos constructivos han propiciado un nicho de desarrollo, dominio y aplicación de las tecnologías de diseño y construcción CAD/CAM, en constante crecimiento. Debido a esto los profesionales que dominan estas plataformas, tanto de gestión de proyectos como de fabricación digital, tienen más posibilidades de establecer un grado de ventaja dentro del competitivo mercado del diseño arquitectónico7.

Si dirigimos la atención al mundo académico y formativo, el tema de la incursión en las tecnologías de fabricación digital a través de las tecnologías CAD/CAM está todavía en una suerte de plan piloto. En el actual proceso formativo considerado para la carrera de arquitectura, estas nuevas tecnologías se imparten en cursos avanzados, de carácter electivo, donde un grupo de profesores que han logrado adquirir este conocimiento por estudios y trabajo en el extranjero, los incorporan en la formación académica de los estudiantes. Esto ha logrado desarrollar un creciente interés de estos últimos por el área, por lo que se vuelve prioritario fortalecer ese conocimiento emergente con la misma importancia que las demás áreas tradicionales presentes en la formación del arquitecto. Propiciando el fortalecimiento de un enlace entre las fases de diseño impartidas en la carrera, y las fases constructivas, permitiendo obtener el máximo provecho que estas nuevas tecnologías ofrecen.

Este seminario es una investigación aplicada, de enfoque mixto, y de alcance descriptivo que pretende aportar al conocimiento teórico sobre el impacto y beneficios de esta nueva tecnología constructiva automatizada a gran escala. Con esto se pretende otorgar un apoyo científico a futuras investigaciones que quieran incursionar en el tema de las tecnologías constructivas no convencionales en nuestro país.

7 Realizar un manejo eficiente de herramientas y plataformas de gestión digital, tanto en diseño como en planificación y ejecución de la

construcción, permite disminuir el número de fallas al poder prever posibles problemas de diseño o ejecución del proyecto.


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Capítulo 2.0_ [DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN]


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Este seminario de investigación pretende aportar un conocimiento teórico sobre el impacto de estas nuevas tecnologías de construcción automatizada a gran escala, a fin de otorgar un apoyo científico a futuras investigaciones que quieran incursionar en este tema para aplicaciones arquitectónicas en el ámbito nacional.

- Según enfoque, es de carácter mixto, ya que busca conocer, comprender y relacionar las cualidades de los procesos técnicos y constructivos en el contexto específico del uso de la manufactura digital orientada a la producción de edificios a escala real; para luego poder establecer una comparación en base al desempeño entre estas tecnologías, basada en datos duros y especificaciones cuantitativas.

- Según alcance, es de carácter exploratoria / descriptiva, ya que busca insertarse dentro de un área emergente en la cual no existe mucho conocimiento acabado del tema en el ámbito nacional; mientras que pretende describir y comprender de manera lo más precisa posible la problemática de estudio.

Esta investigación se desarrollará en 2 etapas, complementarias entre sí, que permitirán la realización de los objetivos planteados con anterioridad. La primera, el marco teórico, buscará establecer una base teórica a partir del estudio de las áreas relacionadas con la calidad en la construcción chilena, en conjunto con el desarrollo de las nuevas tecnologías de construcción automatizada. Mientras que la segunda parte, el marco metodológico, se abocará a generar un diagnóstico y evaluación de la información estudiada, a fin de responder la pregunta de investigación y generar una discusión de los resultados.

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Para el desarrollo de esta investigación se abordarán las siguientes etapas:

› Se generará un acercamiento a la condición de amenaza presente en el territorio nacional, exponiendo y

analizando los principales factores involucrados en la herramienta denominada “Ecuación de Riesgo”. Se explicará cómo ésta pone en relevancia la necesaria calidad de la construcción en nuestro país como factor que permite disminuir la Vulnerabilidad y controlar o disminuir el Riesgo.

›

Se expondrá y diagnosticará la condición en la que se encuentra la construcción chilena actual, mediante el análisis de los Sistemas de Certificación de Calidad vigentes para en la construcción de la vivienda.

› La Constructividad, como atributo del diseño, busca una mayor facilidad y eficiencia en la construcción,

asegurando su calidad desde el diseño integrado. En esta sección se esclarecerá este concepto, con especial


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énfasis en cómo la relación de comunicación diseño/construcción afecta directamente la calidad final de la obra.

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Con el fin de establecer un conocimiento básico del área de representación digital, se presentará un acercamiento a las plataformas de diseño y modelado digital, vinculándolas con la Constructividad. Se expondrán los casos del CAD y el BIM como aporte al desarrollo eficiente e integrado de un proyecto.

› Se explicará la relación CAD/CAM y el cómo el CNC ha jugado un rol importante para pasar de la

tecnología de la representación a la tecnología de la fabricación y manufactura automatizada. Se abordará el tema del Prototipado Rápido (RP), su funcionamiento básico y sus variantes que hicieron que se diera paso al “Rapid Building” (RB) mediante el “Layer Manufacturing” o “Layer by layer”.

› Se abordará de manera exhaustiva la tecnología en desarrollo del “Rapid Building”, sus orígenes, su

funcionamiento y alcances, sus características y aplicaciones actuales en escala real. Con esto se busca comprender de manera acabada todo el espectro que ofrece esta innovadora tecnología desarrollada gracias a los avances en la programación y la robótica. Se analizarán en específico tres procesos automatizados: “Concrete Printing”, “D-Shape”, y “Contour Crafting”.


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La metodología que se utilizará para cumplir los objetivos de investigación se realizará en 2 etapas. La primera etapa se basará en un estudio de casos, los cuales se ingresarán dentro de una matriz de descripción / análisis. Esta matriz se basará tanto en el funcionamiento como en los procesos que pueden llevar a cabo estas nuevas tecnologías de construcción automatizada. Lo cual permitirá realizar un análisis sistemático y comparable entre las distintas tecnologías, esto servirá como base para evaluar la integración de éstas en el campo nacional. En la segunda etapa se evaluará el proceso constructivo de la vivienda en el ámbito nacional, determinando qué factores generan un mayor impacto en la calidad final de la obra materializada, para después establecer un paralelo de concordancias de características entre los procesos constructivos tradicionales y los procesos automatizados estudiados, para así poder determinar en qué ámbitos estas tecnologías del Rapid Building pueden aportar a mejorar la calidad final, disminuyendo la vulnerabilidad.

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Se seleccionarán 2 elementos macro de muestras: las Tecnologías emergentes en el Rapid Building y el Proceso constructivo tradicional de una vivienda chilena.

Para el análisis de las tecnologías emergentes en el Rapid Building, establecerá un catastro informativo y comparativo de las éstas en relación a la adaptación de los procesos, materiales y capacidad constructiva de cada uno. Para esto se seleccionarán 3 tecnologías emergentes, estudiadas en este seminario, en el área de la construcción digital a gran escala:

1. El “Concrete Printing”

2. El “D-Shape”

3. El “Contour Crafting”

Para el análisis del proceso constructivo tradicional de una vivienda chilena, se tomará el conocimiento disponible del desarrollo de partidas constructivas del “Bases técnicas para especificar obras de construcción”, de Gómez et al. Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile.

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El análisis de las muestras se realizará mediante 2 procesos: Matriz de Datos, para Tecnología emergente en el Rapid Building; e Integración y Comparación, para el Proceso constructivo tradicional.

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Se basará en el desarrollo de una matriz descriptiva y comparativa que abarque una serie de campos igualitarios para la evaluación de todos los casos de estudios seleccionados de entre las nuevas tecnologías estudiadas en este seminario. Esta matriz se compondrá básicamente de la recopilación y comparación de criterios constructivos en todos y cada uno de los caso de estudio seleccionados. Esto se realizará con especial énfasis en los resultados constructivos que puede lograr cada una de estas tecnologías. La matriz se realizará


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en 2 fases: Diagnóstico y Filtro. El Diagnostico servirá para conocer las capacidades de estas tecnologías; mientras que el Filtro permitirá evaluar el potencial de integración, esta manera se realizará la elección de una de éstas para evaluar su posible implementación.

Los criterios para el diagnóstico de estas tecnologías se basarán en el capítulo “3.6_ [El desarrollo del “Rapid Building”]”, específicamente las subsecciones “3.6.3_ [El Concrete Printing]”, “3.6.4_ [El D-Shape]” y “3.6.5_ [El Contour Crafting]”, lo cual se complementará con los datos disponibles en la bibliografía estudiada (tabla de características expuestas en R.A. Buswell et al. (2012). “Developments in construction-scale additive manufacturing processes”. Automation in construction, 21, 264.). Los criterios propuestos son los siguientes:

→ Características de Deposición: Diámetro y número de boquillas, funciones, altura de capa, tamaño máximo de elemento a elaborar.

→ Tiempo operativo promedio de construcción.

→ Material de construcción: Mezcla base, densidad promedio, resistencia a la compresión, resistencia a la flexión, posibles refuerzos en mezcla y posibles refuerzos externos a la mezcla.

→ Etapas del proceso de constructivo tipo de cada tecnología: Preparación y pre-procesamiento, proceso, y post-tratamiento.

→ Proceso y etapas constructivas posibles a realizar a nivel nacional en obra: En base a criterios de EE.TT. para la vivienda y sin considerar la conveniencia de ejecución.

Una vez generado el diagnóstico se procederá a la realización del proceso de Filtro, el cual consistirá en someter los datos recopilados en el diagnóstico bajo los Factores y Principios de Constructividad para la reducción de la Dificultad de Construcción y aumento de la Calidad Final (tratados en el capítulo “3.3_ [La Constructividad como atributo de calidad]”8, específicamente en las subsecciones “3.3.2_ [Factores de la Constructividad en obra]” y “3.3.3_ [Los Principios de la Constructividad para reducir la dificultad de construcción y potenciar la calidad final]”). De esta manera se escogerá la tecnología a implementar en el proceso de Integración y Comparación.

∆

Con el fin de analizar las actividades actualmente necesarias para llevar a cabo una construcción de una vivienda chilena, se generará un mapeo de todas las tareas y partidas que se llevan a cabo dentro del proceso constructivo tradicional, específicamente en el desarrollo de la obra gruesa. Esto permitirá esclarecer el panorama actual de la construcción de viviendas, en función de la cantidad de procesos (partidas) y los posibles errores acumulativos en cada uno de ellos. Posteriormente se realizará una fase comparativa que permita establecer un paralelo de factores entre el proceso constructivo tradicional y el realizado por la tecnología del Rapid Building escogida, esto con el fin de identificar el grado de aporte de ésta a nivel nacional.

8 Relaciones, definiciones y elementos complementarios para la realización de la etapa de Filtro en: Loyola, M., & Goldsack, L. (2010).

“Constructividad y Arquitectura”. Santiago: Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile. 54-112


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Los criterios de comparación entre los dos procesos constructivos serán los mismos empleados en la fase de Filtro de la Matriz de Datos, y su desarrollo será acotado al análisis de un solo elemento tipo a construir dentro de una partida constructiva.

R

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MATRIZ DE DATOSFILTRODIAGNÓSTICO

CONCRETE PRINTING

D-SHAPE

CONTOUR CRAFTING

IMPLEMENTACIÓN Y COMPARACIÓN

Comparación Acotada

MAPEOCATASTRO DE

PARTIDAS Y TAREAS

Fig. 1: Proceso del Desarrollo Metodológico. Fases de análisis y evaluación de casos de estudio. (Fuente: Elaboración Propia)

PROCESO DE DEPURACIÓN DE INFORMACIÓN MUESTRAS

RA

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ING

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Capítulo 3.0_ [MARCO TEÓRICO]


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►

►

∆

“Chile está situado en una de las zonas de mayor actividad sísmica y volcánica del planeta por estar dentro del Cordón de Fuego del Pacífico, donde convergen las placas de Nazca y Sudamericana. Concentra

más de 50 volcanes que han tenido erupciones históricas, es propenso a inundaciones, aludes y aluviones por la diversidad de ríos de considerable caudal que se desprenden de la alta cordillera. Al mismo tiempo, por sus extensas costas, está expuesto, al igual que los demás territorios costeros del Pacífico, a amenazas de

tsunamis”

(ONEMI “Hacia una cultura de prevención”).

Chile se encuentra en una situación de constante amenaza, siendo la fuerte actividad sísmica la más

recurrente, debido a estar posicionado dentro del Cinturón de Fuego del Pacífico y sobre la zona de subducción entre la placa Continental Sudamericana y la placa de Nazca. A lo anterior se le suman las variantes condiciones geomorfológicas y climáticas a lo largo del territorio nacional, que hacen de Chile un país muy heterogéneo, con una geografía y ecosistema muy diverso; pero también con una variedad de riesgos muy presentes a nivel nacional. Al estar posicionado en un emplazamiento conflictivo, Chile es susceptible a riesgos y desastres de origen natural y manifestación súbita, como lo son terremotos, tsunamis, aluviones, erupciones volcánicas, incendios y nevadas. Según la base de datos del Centro para Investigación de Epidemiología de Desastres (CRED), Chile ha sido víctima de más de 30 terremotos desde 1900, con un aproximado de 6.092.297 damnificados. Desde 1562 se han contabilizado más de 36 tsunamis originados en las cercanías de la costa chilena, generando daños en distintas magnitudes y áreas9. Según el Servicio Nacional de Geología y Minería, Chile presenta más de 2.000 volcanes, más de 500 activos y 60 registrados con erupciones dentro de los últimos 450 años. Desde el punto de vista hidrometeorológico, y debido a las condiciones naturales entre la cordillera de los Andes y la de la costa, las amenazas como inundaciones, crecidas de ríos, aluviones, avalanchas, deslizamientos, nevazones, etc., son recurrentes en el Valle Central.

9 Se establece una cifra y conteo aproximado pues todavía no hay catastro oficial ante el último terremoto, con posteriores tsunamis,

ocurrido en el Norte de Chile el 27 de Enero del 2014.


[]

Características y Amenazas

OrdenSegún

DESASTRE

ORIGEN

Natural

Amenazas por fenómenos Naturales en un Sistema Vulnerables

- Origen Geológico.

- Origen Hidrometeorológico.

- Puenden relacinarse en forma simultánea.

Antrópico

Se manifiesta a partir de la Acción del Hombre y sus interacciones.

- Incendios.

- Acciodentes de transito, aereo, etc.

- Terrorismo, etc.

MANIFESTACIÓN

Lenta

- Desarrollo lento.

- Depende de su duración, extensión y seveveridad

- Sequías, algunos temporales, Contaminación ambiental, Desertificación.

Súbita

- Desarrollo intempesivo.

- Generalmente de carácter violento.

- Maremotos, Explosiones químicas, Terremotos, Erupciones volcánicas, etc.

Esta situación posiciona a nuestro país como un entorno hostil, en donde la existencia y manifestación de una Amenaza está siempre latente, presentando un Riesgo para los habitantes que se encuentran expuestos a ellas. La exposición de los chilenos frente a un entorno hostil, si no se controla de manera adecuada, puede desencadenar en un Desastre o Catástrofe, poniendo en juego su integridad física.

Fig. 2: Clasificación de Desastres (Fuente: Elaboración propia extraído y adaptado desde el Seminario de Investigación “Metodología de Evaluación de Riesgo Global en Pueblos de Chile”. Meneses, Alegría, Moya. (2010). Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile.)


[]

RRiesgo

VVunerabi-

lidad

Desastre

M

Probabi-lidad

ocurrencia

PEnergía

Potencial

H Amenaza

Fig. 3: Ecuación de Desastre. (Fuente: Elaboración propia)

∆

Existe una herramienta denominada “Formula de Riesgo” o “Ecuación de Riesgo”, la cual permite evaluar el riesgo de manera cuantitativa conforme a características cualitativas tanto del entorno natural como del artificial. Dentro de la Ecuación de Riesgo se consideran diversos elementos, cada cual con su debida ponderación de cálculo, que influyen directamente en el índice de Riesgo final. La definición de los factores y su relación dentro de la Ecuación de Riesgo es la siguiente10:

› Producto de una relación inadecuada entre un asentamiento humano y el medio natural en el que se desarrolla. Este se desata cuando las capacidades de una sociedad o comunidad se ven sobrepasadas, para absorber un evento natural extremo, lo cual origina una grave interrupción en el funcionamiento cotidiano de la comunidad, con consecuencia de pérdidas humanas, materiales, económicas y ambientales. El desastre natural puede entenderse como el riesgo desatado o desencadenado, propio de un asentamiento humano, compuesto por la relación entre sus vulnerabilidades intrínsecas y las amenazas externas que presenta su emplazamiento.

› Factor externo de Riesgo, conformado por la potencial ocurrencia de un suceso destructivo de origen natural o generado por la actividad humana, que puede manifestarse en un lugar específico, con intensidad y duración determinada.

10 Todas las definiciones y formulas son extraídas y adaptadas desde el Seminario de Investigación “Metodología de Evaluación de

Riesgo Global en Pueblos de Chile”. Daniela Meneses Díaz, Víctor Alegría Corona, Javier Moya Ortiz. 2010. Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile.

Fig. 4: Ecuación de Amenaza. (Fuente: Elaboración propia)


[]

Mayor Vulnerabilidad

Mayor Riesgo

Mayor propabilidad de Desastre

Fig. 6: Relación de Vulnerabilidad con la ocurrencia de Desastre. (Fuente: Elaboración propia)

› Factor interno de Riesgo conformado por las características intrínsecas de un sujeto, objeto o sistema expuesto a una amenaza y su capacidad de resilencia (susceptibilidad y capacidad de reacción y reposición frente a un Desastre). Ésta se define de manera cualitativa según características que ponderan un índice numérico, disponible en tablas de evaluación preestablecidas.

› Factor correspondiente a una situación de exposición a una amenaza natural por parte de un asentamiento humano. Éste se configura por la relación directamente proporcional entre los factores de Amenaza y los factores de Vulnerabilidad presentes. La fórmula muestra la relación directamente proporcional de los factores que componen el Riesgo. Si cualquiera de estos dos se reduce o se convierte en cero, el Riesgo disminuye o se convierte en nulo respectivamente.

› Se puede apreciar que dentro de las distintas ecuaciones presentadas existe un factor relativamente fijo,

de naturaleza conocida y rara vez alterable como lo es la Amenaza. Esto permite demostrar que los demás factores dentro de las ecuaciones son posibles de manipular en pos de minimizar el resultado negativo. Si analizamos cada una de las ecuaciones presentadas se puede establecer lo siguiente:

→ En la Ecuación de Desastre, la Vulnerabilidad es el factor que se puede manipular por sí solo, ya que el Riesgo, si bien se puede controlar, depende de variantes más complejas, como se puede ver en la Ecuación de Riesgo Compuesta.

→ En la Ecuación de Amenaza, la Probabilidad de Ocurrencia es el único factor que se puede controlar de una forma mínima, como, por ejemplo, mediante el cambio de emplazamiento.

→ En la Ecuación de Riesgo, la Vulnerabilidad es el factor que se puede manipular en mayor grado, pues las Amenazas son comúnmente parte del entorno natural.

Fig. 5: Ecuación de Riesgo. (Fuente: Elaboración propia)

H

Amenaza

V

Vulnerabi-lidad

R

Riesgo


[]

Si se analiza la Ecuación de Desastre y Ecuación de Riesgo, en función de la Vulnerabilidad, se puede apreciar que ésta posee una relación directamente proporcional con el resultado calculado. El poder manipular y controlar la Vulnerabilidad es fundamental para poder generar un sistema que haga frente a las constantes Amenazas en Chile. Un mejor control de estas Amenazas puede aminorar considerablemente el Riesgo para un asentamiento humano, reduciendo la posible ocurrencia de un Desastre que pudiese convertirse en Catástrofe. En el siguiente esquema se puede apreciar la relación entre el control de la Vulnerabilidad y la presencia de Amenaza en el territorio nacional. Nuevamente se puede apreciar que la Vulnerabilidad afecta directamente en el Riesgo desencadenado en un Desastre.

DES

AST

RE

RiesgoAmenaza

Vulnerabilidad

Prevención Políticas de Gestión

Manifestación de la Amenaza

Capacidad de respuesta sobrepasada

Riesgo desencadenado y consumado

Probabilidad de Ocurrencia

Fig. 7: Relación de Desencadenamiento del Desastre. (Fuente: Adaptado de Seminario de Investigación “Metodología de Evaluación de Riesgo Global en Pueblos de Chile”. Meneses, Alegría, Moya. (2010). Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile)

Calidad del entorno

construido


[]

RIESGO AMENAZA

ALTA MEDIA BAJA NULA

VU

LNER

AB

ILID

AD

ALTA RIESGO ALTO RIESGO ALTO RIESGO MEDIO RIESGO NULO

MEDIA RIESGO ALTO RIESGO MEDIO RIESGO BAJO RIESGO NULO

BAJA RIESGO MEDIO RIESGO BAJO RIESGO BAJO RIESGO NULO

NULA RIESGO NULO RIESGO NULO RIESGO NULO RIESGO NULO

Tabla 1: Cruce Amenaza-Vulnerabilidad (Fuente: Seminario de Investigación “Metodología de Evaluación de Riesgo Global en Pueblos de Chile”. Meneses, Alegría, Moya. (2010). Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile).

RIESGO

ALT

O

Sectores críticos donde se deben priorizar obras, acciones y medidas de mitigación ante desastres.

De ser pos ible, reubicar a la población en zonas más seguras de la ciudad. No aptas para

procesos de dens i ficación ni local ización de equimpamientos urbanos. Nivel de daño

esperado de 51-100%, donde es mas económico demoler que reparar, o colapso tota l despues

de un fenómeno natural .

ME

DIO

Sectores con suelos aptos para uso urbano, densificable con restricciones.

Deseable de implementas medidas de mitigación ante desastres . Educación y capacitación de

la población en temas de prevención. Nivel de daño esperado de 26-50%, con daño estructural

cons iderable despues de un fenómeno natural .

BA

JO

Sectores con suelos aptos para uso urbano de alta densidad y localización de equipamientos urbanos de

importancia, tales como centros educativos, administrativos y de emergencia.

Nivel de daño esperado de 0-25%, s in daño o daño l igero despues de un fenómeno natural .

ZONAS

Tabla 2: Clasificación de Zonas de Riesgo (Fuente: Seminario de Investigación “Metodología de Evaluación de Riesgo Global en Pueblos de Chile”. Meneses, Alegría, Moya. (2010). Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile).

Según los expuesto en estas tablas, existe una categorización de 3 zonas de riesgo: Alto, Medio y Bajo. Se

puede ver que las edificaciones emplazadas en suelos de baja calidad, hecha con materiales precarios o de larga data y en mal estado de conservación, poseen un nivel Alto de vulnerabilidad ante un sismo, inundación, derrumbe o anegamiento. A su vez las edificaciones emplazadas en suelos de calidad media, con técnicas constructivas normadas o tradicionales y en un estado regular de conservación, poseen un nivel de riesgo Medio ante los fenómenos antes mencionados.

El tema de la Vulnerabilidad también adquiere relevancia a la hora de categorizar, definir y ponderar los tipos de riesgos para cálculos posteriores. Existen medidas de mitigación de Riesgo principalmente mediante dos componentes. El primero radica en la previsión, diagnóstico y plan de acción ante las Amenazas existentes en un determinado territorio; mientras que el segundo se orienta a generar la infraestructura necesaria para hacerle frente a esta Amenaza. Dentro de este segundo componente es importante recalcar que la mayor o menor Vulnerabilidad no está referida solo al “edificio” como objeto


[]

construido, sino a todo aquello que define la propuesta arquitectónica completa. Por consiguiente, y por la naturaleza del presente estudio, este estado será orientado más a un control parcial de las vulnerabilidades existentes solo referidas al proceso constructivo utilizado en el “edificio”. De esta manera se puede destacar que la calidad final del edificio determina fuertemente el nivel de vulnerabilidad del mismo, pues la calidad se muestra dependiente de la capacidad de integración entre el proceso de diseño y construcción. En esto influye el diseño de los materiales y los procesos constructivos utilizados, ya que uno de los factores para determinar las Zonas de Riesgo es el grado de “integridad” que sigue manteniendo la construcción una vez desencadenada la Amenaza.


[]

►

∆

En términos generales de ejecución, Chile posee un buen desempeño en el rubro de la construcción, esto se debe en gran medida al marco legal y normativo que existe a nivel nacional. Éste se encuentra a cargo principalmente por la LGUC (Ley General de Urbanismo y Construcción), la OGUC (Ordenanza General de Urbanismo y Construcción), Ordenanzas Locales y las diversas normativas orientadas tanto a procesos constructivos como a la calidad de los materiales, como las Normas ISO (Organización Internacional de Normalización), las NCH (Norma Chilena), las Normas DIN (Instituto Alemán de Normalización), entre otras. Esto permite establecer estándares mínimos de ejecución y resultado constructivo en pos de asegurar la calidad y desempeño de las construcciones dentro del territorio nacional; sin embargo las anomalías dentro de los procesos constructivos no son a causa de las normas mismas, sino que radican en la imposibilidad de su aplicación totalitaria. La aplicación de estándares de calidad, ordenanzas, normas y certificaciones, demanda de un gran esfuerzo de recursos (técnicos, monetarios, personal, etc.) para asegurar la aplicación y el cumplimiento de las mismas. Debido a esto, actualmente no se puede garantizar, a ciencia cierta, que la totalidad de una construcción cumple con todos los estándares antes mencionados, ni mucho menos aseverar que la totalidad de las construcciones sometidas a estas exigencias las cumplen de manera estricta.

La temática de la calidad en la construcción chilena, especialmente en el sector de la vivienda, es un tópico de especial relevancia a la hora de llevar a cabo cualquier proyecto de construcción en el ámbito nacional. Chile tiene una considerable experiencia en lo que a materia de construcción y a políticas habitacionales se refiere. Las diversos proyectos de vivienda implementadas por el gobierno hasta la fecha han significado un aumento del sector residencial, guiado por la constante búsqueda de reducir el déficit habitacional cuantitativo. Ejemplo de esto son, por nombrar un caso, las 125.125 viviendas edificadas entre 1990 y el 2006 (Castillo, Hidalgo, 2006), con lo cual queda claro que Chile ha podido dar respuesta de forma paulatina a la cuantitativa demanda habitacional. Pero al revisar una versión más actual del desarrollo habitacional nos encontramos con que Chile experimenta un alza en la demanda habitacional, pues en el 2009 el déficit de viviendas era de 340.000 unidades, mientras que hoy ya fluctúa entre 400.000 y 500.000 unidades (La Tercera, 2013). Si bien Chile ha generado un aumento en el área de la construcción habitacional, este está quedando al debe, y lo más preocupante es que se ha llevado a cabo bajo un enfoque mayormente cuantitativo. Lyon (2007) apunta que ante tanto esfuerzo por dar respuesta a la implementación de proyectos habitacionales, se ha dejado de lado el aspecto cualitativo, denotando en una mala calidad tanto de la construcción como de los espacios proyectados. Debido a esto el sector de la vivienda, sobre todo la vivienda económica y la vivienda social, ha sido fuertemente golpeado por problemas de gestión y control de calidad. Solo el año 2012 se alcanzó un total de 3.900 reclamos en el SERNAC, los cuales correspondían a fallas en viviendas nuevas (El Mercurio, 2013). Este recurrente panorama fue uno de los que motivo a organismos como el IDIEM (Centro de Investigación, Desarrollo e Innovación de Estructuras y Materiales de la Universidad de Chile) y el CECC (Centro de Excelencia para la Calidad de la Construcción de la Pontificia Universidad Católica de Chile) a generar planes, herramientas y sistemas de medición y aseguración de calidad en el diseño y construcción de la vivienda en Chile.


[]

El asegurar la calidad de las viviendas también pasa por generar una permanente mejora y perfeccionamiento de los procesos constructivos utilizados en la construcción chilena. El optimizar estos procesos permite obtener un plan de gestión con menos errores, un desarrollo proyectual más serio y competitivo, y una disminución de las fallas que pudiesen aparecer durante la faena de construcción. Con respecto a este último punto, se estima en América Latina los costos por fallas de calidad fluctúan entre el 5-25% del costo total del proyecto. Mientras que en Chile, según estudios de la PUC, los gastos por fallas figuran entre 15-25% del presupuesto en obra (Ramírez, Serpell, 2011). Esto demuestra que el compromiso por la calidad es además un compromiso por una mejor economía, por el buen trabajo, por las buenas prácticas, y por la seguridad e integridad de la obra y de quien la habita.

La certificación de calidad toma importancia, pues los usuarios y clientes buscan a menudo la calidad e integridad de sus viviendas. Según QUALITEL, el optar por certificaciones de calidad es una ventaja en el mercado competitivo, ya que da respuesta a los clientes y el reconocimiento de la entidad certificadora. La calidad también afecta el nivel de satisfacción del comprador, pues, de ser baja, éste puede sentir que ha realizado una mala compra. Debido a esto se aplica una relación proporcional entre la satisfacción y el prestigio/fidelidad por parte de los clientes, lo cual proporciona reputación a la empresa y obtención de información sobre mejoras desde los usuarios. Los clientes en general buscan 3 elementos esenciales a la hora de la compra: precio, comodidad y calidad, siendo esta última la más valorada, por lo que la certificación de calidad de las viviendas es necesaria debido a la garantía que se otorga al comprador. En el ámbito extranjero, como Francia y USA, la certificación es un concepto necesario para la construcción.

∆

El INN (Instituto Nacional de Normalización) define la certificación como: “…el procedimiento por el cual una tercera parte entrega un aseguramiento escrito de que un producto, proceso, persona, sistema de gestión o servicio cumple con requisitos especificados…”. En Chile actualmente existen 3 certificaciones de calidad: El Sello de Calidad DICTUC S.A; La Certificación de Calidad IDIEM; La Certificación de Calidad Fundación Chile; y La Certificación de Calidad ICON. La calidad en las viviendas está basada en el cumplimiento de las normas ISO 9000. En Chile se certifica principalmente bajo esta norma, sin embargo la Dirección de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de la Pontificia Universidad Católica de Chile (DICTUC S.A.) realiza certificaciones

Fig. 8: Beneficios del el Sistema de Certificación de Calidad de Vivienda (SCCV) DICTUC S.A. (Fuente: Elaboración Propia)

Mejora de calidad del producto

Diferenciación ante el

mercado competitivo

Facilita la supervisión de la ejecución de la obra según

normas vigentes

Disminución de costos post-

venta al reducir fallas y

reclamos

Confianza y seguridad a los clientes que su

vivienda cumple con los

estandares vigentes


[]

de viviendas basadas en la norma ISO/CASCO, equivalente a la norma nacional INN 100-611. La DICTUC S.A. es la única entidad que otorga esta certificación. Cabe destacar que el Modelo de Certificación ISO/CASCO (Assessment and verification of conformity to standars and technical especifications) se encuentra reconocida internacionalmente.

∆

La Dirección de Investigaciones Científicas y Tecnológicas de la Pontificia Universidad Católica de Chile (DICTUC S.A.) realiza la certificación de calidad a través su Centro de Excelencia para la Calidad de la Construcción (CECC), compuesto por profesionales de la PUC. Este centro tuvo como primer objetivo la creación del actual Manual de Bases de Certificación de Calidad de la Vivienda (MBCCV), el cual busca ser un elemento de medición objetiva de calidad en las viviendas chilenas, estableciendo estándares mínimos de calidad. Actualmente al poder incorporar este sistema de certificación de calidad de viviendas, la responsabilidad se vuelca hacia la empresa constructora, asegurando así la condición de ésta, en conjunto con la dotación de un manual de mantenimiento y uso de las viviendas. La DICTUC S.A. establece 2 objetivos primordiales de trabajo en su área. El primer y principal objetivo se aboca a Certificación de Calidad para la Vivienda que asegure comprador/usuario que su vivienda cumple con los estándares y controles de calidad dictados por el MBCCV. Mientras que el objetivo secundario busca promover la creación de un sistema de calidad desde el diseño hasta la entrega del proyecto.

Actualmente la DICTUC S.A. aplica el Sistema de Certificación de Calidad de Vivienda (SCCV) a través de detección de fallas de calidad en los procesos de gestión y partidas constructivas. El SCCV es también conocido como “Sello de Calidad”, el cual brinda confianza y seguridad sobre el producto basado en el MBCCV, funcionando además como control de gestión de las empresas inmobiliarias.

El SCCV representa un cambio cultural en la organización de obra, por lo que el recurso humano es un factor clave, enfocado a los trabajadores y su motivación personal. También implica un enfoque en uso de mejores materiales y procesos en pos de la calidad en la construcción y resultado final. Esto genera, por consecuencia, un valor agregado al incorporar una mayor interrelación entre diversas especialidades, apuntando hacia una interoperabilidad en la construcción.


[]

› El proceso de certificación de la DICTUC realiza evaluaciones que abarcan desde la el control y verificación

de la empresa constructora hasta la evaluación de las viviendas tanto en el diseño como en la construcción. FA

SES

DE

CER

TIFI

CA

CIÓ

N

ETAPAS DE INVOLUCRADAS

CERTIFICACIÓN DE CALIDAD DE LA VIVIENDA

ETAPA DE DISEÑO

ETAPA DE CONSTRUCIÓN

INMOBILIARIA

Revisión del SAC del responsable de diseño

Empresa de diseño

Recepción de requisitos mínimos en etapa de diseño.

Diseño del Proyecto

Revisión del plan de calidad de obra. Empresa constructora

Verificación de partidas en Construcción Verificación final de viviendas

terminadas Viviendas

Revisión del Manual de Uso y Mantención de la Vivienda para el

usuario

Manual de Uso y Mantención de Vivienda

Certificación de Viviendas del proyecto

Viviendas Certificadas

Tabla 3: Funcionamiento de las etapas de revisión y verificación de la Certificación de Calidad. (Fuente: Elaboración propia a partir de " Sello de Calidad para la Vivienda. Requisitos Etapa de Diseño”. DICTUC S.A.2010.)

CO

MP

RO

MIS

O C

ON

LA

GER

ENC

IA Se establecen políticas, objetivos y criterios de calidad a través de la implementación de un sistema organizacional especializado que permita un mejoramiento continuo de la empresa

PER

SON

AL

CA

PA

CID

ATO Capacitación del

personal mediante conceptos de calidad.

IMP

LEM

ENTA

CIÓ

N D

E LA

C

ALI

DA

D D

ENTR

O D

E LA

EM

PR

ESA Se considera la

puesta en marcha, el desarrollo y el control de las políticas de calidad en la empresa.

CO

ND

ICIO

NES

MÍN

IMA

S Se establecen las condiciones mínimas que debe tener la empresa en materia de ejecución y mantención del plan de calidad, pudiendo así realizar un constante mejoramiento.

Fig. 9: Requerimientos de la Empresa Postulante al Sello de Calidad DICTUC S.A. (Fuente: Elaboración Propia)


[]

La DICTUC S.A. establece una serie de parámetros para la aprobación general del proceso de certificación, destacando que no existen certificaciones parciales, ya que todas las áreas deben estar aprobadas o de lo contrario no se extiende el Sello de Calidad. Con esto toma importancia el “Elemento de Riesgo”, el cual se define como cualquier elemento que, siendo factor integral de la vivienda y por la naturaleza de su ejecución, puede acarrear consigo una variabilidad en el producto final del proceso constructivo. El Elemento de Riesgo puede impactar considerablemente la calidad final del inmueble bajo evaluación. Estos elementos se clasifican, según su impacto en la obra, en Crítico, Normal y Menor. De esta manera se define el término de Nivel de Calidad Aceptable (NCA), basado en el número máximo de elementos defectuosos en una partida de construcción, lo cual impacta en el rechazo o aceptación de una vivienda.

Nivel de Calidad Aceptable (NCA) Elementos defectuosos Máximo 1,0% Normal 2,5% Mínimo 4,0%

El tamaño de la muestra varía según partida, lote y el nivel de riesgo (bajo, normal, máximo). Si esta no es satisfactoria se detecta como no conformidad y debe ser atendida, informada y mejorada, o de lo contrario se genera un rechazo, denegando la certificación. Estos muestreos son evaluados según lote y avance de la obra. La certificación de calidad de vivienda DICTUC S.A. solo es entregada si todas las partidas, con sus correspondientes lotes y subgrupos, son aceptadas.

Hay que esclarecer que la aplicación del SCCV solo ayuda a minimizar fallas de calidad durante el proceso de construcción de la vivienda, dejando fuera las acciones y riesgos fortuitos en la post-ocupación. Además la DICTUC S.A. no posee responsabilidad por daños posteriores de la vivienda a futuro.

› La DICTUC extiende su Sello de Calidad al evaluar aspectos tanto del diseño como de la construcción de

un proyecto de vivienda. De esta manera genera un control y evaluación durante todo el proceso de la obra, lo cual permite un desarrollo de calidad desde el inicio al fin del proyecto.

CRITERIOS DE CERTIFICACIÓN ETAPA DE DISEÑO ETAPA DE CONSTRUCCIÓN

MANUAL DE BASES DE CERTIFICACIÓN DE CALIDAD

PARA LA VIVIENDA (MBCCV) +

DOCUMENTOS Y ESPECIFICACIONES DE LA DICTUC

S.A.

Condiciones generales. Condiciones Generales

Arquitectura Excavaciones

Mecánica de suelos Rellenos

Diseño estructural Fundaciones

Instalación de agua potable Hormigones

Instalación de alcantarillado Albañilería

Instalación de gas Hormigón celular

Instalación eléctrica Superficie de Edificación

Aislación térmica Estructura de Techumbre

Protección contra el fuego Cubierta de Techumbre

Condensación Radieres


[]

Aislación acústica Sobrelosa

Tabiquería

Cielos

Estucos

Revestimientos de Yeso

Cerámicas y Azulejos

Pinturas

Papel Mural

Pisos

Puertas

Ventanas

Muebles

Artefactos Sanitarios

Instalación de Agua Potable

Instalación de Alcantarillado

Instalación de Gas

Instalación Eléctrica

Habitabilidad Tabla 4: Elementos incorporados en evaluación calidad DICTUC S.A. (Fuente: División de Ingeniería y Gestión de la Construcción de la DICTUC S.A)

Para efectos de esta investigación, se realizará un enfoque en los factores involucrados en la etapa constructiva y sus características de calidad a examinar por la DICTUC S.A. dentro del proceso de certificación. (Anexo A. ”Tabla 19: Procedimientos de inspección de elementos constructivos de la DICTUC S.A. (Fuente: División de Ingeniería y Gestión de la Construcción de la DICTUC S.A)]”)

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Los factores constructivos involucrados dentro de la certificación de la DICTUC S.A. [Anexo A. ”Tabla 19: Procedimientos de inspección de elementos constructivos de la DICTUC S.A. (Fuente: División de Ingeniería y Gestión de la Construcción de la DICTUC S.A)”], indican un total de 28 partidas a evaluar con el fin de generar un control de la calidad de la construcción de la vivienda. A su vez estas partidas se subdividen, según nivel de riesgo y nivel de calidad aceptable, en un total de 92 categorías de factores a considerar para la evaluación. Estos factores poseen una serie de sub-elementos específicos dictados en los documentos del Sello de Calidad de la DICTUC. Con esto se deja en evidencia la enorme cantidad de información que se debe manejar para asegurar la calidad de una construcción habitacional, lo que también significa un importante esfuerzo tanto en recursos humanos como operativos. Si a lo anterior se le agrega el modus operandi de la evaluación de calidad in situ, la cual radica en la selección de elementos aleatorios dentro de un grupo de muestra, la calidad del proceso constructivo se vuelve un tanto inestable y difícil de controlar. Debido a esto es que la gestión, control y evaluación totalitaria del proceso constructivo de una vivienda es un tanto inalcanzable mediante los métodos hoy existentes. Los controles y evaluaciones de calidad, como el de la DICTUC S.A., son una buena forma de minimizar los errores de procesos y materiales constructivos; sin


[]

embargo no abarcan la totalidad de los campos, y menos se pueden hacer cargo de la totalidad de las obras construidas dentro de un proyecto habitacional de gran envergadura. Es por esto que los campos que se escapan de los controles y evaluaciones de calidad son los que dan espacio para la posible aparición de errores de gestión y fallas de construcción.

Las primeras evaluaciones mediante el Sistema de Certificación de Calidad de la Vivienda (SCCV) realizadas por la DICTUC S.A. se llevaron a cabo desde el 1998 en adelante. Una evaluación de 6 obras de vivienda expuesta en la Revista Ingeniería de Construcción de la Pontificia Universidad Católica de Chile (2003) buscó diagnosticar el estado de calidad constructiva con la cual se estaban llevando a cabo estas obras habitacionales. La evaluación de la etapa de construcción de estas obras arrojó resultados que apuntaban a fallas en diversas partidas constructivas. Dentro de los elementos que presentaron mayor porcentaje de fallas se encontraron las Puertas, Cerámicas y Azulejos, Muebles, Ventanas y Pisos. El posterior análisis y conversaciones con trabajadores llevó a identificar a la mala ejecución de la obra gruesa (como desaplomes, desalineamientos, cuadraturas, etc.) como la principal causa de estas fallas.

Los resultados de la evaluación de calidad para uno de los casos seleccionados por la DICTUC S.A. son los siguientes:

PROBLEMAS DETECTADOS ELEMENTOS DEFECTUOSOS PARTIDA ITEMS CANTIDAD

(FALLAS/TOTAL ELEMENTOS) %

Albañilería Elementos de albañilería armada 18/71 25

Terminaciones 30/116 26

Cubierta de Techumbre Pendientes 21/143 15 Terminaciones 33/143 23

Radier Juntas de dilatación y terminación superficial 39/250 16

Tabiquería Verticalidad, horizontalidad y escuadría 35/246 14

Cielos Nivelación y terminaciones 84/186 29

Estucos Verticalidad y horizontalidad 11/49 24


Revestimiento de yeso Verticalidad y horizontalidad 10/107 9


Cerámica y Azulejos

Verificación superficie de contacto 31/139 22

Alineación, remates y escuadría 108/207 52

Materiales, pegamento y fragüe 32/197 16

Pintura Terminaciones 44/156 28

Papel mural Calidad de materiales y terminaciones 38/225 17

Pisos Alineamiento, encuentros y geometría 82/258 32

Guardapolvos 8/139 6 Escaleras 3/40 8

Puertas Colocación de elementos 171/411 42


Ventanas Colocación de elementos 68/297 23


[]


Artefactos sanitarios Funcionamiento, sellado y terminaciones 40/182 22

Muebles Calidad de materiales, funcionamiento y terminaciones

95/234 41

Tabla 5: Principales fallas y elementos defectuosos en evaluación de calidad constructiva DICTUC a obra habitacional. (Fuente: Revista Ingeniería de Construcción PUC. Vol. 18 N°2, año 2003).

Gráfico 1: Porcentaje acumulativo de elementos defectuosos en partidas durante evaluación de calidad constructiva DICTUC a obra habitacional. (Fuente: Revista Ingeniería de Construcción PUC. Vol. 18 N°2, año 2003).

Los altos porcentajes de elementos defectuosos en las partidas de muebles, puertas, pisos, cerámicas y azulejos, revestimiento de yeso, estucos, y algunos elementos de albañilería, dan cuenta de fallas constructivas en la obra gruesa. Estas fallas en obra gruesa se logran diagnosticar de manera más certera al momento de ejecutar las terminaciones, ya que estas son las ultimas en incorporar a la obra. Si los elementos de terminaciones se deben someter a ajustes para su instalación, quiere decir que se dispone de en un soporte ejecutado de manera deficiente (rasgos, muros y losas). Esto genera que los elementos de terminaciones queden mal ajustados y con problemas de funcionamiento, lo cual se debe solucionar de forma improvisada en obra. Esto se debe a que la tarea de la elaboración de obra gruesa todavía se sigue dejando a manos de obreros, muchas veces con poco o nada nivel de especialización, y bajo condiciones laborales deplorables (Ramírez, Serpell, 2011). Otro factor que pudo diagnosticar esta evaluación fue la irregularidad de exigencias

25

15

16

14

29

24

9

22

28

17

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42

23

22

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23

12

29

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6

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11

16

8

A L B A Ñ I L E R Í A

C U B I E R T A D E T E C H U M B R E

R A D I E R

T A B I Q U E R Í A

C I E L O S

E S T U C O S

R E V E S T I M I E N T O D E Y E S O

C E R Á M I C A S Y A Z U L E J O S

P I N T U R A

P A P E L M U R A L

P I S O S

P U E R T A S

V E N T A N A S

A R T E F A C T O S S A N I T A R I O S

M U E B L E S

P O R C E N T A J E D E E L E M E N T O S D E F E C T U O S O S

Item 1 Item 2 Item 3


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de certificados de calidad de los productos adquiridos mediante proveedores, con lo cual la empresa constructora asumía que los productos cumplían con la norma.

Lo anteriormente señalado muestra falencias en los procesos constructivos tradicionales, que se vuelven un tanto inestables y difíciles de controlar y mantener, en lo que a términos de calidad se refiere. Esto se debe a que los métodos tradicionales siguen dependiendo en gran parte del factor humano para la construcción, sobre todo en tareas que requieren un mayor nivel de definición y calidad, pues es aquí donde afloran la falta de disciplina constructiva y problemas de coordinación diseño/construcción.

Los problemas antes mencionados recalcan la importancia de un Sistema de Aseguramiento de Calidad que permita no solo controlar las fallas de calidad, sino prevenir su ocurrencia a través de a una lista de chequeo en las partidas. Sin embargo no existe confianza plena en que se realicen estos chequeos de calidad en obra, muchos no comprueban si sus procesos constructivos son eficientes, y en malas ocasiones actúan de manera reactiva e improvisada ante una falla. Además se agrega la imposible tarea de generar una revisión total de las excesivas partidas necesarias en una obra de vivienda. Esto demandaría una gran cantidad de personal, como un ITO permanente en obra para cada categoría de partidas para evitar las posibles discrepancias e incoherencias entre las diversas etapas. Es por esto que una conexión óptima entre la fase de diseño y la de construcción de vuelve prioritaria, la cual se está haciendo cada vez más difícil con los métodos tradicionales. Si bien todavía se está lejos de cumplir con los entandares del MBCCV, el incorporar desde el inicio de la construcción las condicionantes de calidad, las buenas prácticas y el concepto de la Constructividad, puede disminuir la cantidad de fallas de calidad, disminuyendo la vulnerabilidad de las viviendas chilenas.


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“La constructividad es el grado en el cual un determinado diseño permite una mayor facilidad y eficiencia de construcción, sujeto a todos los requerimientos del cliente y del proyecto. Diseños con mayor

constructividad son aquellos que consideran atentamente las particularidades prácticas de los procesos de construcción, facilitando el desarrollo de obras eficientes, rápidas, seguras, económicas y de alta calidad”.

(Mauricio Loyola, Luis Goldsack. 2010. “Constructividad y Arquitectura”. Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile.)

El concepto de constructividad se encuentra fuertemente relacionado con en el desarrollo del proceso constructivo de una obra arquitectónica. Ésta afecta directamente la forma de materializar un proyecto, desde su proceso de diseño hasta la toma de decisiones para su construcción. El realizar un correcto manejo de la constructividad de un edificio puede convertirse en una optimización de los recursos utilizados, una mejor coordinación de los actores involucrados en una obra, y una mayor coherencia entre los procesos constructivos a realizar. Esto se traduce en un anticipo y reducción de problemas constructivos, disminuyendo las posibles fallas y reparaciones posteriores, mejorando la calidad de la obra al disminuir el número de intervenciones innecesarias en ésta.

A su vez la constructividad afecta otros 2 conceptos claves dentro de la materialización de obras arquitectónicas: La Integración diseño/construcción y La Gestión de Calidad Total. La integración diseño/construcción se ve afectada en la forma en que el equipo de diseño y el equipo constructor se encuentren coordinados, en una relación coherente y eficiente, con el fin de obtener un resultado óptimo en la obra. Mientras que la Gestión de Calidad Total alude a una estrategia de gestión que busca optimizar la totalidad de los procesos organizativos y productivos. En éste último, la constructividad puede aportar como herramienta que facilita las tareas de gestión proyectual.

Fig. 10: Beneficios de la Constructividad. (Fuente: Camelio, 2011).

BENEFICIOS DE LA CONSTRUCTIVIDAD

PROYECTO

- Mejor calidad en las obras.

- Menores tiempos en construcción y proyección.

- Menor costo total (considerando un costo inicial mayor) y menor costo en

post-construcción.

- Menor riesgo en obra.

INDUSTRIA

- Diseños con mayor productividad en obra y mayor rentabilidad en la

empresa.

- Mayor competividad de la industria y beneficio social por mayor

eficiencia.

ARQUITECTO

- Beneficios económicos y ahorro de costos.

- Satisfacción y orgullo profesional.

- Capacidad de dar respuetas rápidas ante nuevos proyectos.


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“Los factores derivan de los indicadores de dificultad que se manifiestan como variables o restricciones de proyecto, en la forma de indicador general de lo que debe ser considerado en las decisiones de diseño. (…) Los factores de constructividad son especialmente útiles durante las primeras fases de diseño, en las cuales se analiza el problema de estudio y se comienza a detectar aquellos aspectos claves que definen el proyecto (…), lo que permite detectar posibles dificultades o limitantes importantes eventuales en la etapa de construcción (…).” (Loyola, Goldsack, 2010). A partir de esta definición, los factores de la constructividad son los siguientes:

Las definiciones y alcances de estos factores son los siguientes (de Camelio, 2011. Basado en Loyola, Goldack, 2010):

› → Mano de Obra: Determinado por las características técnicas, productivas, económicas y socioculturales de

grupo humano (obrero y profesional) necesario.

→ Procedimientos Constructivos: Determinado por la cantidad, variabilidad, complejidad de realización, riesgo asociado e interrelación entre los procedimientos constructivos necesarios.

→ Herramientas: Determinado por las características técnicas, tecnológicas y operabilidad de todas las herramientas, equipos y maquinarias necesarias.

→ Materiales: Determinado por las características físicas, mecánicas y tecnológicas de los materiales, productos, insumos y materias primas sobre cuales se ejecutan las acciones necesarias.

FACTORES DE LA CONSTRUCTIVIDAD

INTERNOS EN OBRA

- Mano de Obra.

- Procedimientos Constructivos.

- Herramientas.

- Materiales.

EXTERNOS A LA OBRA

- Clima.

- Terreno.

- Accesibilidad.

- Tiempo.

TRANVERSALES A LA OBRA

- Comunicación.

- Coordinación.

Fig. 11: Factores de la Constructividad. (Fuente: Camelio, 2011).


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PRINCIPIOS DE LA CONSTRUCTIVIDAD

PRINCIPIO DE SIMPLICIDAD DE

TAREAS

Diseño para ejecución de tareas con menor

dificultad.

PRINCIPIO DE REDUCCIÓN DE

TAREAS

Diseño para reducir la cantidad de tareas

necesarias.

PRINCIPIO DE REDUCCIÓN DE VARIABILIDAD DE

TAREAS

Repetición de caracteristicas de diseño que permitan ejecución

de tareas constructivas similares.

PRINCIPIO DE FLEXIBILIDAD DE

ELECCIÓN DE TAREAS

Preferencia por caraterísticas de diseño

que tengan variadas formas de llevarse a cabo.

› → Clima: Determinado por las condiciones climáticas, atmosféricas y ambientales de las zonas en las que se

desarrollarán las tareas de construcción definidas por el proyecto.

→ Terreno: Determinado por las características topográficas, geotécnicas y ambientales del terreno del proyecto y su entorno, y por el grado de incertidumbre que se tenga sobre ellas.

→ Accesibilidad: Determinado por la cantidad y calidad de espacio libre disponible al interior del terreno y por la capacidad de carga de las vías de acceso a las zonas donde se desarrollaran las tareas de construcción.

→ Tiempo: Determinado por la cantidad de tiempo que se requiera para realizar las tareas de construcción.

› → Comunicación: Determinado por la claridad, cantidad y calidad de la información de proyecto y por la

fluidez y calidad de comunicación entre el equipo diseñador y el equipo de construcción.

→ Coordinación: Determinado por la coherencia, integración y complemento entre las distintas especialidades que intervienen en el diseño y por la fluidez y calidad de comunicación entre el equipo diseñador y el equipo de construcción.

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Los principios de la Constructividad son criterios, orientados a las decisiones de diseño, que pueden generar una pauta respecto a las decisiones de diseño. El considerar estos principios puede facilitar la fase intermedia entre el proceso de diseño y la generación de los primeros detalles constructivos. Se pueden encontrar 4 principios generales para la Constructividad:

Fig. 12: Principios de la Constructividad. (Fuente: Elaboración propia basado en Camelio, 2011).


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Como se expuso en los apartados anteriores, la constructividad posee diversos factores y principios que afectan el desarrollo y materialización de una obra arquitectónica. Haciendo referencia al tema de la calidad en la construcción, y para efectos de esta investigación, se da importancia a los factores internos y transversales a la obra. Dentro de estos se puede destacar la importancia de los factores transversales, siendo la comunicación y la coordinación aspectos claves para una correcta ejecución de la obra. Un perfecto entendimiento de los procesos a realizar por parte de la mano de obra implica tener que desarrollar una buena comunicación entre las partes, ya que sin esto las consideraciones internas y externas no tendrán el desarrollo y el resultado esperado. Así mismo una buena coordinación hace posible que todas las partes involucradas en un proyecto de arquitectura puedan funcionar de manera coherente, eficiente y con una buena comunicación entre las partes. Debido a esto el traspaso de lo diseñado a lo construido, mediante una buena coordinación y comunicación, propicia un mejor manejo de los factores internos.

De esta manera materializar la propuesta arquitectónica, tal como se plantea en el proyecto, se vuelve crítico a la hora de asegurar una correcta calidad final. En esto los principios de simplicidad y reducción de tareas se vuelven importantes a la hora de reducir la “dificultad de construcción”, pues a mayor número de tareas constructivas, mayor el margen de posibilidad de error, que sumado al grado de complejidad de aquellas, puede detonar en fallas considerables. Esto último apunta a la cantidad de tareas y partidas dentro de los procesos constructivos tradicionales. Los métodos de construcción tradicionales empleados en Chile dependen de una serie de procesos y complejidad (explicados en el capítulo “3.2_La calidad en la Construcción chilena como factor de Vulnerabilidad”), que sumados a una mala coordinación y comunicación, posibilita la aparición de errores tanto en gestión como en ejecución. Y es aquí donde la dependencia de los procesos tradicionales a cargo de factores humanos se vuelve un tanto inestable, ya sea por la gestión de tareas complejas que se debe realizar o por la incapacidad de una correcta comunicación y coordinación entre las partes. A causa de esto se han generado cambios de los procesos, integrando paulatinamente tecnologías computacionales para mejorar la comunicación y gestión de los factores involucrados. Por otro lado, referente a simplicidad y reducción de tareas, se han comenzado a barajar posibles implementaciones de tecnologías constructivas automatizadas, que ayudarían en la ejecución de éstas. Con esto la construcción tradicional se iría optimizando con las tecnologías existentes, apuntando a la incorporación de sistemas de diseño digital y construcción automatizada como aporte a la calidad final de la obra.


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Fig. 13: Sistemas de Diseño Digital y Construcción Automatizada como aporte a los factores transversales de la Constructividad y la Calidad Constructiva en obra. (Fuente: Elaboración Propia).

CALIDAD CONSTRUCTIVA

Factores de Constructividad

continuos en obra

FACTORES TRANVERSALES A LA OBRA

dados por

- Comunicación.

- Coordinación.

afectan a

FACTORES INTERNOS EN OBRA

Comunicación, Coordinación y Gestión de

Mano de Obra, Procedimientos Constructivos, Herramientas y

Materiales.

optimización mediante

PRICNCIPIOS DE CONSTRUCTIVIDAD

en la

- Simplicidad de Tareas.

- Reducción de Tareas.

optimización mediante

SISTEMAS DE DISEÑO DIGITAL Y CONSTRUCCIÓN AUTOMATIZADA

Aporte a la Calidad final al reducir la dificultad de Diseño+Construcción


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› Actualmente el rol del arquitecto como proyectista y diseñador se lleva a cabo de una manera muy

distinta a las enseñanzas de antaño basadas en el siglo pasado. Los avances tecnológicos en el área de la computación e informática del siglo XXI han propiciado un cambio en la forma de idear y concebir un proyecto de arquitectura. La computación inicialmente comenzó a ser utilizada por el arquitecto y su equipo como una herramienta y un medio para la creación y presentación final del proyecto. Esta herramienta digital logró influenciar de cierta manera el proceso creativo y de diseño arquitectónico. Con el pasar del tiempo, las técnicas contemporáneas de representación digital han generado un aporte a la liberación formal de la arquitectura, pudiendo concebir nuevos procesos proyectuales y constructivos, con tiempos operativos menores que de forma tradicional. Actualmente la tecnología de proyectación computacional es más que una herramienta para el proceso de diseño y representación digital arquitectónica. La computación se ha comenzado a utilizar, en conjunto con diversos métodos informáticos, para la entrega de datos e información importante del proyecto modelado. El uso de simulaciones virtuales ante determinadas condiciones se han vuelto utilices para evaluar el comportamiento de un elemento y del edificio en conjunto. Pero el uso más influyente que se ha desarrollado actualmente es la utilización de las herramientas digitales para la producción de elementos y la materialización de dichos proyectos.

Fig. 14: Visualización Arquitectónica mediante sistema de representación digital. (Fuente: Autodesk.com)


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La tecnología de diseño digital asistido por computador tuvo su inclusión definitiva dentro de la década del 1980, con el desarrollo y puesta en marcha de los sistemas CAD (Computer Aided Desing). Estos se comenzaron a utilizar primeramente en el área de la industria aeronáutica, automotriz y aeroespacial, con una fuerte visión ingenieril, para la producción de plantillas de fabricado y piezas mecánicas. A finales del siglo XX, se masifican los sistemas CAD que, al caer el precio del hardware, se vuelven más accesibles a otras disciplinas, como la arquitectura. Desde aquel entonces, estos han tenido una fuerte participación en el rubro, presentando mejoras en el área de la proyectación arquitectónica, con un fuerte impacto en la conexión entre el arquitecto como usuario de la plataforma y la obra arquitectónica como producción del sistema digital.

› Pasando al funcionamiento de cualquier tecnología de uso digital, cabe destacar la importancia de 2

componentes principales que condicionan el funcionamiento de ésta, con esto nos referimos al Hardware11 y al Software12. Estos 2 componentes deben trabajar de manera conjunta para obtener un correcto funcionamiento de cualquier plataforma de representación virtual. Sin embargo estos son dos elementos a nivel macro, pues existen otros componentes, en el caso de las plataformas CAD, que se integran dentro de estas dos grandes áreas. A continuación se explican los 3 componentes de mayor relevancia para el uso de los sistemas CAD.

Modelado Geométrico: Corresponde a la generación de métodos para la representación de elementos geométricos mediante un software CAD. Existen 3 tipos de modelos geométricos: Modelo Alámbrico, Modelo de Superficie y Modelo de Solidos, y sus usos serán determinados por la finalidad del mismo. El modelamiento alámbrico se caracteriza por ser utilizado para la generación de perfiles, trayectorias, redes, u objetos que no requieran la disponibilidad de propiedades físicas (áreas, volúmenes, masa, etc.). El modelado de superficie se utiliza al momento de priorizar el contenido exterior de una geometría, como por ejemplo los fuselajes, revestimientos, contenedores huecos, pavimentos, etc. Por otro lado, el modelamiento de solidos se utiliza para la generación de elementos físicos importantes, donde es necesario disponer de información relacionada con propiedades físicas como masas, volúmenes, centro de gravedad, momentos de inercia, etc.; como por ejemplo piezas mecánicas, elementos arquitectónicos, electrodomésticos, muebles, etc.

11 “Hardware” corresponde a todos los componentes físicos y tangibles del computador, por mediante el cual se pueden ejecutar las

plataformas virtuales que proporciona el software. La calidad del hardware depende de los avances en las propiedades de los materiales y la fabricación de los mismos. 12 “Software” corresponde a una plataforma virtual, de soporte informático, e intangible, que permite la ejecución de la interfaz de

cualquier programa de computador a través del hardware. La calidad del software depende de los avances en el área de la programación e informática. El software propicia ejecuciones de manera virtual, como los programas, aplicaciones, etc.

Fig. 15: Visualización de modelado alámbrico y de superficie. (Fuente: Autodesk.com)


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Técnicas de Visualización: Principalmente se utiliza para generar imágenes del modelo generado en CAD. Las variantes de visualización fluctúan según el tipo de modelo y que es lo que se requiera de él. Las visualizaciones varían desde técnicas simples como dibujo 2D para esquemas de instalaciones circuitos eléctricos, hasta visualizaciones realistas a base de renderizado13 y análisis de iluminación proyectual. Cada técnica de representación se genera de manera específica, según la documentación y aplicación de ésta, como por ejemplo las curvas de nivel, secciones, propiedades de superficie, recorridos de instalaciones, estudio de sombras, etc.

Técnicas de Interacción Gráficas: Se refiere al soporte de entrada para la información geométrica del sistema de diseño por parte del usuario del sistema. Dentro de este soporte tienen especial importancia las técnicas de posicionamiento y selección del modelado. Las técnicas de posicionamientos se basan en la aplicación de coordenadas 2D o 3D dentro del modelo, las cuales permiten establecer una ubicación única del elemento modelado al interior del entorno virtual. Por otra parte la selección permite identificar y editar componentes dentro del entorno de trabajo virtual del modelo, manteniendo una función de edición interactiva se vuelve vital a la hora de la manipulación del modelo.

13 El término “renderizado” se refiere al proceso para la obtención de un “render”. Un render es una representación visual realista de

un modelo virtual generado en un programa de modelamiento digital. Los motores de renderizado utilizan trazados de rayos, propiedades informáticas y visuales de materiales virtuales para generar una imagen acabada, conforme a los parámetros configurados por el usuario.

Fig. 16: Visualización renderizada a partir de modelado virtual. (Fuente: Autodesk.com)


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La aparición, desarrollo y masificación de la tecnología CAD ha modificado un número significativo de campos que antes se desarrollaban mediante métodos tradicionales de proyectación arquitectónica. Estos cambios se pueden ver principalmente en los siguientes campos:

Herramientas: Son elementos por mediante los cuales se desarrollan métodos para el proceso de diseño arquitectónico. Con las mejoras en el área digital, las herramientas de representación y diseño arquitectónico han sufrido cambios principalmente en el manejo y proceso de éste, pues los resultados siguen teniendo la misma finalidad que los métodos tradicionales.

Sistemas: Se forman cuando las herramientas digitales se comienzan a comunicar entre sí, de manera funcional y coherente, formando un sistema de herramientas de diseño y representación digital. De esta manera los archivos creados poseen un grado de compatibilidad entre herramientas, pudiendo ser operables en variados software de manera específica conforme la etapa de diseño. Por lo tanto las herramientas digitales pueden crear una estructura de trabajo coordinada y eficiente, más ágil y manipulable que los métodos tradicionales.

Ambiente: Sucede a partir de la integración del sistema digital dentro de las etapas de diseño. Aquí es donde el software acompaña el proceso de diseño, desde su concepción hasta su construcción, generando estratos traslapados entre sí, coordinados y supervisados por el arquitecto. Los sistemas de diseño digital son posibles gracias a la tecnología informática de integración, que propicia un proceso de diseño en donde todas las variables se consideran y ejecutan de manera simultánea. Gracias a esto se puede manejar el diseño formal, el diseño estructural, el diseño físico-ambiental y el diseño constructivo de manera simultánea dentro del mismo ambiente, generando cambios en tiempo real dentro de todos los campos al modificar alguno de ellos. De aquí la diferencia entre el ambiente tradicional y el de software integrado, pues el ambiente de software integrado permite manejar las variables de forma integrada y automática, lo cual de manera tradicional debía estar bajo la exclusiva tutela del arquitecto. Al utilizar ambientes integrados mediante software se disminuye la aparición de errores y fallas de proyección, pues estas son detectadas por las herramientas digitales, facilitando el proceso de diseño y construcción.

ANÁLISIS

Croquis.

Esquemas.

Collage.

REPRESENTACIÓN 3D

Cartón.

Pegamento.

Cortacartón.

REPRESENTACIÓN 2D

Tablero de dibujo.

Regla T.

Escuadras.

Lápices técnicos.

PRESENTACIÓN

Croquis de Proyecto.

CONSTRUCCIÓN

Sistemas Constructivos Tradicionales.

Fig. 17: Herramientas Análogas para el proceso de diseño y producción arquitectónica (Fuente: Seminario de Investigación "La Constructividad de Edificios de Geometrías Complejas". Camelio, N. (2011). Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile.)


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Uno de los aspectos más importantes, referente a las mejoras en los ambientes digitales, ha sido la incorporación de las tecnologías de integración. Estas se definen como herramientas que posibilitan una cohesión entre los procesos de diseño, comúnmente aislados entre sí, integrándolos dentro de uno solo. De esta manera se logra disminuir al mínimo las acciones necesarias para concretar una propuesta arquitectónica, reduciendo las discontinuidades y la posible aparición de errores entre estas etapas. Según Assael (2006), las tecnologías de integración permiten además, mediante el uso de la informática, ir visualizando y modificando de manera interactiva todos los elementos del proyecto dentro de un modelo virtual, incorporando herramientas de información, cubicación y costos de los elementos involucrados. En la actualidad las plataformas de diseño CAD han logrado generar un aporte en el campo de las tecnologías de integración; sin embargo las que han tenido mayor impacto en esta área son las plataformas BIM, que debido a la naturaleza de su funcionamiento, lograron generar un punto de inflexión en el proceso de diseño digital.

•Maqueta Digital.

•Planimetría.

•Renders.

•Fotomontajes.

•Sistemas Constructivos Resueltos.

•Tecnologías de Fabricación y Montaje.

AMBIENTE (Programas BIM + Tecnologías CAM)

Fig. 18: Ambiente Digital para el proceso de diseño y producción arquitectónica (Fuente: Seminario de Investigación "La Constructividad de Edificios de Geometrías Complejas". Camelio, N. (2011). Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile.)

Fig. 19: Herramientas y Sistemas Digitales para el proceso de diseño y producción arquitectónica (Fuente: Adaptación de Seminario de Investigación "La Constructividad de Edificios de Geometrías Complejas". Camelio, N. (2011). Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile.)

ANÁLISIS

Fotomontajes.

Fotogrametría.

Escaner Laser.

REPRESENTACIÓN 3D

Maqueta Digital

(Programas de modelación

3D).

REPRESENTACIÓN 2D

Programas CAD.

PRESENTACIÓN

Render.

CONSTRUCCIÓN

Tecnologías CAM, en

fabricación y montaje.


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BIM es el acrónimo de “Building Information Modeling” (Modelado de Información para Edificación), y se refiere a las plataformas de modelamiento y diseño digital con atributos de información constructiva. Los sistemas de modelado digital BIM se encuentran categorizados dentro de los ambientes de integración, pues abarca la totalidad de los procesos de diseño y gestión de información del edificio. Esto permite un manejo más ágil de las variantes involucradas dentro de una propuesta arquitectónica al momento de materializarla. Según Graphisoft (2011), las grandes ventajas de esta tecnología, en comparación a las plataformas de diseño digital convencionales, es el gran detalle de información adicional sobre los materiales del edificio y sus características. Con esto el modelo virtual pasa de ser una representación geométrica a un manejo de información de entidades constructivas relacionadas y coherentes entre sí. Autodesk (2011) expone también que los mayores beneficios de los programas BIM es la posibilidad de, a través de simulación y visualización, generar estudios y análisis de rendimiento, confort, concordancias de partes como puertas y ventanas, y, sobre todo, manejo aproximado de costos iniciales de proyecto.

Algunos de los software más conocidos y utilizados dentro de las plataformas BIM son REVIT, de Autodesk; ArchiCAD, de Graphisoft y CATIA, de Dassault Systemes. Estos permiten proyectar de manera integrada con el beneficio adicional del uso del diseño paramétrico.

Fig. 20: Interfaz de modelado BIM. (Fuente: Autodesk.com)


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› Algunas de las ventajas que presentan los software BIM son las siguientes (Assael, 2006):

→ Mejor Coordinación: Generarse una integralidad entre las diversas áreas involucradas en el diseño, se genera una interrelación de las disciplinas de proyectación arquitectónica, permitiendo un manejo más coordinado de las partes involucradas.

→ Aumento de la Productividad: Al ser el software el que se encarga de gestionar las variantes involucradas, se requieren menos horas de trabajo por parte del arquitecto para concretar una propuesta arquitectónica, lo que conlleva a una mayor rapidez de producción.

→ Diseño y mejor calidad de Detalle: El software condiciona el proceso de diseño, pues éste exige un nivel de detalle que obliga al arquitecto a tener que considerar cada elemento del proyecto. De esta manera se genera una habilidad, por parte del diseñador, a encontrar soluciones constructivas de forma más ágil.

→ Control de la Información del Proyecto: El manejo de información de elementos para edificación del BIM permite realizar tareas de cubicación y estimación de costos, lo que permite prever cambios ante algún imprevisto antes de proceder con el proceso de construcción.

→ Facilita la relación con el Cliente: El uso del modelado tridimensional integrado del software permite generar un mayor grado de representación y entendimiento de la propuesta arquitectónica, estableciendo una mejor comunicación entre el arquitecto y el cliente. Además, mediante el manejo de información de elementos, se pueden resolver dudas y observaciones puntuales por parte del cliente.

Debido a estas características y ventajas es que los sistemas BIM aportan una visión macro del proyecto, permitiendo al arquitecto tomar decisiones más acabadas en pos de la Constructividad de su propuesta. Esto disminuye los márgenes de error ante los factores transversales de la Constructividad, generando una mejor comunicación y coordinación entre las entidades que participan en un proyecto, simplificando las tareas de construcción al estar definidas con anterioridad. Estas tecnologías de integración digital optimizan el traspaso de las decisiones de diseño hacia las acciones constructivas, reduciendo la aparición de inconvenientes no previstos que puedan atentar contra la calidad final de la obra. Cabe destacar que estas plataformas BIM no buscan la reemplazar la labor del arquitecto referente a la toma de estas decisiones, ni menos a dejar de hacerse cargo de las gestiones en obra. Los BIM solo son una herramienta de integración que aporta integración y coherencia proyectual a la propuesta arquitectónica, la cual se sigue rigiendo por las decisiones del arquitecto.


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El Control Numérico Computarizado CNC (Computer Numeric Control) es una tecnología basada en la automatización de procesos y ejecución de tareas mediante comandos u órdenes específicas a ejecutar por parte de una maquina determinada. La tecnología CNC tuvo sus orígenes en el NC (Numeric Control) en la década del 1960 y permitía dirigir y controlar posicionamientos y desplazamientos de las herramientas (efectores), mediante información numérica (Códigos) definida por un determinado programa (puede ser o no computacional). Los primeros instrucciones de códigos NC se entregaban hacia la maquina mediante plantillas físicas con perforaciones en series determinadas. Cada una de estas perforaciones se traducía en una tarea específica para la máquina, el intervalo entre cada una de estas se traducía en la velocidad de tiempo para ejecutarla, mientras que la posición de estas dentro de la placa dictaba la secuencia de operación. Con la introducción de las capacidades informática de los computadores para poder ejecutar comandos de manera rápida y ordenada, el NC se convierte en CNC en la década del 1970. La aparición del CNC generó una apertura de horizontes para la industria de la fabricación en masa, pues pudo automatizar las operaciones que tradicionalmente se hacían a mano, y abrir nuevas posibilidades para procesos imposibles de realizar de manera tradicional14. Esto logró agilizar la fabricación y la operatividad dentro de la industria manufacturera, convirtiéndose en lo que se conoce actualmente.

El principio operativo CNC consiste básicamente en una serie de comandos de instrucciones que se asignan a través de un computador o sistema de control digital, de manera ordenada y específica, a una máquina para que ejecute cierta labor de manera automática, seriada y precisa. Una máquina que ejecuta acciones mediante una orden CNC se denomina “Maquina CNC”, pudiendo ser maquinarias de Corte, de Sustracción, de Adición, de Deformación, de Asistencia, o Sistemas de Apoyo Mecánico. Según Apcircuits (2011), las máquinas CNC operan mediante una plataforma digital computarizada que inyecta una serie de códigos de instrucciones, clasificados en 2 categorías, los M-CODE (acciones de movimiento complementario) y los G-CODE (acciones de movimiento y ejecución del efector). Adicionalmente existe, en algunos casos, el uso de códigos HPGL (Hewlett & Packard Graphics Language), comúnmente utilizados en los sistemas de barrido de coordenadas de impresiones y plotters. Los códigos CNC dirigen los movimientos, trazos y acciones de la máquina, controlando por completo el maquinado15: cómo ejecutarlo, a qué velocidad ejecutarlo, en cuántos pasos y con qué restricciones.

14 Si bien el NC automatizaba gran parte de las tareas a ejecutar de manera tradicional, este todavía dependía de un proceso análogo y

manual al realizar la elaboración de las placas de comandos NC, puesto que su programación y calibración quedaba a cargo de personas con métodos tradicionales. Debido a esto es que se considera al CNC como un punto de inflexión de mayor impacto en la industria manufacturera. 15 El Maquinado se refiere al proceso de ejecución de una maquina CNC sobre un material determinado, alterándolo, a fin de elaborar

el producto diseñado.


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PRODUCTO A EJECUTAR

Listado de procesos

necesarios para ejecución

Listado de tareas a ejecutar dentro de cada proceso

Orden secuencial y coherente de las tareas a ejecutar

Condicionantes y restricciones CNC

de las tareas a ejecutar

GENERACIÓN DEL M-CODE/G-

CODE/HPGL PARA CNC

Ejecución de las instrucciones de los

códigos por la maquina CNC

EJECUCIÓN DEL PRODUCTO

Fig. 21: Etapas operacionales dentro de un proceso CNC. (Fuente: Elaboración propia)

Fig. 22: Flujo de códigos CNC desde computador hacia dispositivo de maquinado. (Fuente: es.cimco.com)


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Las siglas CAD/CAM hacen alusión al acrónimo de Computer Aided Desing y Computer Aided Manufacturing respectivamente, y se refieren a la relación entre las tecnologías de diseño y las de manufactura digital asistida por computador. Esta relación se concretó en la década del 1980, donde se generalizó el uso de las técnicas CAD/CAM propiciada por los avances en hardware y la aparición de aplicaciones en 3D capaces de manejar superficies no convencionales y modelado sólido (principalmente representaciones y uso intensivo de CAD). Con esto se generan variadas aplicaciones en todos los campos de la industria que usan técnicas CAD/CAM para la fabricación de elementos en serie de forma automatizada. Ya en la década del 1890 se establece una automatización cada vez más completa de los procesos industriales en los que se va generalizando la integración de las diversas técnicas de diseño, análisis, simulación y fabricación. La evolución del hardware y el software hacen posible que la aplicación de la tecnología CAD/CAM pueda ser capaz de materializar, con gran precisión, el diseño que se encuentra dentro de una plataforma virtual. En la actualidad, el uso intensivo de tecnologías CAD/CAM asegura la comunicación total y absoluta entre el diseño modelado y el objeto materializado, ya que son el mismo elemento en cualquiera de las dos fases, lo que permite disminuir costos, aumentar la calidad y reducir el tiempo del diseño/fabricación. Destacando que estos conceptos son vitales a la hora de enfrentarse a una industria manufacturera automatizada. Debido a lo anterior el uso de estas técnicas ha dejado de ser una opción dentro del ámbito industrial, para convertirse en un requisito competitivo para una industria de producción manufacturera.

Dentro del compuesto CAD/CAM, el término CAD hace alusión al uso de sistemas informáticos en la creación, modificación, análisis u optimización de un producto, a través de plataformas virtuales. Mientras que el término CAM alude al uso de sistemas informáticos para la planificación, gestión y control de las operaciones de una planta de fabricación mediante una interfaz directa o indirecta entre el sistema informático y los recursos de producción. De esta manera, las aplicaciones del CAM se dividen en dos categorías:

→ Interfaz directa:

Son aplicaciones en las que el computador se conecta directamente con el proceso de producción para monitorear su actividad y realizar tareas de supervisión y control. Así pues estas aplicaciones se dividen en dos grupos:

Supervisión: implica un flujo de datos del proceso de producción al computador con el propósito de observar el proceso y los recursos asociado, recogiendo datos y almacenándolos para un uso correctivo posterior.

Control: supone un paso más allá que la supervisión, ya que no solo se observa el proceso, sino que se ejerce un control basándose en dichas observaciones y en los datos recolectados.


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AREA DE FABRICACIÓN

Datos Proceso

COMPUTADOR (CONTROL)

Señales de Control

Datos Proceso

COMPUTADOR (SUPERVISIÓN)

AREA DE FABRICACIÓN

→ Interfaz indirecta:

Se trata de aplicaciones en las que el computador se utiliza como herramienta de ayuda para la fabricación, pero en las que no existe una conexión directa con el proceso de producción.

Refiriéndose a la interfaz directa, el proceso de control es el más integrado en términos de elaboración de un producto, ya que se genera una retroalimentación (feedback) en tiempo real del proceso, pudiendo corregir de manera inmediata algún cambio en la elaboración.

› Una de las técnicas más utilizadas en la fase de fabricación automatizada es el CNC, generando

instrucciones programadas que controlan maquinas con determinadas funciones que cortan, doblan, perforan o transforman una materia prima en un producto terminado, acorde a requerimientos específicos del fabricante. Las actuales aplicaciones informáticas y digitales son capaces de generar, de manera automática, gran cantidad de instrucciones de control numérico computarizado utilizando información geométrica generada en la fase de diseño CAD. Esta se traduce a través del M-CODE/G-CODE, lenguaje de instrucciones CNC, en acciones sobre un material determinado. Estas acciones consideran la herramienta, la velocidad, las fases de trabajo, etc., a utilizar para llevar a cabo el objeto diseñado. La información de códigos CNC se encuentra dentro de una base de datos para su uso posterior, con la finalidad de reducir la intervención humana, referente a operarios, y agilizar las tareas de producción en serie. La generación informática de una base de datos de los procesos CAD/CAM puede convertirse en un recurso de manejo y control en los procesos, determinando el aprovisionamiento de materias primas, herramientas y tiempos necesarios para llevar a cabo el programa de trabajo eficientemente.

Fig. 23: Interfaz Directa “Supervisión” (Fuente: Elaboración Propia)

Fig. 24: Interfaz Directa “Control” (Fuente: Elaboración Propia)


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•PROCESO DE DISEÑO

•Modelado.

•Análisis.

•Optimización.

•Evaluación.

•Documentación.

CAD

•PLANIFICACIÓN DE PROCESOS.

•Planificación de producto.

•Adquisición de herramientas y materia prima.

•Programación Control Numérico.

•PRODUCCIÓN.

•CONTROL DE CALIDAD.

•EMBALAJE

CAM•DISTRIBUCIÓN.

•MARKETING.

•Nesecidades de Diseño.

•Especificaciones y Requerimientos.

•Informe vialidad.

•Conceptualización.

POSIBLE REINCORPORACIÓN A

CAD

› El uso del CAD/CAM es muy variado, desde la producción de dibujos y diseño de documentos, animación

digital, análisis ingenieril, hasta el control de procesos, control de calidad, etc. debido a esto existen una serie de actividades y etapas que se realizan en el diseño y fabricación de un producto. Estas se pueden ver en el siguiente diagrama.

De esta manera para materializar un producto se procede mediante dos fases principales, el de diseño CAD y el de fabricación CAM. Por un lado, el proceso de diseño se puede dividir en una fase de síntesis, donde se crea el producto, (por ejemplo la conceptualización y diseño de un estanque de acumulación de agua); y una fase de análisis donde se corrobora, optimiza y evalúa el producto creado (capacidad del estanque, uniones, superficie de material a utilizar, etc.). Una vez finalizadas estas fases se aborda la etapa de fabricación donde, en primer lugar se planifican los procesos a realizar y los recursos necesarios, concretando en la fabricación del producto (elaboración y terminación del estanque de acumulación de agua diseñado). Dentro de la elaboración del producto se incorpora de manera intrínseca el control de calidad. Como etapa adicional, una vez conforme con el producto elaborado, se procede a la fase de distribución y marketing, donde se pueden desprender datos y posibles modificaciones para reincorporar en la fase de diseño CAD. Este esquema de fabricación de un producto es de carácter iterativo, en constante ajuste, buscando afinar el proceso hasta llegar al óptimo. En los siguientes diagramas se puede ver una profundización de las tareas dentro del proceso de diseño y fabricación, CAD y CAM respectivamente.

Fig. 25: Ciclo de Producción Tipo (Fuente: Elaboración Propia)


[]

Definición del Modelo Geométrico

Definición del traductor

Modelo Geométrico

Algoritmo de interface

Algoritmo de análisis

Generación de planos y detalles

Documentación

Al proceso CAM

Modelo Geométrico

Algoritmo de interface

Planificación de Procesos

Programación Control Numerico

Inspección

Ensamblado

Embalaje

A distribución y Marketing

Fig. 26: El proceso CAD y CAM (Fuente: Fundamentos del KBE “Knowledge Based Engineering”. Capítulo 2. Sistemas de CAD/CAM. 2008)

Cambios en

el diseño


[]

FASE DE FABRICACIÓN

Planificación de procesos

Mecanizado de piezas

Inspección

Ensamblaje

HERRAMIENTAS CAM REQUERIDAS

Herramientas producción, análisis de costes, especificaciones de materiales y herramientas.

Programación de control numérico (G-CODE).

Aplicaciones de inspección.

Simulación y programación de robots.

Tabla 6: Herramientas CAM para el proceso de fabricación (Fuente: Fundamentos del KBE “Knowledge Based Engineering”. Capítulo 2. Sistemas de CAD/CAM. 2008)

FASES DE DISEÑO

Conceptualización del diseño

Modelado del diseño y simulación

Análisis del diseño

Optimización del Diseño

Evaluación del diseño

Informes y documentación

HERRAMIENTAS CAD REQUERIDAS

Herramientas de modelado geométrico.

Las anteriores más herramientas de animación, ensamblaje y aplicaciones de modelado especificas.

Aplicaciones de análisis generales,aplicaciones a medida.

Aplicaciones a medida, optimización estructural.

Herramientas de acotación, tolerancias, listas de materiales.

Herramientas de dibujo de planos y detalles, imágenes color.

Tabla 7: Herramientas CAD para el proceso de diseño (Fuente: Fundamentos del KBE “Knowledge Based Engineering”. Capítulo 2. Sistemas de CAD/CAM. 2008)


[]

› Dentro del funcionamiento de esta relación de diseño y fabricación asistida por computador, en relación

con las áreas que se encuentran involucradas en sus procesos, existen los siguientes componentes:

Modelado Geométrico: Se utiliza de manera intensa al generar métodos de representación de elementos geométricos a través de un modelo CAD.

Técnicas de Visualización: Principalmente se utiliza para generar imágenes a partir del modelo generado en CAD.

Técnicas de Interacción Gráficas: Se refiere al soporte de entrada para la información geométrica del sistema de diseño CAD.16

Interfaz de Usuario: Es uno de los componentes más importantes en el proceso CAD/CAM, ya que del diseño de ésta depende en gran medida el buen funcionamiento de las herramientas y procesos. Literalmente es la conexión para el operador entre las faces CAD hacia el CAM.

Base de Datos: Se refiere al soporte informático del modelo, como las componentes del diseño, resultados de análisis y propiedades de fabricación del elemento a materializar.

Métodos Numéricos: Son la base de los métodos de cálculo utilizados para llevar a cabo procesos de análisis y simulación dentro de cualquier plataforma con un sistema CAD/CAM.

Conceptos de Fabricación: Son conocimientos relacionados con las máquinas, herramientas y materiales necesarios para llevar a cabo los procesos de fabricación a través del CNC.

Conceptos de Comunicaciones: Son conocimientos relacionados con el manejo de la informática y los medios digitales necesarios para interconectar los sistemas, dispositivos y maquinas en una plataforma CAD/CAM.

16 Los conceptos de Modelado Geométrico, Técnicas de Visualización y Técnicas de Interacción Gráficas, fueron abordados de manera

más detallada en el capítulo “3.4. El impacto de las plataformas digitales en la comunicación entre el diseño y la producción” del presente documento.


[]

Fig. 27: Componentes del CAD/CAM (Fuente: Fundamentos del KBE “Knowledge Based Engineering”. Capítulo 2. Sistemas de CAD/CAM. 2008)

CAD/CAM

Modelado Geométrico

Técnicas de Visualización

Técnicas de Interacción

Gráficas

Interfaz de Usuario

Base de Datos

Métodos Numéricos

Conceptos de Fabricación

Conceptos de Comunicaciones


[]

›

→ Manufactura por Corte: Son herramientas CNC que ejecutan un corte, como acción del efector, en un material determinado dentro de un plano de trabajo en 2D. La máquina se desplaza mediante coordenadas en el los ejes X e Y, en algunos casos se agrega una pequeña fracción de movimiento en el eje Z. Algunos ejemplos de máquinas de corte CNC son la Cortadora Laser, Cortadora de Plasma, Cortadora por Oxicorte y la Cortadora por Chorro de Agua (WaterJet).

→ Manufactura por Sustracción: La llegan a cabo maquinas CNC dotadas de un efector que sustrae parte del material original para poder elaborar la pieza deseada. El desplazamiento del efector de estas máquinas se realiza mediante coordenadas tridimensionales a 3, 4, 5 ejes, entre otros. Algunos ejemplos de máquinas de sustracción CNC son los Router de Fresado, Router de Torneado, Taladradora CNC, entre otras.

→ Manufactura por Adición: Al contrario que la manufactura por sustracción, la manufactura aditiva se lleva a cabo a partir de la deposición aditiva de materiales, capa a capa, para reconstituir el objeto a fabricar. Las maquinas CNC de adición poseen un actuador que oficia de inyector o dispensador del material dentro de un plano tridimensional de 3 ejes (X, Y, Z). El material de dosificación utilizado en la manufactura por adición es de naturaleza sintética que mediante una reacción química, ya sea en presencia de aire o radiación UV, se solidifica para crear la pieza diseñada. La máquina CNC aditiva más conocida es la Impresora 3D, también existen otros métodos como la Estereolitografia, PolyJet, Fused Deposition Modelling, Electron Beam Melting, entre otros. La manufactura aditiva es considerada como la precursora del Prototipado Rápido y la Manufactura por Capas17.

→ Manufactura por Deformación: Este método, a diferencia de los anteriormente nombrados, no interviene la cantidad de material, pues su funcionamiento se basa en la manipulación formal del material inicial. Los movimientos de estas máquinas no se encuentran condicionados por el uso de coordenadas, ya que responden exclusivamente a los movimientos mecánicos repetitivos de las mismas (flexión, compresión, tensión, etc.). En esta categoría se pueden encontrar la Dobladoras CNC y la Plegadora CNC.

→ Máquinas de Asistencia: Son las máquinas que ofrecen apoyo CNC a los procesos CAM. Principalmente asisten con operaciones específicas dentro de un conjunto de tareas mayor. Las máquinas de asistencia principalmente se componen por brazos robóticos de 5 y 6 ejes, controlados por CNC. Estas herramientas pueden asistir un proceso de fabricación mediante cualquiera de las operaciones de manufactura antes expuestas.

17 Las principales características y funcionamientos de estos métodos de manufactura aditiva serán tratados con mayor detalle en la

sección “3.5.3. Rapid Manufacturing y Layer Manufacturing” del presente capítulo.


[]

Fig. 28: Operaciones CAD/CAM y su relación con el Prototipado Rápido. (Fuente: Elaboración Propia)

OPERACIONES CAD/CAM

Manufactura por Corte

-Cortadora Laser.

-Cortadora de Plasma.

-Cortadora Oxicorte.

-Cortadora por Chorro de Agua (WaterJet)...

Manufactura por Sustracción

-Router de Fresado.

-Router de Torneado.

-Taladradora CNC...

Manufactura por Adición

-Impresora 3D.

-Estereolitografia.

-PolyJet.

-Fused Deposition Modelling.

-Electron Beam Melting...

PROCESOS DE MANUFACTURA UTILIZADOS PARA EL PROTOTIPADO RÁPIDO

Manufactura por Deformación

-Dobladoras CNC.

-Plegadora CNC

Máquinas de Asistencia CNC

(Brazos Roboticos)


[]

› → Eliminación o Disminución de Errores: Al ser un proceso realizado por máquinas que son reguladas de

forma computarizada, las acciones son ejecutadas con mayor precisión, obteniendo piezas con un acabado más limpio y exacto que en un proceso manual.

→ Reducción de Costos en Mano de Obra: Se requiere un número menor de mano de obra bruta, pues ésta se reemplaza con un número mucho menor de mano de obra especializada. Éstas se dedican principalmente a controlar la maquinaria, las cuales reducen la fuerza de trabajo de las personas.

→ Optimización de Proceso de Producción: Los procesos automatizados generan una mayor producción, una reducción del tiempo de fabricación y un mayor control del proceso mediante la programación del maquinado. Además realizan un uso eficiente del material con el que se elaboran los productos, reduciendo costos y materias primas.

→ Menor Desgaste de Herramientas de Trabajo: Las herramientas de corte, laser, plasma, doblado, plegado, etc., se desgastan de forma más lenta que las herramientas tradicionales.

→ Mayor Seguridad para el Trabajador: El control del proceso de fabricación se genera mediante programas computarizados, lo que evita el contacto físico innecesario entre el operador y la herramienta de trabajo. Esto permite un ambiente de trabajo más seguro al disminuir los posibles accidentes en el proceso.

Fig. 29: Ventajas del CAD/CAM ante métodos de producción tradicional. (Fuente: Elaboración Propia)

VENTAJAS CAD/CAM

Disminución de Errores

Menor Costo

Optimización de Procesos

Durabilidad de Herramientas

Seguridad


[] ∆

› Una vez asentado el desarrollo de la tecnología CAD/CAM a nivel industrial, se comenzaron a barajar

diversas aplicaciones de ésta en distintas áreas. Debido a la capacidad de generar productos de manera rápida, precisa y con un eficiente manejo del material, el CAD/CAM comenzó a ser orientado a problemas específicos de fabricación. La necesidad de elaborar elementos con un alto nivel de detalle y con complejidad de formas, provocó una incursión de ésta en la generación de prototipos. Los prototipos están orientados a generar el primer objeto, con posterior comprobación de características, de una un conjunto de elementos elaborados en serie. Así nace el “Prototipado Rápido” o “Rapid Prototyping” (RP). El RP consiste básicamente en la utilización de la tecnología CAD/CAM para, mediante técnicas de manufactura aditiva, elaborar un modelo o prototipo real desde un diseño digital computarizado. El RP se lleva a cabo mediante el CAD/CAM, utilizando materiales sintéticos con características físico-químicas especificas según el proceso de Prototipado utilizado.

Los primeros usos del Prototipado Rápido se dieron fuertemente en el área de la industria automotriz y aeroespacial, ya desde hace más de dos décadas. Aquí podemos encontrar a Rolls Royce (en Derby, Reino Unido), donde se implementaron procesos de deposición de metal, desarrollándolos a tal punto que fueron capaces de proporcionar piezas de metal completamente densas con menos defectos que los de forja o fundición alternativas. El RP también tuvo un uso importante dentro de la industria médica, mediante la elaboración de piezas dentales y prótesis que poseían una forma compleja, imposible de recrear a la exactitud mediante métodos manuales. Si bien el campo de la industria automotriz, aeroespacial y manufactura médica ha incursionado en el uso del RP desde hace un par de décadas, el campo de la arquitectura no lo ha hecho con tal nivel de avance. A diferencia de la industria manufacturera, los principios productivos de la arquitectura no han variado mucho de hace cientos de años. Los romanos inventaron la argamasa cerca del 100 A.C., lo cual fue el origen del Hormigón en la construcción, y 2.200 años más tarde todavía se sigue utilizando como material de construcción primario. Y en la actualidad solo se ha innovado en su resistencia (hormigón armado de alta performance) y en las variantes de manipulación formal y constructiva de éste. Esto demuestra que los principios fundamentales de la construcción no han cambiado desde hace cientos de años. La irrupción del RP han propiciado la liberación de los “oficios manuales”, abriendo nuevas posibilidades de aplicación en la industria de la construcción y, por ende, en la proyectación arquitectónica.

18 Según “Freeform Construction: Mega-scale Rapid Manufacturing for construction”. R.A. Buswell, R.C. Soar, A.G.F. Gibb, A. Thorpe.

(2007). Journal Automation in Construction. Elsevier B.V.

Fig. 30: Concepto base del proceso de Prototipado (Fuente: Elaboración Propia)

PROTOTIPADO RAPIDO

Prototipos

- Conceptuales

- Funcionales

- Técnicos

- Pre-serie.

permite

- Verificar funcionalidad.

- Evaluar Costo.

-Evaluar Tiempo de Flujo.

- Evaluar Respuesta del Mercado.


[]

Actualmente el RP ha dado espacio a lo que se denomina “Sastrería Geométrica”, consistente en un proceso de ensayo y error de modelos y propiedades físicas, ajustándolas hasta el punto óptimo de desempeño requerido por el fabricante. La Sastrería Geométrica posee un carácter iterativo de permanente ajuste, tanto desde el diseño como de la manufactura. Por otro lado, realizando un alcance conceptual, cabe destacar que el Rapid Prototyping (Prototipado Rápido), Rapid Manufacturing (Manufacturado Rápido), Free Form Construcction (Construcción de Formas Libres) y Aditive Manufacturing (Manufactura Aditiva), se refieren a la misma familia de procesos. En términos generales, estos procesos se sirven de la manufactura por adición para llevar a cabo la elaboración de un elemento determinado. Los procesos antes mencionado, como bien se expuso en el apartado anterior, contrastan con los métodos tradicionales, como la de sustracción o deformación.

Para efectos de esta investigación se utilizará el término de “Rapid Manufacturing” (RM) para referirse a todo el espectro de técnicas aditivas utilizada en la manufactura de elementos de formas libres. También se pretende dejar claro que, contrariamente al nombre, Rapid Manufacturing no se refiere a la aceleración del proceso de fabricación, sino que simplemente elimina la necesidad de herramientas, acortando así el tiempo de producción.

Fig. 31: Sastrería Geométrica y la relación del ciclo de diseño dentro del Rapid Prototyping (Fuente: R.A. Buswell et al. / Automation in Construction 17 (2008) 923–929 )

Fig. 32: Resultado del prototipado rápido de un bloque de motor.

(Fuente: 3ders.com)


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Fig. 33: Etapas dentro del proceso de Rapid Manufacturing. (Fuente: Elaboración Propia)

Sólid

o V

irtu

al 3

D

CAD

Caracteristicas geométricas del elemento a modelar.

Mal

la d

e Su

per

fici

e 3

D

STL

Conversión del modelo a geometrico en lenguaje de malla por tirangulación.

Co

nto

rnea

do

2.5

D

SLICE

Creación de listas de contornos a partir de la descomposición del modelo en capas con espesor. Uso de formato SLC y Bitmap.

Dat

os

de

Intr

ucc

ion

es 0

D

G-CODE

Traduccón de las capas a lenguaje de instrucciones CNC. Uso de código HPGL para sistemas basados en operaciones de cabezal por inyección.

Sólid

o R

eal 3

D

FÍSICO

Elaboración "layer by layer" del objeto modelado mediante manufactura aditiva. Utilización de materiales sintéticos y de reacción físico-química.

› El Rapid Manufacturing se basa en las técnicas de Manufactura Aditiva. Se define el término de la

Manufactura Aditiva o “Aditive Manufacturing” (AM), según el “American Society for Testing and Materials” (ASTM), como: Proceso de unir y juntar materiales para crear objetos a partir de datos de un modelo 3D, generalmente capa sobre capa. Dicho de otra manera, se refiere al proceso aditivo basado en el principio de materialización por capas sucesivas, originadas y manipuladas en un sistema tridimensional CAD, y concretadas físicamente por herramientas CAM. Los procesos que se deben realizar, a modo general, se pueden apreciar en el siguiente diagrama:

→ CAD: Se inicia el proceso al generar el modelo virtual del objeto que se desea elaborar. El modelo inicial es de una geometría sólida, es decir, todo lo que no corresponde a vacíos o perforaciones en la pieza se considera como lleno y, por ende, con presencia de material de modelado.

→ STL: El modelo geométrico CAD se convierte en un archivo STL (Standard Triangulación Language), donde toda la superficie que rodeaba el sólido inicial se convierte en una malla reticulada en base a triángulos. Debido a que la triangulación genera un margen de error con respecto a la geometría inicial, sobre todo con las formas curvas, es que la precisión de la malla dependerá del número de subdivisiones triangulares que se realicen en la superficie.

→ SLICE: En esta etapa se evalúa la malla triangulada, con el con el objetivo de definir la dirección del desarrollo de la pieza, es decir, definir el sentido y dirección del crecimiento por adición de material. Una vez definido el crecimiento óptimo, se procede a generar el “Slicing”, el cual consiste descomponer los contornos de la malla mediante cortes del modelo, capa por

Fig. 34: Conversión STL: Mallado de Superficie 3D en base a Triangulación. (Fuente: Cristina Contu, 2010. )


[]

capa, de manera superpuesta. La generación de los contornos mediante Slicing dependerá del espesor de la capa, condicionada por la cantidad de material a depositar entre cada una de éstas. En esta etapa es donde se evalúa la necesidad de incorporar soportes provisorios para zonas del modelo que se encuentren en voladizo al momento de ejecutar la capa. La fase de Slicing es la más importante dentro de todo el proceso, pues aquí es donde se determina el tiempo de elaboración, el espesor de la capa y el acabado de la pieza. Esta última dependerá de que tan delgada sea la capa aditiva de material, puesto que el proceso de RM genera un acabado con vetas en la superficie denominado “staircase effect” o “efecto escalera”, muy notorio en la confección de superficies curvas.

→ G-CODE: Esta fase se refiere a la traducción de las capas generadas en el Slicing a instrucciones numéricas CNC (G-CODE/HPGL) para ejecución en las maquinas aditivas. Aquí las capas son ordenadas de forma secuencial según la dirección del desarrollo de la pieza, y son enviadas una a una para su elaboración por parte de la máquina. En esta etapa se pueden llevar a cabo simulaciones del proceso, a fin de detectar posibles incongruencias con el modelo original, alteraciones en el montaje de las capas, terminación aceptable del elemento, etc.

→ FÍSICO: La máquina aditiva CNC procede, a través del archivo STL que se tradujo en códigos CNC, con la construcción de la pieza modelada “layer by layer” (capa por capa). Se comienza el proceso al generar la primera capa base sobre un plano de trabajo XY (superficie móvil dentro de la máquina), a partir de ésta se irán depositando las siguientes secciones del elemento mediante el descenso controlado del plano de trabajo. Tanto la distancia de descenso en Z como la deposición de material se realizan de acuerdo al orden y parámetros establecidos en el Slicing. Generalmente se utilizan materiales sintéticos para la deposición, los cuales reaccionan de forma físico-química ante la presencia de aire, calor, radiación UV, laser, ligante, etc. Una vez terminado el proceso de “layer by layer” se procede a la limpieza de residuos o excedente no deseados, al retiro de los soportes provisorios (si es que hubiesen) y al post tratamiento de superficie, comúnmente de forma manual.

Fig. 35: Representación del proceso de fabricación 3D del Rapid Manufacturing (Fuente: R.A. Buswell et al. / Automation in Construction 16 (2007) 224–231)


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Gráfico 2: Relación entre dZ y error acumulativo entre capa; Memoria requerida para un volumen de 500m3 en función del espesor del material depositado en capa. (Fuente: R.A. Buswell et al. / Automation in Construction 17 (2008) 923–929 )

Dependiendo del grado de la Sastrería Geométrica, y la conformidad de la pieza, se procede con el rechazo o aceptación de la pieza para uso final. El principal desafío para generar piezas de uso final, más allá de un correcto diseño, está en el desempeño del material con el cual se elabora. El desarrollo de materiales juega un papel clave en la realización de una verdadera funcionalidad de las piezas producidas utilizando Tecnologías de fabricación Rápida. Componentes de alta ingeniería, tales como árboles de levas, cajas de cambios, etc., no se podían fabricar en los comienzos del RM; sin embargo utilizando los avances en tecnologías actuales, se pueden lograr piezas de buena calidad funcional, como lo ha logrado la industria automotriz de Rolls Royce en Reino Unido.

Existen además ciertas precauciones que tomar a la hora de llevar a cabo cualquier proceso de Rapid Manufacturing. Estas radican en la etapa de Slicing, donde se genera la descomposición por capas. Buswell (2008) asegura que, en relación al procesamiento de datos desde un CAD a un objeto físico, la creación del archivo STL se considera como el eslabón más débil, puesto que aquí es donde se generan los errores acumulativos. Estos errores se refieren a la incongruencia con la geometría inicialmente modelada, debido al desfase nominal ocasionado por el espesor del material depositado en cada capa. Como se puede ver en los siguientes gráficos, a mayor espesor de capa (dZ) mayor error acumulativo; mientras que, referente a la capacidad del hardware controlador del sistema, a menor dimensión del espesor de la capa (mm), mayor resolución y mayor requerimiento de memoria para su ejecución (GB).


[]

TÉC

NIC

AS

DE

RM

POLVO

De 1 componente

Selective Laser Sintering

Selective Laser Melting

Electron Beam Melting

De 1 componente + Ligante

Impresión 3D

LÍQUIDO

Estampado a contacto

Multi Jet Modelling

Drop on Demand

Fotopolimerizado

Lámpara UV. PolyJet

Laser Estereolitografia

SÓLIDO

EncoladoLaminated Object

Manufactoring

EstrusiónFused Deposition

Modelling

› Existen diversos tipos de RM, estos se diferencian principalmente en las herramientas utilizadas, tipo de

material depositado y forma de elaborar el producto; sin embargo todas poseen el mismo principio de elaboración aditiva por deposición de material “Layer by Layer” presentado en la sección anterior. A continuación se presentan las variantes existentes en el Rapid Manufacturing y sus principales características.

19 Según: 3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING. Las técnicas de automatización aplicadas a la construcción arquitectónica: El “RAPID

BUILDING”. Doct. Ing. Cristina Contu. Master Universitario Tecnología en la Arquitectura. Línea: Construcción e Innovación Tecnológica. UPC (Universitat Politècnica de Catalunya).2010.

Fig. 36: Técnicas de Rapid Manufacturing según material utilizado. (Fuente: 3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING. Las técnicas de automatización aplicadas a la construcción arquitectónica: El “RAPID BUILDING”. Cristina Contu.2010.)


[]

→ Estereolitografia (STL)

Se basa en el manejo de 4 elementos fundamentales para su correcto funcionamiento: El Laser, la Óptica, la Química de Fotopolímeros y el Software. La Estereolitografia es la primera técnica desarrollada y la más difundida, basada en la polimerización de un líquido fotosensible mediante el impacto de un láser. Esto se lleva a cabo mediante la deposición de una solución que contiene un monómero epoxi líquido que, en presencia del láser, desencadena una reacción química que polimeriza el líquido, volviéndolo una partícula sólida. Para acelerar el proceso de elaboración de la pieza, el láser no solidifica totalmente el interior de las secciones de la pieza, por lo cual una vez terminado la reconstrucción del Slicing, se somete a un post-tratamiento con luz UV.

→ PolyJet

Este tipo de RM se realiza mediante la impresión inyectiva de polímeros fotosensibles a la luz UV. A diferencia de la Estereolitografia, el PolyJet utiliza un cabezal móvil que deposita el polímero para crear la capa sobre el plano de trabajo, sobre la cual dos lámparas UV generan un barrido para solidificar la capa. Una vez solidificada la capa, baja el plano de trabajo y se repite el proceso hasta finalizar la pieza. La pieza no necesita post-tratamiento, pues las lámparas UV solidifican la totalidad de la capa.

→ Multi Jet Modelling (MJM)

Este proceso es similar al PolyJet. La diferencia es que en éste procesos es un cartucho multi-inyector el que encarga de depositar un líquido termoplástico que se adhiere a la capa anterior mientras baja el plano de trabajo.

Fig. 38: Creación de un elemento con el proceso de PolyJet. (Fuente: Cristina Contu.2010.)

Fig. 39: Creación de un elemento con el proceso de Multi Jet Modelling. (Fuente: Cristina Contu.2010.)

Fig. 37: Creación de un elemento con el proceso de Estereolitografia. (Fuente: Cristina Contu.2010.)


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Fig. 41: Creación de un elemento con el proceso de Selective Laser Sintering. (Fuente: Cristina Contu.2010.)

→ Drop on Demand

Proceso similar al Multi Jet Modelling, con la diferencia de que en este caso son dos los cabezales que expulsan el material termoplástico de forma independiente, según la demanda de la capa a elaborar.

→ Selective Laser Sintering

El elemento se elabora mediante el uso de polvos termoplásticos, metálicos o de sílice. Para llevar a cabo este proceso se requiere de la mantención de un entorno con atmosfera inerte y con una temperatura cercana al punto de fusión del polvo, con el fin de no requerir un uso excesivo de energía y reducir los cambios de fase en el proceso. La RM por sinterizado no requiere aplicación de soportes, pues el mismo polvo que no se ha solidificado oficia de apoyo. El nivel de tratamiento posterior dependerá del material utilizado y de las capacidades mecánicas que se busquen, al igual que el grado de terminación de éste.

Fig. 40: Creación de un elemento con el proceso de Drop on Demand. (Fuente: Cristina Contu.2010.)


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→ Fused Deposition Modelling (FDM) En este se lleva a cabo mediante la fusión de un material sólido, el cual se deposita capa por capa hasta elaborar el elemento deseado. Este sistema utiliza alambres y varillas de diversos materiales, los cuales se funden a través de un cabezal de extrusión, y se depositan en delgadas capas mediante un inyector calibrado. El cabezal genera construye las capas en dos fases, en la primera el cabezal confecciona el contorno interior y exterior del elemento; mientras que en la segunda se encarga de rellenar el sólido interior, conforme el Slicing, para aumentar las propiedades mecánicas de la pieza. Aquí es esencial el correcto control de temperatura del cabezal de extrusión, pues de éste depende la integridad de la pieza. El elemento generado por este sistema no requiere de soportes provisorios, debido a que es el mismo material depositado el que se encarga de auto-soportar el modelo.

→ Laminated Object Manufactoring (LOM)

También conocida como laminación de hojas de papel, esta técnica de RM se basa en la unión progresiva, capa sobre capa, de láminas de papel, donde se elabora la sección del lleno de la pieza mediante laser o mecanizado CNC. Este procedimiento es capaz de generar modelos de gran tamaño, en comparación a los métodos anteriormente expuestos, debido a que su dimensión dependerá del plano de trabajo de la máquina que realice la sección. El Laminated Object Manufactoring se lleva a cabo a través de 3 pasos. El primer paso consiste en el corte de las secciones generadas en el Slicing dentro de las láminas de papel, las cuales se encolan una sobre otra, hasta generar el vació correspondiente al objeto a elaborar. El segundo paso consiste en generar el vaciado de material dentro de las láminas pegadas para reconstituir la pieza, estas mismas láminas ofician de molde para la forma del elemento. Por último, el tercer paso se refiere al desmolde, de manera cuidadosa y con las herramientas adecuadas, del objeto elaborado, derivándose al post-tratamiento final.

Fig. 43: Creación de un elemento con el proceso de Laminated Object Manufactoring. (Fuente: Cristina Contu.2010.)

Fig. 42: Creación de un elemento con el proceso de Fused Deposition Modelling. (Fuente: Cristina Contu.2010.)


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→ 3D Printing Esta tecnología, que nació de los modelados conceptuales en cerámica en el MIT de Boston, se ha asentado fuertemente en el área de producción de elementos metálicos. Este procedimiento guarda parentesco con el sinterizado por láser, ya que ambos utilizan polvos reactivos para crear la pieza; sin embargo el 3D Printing se diferencia por la utilización de un material adhesivo depositado a través de un inyector. De la misma forma que el Selective Laser Sintering, el 3D Printing utiliza el polvo no tratado como soporte de la pieza, y debe ser extraída cuidadosamente del polvo que rodea la cámara de trabajo de la máquina. La calidad del modelado en este procedimiento depende principalmente de las cualidades del líquido ligante o pegamento, ya que es éste el que se encarga de materializar las capas a través del polvo. El post-tratamiento del elemento elaborado radica en un proceso de tipo térmico-químico, el cual evita el deterioro posterior, además se pueden mejorar sus características mecánicas mediante técnicas de infiltración.

Fig. 44: Creación de un elemento con el proceso de 3D Printing. (Fuente: Cristina Contu.2010.)


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Fig. 46: Creación de un elemento con el proceso de Electron Beam Melting. (Fuente: Cristina Contu.2010.)

→ Selective Laser Melting (SLM) Este procedimiento corresponde a una variante del Selective Laser Sintering, en donde el destaca el uso de un polvo metálico reactivo de bajo punto de fusión, el cual requiere una fuente laser de mayor potencia para llevar a cabo el proceso. La principal ventaja esta técnica es que la pieza resultante es de una alta densidad, y con características metalúrgicas similares a las fabricadas tradicionalmente. Otro punto importante del Selective Laser Melting es que se debe realizar dentro de una cámara con una atmosfera inerte, esto para evitar que el polvo sufra un proceso de oxidación durante la acción del láser. El post-tratamiento de la pieza consiste en mejorar la superficie mediante pulido con arena o a mano. De manera adicional, el elemento se puede trabajar mediante perforación maquinada, fresada o roscada.

→ Electron Beam Melting

Es una variación del Selective Laser Sintering, de características y etapas idénticas al Selective Laser Melting. La única diferencia con el proceso anterior es que en esta técnica se utiliza un haz de electrones en vez de un láser, es decir una carga eléctrica para hacer reaccionar el polvo metálico en el plano de trabajo. La preparación, proceso y el post-tratamiento es el mismo que en el Selective Laser Melting.

Fig. 45: Creación de un elemento con el proceso de Selective Laser Melting. (Fuente: Cristina Contu.2010.)


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› Una vez masificándose el Rapid Manufacturing, y perfeccionándose la manufactura por capas, se

comenzaron a barajar nuevas aplicaciones cada vez a mayor escala, con piezas de mayor tamaño. El principio del RM, el Layer Manufacturing (manufactura por capas), se fue perfeccionando tanto en el uso del material como en la forma conseguida, lo que atrajo la atención de diseñadores de variados campos. El diseño arquitectónico no tardó en iniciar una búsqueda de posibles aplicaciones del RM dentro del campo de la construcción y elaboración de elementos personalizables. Buswell (2008) expone que el Layer Manufacturing se ve favorecido por el profundo interés de reproducir en la realidad la arquitectura diseñada, apuntando a la realización del “Free Form Construction” con componentes de forma libre a gran escala. Otra de las variantes que hace que el Layer Manufacturing se comience a idear para aplicaciones arquitectónicas es su capacidad de manipular a voluntad el material, optimizando su uso y dosificación en el proceso constructivo, demostrando una ventaja sobre los métodos tradicionales.

Procesos como la impresión 3D20 y la Estereolitografia21 se han vuelto altamente utilizados dentro de diversas áreas de manufactura, implementándose paulatinamente dentro del campo del diseño arquitectónico. Oficinas de arquitectura como Foster and Partners (Londres, Reino Unido) comenzaron a utilizar esta tecnología aditiva para la confección de modelos conceptuales, analíticos, y maquetas a escala de sus proyectos. Debido a la fidelidad del modelo elaborado con el virtualmente diseñado, es que se comenzaron a desarrollar avances en el campo arquitectónico para ir hacia un uso del Layer Manufacturing a mayor escala, apuntando al traspaso desde modelos de escritorio hacia construcciones reales.

La apuesta por el uso masivo del Layer Manufacturing a gran escala radica en la aplicación de posibles mejoras de los procesos constructivos tradicionales, pues estos se están volviendo cada vez más complejos para poder materializar propuestas arquitectónicas actuales. Esto además conlleva a un crecimiento de los factores y fases de materialización, complejizando el desarrollo constructivo y acrecentando la brecha para la aparición de posibles errores de procesos y fallas en la construcción. En la manera de implementar el Layer Manufacturing a la construcción a gran escala hay que tener presente que “el recrear procesos humanos a través de máquinas automatizadas es prohibitivamente difícil; sin embargo la automatización de procesos simples y elementales de manera operacional se vuelve útil” (Buswell 2008). Con esto se expone que la aplicación de esta tecnología a gran escala no busca recrear de manera literal las tareas constructivas tradicionales mediante máquinas que realicen la misma acción y de la misma forma que la mano de obra. Los procesos operacionales del Layer Manufacturing se realizan de manera simple y repetitiva, con lo cual se pueden obtener los mismos resultados que con un proceso tradicional, pero con una optimización de las tareas y el uso de recursos. Con esto se busca mejorar el proceso constructivo mediante métodos automatizados elementales, los cuales pueden contener un menor margen de error y mayor capacidad de control, aportando así a la calidad final de la obra.

Refiriéndose a los aportes que el Layer Manufacturing, uno de los principales fundamentos de la construcción automatizada es el logro de un trabajo eficiente y preciso, lo que evitaría reparaciones posteriores, sumado a una dosificación eficiente del material. En la siguiente tabla se puede apreciar las

20 Prototipado a partir de polvo más incorporación de un ligante líquido. 21 Prototipado a partir de líquido reactivo más la irradiación de un láser.


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relaciones y posibilidades de procesos de Rapid Manufacturing para la elaboración de elementos arquitectónicos de forma libre.

ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS

MEZCLA DE TECNOLOGÍAS

TRADICIONALES E HIBRIDAS

TECNOLOGÍAS PARA APLICACIONES FUERA DE

FAENA

OPORTUNIDAD DE APLICACIÓN DENTRO DE FAENA CON ESTRUCTURAS A GRAN ESCALA

Diseño + Comunicación Posibilidades de generar nueva arquitectura sumado a la personalización y diseño ergonómico. Evitar las líneas rectas y las esquinas.

Estructura Posibilidad de estructuras a la compresión/tracción simultánea.

Cubiertas y Toldos Posibilidad de cerramiento curvo monolítico.

Pisos, Cielos y Muros Sistemas de servicios integrados en separaciones y módulos volumétricos

Integración de las instalaciones interiores en la edificación desde fábrica

Superficies, Terminaciones y Decoración

Incorporación de sistemas de control en superficies

Posibilidad de terminaciones sin juntas

Posibilidad de construcción sin juntas, control de propiedades de superficies precisas y variedad de terminaciones superficiales mejoradas

Vanos y Aperturas Posibilidad de sistema de acristalamiento estructural

Posibilidad de sistema de acristalamiento estructural

Elementos de fijación, tapajuntas y uniones

Mejora la protección contra el clima

Eliminación de problemas en las interfaces de sistema

Tabla 8: Posibilidades del Layer Manufacturing para procesos de Construcción de Formas Libres (Fuente: R.A. Buswell et al. / Automation in Construction 16 (2007) 224–231)

De esta forma, una vez que el Layer Manufacturing se encuentre totalmente asentado y se consideren

todos los aspectos y posibles aplicaciones constructivas, la capacidad de integración y coordinación entre procesos y el uso eficiente de material propiciaran las siguientes ventajas (Buswell, 2007):

→ La integración de los servicios domiciliarios en la estructura significa cantidades reducidas de desperdicio, disminuyendo el tiempo de construcción y reduciendo la energía empleada.

→ Un mejor control sobre el depósito de acumulación de material con el que se está construyendo, resultará en un uso eficiente del mismo, mayor veracidad de las características y especificaciones estructurales, y mejores acabados interiores y exteriores.

→ Al poder considerar la estructura como un proceso constructivo homogéneo, se presentan menores deterioros durante los procesos, reduciendo la posibilidad de error y, por tanto, los costos trabajos de reparación.

→ El proceso constructivo integrado a una plataforma de control digital, basado en modelos CAD o BIM, se traducen en una mayor libertad de diseño y forma sin costo adicional.


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La implementación del Layer Manufacturing a gran escala adquiere mayor concordancia al momento de analizar la forma en que se acrecientan los procesos constructivos conforme aumenta el volumen a edificar. Generalmente existe una relación directamente proporcional entre el tamaño y complejidad de la obra con la necesidad de coordinación interdisciplinar y procesos necesarios para llevarla a cabo. El Layer Manufacturing puede reemplazar esto procesos dentro de una sección de la edificación con una menor necesidad de coordinación y control de estos. Por otro lado la exigencia del manejo del material utilizado se ve aumentada, requiriendo un control más preciso de éste, ya que es el material el encargado de dar forma, con mayor o menor grado de complejidad, a los diversos componentes del edificio.

Otras de las razones que reafirman los fundamentos de ir hacia una automatización en la construcción se basan en (Buswell, 2012):

→ Reducción de carga de trabajo físico para la mano de obra.

→ Aumento de la seguridad laboral dentro de los procesos constructivos al desligar al obrero de la ejecución directa de faenas peligrosas.

→ Reducción del tiempo de construcción en sitio al intervenir durante un periodo más corto, disminuyendo el impacto de zonas cercanas a la faena.

→ Reducción de costes de construcción al implementar un uso más eficiente del material y una mejor coordinación de los factores involucrados, aportando a una mayor Constructividad.

→ Aumento de la libertad de diseño arquitectónico al poder construir diversas formas con la misma cantidad de material.

→ Manipulación e interacción mediante plataformas BIM, lo que proporciona herramientas de control entre lo proyectado y lo construido.

Sin embargo para que el Layer Manufacturing se pueda aplicar a gran escala es necesario sortear una serie de estigmas a nivel mundial, los cuales se presentan como obstáculos para el paso del Layer Manufacturing al Rapid Building. Las principales limitantes de que no permiten un desarrollo rápido del Layer Manufacturing a gran escala son las siguientes (Khoshnevis, 2004):

› Falta de idoneidad de la tecnologías de fabricación automatizadas disponibles para productos de gran escala.

› Enfoques convencionales de diseño que no son adecuados para la automatización.

› Una proporción significativamente pequeña de la cantidad de producción v/s tipo de producto final, en comparación con otras industrias.

› Limitaciones en los materiales que se podrían emplear por un sistema automatizado.

› Falta de atractivo económico en equipos automatizados caros.

› Cuestiones administrativas.


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Actualmente éstos problemas ya se están mejorando de forma paulatina para acortar la brecha entre lo prototipable y lo construible. Existen diversos temas que se encuentran en estudio para la correcta implementación del Layer Manufacturing a gran escala, sin embargo los que más importancia adquieren son 2 elementos claves: el Costo y el Tiempo. Para analizar estas variables, la empresa “Z-Corporation” generó un estudio en base a la construcción de un muro, llevando a cabo dos procesos paralelos, uno de manera manual y el otro utilizando su tecnología de impresión 3D. El paramento de estudio consistía en un muro compuesto de 13 mm de yeso acabado interior en un bloque de hormigón de 100 mm, con una cavidad de 50 mm y 100 mm de recubrimiento exterior en ladrillo. Este muro debía de cumplir con las especificaciones constructivas y térmicas según estándares del Reino Unido. El muro poseía una dimensión de 5 m de largo por 3 m de altura. Para la construcción manual se utilizaron técnicas de armado tradicional, mientras que para el proceso automatizado se utilizó una impresora 3D a base de polvo de yeso con características similares a los materiales encontrados en la construcción actual. La pared impresa final se consideró sin procesos de terminación afinada, pues la impresora 3D realizó el acabado al momento de elaborar las capas. En base a este estudio se arrojaron los siguientes resultados (Buswell, 2007):

→ Haciendo algunos alcances al factor del costo, el valor de la máquina aditiva se considera de forma proporcional al volumen compilado del producto elaborado, lo cual influye en el costo de producción final. El uso del volumen de material resultó ser el 50% del normalmente utilizado en la construcción tradicional, sin embargo el precio de la tecnología y de los actuales materiales provocó un elevado costo final. Esto se debe a que esta tecnología, que normalmente se utilizaba a escala de escritorio, se está comenzando a utilizar de manera experimental dentro de un volumen mayor, con lo cual el factor clave del precio se relacionaría con la adquisición de materiales y la maquinaria

para su manejo. En el gráfico presentado se puede ver los costos de un muro normal y un muro de servicio (con instalaciones incorporadas), ambas superaron el valor de fabricación a precio de material.

Gráfico 3: Comparación de Costos en la Construcción del Muro de estudio. A la izquierda el Muro simple, a la derecha un Muro de servicio. (Fuente: R.A. Buswell et al. / Automation in Construction 16 (2007) 224–231)


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→ Respecto al tiempo, se evaluó la misma pared desde su construcción hasta su finalización, los resultados se compararon respecto a la construida de manera tradicional. La impresora 3D de Z-Corporation elaboró la pared bajo una tasa de acumulación de material de 43mm/h, lo que permitía un trabajo continuado de la deposición del material. No así el método tradicional, el cual requería suspender la labor cada aproximadamente 1m para permitir el proceso de curado del mortero, sin comprometer la integridad del muro. Esto provocó una segmentación de la continuidad de la faena, con lo cual la impresora 3D llevó ventaja al no tener la necesidad de realizar pausas durante el proceso. En el siguiente gráfico se puede apreciar la curva de desempeño lineal de la impresora 3D en comparación con el trabajo discontinuo del método tradicional.

A partir de este estudio realizado por Z-Corporation se pudo concluir un cierto grado de factibilidad en la implementación del Layer Manufaturing para aplicaciones en la construcción a gran escala. Si bien el tema del costo es una variable importante a considerar, éste se mitiga en cierta manera al incorporar costos post construcción por parte del sistema tradicional. La ventaja en tiempo, en libertad constructiva de la forma y la reducción de procesos para la elaboración de un mismo elemento, hacen que la oportunidad de integrar esta tecnología sea solo cosa de desarrollo tecnológico y accesibilidad de precio. Otro campo importante dentro de la utilización del Layer Manufacturing a gran escala es la optimización de la construcción automatizada, mediante un manejo inteligente de la geometría, lo que podría provocar un mayor rendimiento de las máquinas. Por último se encuentra la latente exigencia de los clientes de la industria de la construcción por diseñar y materializar estructuras que no pueden ser construidas por los métodos conocidos actualmente, por lo que estos nuevos procesos son vistos como una solución probable.

Gráfico 4: Comparación de Tiempos en la Construcción del Muro de estudio. Impresión 3D (línea continua) vs Muro con métodos tradicionales (línea segmentada). (Fuente: R.A. Buswell et al. / Automation in Construction 16 (2007) 224–231)


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El “Rapid Building” o “Construcción Rápida” nace del traspaso del Layer Manufacturing a una escala mayor, ya no generando modelos de escritorio o piezas aisladas, sino apuntando a la elaboración de edificios completos. El Rapid Building tiene como objetivo el generar un traspaso directo desde el diseño a la construcción, bajo el uso intensivo del CAD/CAD a escala macro, aportando una serie de ventajas por sobre la construcción tradicional. Algunas de estas ventajas, expuestas por los desarrolladores de estas tecnologías, serían: mayor coherencia entre lo diseñado y lo construido; mejor calidad constructiva, al tener un mayor control del proceso y del material; menor cantidad de desechos en obra; menor gasto energético, al optimizar el proceso de forma mecánica; y menor tiempo de construcción, al presidir de la mano de obra y realizar un trabajo continuo.

Traspaso directo del

diseño virtual al

real

Mayor coherencia entre lo diseñado y lo contruido gracias a los sistemas de integración

Menor uso de materias

primas

Menor cantidad

de desechos en obra

Mayor sustentabilidad al

optimizar los procesos de manera

automatizada

Menor índice de

errores en construcción

Mayor control y

evaluación de los

procesos

Mejor Calidad constructiva al poder controlar la totalidad del sistema automatizado

Menor gasto energético

Realización de trabajos y procesos continuos

Optimización del tiempo de ejecución

de los procesos constructivos

Mayor control del

material utilizado

Fig. 47: Ventajas del Rapid Building en comparación a los métodos tradicionales (Fuente: Elaboración propia)


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La tecnología del Rapid Building busca cambiar radicalmente el concepto del proceso constructivo, pasando desde una materialización por la mano del hombre hacia una a cargo de máquinas con instrucciones. Este cambio afecta de forma considerable el resultado final de la obra arquitectónica, pues se modifican los estándares constructivos, volviéndolos más controlables, aumentando la calidad final y reduciendo la vulnerabilidad constructiva de la obra.

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El Rapid Building, al igual que las tecnologías de representación digital, busca el generar una nueva revolución tecnológica en campo de la arquitectura y la construcción, al reemplazar labores y procesos tradicionales que actualmente se realizan de forma manual o con poco grado de automatización. Estos procesos constructivos van desde la elaboración de la obra gruesa hasta la instalación de terminaciones en obra. El Rapid Building ha sido posible gracias a los avances en los ambientes de integración informática, los cuales han propiciado el uso de sistemas CAD/CAM en base a información constructiva. Esto guiado a la elaboración de elementos constructivos en conjunto, entendidos como partes de un sistema mayor, para así concretar la “fabricación” de edificios completos. Buswell (2008) aclara que para lograr este objetivo se requerirá, en primer lugar, lograr comprender las tareas elementales necesarias para llevar a cabo un proceso constructivo, para así, en segundo lugar, reemplazar aquellas tareas básicas en operaciones simples y controlables mediante tecnología automatizada. De esta manera se enfocaron las energías en la utilización del Layer Manufacturing, mediante algunas modificaciones del soporte y los materiales, para reemplazar las tareas constructivas tradicionales, creando un nuevo proceso constructivo automatizado a gran escala.

Fig. 48: La automatización de Procesos Constructivos Elementales del Rapid Building (Fuente: Elaboración Propia)

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS TRADICIONALES

•Muros resistentes.

•Entramados.

•Porticos.

•Laminares espaciales.

ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS TRADICIONALES

•Hormigón armado.

•Albañilería.

•Tabiquería.

•Pilar y Viga.

TAREAS CONSTRUCTIVAS BÁSICAS

•Hormigonar.

•Aparejar.

•Entramar.

•Aporticar.

ACCIONES CONSTRUCTIVAS ELEMENTALES

•Mezclar/Dosificar.

•Apilar/Montar.

•Ensamblar/Unir.

AUTOMATIZACIÓN DE ACCIONES CONSTRUCTIVAS

•Extruir/Depositar.

•Insertar/Ordenar.

•Cortar/Soldar/Unificar.

RAPID BUILDING

• Acciones a partir de información constructiva y geométrica virtual de un modelo CAD.

• Acciones mediante CAM, reguladas por instrucciones computarizadas (Instrucciones y Códigos CNC).


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•Basada en el sistema de impresión 3D.

•Plano de trabajo fijo, la boquilla (actuador) es la que se eleva o desciende.

•Boquilla movil de deposición aditiva montada en un sistema de aparejo fijo.

•Movimiento de boquilla principalmente en 3 ejes (X/Y/Z).

•Control mediante Códigos CNC, Vectorial y de Trama (G-CODE/HPGL)

Máquina utilizada para la deposición de material

•Perteneciente al espectro de materiales utilizado en la construcción.

•Con propiedades aptas para la extrusión (bombeable, reacivo, durable, etc.).

•Material mezclado a partir de solidos o particulado fino.

•Cohesionado mediante un ligante externo o un aglutinante incorporado en la mezcla, permitiendo un curado rápido, baja constracción, estabilidad, etc.

Material depositado

Como se expresó anteriormente, el Rapid Building utiliza los principios del Layer Manufacturing para generar, ya no piezas aisladas como el Prototipado Rápido, sino elementos constructivos completos, funcionales y a escala real. Al igual que el Layer Manufacturing, los elementos resultantes de estos procesos van a depender fuertemente de 2 factores: El Proceso de deposición de la máquina utilizada y las Propiedades del material depositado. De esta manera los procesos de esta tecnología se van a basar en lo siguiente:

› El enfoque y atención por el desarrollo de un proceso constructivo a gran escala, mediante el uso de la

tecnología del Layer Manufacturing, nace de la detección de los siguientes problemas en el área de la construcción (Khoshnevis, 2004).

› La eficiencia del trabajo es alarmantemente baja.

› La tasa de accidentes en sitios de construcción es alta.

› La calidad del trabajo es baja.

› El control de la obra es insuficiente y difícil.

› La fuerza de trabajo experta está desapareciendo.

Las primeras incursiones en la utilización de materiales de construcción, como el cemento y arena, fueron sugeridas por Pegna en el 1997, el cual se enfocó en la técnicas de la Impresión 3D del Rapid Manufacturing. Las primeras incursiones consistieron en replicar este proceso a una escala mayor, para lo cual se tuvieron que

Fig. 49: Principales Características de la Maquinaria y el Material dentro del Rapid Building. (Fuente: Elaboración propia).


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modificar las características originales de las máquinas que realizaban la impresión 3D. Así desarrollando una estructura aporticada y móvil que oficiara de soporte para las boquillas de deposición del líquido aglutinante o “ligante”, el cual unificaría el material para volverlo solido de manera selectiva. A continuación se procedió a amplificar el plano de trabajo para poder darle cabida a un modelo constructivo mayor y a escala real, sobre este plano de trabajo se depositó el material particulado fino con la posterior adición del ligante, compactando el material antes de la siguiente capa, hasta conseguir el elemento constructivo deseado. Este proceso quedó estancado en aquel entonces hasta que en los primeros años de la década del 2000, el Ingeniero Berokh Khoshnevis de la Universidad del Sur de California, dio el siguiente paso para que se iniciara el área del Rapid Manufacturing. Berokh Khoshnevis desarrolló los procesos de la informática, robótica y mecatrónica para dar espacio a la aparición del proceso de extrusión por capas conocido como “Contour Crafting”. Esto posibilitó una apertura a nuevos horizontes constructivos en el área de la vivienda. Además sugerir la posible incorporación de procesos constructivos donde se es difícil emplear mano de obra humana por lo riesgoso u hostil del entorno, como por ejemplo ante catástrofes, en zonas poco accesibles e incluso, en la Luna.

› Generar el traspaso desde el Rapid Manufacturing hacia el Rapid Building implica el tener que adaptar y

modificar una serie de factores para dar cabida al desarrollo de procesos constructivos útiles para la arquitectura. Estas implicancias van desde el manejo de la información y procesos de datos, hasta factores de acumulación de capas durante el proceso de deposición. Algunas de éstas se pueden retratar de la siguiente manera (Buswell, 2008, 2012):

› Mayor requerimiento de procesamiento de datos: Al igual que el caso del requerimiento de almacenamiento de datos en el Rapid Manufacturing, se requiere una mayor capacidad de procesamiento informático de datos conforme al tamaño del volumen a elaborar. Esto toma importancia, ya que no se elaboran piezas pequeñas, si no que elementos constructivos completos y de gran tamaño, por lo que el considerar el flujo de datos desde el modelo es algo a tener presente dentro del Rapid Building.

› Requerimiento de mejora del archivo STL: La creación del archivo STL sigue siendo el eslabón más débil de la cadena de fabricación digital. Este se relaciona directamente con la fidelidad del elementos constructivo diseñado virtualmente con el que se fabrica en la realidad. El realizar una mala generación del archivo STL podría acarrear serias consecuencias en la coherencia de los elementos, su nivel de calidad constructiva y estructural.

› Optimización de las instrucciones CNC (G-CODE/HPGL): El Rapid Building busca optimizar el uso del material y realizar un proceso más preciso y rápido que los métodos constructivos tradicionales. Es por esto que la definición del recorrido de la boquilla y la cantidad de material a depositar se vuelven claves, pues una mala definición del trayecto de deposición del material puede traducirse en un aumento del tiempo de elaboración de hasta un 30%.

› Generar un control eficiente de la deposición del material por capa: Al igual que las instrucciones del recorrido del actuador, la deposición influye tanto en la elaboración del elemento constructivo como en las propiedades estructurales finales del elemento fabricado. Si se gestiona de manera errónea la deposición por capas, éstas quedarán mal cohesionadas, alterando la resistencia como elemento (como la aparición de líneas de corte entre las capas).


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› Nuevas unidades de medida y relación capa/resolución: El alto de cada capa genera un escalonamiento de la superficie de acabado del elemento. A mayor altura de ésta, mayor es el "efecto escalera", y menor es la resolución. A partir de esto se generan 2 unidades de medida, la primera denominada "Volex", el cual es una pixel volumétrico que define la resolución de deposición de material por impresión. El segundo término es la "fibra de deposición" o "cordón de deposición", el cual corresponde a la resolución de extrusión de material, influyendo en éste el diámetro de boquilla y la naturaleza del material. La deposición por capa interfiere además en la rapidez de elaboración del elemento, pues a mayor cantidad de material por capa, mayor velocidad de elaboración y menor la resolución final. Manejar estos factores se vuelve importante, ya que un mal control de la resolución se traduce en un error acumulativo por capa, que se manifiesta claramente en el resultado final.

› Obtención y manipulación de material específico: El material es el que hace posible la materialización de del elemento constructivo diseñado virtualmente, por esto es que se vuelve prioritario el correcto manejo de éste en pos del resultado esperado. Quizás uno de los mayores desafíos del Layer by Layer a mega-escala es la búsqueda, obtención o generación de materiales específicos para los procesos automatizados a gran escala. Factores como la bombeabilidad, imprimimabilidad, reactividad, contracción, durabilidad, etc., son importantes a la hora de iniciar el proceso de construcción de una estructura. Al igual que el Rapid Manufacturing, también se requiere una planificación y cuidado estructural del material en las zonas donde la geometría quede en voladizo, ya sea mediante elementos provisorios o el mismo material no tratado.

FACTORES DE IMPLICANCIA

•Procesamiento de Datos

•Archivo STL

•Instrucción CNC (G-CODE/HDGL)

•Deposición de Material por Capa

•Relación Capa/Resolución

•Obtención de Material específico

INTERPOLARIDAD ENTRE FACTORES Y

PROCESOS

•Diseño

•Informática

•Mecánica

•Robótica

•Construcción

RAPID BUILDING

Fig. 50: Factores de Implicancia en los procesos del Rapid Building. (Fuente: Elaboración propia)


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› A la fecha existen una serie de indagaciones conforme a procesos constructivos automatizados a gran

escala; sin embargo estas se basan en las 3 principales tecnologías en desarrollo dentro del área del Rapid Building. Estas tres tecnologías se basan en el principio de manufactura aditiva por capas, diferenciándose entre ellas por el uso del material, posibilidades constructivas, procesos adicionales, entre otros. Estas 3 tecnologías emergentes en el desarrollo en el campo del Rapid Building son, a grandes rasgos, las siguientes:

Fig. 51: Las 3 principales tecnologías en desarrollo dentro del Rapid Building (Fuente: Elaboración Propia)

CONCRETE PRINTING

•Proceso basado en el Drop on Demand del Rapid Manufacturing. Utiliza una boquilla por mediante la cual se expulsa, de manera aditiva y controlada, pequeñas cantidades de hormigón con el cual se va materializando capa por capa el modelo diseñado.

D-SHAPE

•Proceso basado en la Impresión 3D del Rapid Manufacturing. Consiste en la aglutinación de un material particulado fino mediante un ligante líquido. El ligante es depositado, por capas, en las zonas donde se requiera generar un material sólido y resistente hasta completar la materialización del elemento.

CONTOUR CRAFTING

•Proceso basado en el Fused Deposition Modelling del Rapid Manufacturing. Consiste en la extrusión de hormigón en cantidades mayores que el Concrete Printing y con la capacidad de instalar componentes modulares mediante brazos robóticos. Es un procedimiento integrado de construcción automatizada, pues no solo materializa la estructura de una obra, sino que además se hace cargo de tareas complementarias a éstas, como fijación de elementos de terminaciones e instalación de redes sanitarias y eléctricas.


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De esta manera estas tres tecnologías dentro del Rapid Building se relacionan de la siguiente forma:

CONCRETE PRINTING

D-SHAPECONTOUR CRAFTING

3D Basado en Extrusión

Procesos por capa

Material único

Fig. 52: Similitudes entre los procesos (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268)


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El Concrete Printing o “Impresión de Concreto” es un proceso dentro del área del Rapid Building que se basa en el funcionamiento de la deposición por contacto del Drop on Demand del Rapid Manufacturing. El Concrete Printing realiza una deposición de hormigón regulada de forma precisa mediante una boquilla, la cual expulsa la Fibra de Deposición de manera uniforme sobre el plano de trabajo.

› La inadecuada gestión de los datos afecta a la

deposición del material durante el proceso de impresión del elemento constructivo. Se pueden presentar condiciones anómalas de impresión de hormigón como la Sobreimpresión, la cual sucede cuando se deposita demasiado material en la fibra de deposición a causa de detenciones y arranques reiterados, pudiendo no coincidir la posición de la boquilla con el recorrido original. Esto genera discontinuidades en la fibra de deposición, lo cual se traduce en irregularidades formales y estructurales. Lo anterior se puede evitar al realizar ajustes en los parámetros de detención y arranque de la impresora de hormigón, además de un control eficiente de la trayectoria de deposición.

Respecto al manejo de los códigos CNC para la definición del trayecto de deposición, un recorrido de la boquilla optimizado acorde a la geometría a elaborar puede traducirse en una disminución del tiempo de maquinado de hasta un 30%. Esto se puede lograr generando una relación trasversal del G-CODE entre las capas ascendentes. Normalmente el G-CODE es independiente entre cada capa, por lo que la preparación estándar de datos sin considerar el elemento como un total provoca una falta de coherencia del recorrido y de las fases de deposición

Fig. 53: Elaboración de un mobiliario público. Banco de hormigón mediante el proceso de Concrete Printing (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268)

Fig. 54: Comparación entre recorridos de la boquilla. Estándar (izquierda) y uno optimizado (derecha) realizado en un simulador CNC. (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268)


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activa e inactiva de la boquilla. En la imagen presentada se puede apreciar la significativa diferencia entre un recorrido de deposición estándar y uno optimizado de una banca de hormigón.

› El material utilizado en el Concrete Printing puede variar dependiendo de los requerimientos del elemento

a fabricar. Tomando el caso de ejemplo de la banca de hormigón, el mortero de alto rendimiento utilizado corresponde a una mezcla de 54% de arena, un 36% de cemento altamente reactivo y un 10% del peso en agua. Un campo importante en el manejo y aplicación del mortero es la deposición de éste, en términos de las características húmedas, capacidad de bombeo y estabilidad. Respecto a esto existen cuarto factores claves de la mezcla en este proceso aditivo (Buswell, 2012):

› Bombeabilidad: Correspondiente a la facilidad y fiabilidad con la que el material se mueve a través del sistema de expulsión.

› Imprimabilidad: Correspondiente a la facilidad y fiabilidad con la que el material se deposita a través del dispositivo de entrega (boquilla).

› Edificabilidad: Se refiere a la resistencia a la deformación del mortero depositado ante cargas propias de la mezcla húmeda.

› Tiempo Abierto: Se refiere al periodo durante el cual los factores antes mencionados son consistentes y aceptables dentro de parámetros establecidos por el operador.

Las características estructurales del material utilizado son relativamente uniformes dentro del elemento elaborado. Sin embargo la resistencia estructural muestra cambios conforme la dirección de la fibra de deposición, pues ésta se vuelve anisotrópica en la dirección del cordón impresión, por lo que el recorrido también debe de considerar una suerte de entretejido de la fibra para unificar el material. Nuevamente en esto se puede lograr mediante la optimización del modelo CAD del elemento, para conseguir el mínimo uso de material, lo cual no es posible con los métodos tradicionales.

› Pasando al punto de la dosificación y entrega del material, este se puede generar de una manera

continua, uniforme y controlada a lo largo del proceso de impresión de hormigón. El Concrete Printing cuenta con una tolva de alimentación en donde el mezclado del mortero toma alrededor de 5 minutos, mientras que la dosificación del material a través de la boquilla puede continuar por más de 1 hora. Debido a esto no existe una discontinuidad notable a lo largo del proceso de impresión. El proceso, a través de la definición del trayecto de deposición, otorga el acabado superficial del elemento conforme a la dimensión de la fibra de deposición (resolución). A continuación se pueden apreciar algunas variantes de impresiones en yeso y mortero en función de la fibra de deposición.


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Fig. 55: Ejemplos de Impresión en dos resoluciones: Izquierda: 22x15mm en yeso. Al centro y a la derecha: 9x6mm en yeso y mortero en base a cemento, respectivamente. (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268)

Fig. 56: Ejemplo de diseño e impresión. A la izquierda el CAD, a la derecha la impresión en mortero simple. (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268).

Fig. 57: Ejemplo de un patrón de fibra de deposición aleatorio. A la izquierda el CAD, a la derecha la impresión en mortero simple. (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268).


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Se puede apreciar un cambio importante al momento de elaborar un elemento con diferentes dimensiones de fibras de deposición. La resolución se ve comprometida directamente con el manejo del recorrido y la cantidad de material depositado. La mala relación entre velocidad del recorrido y cantidad de mezcla expulsada se puede apreciar en el ejemplo del patrón aleatorio, pues en los vértices se evidencia una sobreimpresión de material. Esto compromete la forma original del modelo y, por ende, la fidelidad con el diseño original.

› Con respecto al potencial del Concrete Printing

para poder elaborar elementos a escala completa, se aborda el ejemplo de la banca de hormigón antes presentada. Este mobiliario fue diseñado con el fin de demostrar la viabilidad del proceso de impresión de hormigón a escala útil. La base de elaboración de la banca de hormigón es de 2m x 0,9m con una altura de 0,8m. El elemento se compone de un total de 128 capas, las cuales tienen un promedio de elaboración por deposición de 20min/capa, con los cual se estima que el tiempo promedio de fabricación del mobiliario de prueba fue de 43hrs. La zona trasera del mobiliario cuenta con salientes cuadradas y con longitud variable, con lo cual se establece la posibilidad de elaborar componentes únicos. La capa superior solo cubre 2/3 de la superficie para poder exponer la geometría de la estructura interna, donde se diseñaron un total de 12 vacíos que siguen a geometría curva del mobiliario. Estos, además de minimizar el peso, pueden ser utilizados como estructura acústica, aislamiento térmico y/o un conducto para servicios de construcción. Además a los vacíos, se diseñaron 23 orificios perimetrales para demostrar las posibilidades de implementación de refuerzos estructurales para elementos impresos en hormigón. En estos se insertaron refuerzos de acero de 8mm, postensados, que se sellaron mediante una lechada de hormigón para unificar el elemento.

Fig. 58: Diseño CAD de los recorridos de la fibra de deposición de la banca de hormigón. Se aprecian sus 12 vacíos centrales, sus 23 orificios de refuerzo perimetral y las salientes escalonadas posteriores. (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268).

Fig. 59: Elaboración terminada de la Banca de Hormigón de estudio. (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268).


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Con esto se pretende dar cabida a la elaboración de elementos constructivos de hormigón impreso de gran tamaño, que puedan dar respuesta a esfuerzos estructurales iguales o mayores a los que se somete la construcción tradicional. También se apunta a una disminución de la mano de obra y tiempo de trabajo tanto en la elaboración de los moldajes personalizados como en el vaciado de la mezcla e instalación de refuerzos. La lógica de funcionamiento del Concrete Printing se basa en la elaboración de los elementos fuera de la faena constructiva, en un taller con la maquinaria correspondiente, para luego trasladar las partes y ensamblarlas en terreno con poca mano de obra y en un tiempo reducido. De esta manera el Concrete Printing posee posibles aplicaciones dentro de 3 mercados constructivos: Arquitectura y Construcción, Arte y Diseño, y Obras Públicas.

Fig. 60: Detalle de la estructura interna. Vacíos, orificios y barras de

refuerzo de la banca de hormigón impresa.

(Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268).

ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN

•Componentes de forma libre

•Muros funcionales

•Paneles acústicos

•Paneles de revestimiento

OBRAS PÚBLICAS

•Mobiliario de calles

•Fuentes

•Tabiques y separadores

ARTE Y DISEÑO

•Muebles

•Esculturas

Fig. 61: Aplicaciones prácticas del Concrete Printing. (Fuente: Elaboración propia en base a: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268).


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El D-Shape es un proceso dentro del Rapid Building correspondiente a una adaptación del conocido procedimiento del Rapid Manufacturing denominado 3D Printing o Impresión 3D. El proceso del D-Shape consiste en la materialización de un modelo CAD mediante una técnica de aglutinación selectiva de un material particulado fino. El polvo utilizado en este proceso se solidifica mediante la incorporación de un ligante líquido, el cual es depositado de manera controlada a través de boquillas, capa a capa, hasta completar la elaboración del elemento. Este proceso se basa en los primeros experimentos sugeridos por Pegna, con el principio de la cama de deposición de polvo en el plano de trabajo.

› A diferencia del Concrete Printing, el D-Shape no requiere de una mayor preocupación con respecto al

recorrido del actuador. Esto se debe a que el funcionamiento del cabezal que inyecta el ligante actúa por barrido selectivo y no por fibra de deposición22. Sin embargo se debe de tener en cuenta el posicionamiento de la pieza al momento de iniciar la preparación del archivo STL para su elaboración. Esto es necesario pues existen variantes de resistencia estructural direccionada, las cuales dependen de si están actuando perpendicular o paralelo a la dirección de desarrollo de las capas depositadas. Debido a esta condición emerge la necesidad de generar un estudio y análisis de los esfuerzos estructurales que debe resistir la pieza, para así definir la manera más óptima de generar el Slicing.

Otro factor que influye en la preparación del modelo CAD es la geometría de las secciones generadas en el Slicing. Aquí se pueden dar dos casos anómalos: el sobredimensionamiento del material, donde habría que generar un vaciado de la sección interna para aligerar la pieza; y el sub-dimensionamiento, donde habría que aumentar el material depositado o idear algunas técnicas de refuerzos. De esta manera podría ser necesaria la adición de elementos o componentes que evitasen posibles rupturas durante el proceso de deposición o durante transporte. Los refuerzos internos pueden mejorar además la integridad entre capas del elemento total.

22 El proceso y funcionamiento de las múltiples boquillas que realizan el barrido selectivo se explicará con mayor detalle en la sección

“Proceso de Materialización” del presente apartado.

Fig. 62: Escultura "Radiolara". Elaboración mediante el proceso de D-SHAPE. (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21

(2012) 262–268).


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Fig. 63: Modelo CAD de la escultura "Radiolara" previa la conversión STL. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 64: Análisis estructural de tensiones internas en la geometría del "Radiolara". (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 65: Descomposición y calibración del Slicing del "Radiolara". (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)


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Fig. 67: Aligeramiento de la pieza para evitar el sobredimensionamiento. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 69: Incorporación de refuerzos internos para mantener integridad de la pieza. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 66: Instalación de soportes de unión entre piezas. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 68: Incorporación de refuerzos entre piezas para aumentar la integridad total. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)


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› El cabezal de barrido e impresión del D-Shape se encarga

de depositar una mezcla compuesta por: Arena seca, Fibras de refuerzo (pueden ser de origen sintético, metálico, vegetal o textil), elementos reactivos inorgánicos a base de óxidos metálicos y cloruros. La mezcla posee una granulometría admisible de entre 0,1 a 3mm. Se debe tener especial cuidado en el almacenamiento y guardado de este material, pues no debe utilizarse más allá de un mes después de su entrega. El primer material de mezcla granulada certificado en el proceso del D-Shape es el D-MIX1. Con respecto al aglutinante empleado para el proceso, éste debe ser un catalizador de baja viscosidad para que pueda penetrar en la cama de polvo y hacerlo reaccionar. Prácticamente se puede utilizar casi cualquier aglutinante líquido sintético que pueda ser bombeado y depositado de manera controlada por las boquillas del cabezal de impresión. El primer líquido aglutinante certificado en el proceso del D-Shape es el D-INK1. A diferencia del Concrete Printing, el D-Shape no cuenta con una “receta” de mezcla definida, pues las variantes de espesor, cantidad de ligante, granulometría, composición química y cantidad de catalizador dependerán del resultado que se quiera lograr. Debido a esto la mezcla se encuentra actualmente en un proceso de experimentación constante.

Las características físico-químicas del material resultante entre la combinación de la mezcla de arena y el aglutinante son similares a las encontradas en la piedra caliza dolomita (carbonato de magnesio doble). El material resultante del proceso del S-Shape es más próximo a una estructura monolítica como la piedra que a la del hormigón armado, pues las reacciones químicas internas de los compuestos son más complejas y variantes que el cemento utilizado en la construcción. De esta manera este material se acerca al campo de la construcción de manera similar al manejo de la mampostería simple o armada, con lo cual se apunta a la construcción de viviendas de baja altura (1 o 2 plantas).

Fig. 71: Material de muestra con cambio de color en la mezcla de arena. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 70: Material de muestra con cambio de reactivo en el aglutinante. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)


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› El proceso general de materialización que realiza el D-Shape es de carácter seco, a diferencia del Concrete

Printing y el Contour Crafting que son procesos húmedos. El funcionamiento aditivo del D-Shape consiste básicamente en la deposición de capas de mezcla de material particulado fino, sobre las cuales un pórtico con múltiples boquillas (cabezal de barrido e impresión) recorre todo el material en el plano de trabajo, rociando selectivamente un líquido de aglomeración físico-química o ligante. La máquina que lleva a cabo este proceso puede variar en tamaño y piezas dependiendo de lo fines de su utilización; sin embargo la más utilizada es la D-Shape A4, de uso industrial y desarrollada por Monolite™ (UK Limited). El proceso de construcción aditiva se detalla en las siguientes etapas de elaboración (Contu, 2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”):

› Introducción de la mezcla en la máquina: La mezcla de áridos, óxidos metálicos y fibras, se incorpora al interior de la máquina a través de una tolva dotada de dispensadores electrónicos que dosifican la caída de la mezcla al plano de trabajo. La dosificación se realiza de manera lineal al interior del cabezal de barrido e impresión.

› Depósito de la Capa de Mezcla: El sistema del cabezal de barrido e impresión expulsa de manera uniformemente homogénea y controlada la mezcla sobre el plano de trabajo, alisando la superficie depositada mediante un nivelador metálico posterior.

Fig. 73: Ensayo de flexión del material. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 72: Ensayo de compresión del material. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 74: Capa de material depositado sobre el plano de trabajo. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)


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› Rolado y Aplanado de la Capa de Mezcla: La capa anteriormente depositada se apisona mediante un sistema de rodillo compactadores que comprimen la mezcla hasta obtener la densidad establecida por el operador. La densidad de la capa dependerá de la penetración del ligante, la resistencia de las partes y el Slicing de los elementos a elaborar.

› Impresión sobre la capa de Mezcla: El cabezal de barrido e impresión se encuentra dotado de 300 boquillas dispensadoras de ligante, dispuestas linealmente a lo largo del cabezal y con un espaciado de 20mm. Este distanciamiento provoca que queden líneas vacías cada 20mm y con una dimensión igual al diámetro de apertura de la boquilla. Debido a esto la impresión completa de una capa se finaliza cuando el cabezal ha ejecutado un barrido de ida y otro de vuelta, desplazándose paralelamente 20mm desde el punto de partida original. En este punto toma especial importancia la penetración del ligante a través del material y el grado de “sangrado” de las boquillas de impresión. Cada capa debe quedar completamente unificada con la anterior para evitar la delaminación horizontal del elemento. Esta fase se repite las veces que sea necesario hasta imprimir todas las capas generadas en el Slicing.

› Evacuación de material sin consolidar: La mezcla no consolidada en la solidificación del elemento se vacía mediante un sistema de evacuación instalado en la zona inferior del plano de trabajo. Ésta se retorna al depósito general de la tolva para una reutilización en un posible nuevo proceso de impresión. La etapa de vaciado es la más delicada de todas, pues si no se realiza con cuidado puede existir el riesgo de fractura de la pieza, que sumado a una mala disposición de ésta en el desarrollo de las capas, puede traducirse en un serio problema de estabilidad estructural final.

› Limpieza de las Piezas: Posterior al vaciado del material no consolidado, se realiza de manera manual o mediante sistemas robóticos mientas la pieza se encuentra dentro de la máquina. Se utilizan sistemas de aspiración para evitar la inhalación prolongada del polvo en suspensión.

› Posible acabado superficial: Dependiendo de las solicitudes de acabado superficial del elemento, éste se puede someter a un proceso de aspiración y cepillado a máquina para alisar o pulir la superficie elaborada.

› Posible post-tratamiento de Impregnación: Se lleva a cabo en la situación que se requiere dotar de propiedades hidrofóbicas al

Fig. 75: Rolado del material mediante rodillos. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 77: Expulsión del ligante a través de las boquillas en línea. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 76: Vaciado de material no consolidado. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)


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elemento, para esto se pueden utilizar diversos productos disponibles en el mercado, como selladores y aditivos de curado impermeabilizante utilizados en hormigones.

› Post-elaboración: Aquí se pueden llevar a cabo, dependiendo de los requerimientos del cliente, posibles pre-ensambles de las piezas, transportes y montaje in situ.

Fig. 78: Limpieza y pulida del "Radiolara". (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 79: Post-tratamiento y sellado del "Radiolara". (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 80: Prueba y estudio del montaje de una sección basada en una forma libre. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)


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› La capacidad de elaboración de este proceso

aditivo dependerá en gran medida a las características de la máquina empleada para ello. Tomando como referencia el dispositivo D-Shape A4, se puede establecer un alcance promedio de la escala de elaboración y los tiempos involucrados. El D-Shape A4 es una estructura desmontable y modular, compuesta en aluminio especial para elementos aporticados. Posee una dimensión de 7m x 10m (en el plano de trabajo) y una altura máxima de 5.5m, con lo cual tiene un movimiento útil de traslación del cabezal de 5000mm a lo largo del plano de trabajo (x), 60mm de auxiliar paralelo (Y) y hasta 2000mm de elevación (Z). Basado en el movimiento útil del cabezal, se puede elaborar un volumen teórico máximo de 55m3, lo cual, en una impresión real y dependiente del archivo de impresión, varía de entre el 15% al 60% del volumen máximo (8,25-33m3). El pórtico principal que sostiene un marco móvil donde se encuentran insertados todos los elementos de operativos y de control. Dentro de éste se encuentra la tolva principal con una capacidad de 1800 litros y una descarga de 150 litros por ciclo de barrido, lo cual asegura una autonomía constante de 10 ciclos con un espesor de capa de 5cm. El D-Shape A4 es capaz de depositar un espesor de capa de entre 1 y 50mm de material particulado; sin embargo ésta se encuentra optimizada para un espesor de 5mm, ya que el software estandariza el Slicing con una resolución de Volex de 5x5x5mm. La máquina maneja un peso de material de 2ton/m3, con una salida de producción de aproximadamente 40ton/impresión terminada (Contú, 2010).

Con respecto a los ciclos de funcionamiento, el D-Shape A4 deposita una capa de material en un promedio de 3 minutos, imprime sobre ella en aproximadamente 3 minutos, genera el rodado y apisonado promedio en 2 minutos, y eleva el marco móvil en 1 minuto aproximadamente. Con esto el tiempo de un ciclo promedio es de 10 minutos (incluyendo los tiempos abiertos), lo que equivale a 6 capas/hora (3cm/hora con una capa de 5mm). Con esto se puede estimar que en promedio de elaboración de un elemento de 2m de altura se ejecutaría en aproximadamente 67 horas. Relacionando esto con el peso manejado, se estima una producción diaria de 8ton o 240ton/mes.

Fig. 81: Máquina D-SHAPE A4. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 82: Vista en planta de la máquina D-SHAPE A4. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)


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El D-Shape apunta a generar un proceso constructivo libre de moldajes y mano de obra excesiva. Este proceso busca el construir formas libres mediante la manipulación de la mezcla de material particulado fino, enfocándose en una futura construcción similar a las formaciones naturales de rocas, pero con mayores características de desempeño estructural. A lo anterior se suma la capacidad de producir estructuras huecas y porosas, generando estructuras aisladas, ligeras, con posibles aplicaciones térmicas y acústicas. La mezcla depositada se puede ir desarrollando para cumplir con diversos fines de performance. La estructura geométrica interna se puede optimizar en función de los esfuerzos estructurales y sísmicos, sin necesidad de aumentar necesariamente la cantidad de material utilizado, lo que se vuelve muy complicado a través de los métodos tradicionales. Debido a su rendimiento y posibilidad de edificación de formas libres monolíticas, el D-Shape puede ser aplicado en diversos mercados de la arquitectura y construcción como: Interiorismo, Diseño Exterior, Construcción de Vivienda normal y de bajo costo, Construcción de Edificios Públicos e Industriales, Obras Civiles, etc.

Fig. 85: Aplicaciones prácticas del D-SHAPE. (Fuente: Elaboración propia).

INTERIORISMO

•Muebles.

•Esculturas.

•Vigas.

•Relieves.

•Columnas.

•Capiteles.

DISEÑO EXTERIOR

•Esculturas.

•Mobiliarios.

•Fuentes.

•Locales pequeños.

•Elementos de Parque.

CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS

•Edificaciones de bajo impacto ambiental.

•Edificaciones de bajo costo.

CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES E

INDUSTRIALES

•Edificaciones por partes con posterior ensamble.

•Edificaciones bélicas y de defensa.

•Edificaciones de emergencia en territorio hostil.

Fig. 83: Cabezal de Barrido e Impresión del D-SHAPE. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)

Fig. 84: Pórtico de Marco horizontal Móvil del D-SHAPE. (Fuente: Cristina Contu.2010. “3D-SHAPE Y CONTOUR CRAFTING”.)


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El Contour Crafting es un proceso dentro del Rapid Building que se basa en el principio de extrusión de material del Fused Deposition Modelling del Rapid Manufacturing, pero con la utilización de hormigón como material de extrusión en frio. En términos de elaboración aditiva por capas, posee un criterio de funcionamiento similar al del Concrete Printing, con la diferencia de que el Contour Crafting opera con un mayor volumen de deposición por recorrido. El Contour Crafting posee una boquilla multipropósito (actuador) que puede co-depositar capas de material extruido en dos fases diferentes23. Tanto la boquilla multipropósito como el aparejo de control del sistema tienen la posibilidad de incorporar elementos de asistencia anexa, proporcionando así la capacidad de instalar componentes modulares mediante la operación de brazos robóticos. De esta manera el Contour Crafting se posiciona como un proceso integrado de construcción automatizada, pues no solo consigue la materialización estructural de una obra, sino que además puede llevar a cabo la ejecución de tareas complementarias a ésta (como la incorporación de refuerzos, fijación de elementos de terminaciones, instalación de redes sanitarias y

eléctricas, etc.). El Contour Crafting ha sido posible gracias a los esfuerzos realizados por el ingeniero Behrokh Khoshnevis24, quien ideo, desarrolló y patentó este proceso de construcción automatizada a gran escala mediante la aplicación intensiva de la informática, la robótica y la mecatrónica.

› Al igual que las demás tecnologías del Rapid Building, el Contour Crafting inicia la concepción

informática del modelo a elaborar mediante la aplicación del Slicing, el cual determina las secciones del elemento a construir. En este paso es donde esta tecnología se diferencia de las anteriores, pues el Contour Crafting está optimizado para la elaboración de elementos arquitectónicos, con lo cual se generan datos de modelado de información constructiva (similar al funcionamiento del BIM) que dictan las operaciones,

23 El funcionamiento de la boquilla de extrusión y de los brazos robóticos de asistencia serán explicados en mayor detalle en la sección

“Proceso de Materialización” dentro del presente apartado. 24 Profesor de “Industrial & Systems Engineering” y “Civil & Environmental Engineering”, director de “Manufacturing Engineering

Graduate Program” y del “Center for Rapid Automated Fabrication Technologies (CRAFT)” de la Universidad del Sur de California (EEUU).

Fig. 86: Extrusión de Muro soportante curvo. Construcción mediante el proceso aditivo del Contour Crafting. (Fuente: S. Lim et al. / Automation in Construction 21 (2012) 262–268).


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materiales y trayectorias de extrusión de la máquina. El proceso de generación de datos consiste básicamente en los siguientes pasos (Zhang, Khoshnevis, 2013):

› Realización del Slicing del modelo.

› Transformación de la capa obtenida mediante el Slicing en un archivo de Líneas (bordes de elementos) y Puntos (intersecciones entre elementos) con atributos de entidades constructivas.

› Definición virtual de la trayectoria de la boquilla de extrusión, considerando parámetros como posición, orientación, velocidad y tasa de deposición de la boquilla en el período de construcción completo.

› Conversión de parámetros de trayectoria en una secuencia de tareas que se transforman en instrucciones de ejecución para la máquina (por ejemplo, deposición, viaje de boquilla, rotación de la boquilla, etc.).

› Definición de “costos de operación” referentes a la relación tarea/tiempo/material de los factores antes mencionados.

› Optimización de los costos de operación para todos y cada uno de los elementos a elaborar, con especial enfoque en que éste sea el mínimo dentro de las soluciones posibles.

Fig. 88: Descomposición de un modelo CAD en un modelo de trayectorias (Líneas y Puntos). (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)

Fig. 87: Concepto de asignación de trayectoria óptima, mediante puntos de inicio y fin enlazado a trayectorias totales. (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)


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Dentro de estos pasos se incorporan diversas consideraciones en términos del proceso constructivo del Contour Crafting, que dependen directamente de los datos entregados a la máquina. Estas consideraciones son, a grandes rasgos, las siguientes25:

› Los datos se centran especialmente en la trayectoria de las herramientas para estructuras en 2.5D, donde las capas depositadas deben ser similares y correlativas entre sí, guardando especial cuidado en la formación de vanos y rasgos arquitectónicos.

› La capa tiene que depositarse completamente antes de iniciar la siguiente, completando todos y cada uno de los segmentos.

› La trayectoria del recorrido se debe configurar para que la boquilla no impacte con los elemento antes extruidos, para esto se calibra el actuador para que se eleve como mínimo una capa de altura entre los puntos finales de cada elemento. A este momento de movimiento del cabezal, con inactividad de extrusión, se le denomina “tiempo aire”.

› La programación debe controlar la tasa de extrusión de la mezcla, la aceleración, la desaceleración y la detención del sistema.

› El manejo de datos puede abarcar un máximo de 10.000 vértices, lo que permite el manejo de grandes y complejas estructuras.

A partir de esto, la boquilla multipropósito, se convierte en un elemento fundamental. Al igual que el Concrete Printing, el factor del recorrido de la boquilla de extrusión es un tema vital para un funcionamiento óptimo. La trayectoria de la boquilla influye drásticamente en las características de desempeño de la máquina, la que, con un correcto manejo de datos, proporciona una ventaja significativa en el uso de material, tiempo de ejecución y costo, en comparación a las técnicas tradicionales.

25 Más detalle de las etapas de elaboración del Contour Crafting en la sección “Proceso de Materialización” del presente apartado.

Fig. 89: Capas de recorridos de variadas superficies para Contour Crafting. (Fuente: B. Khoshnevis, D. Hwang, K-T. Yao and Z. Yeh/Mega-scale fabrication by Contour Crafting)

Fig. 90: Simulación de proceso de extrusión a lo largo de trayectorias definidas. (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)


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› El Contour Crafting puede utilizar una variedad de materiales, tanto para elementos estructurales como

para superficies de acabado. Los materiales empleados en el sistema tienen que poseer características físicas y mecánicas acordes a los empleados en la construcción (se pueden utilizar arcillas, termoplásticos, hormigón, aislantes expansivos, polímeros, etc.), deben de ser capaces de mezclarse y reaccionar entre sí, además de ser bombeables y estables durante su deposición. Esto último es vital para el funcionamiento del Contour Crafting, pues su principio se basa en la extrusión de grades cantidades mezcla, por lo cual los materiales deben de poder mezclarse en cantidades controladas antes de la expulsión por la boquilla dual. Para esto la boquilla de extrusión se encuentra dotada de un barril de depósito en donde se racionan, de manera automática, las cantidades de material particulado y líquidos, mezclándolos inmediatamente antes de la deposición. En esta etapa es donde se regulan las características físicas de la mezcla, como la fluidez, bombeabilidad, endurecimiento, etc. Este barril de depósito permite que las extrusiones realizadas se puedan generar con cantidades variables de compuestos reactivos en la mezcla, pudiendo relacionar ésta con diversos elementos de la geometría a elaborar (extrusión selectiva en base a información de entidades constructivas). De esta manera el control mediante computador permite una deposición inteligente según requerimientos de los elementos dictados en a partir del diseño. El barril de depósito permite la introducción de elementos que refuercen la mezcla activa como aditivos, aceleradores de fraguado y endurecimiento; además de fibras textiles, sintéticas e incluso fibras de carbono.

Fig. 91: Secciones de muros construidos en hormigón reforzado mediante Contour Crafting. (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)


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Desde el punto de vista de elementos añadidos, también se pueden incorporar de forma automatizada elementos de monitoreo, como sensores de deformación y de temperatura. Así también se pueden distribuir refuerzos estructurales internos, como armadura modular lineal o espacial, posible instalación de refuerzos pos-tensados, o instalación de plástico reforzado lineal o en forma de espiral. Todos estos elementos de refuerzo se integran eficientemente a la mezcla pues la carga y presión de deposición por capa del Contour Crafting es mayor a la de otras tecnologías, con lo cual se evitan los vacíos internos26.

Referente a los materiales utilizados en las instalaciones internas, estos se subdividen en componentes de plomería, y componentes eléctricos y de comunicación. Los elementos de plomería no distan mucho de los utilizados en la industria de la construcción tradicional, a diferencia que en el Contour Crafting sólo se utilizan plomerías de cobre o acero. La plomería está estandarizada en base a una modulación y pre-tratadas con soldadura interna en los puntos de acople, con la cual solo basta insertarla de manera automatizada y calentarla mediante una resistencia para que se fije a la red domiciliaria. Con respecto a los componentes eléctricos y de comunicación, estos se manejan de una forma modular similar a los bus-bars industriales. Estos se insertan y conectan entre sí mediante plug-in internos (conexiones de contacto macho y hembra).

Por último, respecto a las terminaciones y tratamiento de superficies, se pueden utilizar pinturas disponibles en el mercado, la cuales pueden ser rociadas o inyectada a través de un brazo robótico de asistencia con un cabezal anexo. En el caso del revestimiento automatizado, se pueden utilizar azulejo, palmetas o placas disponibles en el mercado, las cuales también se instalan mediante brazos robóticos. A través de una boquilla secundaria se puede depositar el material adhesivo sobre las superficies a revestir (mortero de pega, pegamento epóxico, etc.).

26 Según “Automated construction by contour crafting—related robotics and information technologies”. Behrokh Khoshnevis.

Automation in Construction 13 (2004) 5– 19. Del Journal Elsevier.

Fig. 92: Piezas modulares para armadura interna. (Fuente:B. Khoshnevis / Automation in Construction 13 (2004) 5–19)

Fig. 93: Mallado de refuerzo interno para muros. (Fuente: B. Khoshnevis / Automation in Construction 13 (2004) 5–19)


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› El Contour Crafting basa su funcionamiento en base a una

boquilla que realiza un proceso híbrido de extrusión dual, donde se lleva a cabo la elaboración mediante un recorrido de dos pasos. El primero consiste en la realización de la deposición de las capas laterales del elemento constructivo. Mientras que en el segundo se lleva a cabo el proceso de llenado de las extrusiones laterales previas. Esta última puede realizarse de forma completa (llenado total interno), de manera parcial (trama o reticulado interno) o de manera mixta (alternancia entre relleno estructural y aislación). Esta modalidad de extrusión híbrida es la que proporciona las ventajas del Contour Crafting por sobre los métodos constructivos tradicionales, pues reducen tiempo, material y uso de elementos necesarios para su realización. La boquilla puede extrudir hasta 13mm de altura de capa en cada recorrido.

Referente al proceso de elaboración de extrusión llenado completo, éste emula al proceso de elaboración de los muros convencionales que utilizan moldajes provisorios para el vertido de material estructural interior. La boquilla realiza la extrusión perimetral, la cual servirá de moldaje para el vertido interior, generando una suerte de encofrado estructural que además proporcionará el acabado superficial del elemento. A medida que las capas se van depositando para erguir el encofrado, se instalan elementos de refuerzo en forma de corchetes para mantener la integridad de estos al momento del vertido. Este proceso posee una ventaja por sobre el método de encofrado tradicional, pues el

Fig. 95: Boquilla dual de co-extrusión del Contour Crafting. Posicionamiento sobre un muro de relleno parcial reticulado. (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)

Fig. 94: Ensayos de refuerzos internos en base espiral de plástico reforzado. (Fuente: B. Khoshnevis / Automation in Construction 13 (2004) 5–19)


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encofrado del Contour Crafting se logra mediante la utilización de solo 2 elementos: revestimiento y refuerzo. Esto permite prescindir de los elementos tradicionales como placas de moldajes, refuerzos de placas, anclajes y arrostramientos a suelo, prisioneros, distanciadores, conos y tuercas de apriete; además de procesos como la nivelación, aplome, armado, descimbre, retiro de placas y espaciadores, relleno de huecos, etc. Muy similar es el caso de la elaboración de muros de relleno parcial o mixto, con la diferencia de que éstos no se encuentran dotados, necesariamente, de refuerzos internos, pues las capas perimetrales y las de relleno se depositan de manera alternada. Esto provoca que las capas perimetrales reciban las fuerzas de carga de mezcla de manera paulatina, y no de una sola vez como en el caso anterior. Dentro de la elaboración de cualquier elemento a través del Contour Crafting, el manejo del recorrido, el tiempo y la velocidad de deposición son factores importantes. La deposición alternada del perímetro y el núcleo, sumado al control del “Tiempo Aire”, permite dar el tiempo suficiente para que la capa anterior obtenga la dureza y consistencia necesaria para soportar la nueva capa a depositar.

Fig. 97: Muro con encofrado Contour Crafting. A la izquierda el acabado, en medio el Interior con refuerzos, a la derecha el proceso de llenado. (Fuente: B. Khoshnevis, D. Hwang, K-T. Yao and Z. Yeh/Mega-scale fabrication by Contour Crafting)

Fig. 96: Diferencia en la construcción de muros con encofrados. A la izquierda y al centro: Sistema de encofrado tradicional. A la derecha: Sistema de muro encofrado Contour Crafting. (Fuente: B. Khoshnevis, D. Hwang, K-T. Yao and Z. Yeh/Mega-scale fabrication by Contour Crafting)


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La boquilla dual es considerada como el elemento clave y el corazón del sistema, pues de ésta depende la correcta extrusión de los elementos a construir. Ésta posee la capacidad, mediante una instalación en el sistema de pórtico, de movimiento traslativo en 3 ejes (X/Y/Z). La boquilla también posee un sistema de rango de movimiento coordinado de 6 ejes. Ésta permite generar extrusiones diferenciadas en tres zonas de deposición distintas: dentro de un solo perímetro, ambos perímetros o en la zona central (relleno). Cabe destacar que sólo las extrusiones perimetrales reciben un acabado liso, pues las llanas mecanizadas solo tratan las superficies externas de los elementos, dejando las superficies internas con un acabado rugoso que favorece la adherencia del relleno. El movimiento de traslación y rotación de la boquilla se realiza, como se explicó en la sección “Manejo de Datos” del presente apartado, en base al menor costo de operación, por lo que se evalúan las orientaciones relativas del desarrollo de las secciones y las intersecciones entre elementos, otorgando múltiples soluciones de recorrido de deposición (como se puede ver en la imagen adjunta). La rotación de la boquilla de co-extrusión se puede realizar a voluntad, con puntos de descanso cada 90°, en una extensión total de 360°; sin embargo ésta no puede rotar completamente los 360° de una sola vez, pues el tope de la unión entre la boquilla y la unión con el sistema lo impide (ducto de unión con fuente de poder, cables eléctricos entre la caja de control y la boquilla, etc.). Debido a esto es que para alcanzar la rotación al punto de 360°, la boquilla rota en sentido contrario hasta llegar a su posición original de arranque 0° (pues 360°=0° dentro de una circunferencia cerrada), de esta manera la boquilla realiza el recorrido como se muestra en la figura adjunta.

Fig. 98: Cuatro posibles trayectorias a seguir en la unión de dos elementos con un vértice en común. Los números indican la secuencia, las líneas sólidas la ruta de deposición y las líneas segmentadas las rotaciones y traslaciones durante el "tiempo aire". (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)

Fig. 99: Rotación de la boquilla con la unión. El círculo rojo representa la unión con el sistema, mientras que el rectángulo representa la boquilla (parte frontal amarilla, parte trasera blanca). (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)


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Pasando a la instalación de la armadura de refuerzo, ésta se lleva a cabo mediante la operación de brazos robóticos y elementos de asistencia anexos a la estructura principal aporticada, los cuales insertan las piezas modulares de acero de forma conjunta a las capas depositadas. La maniobra comienza, previa programación y requerimientos estructurales, con el depósito de la primeras capas (perimetrales y de relleno), donde se instalan de forma automatizada las primeras piezas verticales de los refuerzos modulares. El diámetro y distanciamiento de éstas va a depender de los requerimientos de cada elemento a elaborar. Luego se procede a la deposición de la deposición de capas hasta llegar al límite de empalme de un refuerzo vertical con el siguiente, aquí el proceso de llenado se pausa y el brazo distribuidor de refuerzos atornilla el siguiente tramo de barras verticales. Inmediatamente se insertan las conexiones entre las barras verticales antes insertadas, con lo que se procede a vaciar nueva mezcla de capas laterales y relleno hasta el siguiente punto de empalme (como se muestran en las imágenes adjuntas). El procedimiento se repite hasta completar todo el elemento a elaborar. La armadura de acero modular puede ser utilizada tanto para refuerzos lineales (muros), como para estructuras espaciales (pilares).

La instalación de la plomería y las redes eléctricas internas se sirve de la capacidad del Contour Crafting para generar vacíos internos y aberturas superficiales en los elementos extruidos. La plomería y las redes eléctricas se instalan mediante el mismo sistema del brazo distribuidor de la armadura, con la diferencia que aquí se cambia el actuador.

Fig. 100: Proceso de instalación de armadura de refuerzo modular. Módulos (superior), armadura lineal (centro) y armadura espacial (Inferior). (Fuente:B. Khoshnevis / Automation in Construction 13 (2004) 5–19)

Fig. 101: Deposición sobre armadura. Extruido lateral y vaciado interior posterior a la colocación de los elementos verticales. (Fuente:B. Khoshnevis / Automation in Construction 13 (2004) 5–19)


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Los elementos modulares de plomería se insertan en el actuador del brazo robótico, el cual los posiciona dentro de los vacíos correspondientes hasta hacer coincidir el ensamble en los extremos. Posteriormente el actuador calienta el extremo de la plomería, mediante una resistencia eléctrica, hasta derretir la soldadura interna preinstalada, unificando la pieza con el resto de la red domiciliaria. El actuador para la plomería posee una variedad de combinatorias de sujeción y posición de la resistencia, con lo cual se asegura la instalación de cualquier tipo de unión en la red. Para el caso de las redes eléctricas y de comunicación, se lleva a cabo el proceso de inserción de la misma forma que en la plomería, pero sin necesitar ninguna resistencia, tan solo se insertan las secciones modulares y se conectan los plug-in en los extremos. Lo único que se realiza de manera manual es la inserción de los enchufes y tomas de corriente en los orificios de los muros.

Por último, los elementos mecánicos de asistencia anexa también proveen de un medio para el tratamiento de superficies. Un mecanismo se encarga, mediante un pulverizador automático, se rociar pintura sobre la superficie de acabado liso del Contour Crafting de la misma manera en cómo se lleva a cabo en la industria automotriz. Sin embargo también se están realizando estudios de factibilidad para el uso cabezales inyectores de tinta, con el fin de lograr depositar la pintura con el mismo sistema utilizado en las impresoras de gigantografías. Por otro lado el revestimiento de superficies (suelos y muros), como la instalación de mosaicos de cerámicas, azulejos, palmetas y placas, también se puede realizar de manera automatizada. Esto mediante dos mecanismos de asistencia: un distribuidor de material adhesivo que impregna la superficie a revestir; y un erector (ventosa) que selecciona el revestimiento y lo posiciona con precisión sobre el adhesivo antes dispuesto (como los mecanismos automatizados de posicionamiento de puertas y parabrisas en la industria automotriz).

Fig. 103: Módulos de plomería. Actuador modificable con posición de resistencia (rojo) variable. (Fuente:B. Khoshnevis / Automation in Construction 13 (2004) 5–19)

Fig. 102: Módulos de red eléctrica y comunicaciones. Ensamble de "bus-bars" a través de sistema de plug-in. (Fuente:B. Khoshnevis / Automation in Construction 13 (2004) 5–19)

Fig. 104: Revestimiento automatizado. Instalación

de mosaicos en pisos (arriba) y muros (abajo). (Fuente:B. Khoshnevis /

Automation in Construction 13 (2004) 5–19)


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› El Contour Crafting apunta a la elaboración de una

obra completa, in situ y de forma íntegra, con lo cual el sistema completo se puede montar por partes sobre un pórtico, similar al marco operativo del D-Shape. La diferencia es que este pórtico se ha ideado para que funcione mediante dos apoyos, los cuales se integran en unos rieles paralelos que permiten que todo el sistema del Contour Crafting se desplace a lo largo del desarrollo de la obra. Los prototipos y modelos de estudios realizados en laboratorios alcanzan un tamaño de 427x610cm de base por 244cm de altura; sin embargo se comenzó a desarrollar un prototipo de extrusión mayor basado en el modelo disponible en el laboratorio. El pórtico principal se basaría en el sistema NIST RoboCrane, el cual se instalaría en una grúa convencional, sosteniendo el acople de la boquilla de co-extrusion. Además sobre este pórtico se ideó el instalar los mecanismos de asistencia anexa (brazos robóticos), para así mantener todo el sistema funcionando en conjunto en el mismo sitio y con la misma maquinaria. La boquilla de extrusión dual deposita el material hasta generar todos los muros de la vivienda, dejando en vacío los vanos, sobre los cuales se posicionan dinteles de soporte, los que sirven de apoyo para las siguientes capas a depositar. Las losas y cubiertas se llevan a cabo la misma manera. La instalación de los dinteles y las losas colaborantes, se realizan mediante la acción de brazos robóticos.

Este sistema apunta, mediante un desarrollo de masificación futura, a operar de manera coordinada entre varias instalaciones con múltiples boquillas instaladas, lo que significaría una reducción del tiempo de construcción y un aumento de la escala constructiva.

Fig. 106: Pórtico Contour Crafting instalado en obra. A la izquierda, grúa sosteniendo el NIST RoboCrane. A la derecha, detalle de la boquilla de co-extrusión en obra. (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)

Fig. 105: Estructura de laboratorio Contour Crafting. Pórtico de estudio con soporte en dos rieles móviles. (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)

Fig. 107: Proceso de construcción Contour Crafting mediante pórtico. A la izquierda, instalación de losa colaborante. A la derecha construcción con multi-unidades para una mayor escala. (Fuente: J. Zhang, B. Khoshnevis / Automation in Construction 29 (2013) 50–67)


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Con respecto a la realización de superficies abovedadas, el Contour Crafting utiliza el método de construcción por capas inclinadas, lo cual permite que éstas se desarrollen sin, necesariamente, utilizar apoyos significativos. En el caso de superficies de mayor envergadura, el Contour Crafting ejecuta soportes de sacrificio provisorios, los cuales se puede retirar de mantera posterior al endurecimiento de la estructura. De esta manera se pueden lograr una gama de geometrías muy amplia a extrudir.

Para tener noción de la escala, tiempo y material utilizado en el Contour Crafting, se tomará como ejemplo el caso del muro de encofrado presentado en la sección anterior, dividiendo el proceso en la creación del moldaje de hormigón y en el llenado interno. Para la realización del moldaje vertical de hormigón se utilizó una mezcla de mortero tradicional con un aditivo de aceleración de fraguado, el premezclado realizado en el barril de depósito dotó a la mezcla de una consistencia suficiente para la extrusión y su proceso de fraguado casi inmediato. La boquilla extrude todo el material del depósito hasta que éste debe ser llenado nuevamente con un nuevo lote de mezcla. El lote es consumido cada 10 minutos, con lo que se alcanza a extrudir aproximadamente 65mm altura en capas (esto depende del recorrido y longitud del elemento). Para conseguir el moldaje de hormigón de estudio, se llevaron a cabo secciones del muro con un total de 9 lotes, lo que generó como resultado un muro de aproximadamente 150cm de longitud por 60cm de altura. Con respecto al proceso de llenado interior, se realizó un primer llenado de 15cm de altura, para después de 1 hora depositar las siguientes tandas de llenado. Esta hora de retraso permite que el hormigón, tanto de la base como del moldaje, adquiera la dureza necesaria para resistir un proceso de llenado en tandas de 15cm hasta completar los 60cm. De esta manera el manejo de los tiempos de retraso permite llevar a cabo un vaciado de hasta 3m/día. (B. Khoshnevis, D. Hwang, K-T. Yao, Z. Yeh, 2006). Este proceso fue realizado de manera separada al de extrusión de la boquilla, pero controlando los tiempos de deposición diferenciada se puede generar el mismo proceso de forma alternada, como lo que ya se está generando actualmente.

Fig. 109: Sistemas de soporte de sacrificio. A la izquierda, llenado con material removible. Al centro, alzaprimas de material ligero. A la derecha, refuerzo de deformación. (Fuente: B. Khoshnevis, D. Hwang, K-T. Yao and Z. Yeh/Mega-scale fabrication by Contour Crafting)

Fig. 108: Estructuras abovedadas autosoportantes. A la izquierda, extrusión de capas inclinadas. A la derecha, entrelace de capas de bóveda autosoportante. (Fuente:B. Khoshnevis / Automation in Construction 13 (2004) 5–19)


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En la actualidad el “Center for Rapid Automated Fabrication Technologies (CRAFT)” de la Universidad del Sur de California (EEUU), se encuentra desarrollando una versión totalmente operativa del sistema de pórtico grúa del NIST RoboCrane, llamada “Contour Crafter” (3D Lifesize Houseprinter). Esta versión a escala real busca ser transportada, instalada y manipulada bajo el mínimo uso de personal, energía y recursos materiales. El Contour Crafter consiste en un par de brazos grúas retractiles que pueden extrudir una vivienda de hasta 6m de altura, desarrollando de marea automatizada viviendas de hasta 2 pisos. La superficie de trabajo de la Contour Crafter es variable, pues la unión entre los dos brazos grúas puede ajustarse y el desplazamiento de éstas se encuentra sólo limitado por la extensión de los rieles paralelos en la base.

A continuación se presenta la secuencia de la construcción de una vivienda tipo de 2 pisos mediante el prototipo Contour Crafter27.

27 Video de la secuencia de construcción y mayor información de este prototipo en www.contourcrafting.org

Fig. 110: Prototipo de extrusión "Contour Crafter". El dispositivo retráctil permite una dimensión mínima de 110cm apta para el transporte. (Fuente: Contourcrafting.org)


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Fig. 113: Instalación del Contour Crafter. Posicionamiento de brazos grúas y colocación de aparejo operativo (boquilla de co-extrusión, brazos robóticos de asistencia, dosificadores, etc.). (Fuente: Contourcrafting.org)

Fig. 112: Extrusión del primer piso. Deposición de sobrecimientos y muros estructurales. (Fuente: Contourcrafting.org)

Fig. 111: Colocación de elementos de apoyo colaborante. Dinteles de apoyo y losa colaborante en rollo sobre los muros ya extruidos. (Fuente: Contourcrafting.org)


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La tipología de muros extruidos se basa en 2 categorías, modificables según requerimientos de construcción, las cuales se basan en la extrusión dual muro con relleno parcial (reticulado): El muro principal, portante, de un espesor de 30cm, compuesto de una doble capa interna; y El muro básico o secundario, poco o nada portante, de un espesor de 25cm y con una capa simple de relleno interno.

Fig. 115: Extrusión del segundo nivel. Deposición de muros y colocación de elementos de anclaje para rollo colaborante de cubierta. (Fuente: Contourcrafting.org)

Fig. 114: Término de construcción de la vivienda. Instalación de rollo de cubierta colaborante e instalación de elementos de terminación superficial. (Fuente: Contourcrafting.org)


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De esta manera este prototipo ejecuta una obra de manera automatizada teniendo las siguientes ventajas de operación en comparación con un proceso tradicional:

Factor

Porción en

comparación con

métodos tradicionales

Implicancias del uso del Contour Crafting

Financiamiento 20%-25% El tiempo de elaboración se acorta, pues se reducen o eliminan los tiempos

de compra, reduciendo los costos de financiamiento.

Materiales 25%-30% No se desperdicia material en la construcción.

Trabajo 45%-55%

El trabajo manual se reduce significativamente. El poder de la fuerza bruta se

reemplaza por el ingenio y la tecnología. Mujeres, personas de avanzada

edad o discapacitados podrán tener una oportunidad en el campo de la

construcción.

Tabla 9: Comparación de factores e implicancias constructivas. El Contour Crafting vs proceso constructivo tradicional. (Fuente: Behrokh Khoshnevisk. “Houses of the Future”. 2004)

Fig. 116: Tipologías de Muros a extrudir. Dimensiones nominales del Muro principal (arriba) y el Muro secundario (abajo). (Fuente: Contourcrafting.org)


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El Contour Crafting apunta a generar un proceso constructivo integrado, con múltiples capacidades de elaboración e instalación de elementos de manera automatizada. Este proceso busca reducir los procesos, materiales y la mano de obra necesaria para poder llevar a cabo una obra. Esto lo obtiene mediante la manipulación y sustitución de tareas, que actualmente se realizan de manera manual, a través del uso intensivo de procesos automatizados y robóticos. La manipulación de capas que realiza el Contour Crafting mediante su boquilla de co-extrusión, en conjunto con la operación de elementos de asistencia robótica anexa, permite llevar a cabo una multiplicidad de formas a construir, con diversos materiales, y con la inserción de elementos anexos (aislación, refuerzos internos, plomería, electricidad, terminaciones, etc.). Las principales ventajas del Contour Crafting sobre los métodos constructivos tradicionales son el uso eficiente del material, la reducción del trabajo y las tareas necesarias, y la disminución del costo final de la obra. Debido a su rendimiento, escala constructiva y capacidad de elaboración de construcciones completamente funcionales, el Contour Crafting puede ser aplicado a mercados constructivos como: Construcción de vivienda normal y de bajo costo, Construcción de vivienda de emergencia, Estructuras provisorias, Construcción de edificios públicos e Industriales, Obras Civiles, etc.

Fig. 117: Aplicaciones prácticas del Contour Crafting. (Fuente: Elaboración propia).

CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS

•Edificaciones de bajo impacto ambiental.

•Edificaciones de bajo costo.

•Edificaciones con servicios básicos integrados.

CONSTRUCCIÓN PROVISORIA

• Vivienda de emergencia.

•Estructuras de almacenaje.

•Campamentos de investigación.

•Campamentos Mineros.

•Cierres provisorios.

•Apoyos de sacrificio.

CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES E INDUSTRIALES

•Edificios públicos de baja escala.

•Elementos de división y cierre público.

•Edificaciones bélicas y de defensa.

•Edificaciones en territorio hostil.

•Instalación de ductos sanitarios.

•Instalación de alumbrado y cableado público.


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Actualmente existe un único caso registrado que se ha llevado a cabo mediante el uso del Rapid Building. Este consiste en un proyecto de viviendas de bajo costo en Shanghai, del cual se hiso cargo la compañía constructora “WinSun Decoration Design Engineering”, la cual ha logrado materializar el proyecto después de años de desarrollo en el campo del Rapid Building. El proyecto de viviendas se llevó a cabo en Abril del 2014, y consiste en la elaboración y ensamble de 10 casas en 1 día (3ders.org, 2014). El proceso de deposición utilizado es un híbrido entre el Contour Crafting y el Concrete Printing, pues rescata el proceso de extrusión masiva y la deposición diferenciada perímetro/centro del Contour Crafting, combinándolo con la simpleza de la boquilla de deposición lineal del Concrete Printing.

Fig. 118: Vivienda del conjunto habitacional de Shangai. Construcción mediante uso del Rapid Building. (Fuente:www.3ders.org)

Fig. 119: Proceso de deposición de las partes de la vivienda. Construcción mediante uso del Rapid Building. (Fuente:www.3ders.org)

Fig. 120: Partes de la vivienda listas para transportar y ensamblar. Construcción mediante uso del Rapid Building. (Fuente:www.3ders.org)


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El material utilizado consiste en una mezcla de hormigón de alta resistencia con la incorporación de residuos reciclados provenientes de desechos de la construcción y del sector industrial, lo cual demuestra la posibilidad de aplicación del Rapid Building como un proceso sustentable. Debido a esto se pudieron abaratar costos de elaboración, puesto que cada vivienda construida tuvo un costo promedio de US$5.000 en su obra gruesa ($2.500.000 pesos chilenos), lo cual posiciona al Rapid Building como un proceso constructivo viable para la vivienda.

Respecto a las dimensiones del dispositivo de deposición utilizado, éste posee un largo de 150 metros x 10 metros de ancho x 6 metros de profundidad (3ders.org, 2014). Si bien el dispositivo posee una dimensión considerable, la elaboración de las viviendas se llevó a cabo por partes, las cuales se trasladaron e instalaron en obra. Debido a esto, el proceso constructivo de este complejo habitacional aun depende de la intervención humana en el ensamble final; sin embargo el atreverse a implementar esta tecnología es un paso importante para los posibles avances a futuro.

Fig. 122: Montaje e instalación de elementos faltantes. Construcción mediante uso del Rapid Building. (Fuente:www.3ders.org)

Fig. 121: Sección de vivienda de dos pisos. Construcción mediante uso del Rapid Building. (Fuente:www.3ders.org)


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Capítulo 4.0_ [MARCO METODOLÓGICO]


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►

►

Esta fase comparativa y analítica busca llevar a cabo la recopilación de datos útiles del Rapid Building, con principal énfasis en la capacidad de elaboración y resultado final desarrollable por éstas, direccionándolos mediante la aplicación de criterios de análisis constructivos y de constructividad. La depuración de datos para la Matriz final se llevara a cabo mediante 2 pasos: el Diagnóstico, donde se expondrán y compararán los datos base de cada una de estas tecnologías; y el Filtro, donde se tomarán estos datos y se evaluarán mediante los criterios de la Constructividad. Una vez generadas estas dos etapas se procederá a presentar una síntesis del Resultado General de Matriz de Datos, donde se realizará un análisis y discusión de la información obtenida para la elección de qué tecnología implementar en el proceso constructivo tradicional a analizar en “4.2_ [Integración y Comparación]”.

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A continuación se presentan las características basales de las tres tecnologías del Rapid Building conforme a la información bruta encontrada en la bibliografía estudiada.

›

VARIANTES TÉCNICAS

RAPID BUILDING

CONCRETE PRINTING D-SHAPE CONTOUR CRAFTING

PROCESO Extrusión Impresión 3D Extrusión

USO DE MOLDAJE No No Si (se vuelve parte de los

componentes)

MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

› Hormigón Imprimible (solo en laboratorio)

Material granular y particulado (arena / polvo de piedra)

› Mezcla de Mortero para moldaje.

› Material Cementoso para la construcción.

AGLUTINANTE Ninguno

(material húmedo de extrusión)

Líquido de base clorada. Ninguno

(material húmedo de extrusión y relleno)

DIÁMETRO DE BOQUILLA

9-20 mm 0,15 mm 15 mm

NÚMERO DE BOQUILLAS

1 300 1

ESPESOR DE CAPA 6-25 mm 4-6 mm 13 mm

REFUERZOS Si No Si

PROPIEDADES MECÁNICAS

Testeadas con una orientación de capa de 0°, lo que significa que la fuerza se realizó desde la zona superior de la superficie impresa.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

1.019 - 1.121 Kg/cm2 (100-110 Mpa)

2.396 – 2.467 Kg/cm2 (235-242 Mpa)

Desconocida


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RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

122 – 132 Kg/cm2 (12-13 Mpa)

142 – 193 Kg/cm2 (14-19 Mpa)

Desconocida

TAMAÑO DE IMPRESIÓN

>1 m de Dimensión >1 m de Dimensión >1 m de Dimensión

PRE / POST PROCESAMIENTO

› Refuerzo posterior a la impresión.

› Compresión del polvo para la siguiente capa a través de rodillos con ligera compresión sobre la deposición.

› Remoción del material no utilizado.

› Refuerzo cada 125 mm verticalmente.

› Llenado de material cementoso cada 125mm.

VENTAJAS

› Alta resistencia. › Mínimo proceso de

impresión (deposición + refuerzo).

› Alta resistencia. › Superficie suave gracias a

llana mecanizada.

DESVENTAJAS

› Tamaño de impresión limitado al tamaño de estructura de impresión: 5.4 m (Largo) x 4.4 m (Ancho) x 5.4 m (Alto)

› Proceso lento. › Superficie rugosa. › Tamaño de impresión limitado

a tamaño de estructura impresión.

› Emplazamiento masivo de material.

› Remoción del material no utilizado.

› Procesos extras (moldaje).

› Unión débil ente lotes de relleno debido a la segmentación en intervalos de 1hra. entre lotes

Tabla 10: Comparación de características basales del Rapid Building. Datos existentes en base a investigaciones relacionadas con la Manufactura Aditiva en la construcción. (Fuente: R.A. Buswell et al. / Automation in Construction 21 (2012) 264).

Como se puede apreciar, existe una carencia de datos específicos dentro de lo expuesto por Buswell, algunos respecto a resistencia estructural (el caso del Contour Crafting), y otros al tamaño de impresión posible a escala real (caso del D-Shape y Contour Crafting). Para los fines de esta investigación se ha encontrado pertinente rectificar estos datos, si los hubiese, con la bibliografía complementaria estudiada durante este seminario, nutriendo esta información además con variantes referente a las capacidades y tareas constructivas que son capaces de realizar cada una de estas tecnologías. De esta manera se generan los criterios necesarios para la realización del diagnóstico presentados a continuación.


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Los criterios para complementar las características basales con las características constructivas del Rapid Building son los siguientes:

→ Características de Deposición: Diámetro y número de boquillas, funciones, altura de capa, tamaño máximo de elemento a elaborar.

→ Tiempo operativo promedio de construcción.

→ Material de construcción: Mezcla base, densidad promedio, resistencia a la compresión, resistencia a la flexión, posibles refuerzos en mezcla y posibles refuerzos externos a la mezcla.

→ Etapas del proceso de constructivo tipo de cada tecnología: Preparación y pre-procesamiento, proceso, y post-tratamiento.

→ Proceso y etapas constructivas posibles a realizar a nivel nacional en obra: En base a criterios de EE.TT. para la vivienda y sin considerar la conveniencia de ejecución.

›

VARIANTES TÉCNICAS Y CONSTRUCTIVAS

RAPID BUILDING


► CARACTERÍSTICAS DE DEPOSICIÓN

PROCESO ADITIVO Extrusión Impresión 3D Extrusión

NÚMERO DE BOQUILLAS 1 300 1

DIÁMETRO DE BOQUILLA 9-20 mm 0,15 mm 15 mm

FUNCIÓN DE BOQUILLA Deposición del material Dispensador del ligante líquido Boquilla 3 en 1: extrusiones

laterales diferenciadas + relleno central.

ESPESOR DE CAPA (ALTURA DE DEPOSICIÓN)

6-25 mm 1-50 mm

(optimizado para 50 mm) 13 mm (de hasta

TAMAÑO MÁXIMO DE ELABORACIÓN

5,4 m (Largo) x 4,4 m (Ancho) x 5,4 m (Alto)

8,0 m (Largo) x 6,0 m (Ancho) x 2,0 m (Alto)

Largo dependiente de rieles x Ancho x 6,0 m (Alto)

TIEMPO OPERATIVO DE CONSTRUCCIÓN

PROMEDIO Desconocido Desconocido Desconocido

► MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

MEZCLA BASE

Hormigón de alta resistencia imprimible solo en

laboratorio (árido fino, cemento altamente reactivo,

agua).

Material granular de 0,1-3mm (arena seca, elementos reactivos

inorgánicos a base de óxidos metálicos y cloruros) + ligante

(líquido de base clorada)

Hormigón de alta resistencia de extrusión in-situ (posible

incorporación de elementos arcillosos y cerámicos)

DENSIDAD PROMEDIO 2.350 kg/m3 2.200 kg/m3 Desconocida

RESISTENCIA A LA 1.019 - 1.121 Kg/cm2 2.396 – 2.467 Kg/cm2 Desconocida


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COMPRESIÓN

RESISTENCIA A LA FLEXIÓN

122 – 132 Kg/cm2 142 – 193 Kg/cm2 Desconocida

POSIBLES REFUERZOS EN MEZCLA

Reactivos de endurecimiento y fraguado (aditivos).

Fibras de refuerzo (pueden ser de origen sintético, metálico, vegetal o

textil)

› Reactivos de endurecimiento y fraguado (aditivo + polímeros).

› Fibras de refuerzo (fibra de carbono).

POSIBLES REFUERZOS EXTERNOS A LA MEZCLA

Mallas de refuerzo (entre capas) y armadura

(postensado).

Sujeciones entre piezas (anclajes) y micro armadura (microtensores

internos)

› Estribos transversales de acero cada 125 mm de avance vertical.

› Refuerzos intra-capa (espirales de plástico reforzado).

› Armadura modular de acero lineal (muros) y espacial (pilares).

› Dintel y losa colaborante (elementos horizontales).

► ETAPAS DE PROCESO CONSTRUCTIVO AUTOMATIZADO TIPO


PREPARACIÓN Y PRE-PROCESAMIENTO

› Planificación de elaboración y posible incorporación de refuerzos.

› Posicionamiento de posibles elementos de apoyo provisorio en las zonas en voladizo.

› Preparación de mezcla y llenado de tolva.

› Planificación de elaboración. › Preparación de granulado y

polvo + llenado de tolva. › Emplazamiento masivo de

material sobre el plano de trabajo.

› Rolado y compresión de la primera capa depositada.

› Planificación de elaboración y posible incorporación de refuerzos.

› Llenado de tolva. › Mezclado selectivo en barril

de depósito de boquilla.

PROCESO

› Deposición selectiva del material.

› Posible incorporación de refuerzos entre capas (mallado).

› Deposición selectiva del ligante liquido de base clorada (barrido de ida + barrido de vuelta).

› Rolado y compresión entre capas depositadas.

› Extrusión diferenciada y selectiva del material (extruido lateral + extruido/relleno central).

› Posible incorporación de armadura de refuerzo entre capas (estribos transversales o armadura modular lineal/espacial).

› Instalación de elementos colaborantes en las zonas en voladizo (se vuelven parte del elemento).

POST-TRATAMIENTO

› Posible incorporación de armadura de refuerzo postensada.

› Retiro de posibles

› Vaciado y retiro de material no consolidado.

› Posible incorporación de refuerzos entre piezas.

› Posible instalación de redes domiciliarias (plomería modular).

› Posible instalación de redes


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elementos de apoyo provisorio en las zonas en voladizo.

› Tratamiento de superficie eléctricas y de comunicaciones (plug-in de bus-bars modulares).

› Posible tratamiento de superficies (pintura, barnices, polímeros y similares, a través de pulverizador).

› Posible instalación de revestimientos de piso y/o muro (mosaicos de baldosas, cerámicos, azulejos, empapelados y similares).

POSIBLE PROCESO CONSTRUCTIVO A REALIZAR A NIVEL NACIONAL EN OBRA (SIN CONSIDERAR LA CONVENIENCIA DE EJECUCIÓN)

PARTIDAS CONCRETE PRINTING

(en laboratorio) D-SHAPE

(en laboratorio) CONTOUR CRAFTING

(in-situ en faena)

► OBRA DE CONSTRUCCIÓN

∆ OBRA GRUESA

EXCAVACIONES Y MOVIMIENTO DE TIERRA

No No No

CIMIENTOS

› Cimientos continuos. › Cimientos aislados. (por separado y luego transportados)

› Cimientos continuos. › Cimientos aislados. (por separado y luego transportados)

› Moldajes y entibaciones para cimientos.

› Cimientos continuos. › Cimientos aislados.

SOBRECIMIENTOS

› Continuos. › Aislados. › Poyos. (por separado y luego transportados)

› Continuos. › Aislados. › Poyos. (por separado y luego transportados)

› Continuos. › Aislados. › Poyos.

BASES DE PAVIMENTOS › Radieres (por partes) › Radieres (por partes) › Radieres (completos en sitio).

ESTRUCTURA RESISTENTE

› Pilares y Columnas. › Pórticos y arcos (con

apoyo). › Muros soportantes (por

partes). › Vigas y viguetas. › Losas (con apoyos y por

partes). › Bóvedas (por partes).

› Pilares y Columnas. › Pórticos y arcos (por partes

dependiendo del desarrollo de capa).

› Muros soportantes (por partes). › Vigas y viguetas. › Losas (en placas y por partes). › Bóvedas (por partes

dependiendo del desarrollo de capa).

› Pilares y Columnas. › Pórticos y arcos (con apoyo). › Muros soportantes › Cadenas, dinteles y soleras. › Vigas y viguetas. › Losas (colaborante). › Bóvedas (con apoyo

dependiendo del diseño de capas).

ELEMENTOS SEPARADORES

VERTICALES

› Paneles y tabiques de hormigón.

› Paneles y tabiques monolíticos. › Paneles y tabiques de

hormigón o polímeros.

ESCALERAS Y GRADAS › Si (por partes y con apoyos

provisorios dependiendo del desarrollo de la capa)

› Si (por partes con apoyos provisorios dependiendo del desarrollo de la capa)

› Si (con instalación de apoyos colaborantes)


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ESTRUCTURA DE TECHUMBRE

› Si (estructura de hormigón por partes dependiendo del desarrollo de capa)

› Si (estructura monolítica por partes dependo del desarrollo de capa)

› Si (solo instalación de elementos prefabricados)

CUBIERTA No No › Si (capa de hormigón o solo

instalación de elementos prefabricados)

PROTECCIONES HÍDRICAS No No No

ANTEPECHOS › Si (prefabricado) › Si (prefabricado o parte de la

estructura). › Si (parte de la estructura de

extrusión).

∆ TERMINACIONES

AISLACIÓN TÉRMICA › No (solo aplicación

posterior a elaboración) › No (solo aplicación posterior a

elaboración)

› Si (relleno con mortero extendido o polímeros aislantes durante la extrusión / aplicación posterior a extrusión)

REVESTIMIENTOS EXTERIORES

No No

› Si (solo instalación de mosaicos de baldosas, cerámicos, azulejos y similares)

TRATAMIENTO DE FACHADA

› Aparejos decorativos (gestión de los bordes de deposición o por partes para instalación posterior).

› Aparejos decorativos (gestión de los bordes de deposición o por partes para instalación posterior).

› Aparejos decorativos (gestión de la superficie mediante llana mecanizada).

REVESTIMIENTOS INTERIORES

› Si (afinado a yeso si se cambia el material y se elabora por separado)

› Si (afinado a yeso si se elabora por separado)

› Si (solo rociado de pintura/polímeros o instalación de mosaicos de baldosas, cerámicos, azulejos, empapelado y similares)

CIELOS RASOS No No › Si (solo instalación de

empapelado o recubrimiento con placas)

PAVIMENTOS › Si (de mortero de cemento

si se elabora por separado y por partes)

› Si (de reboque y afinado o pastelones pétreos si se elabora por separado y por partes)

› Si (solo instalación de mosaicos de pastelones, baldosas, cerámicos, azulejos y similares)

PUERTAS Y VENTANAS No No No

PERSIANAS Y CORTINAS No No No

CERRAJERÍA Y QUINCALLERÍA

No No No

VIDRIOS Y CRISTALES No No No

CARPINTERÍAS ESPECIALES

No No No

MOLDURAS SOBREPUESTAS

No No No

FERRETERÍAS Y MALLAS PROTECTORAS

No No No


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PROTECCIÓN DE MECANISMOS

No No No

PINTURAS Y BARNICES No No

› Si (solo rociado de pintura, polímeros, resinas sintéticas, lacas y similares, a través de pulverizador)

► INSTALACIONES DOMICILIARIAS

∆ INSTALACIONES SANITARIAS

ARTEFACTOS SANITARIOS No No No

ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

No No › Red interior y de agua

caliente (solo instalación de plomería modular)

CAPTACIÓN Y EVACUACIÓN DE AGUAS

SERVIDAS No No No

EVACUACIÓN DE AGUAS LLUVIAS

No No No

CAPTACIÓN Y ELIMINACIÓN DE

DESPERDICIOS No No No

∆ INSTALACIONES ELÉCTRICAS, ELECTRÓNICAS Y LAMPISTERÍA

ALUMBRADO Y FUERZA ELÉCTRICA

No No

› Red interior embutida en muros y losas (solo instalación bus-bars y conexiones eléctricas modulares plug-in)

INTERCOMUNICACIÓN No No

› Red de comunicaciones embutida en muros y losas (solo instalación bus-bars y conexiones eléctricas modulares plug-in)

CALEFACCIÓN ELÉCTRICA No No No

∆ INSTALACIONES DE COMBUSTIBLES Y CALEFACCIÓN INTERNA

INSTALACIONES DE COMBUSTIBLE

No No No

INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN

No No No

∆ INSTALACIONES DE SERVICIO Y EMERGENCIA

INSTALACIONES MECÁNICAS DE TRANSPORTE

No No No

INSTALACIONES CONTRA INCENDIO

No No No

INSTALACIONES ESPECIALES

No No No


[]

► OBRAS COMPLEMENTARIAS

CIERROS DEFINITIVOS EXTERIORES

› Si (solo paneles y módulos de hormigón por separado).

› Si (solo paneles y módulos monolíticos por separado).

› Si (solo extrusión de cierros y muros de hormigón).

CIERROS INTERIORES O MEDIANEROS

› Si (solo paneles y módulos de hormigón por separado).

› Si (solo paneles y módulos monolíticos por separado).

› Si (solo extrusión de separadores de hormigón).

PAVIMENTOS EXTERIORES › Si (de mortero de cemento

si se elabora por separado y por partes)

› Si (de reboque y afinado o pastelones pétreos si se elabora por separado y por partes)

› Si (solo instalación de mosaicos de pastelones, baldosas, cerámicos, azulejos y similares)

ARBORIZACIÓN Y JARDINES

No No No

TERRAZAS Y PÉRGOLAS No No No

Tabla 11: Comparación de características del Rapid Building. Diagnóstico según criterios de investigación. (Fuente: Elaboración propia en base a bibliografía estudiada).

∆

A continuación se procederá a realizar la fase de filtrado de los datos anteriormente recopilados y generados en el diagnóstico, para esto se someterán las características del Rapid Building al análisis de los factores y principios de la Constructividad para la reducción de la dificultad de construcción y aumento de calidad final.

›

En esta primera fase se busca detectar las características del Rapid Building en relación a los Factores de la Constructividad, para esto se llevará a cabo un filtrado en base a los siguientes criterios:

FACTORES INTERNOS:

› Mano de Obra: Determinado por las características técnicas, productivas, económicas y socioculturales de grupo humano (obrero y profesional) necesario.

› Procedimientos Constructivos: Determinado por la cantidad, variabilidad, complejidad de realización, riesgo asociado e interrelación entre los procedimientos constructivos necesarios.

› Herramientas: Determinado por las características técnicas, tecnológicas y operabilidad de todas las herramientas, equipos y maquinarias necesarias.

› Materiales: Determinado por las características físicas, mecánicas y tecnológicas de los materiales, productos, insumos y materias primas sobre cuales se ejecutan las acciones necesarias.


[] FACTORES EXTERNOS:

› Tiempo: Determinado por la cantidad de tiempo que se requiera para realizar las tareas de construcción.

FACTORES TRANSVERSALES:

› Comunicación: Determinado por la claridad, cantidad y calidad de la información de proyecto y por la fluidez y calidad de comunicación entre el equipo diseñador y el equipo de construcción.

› Coordinación: Determinado por la coherencia, integración y complemento entre las distintas especialidades que intervienen en el diseño y por la fluidez y calidad de comunicación entre el equipo diseñador y el equipo de construcción.

Todos estos criterios serán aplicados al diagnóstico, dando especial énfasis al posible proceso constructivo a realizar en obra. Esto se realizará con la información expuesta en la tabla de Comparación de Características del Rapid Building (diagnóstico técnico constructivo) de la sección anterior; abordando de manera generalizada las secciones “Obra de Construcción” e “Instalaciones Domiciliarias” de las partidas analizadas. Para esta fase no se considerará, aun, la conveniencia de ejecución, ya que ésta será evaluada y discutida en la sección “5.0_ [Resultados y Discusión]”, del presente capitulo.

› POSIBLE PROCESO CONSTRUCTIVO A REALIZAR EN OBRA (SIN CONSIDERAR CONVENIENCIA DE OPERACIÓN)

VARIANTES DE CONSTRUCTIVIDAD

RAPID BUILDING

CONCRETE PRINTING (en laboratorio)

D-SHAPE (en laboratorio)

CONTOUR CRAFTING (in-situ en faena)


FACTORES INTERNOS

MANO DE OBRA

› Operador capacitado para manejo del dispositivo “Concrete Printing”.

› Supervisor técnico del procedimiento (puede ser o no el mismo operador).

› Equipo de manejo de material (preparadores de mezcla, cargadores de mezcla en tolva).

› Equipo instalador de elementos de refuerzos (puede ser o no el mismo que de manejo de material)

› Transportistas del

› Operador capacitado para manejo del dispositivo “D-Shape A4”.


› Equipo de manejo de material (cargadores de mezcla en tolva, retiradores de mezcla no consolidada, tratadores de superficies).

› Equipo instalador de elementos de refuerzos (puede ser o no el mismo que de manejo de material)

› Transportistas del

› Equipo instalador del sistema “Contour Crafter” en terreno (ensamble y montaje de la maquinaria en terreno de faena).

› Operador capacitado para manejo del dispositivo “Contour Crafter”.


› Equipo de manejo de material (recibidores de mezcla en camión y/o materiales para mezcla en sitio, cargadores de materiales en barril de depósito).

› Equipo de manejo de elementos ajenos a la mezcla base (pueden ser o no el mismo de manejo de material; tales como cargadores de revestimientos, pinturas, baldosas, cerámicos, armadura modular, refuerzos en espiral, y similares).


[]

elemento elaborado final (operadores de carga, transporte y embalaje de elementos).

elemento elaborado final (operadores de carga, transporte y embalaje de elementos).

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

› Desarrollo del proceso de deposición tipo en base a las especificaciones técnicas del proyectista.

› Posible incorporación de armadura postensada.

› Desarrollo del proceso de deposición tipo en base a las especificaciones técnicas del proyectista.

› Posible incorporación de refuerzos entre elementos.

(Una vez realizados los tratamientos de terreno correspondientes, se procede al desarrollo del proceso de deposición tipo en base a las especificaciones técnicas del proyectista): › Llenado para los cimientos, moldaje y

llenado para los sobrecimientos. › Moldaje y llenado para los muros y

elementos verticales resistentes y/o divisorios.

› Instalación de soportes colaborantes + elaboración de elementos estructurales horizontales.

(Posible incorporación de refuerzos durante la elaboración misma de los procesos anteriores). › Instalación de elementos de terminaciones

(pinturas, revestimientos, cerámicos, cubiertas, etc.).

HERRAMIENTAS

› Dispositivo “Concrete Printing”.

› Elementos de movimiento de material (baldes, palas, carretillas).

› Posibles herramientas para el postensado.

› Maquinaría de elevación, carga y transporte.

› Dispositivo “D-Shape A4” › Herramientas de retiro de

material (palas, carretillas, unidades de aspiración y similares).

› Posibles herramientas para la instalación de refuerzos.

› Maquinaría de elevación, carga y transporte.

› Dispositivo “Contour Crafter” › Posibles elementos de movimiento de

material (baldes, palas, carretillas). › Maquinaría de elevación, carga y

transporte para instalación y montaje de la maquinaria “Contour Crafter” en terreno + herramientas de ensamble.

MATERIALES

› Hormigón de alta resistencia imprimible solo en laboratorio (árido fino, cemento altamente reactivo, agua).

› Reactivos de endurecimiento y fraguado.

› Armadura de postensado.

› Material granular de 0,1-3mm (arena seca, elementos reactivos inorgánicos a base de óxidos metálicos y cloruros).

› Ligante (líquido de base clorada).

› Fibras de refuerzo (de origen sintético, metálico, vegetal o textil).

› Sujeciones entre piezas

› Hormigón de alta resistencia de extrusión in-situ (arena, cemento altamente reactivo, agua).

› Posibles elementos arcillosos y cerámicos. › Reactivos de endurecimiento y fraguado

(aditivo + polímeros). › Estribos transversales de acero para

sujeción de moldaje de mortero vertical.

› Refuerzos intra-capa (espirales de plástico

reforzado).

› Armadura modular de acero lineal (muros)


[]

(anclajes). › Micro armadura

(microtensores internos)

y espacial (pilares).

› Dinteles y losas colaborantes (para elementos horizontales).

› Pintura, barnices, polímeros y similares (para posible tratamiento de superficies).

› Baldosas, cerámicos, azulejos, empapelados y similares (para posible instalación de revestimientos de piso y/o muro).

FACTORES EXTERNOS

TIEMPO Elaboración + Transporte Elaboración + Transporte Solo elaboración

FACTORES TRANSVERSALES

COMUNICACIÓN › Total: entre el diseño y la construcción (enlace CAD/CAM). › Alta: entre actores externos (equipos de trabajo reciben indicaciones simples, claras y exactas).

COORDINACIÓN

› Total: entre actores internos (equipos de trabajo mediante interoperabilidad de los ambientes de integración digital).

› Total: entre el diseño y la construcción (enlace CAD/CAM). › Alta: entre actores externos (equipos de trabajo ejecutan tareas cuando/como/donde sea necesario).

► INSTALACIONES DOMUCILIARIAS

FACTORES INTERNOS

MANO DE OBRA No aplica No aplica

(Suponiendo que la realización de la instalación y montaje de la maquinaria ya fue realizada en la etapa de obra gruesa). › Operador capacitado para manejo del

dispositivo “Contour Crafter”. › Supervisor técnico del procedimiento

(puede ser o no el mismo operador). › Equipo de manejo de elementos ajenos a la

mezcla base (pueden ser o no el mismo de manejo de material; tales como cargadores de plomería modular y módulos de ensamble eléctricos y de comunicación).


No aplica No aplica

(Una vez realizadas las tareas de obra gruesa correspondientes y dejado los espacios para las redes domiciliarias internas): › Instalación automatizada de elementos

modulares de plomería en base a las especificaciones técnicas del proyectista.

› Instalación automatizada de elementos modulares de electricidad y comunicación en base a las especificaciones técnicas del proyectista.

HERRAMIENTAS No aplica No aplica › Dispositivo “Contour Crafter” › Posible maquinaria de asistencia para


[]

movimiento de lotes de elementos modulares.

MATERIALES No aplica No aplica

› Elemento de plomería modular (ductos, ensambles, intersecciones, etc.).

› Elementos modulares de conexión eléctrica y de comunicación (bus-bars de conexión mediante plug-in)

FACTORES EXTERNOS

TIEMPO No aplica No aplica Solo instalación


COMUNICACIÓN No aplica No aplica

› Total: entre el diseño y la construcción (enlace CAD/CAM).

› Alta: entre actores externos (equipos de trabajo reciben indicaciones simples, claras y exactas).

COORDINACIÓN No aplica No aplica

› Total: entre actores internos (equipos de trabajo mediante interoperabilidad de los ambientes de integración digital).

› Total: entre el diseño y la construcción (enlace CAD/CAM).

› Alta: entre actores externos (equipos de trabajo ejecutan tareas cuando/como/donde sea necesario).

Tabla 12: Factores de la Constructividad dentro del Rapid Building. Factores internos, externos y transversales aplicados al procesos automatizado a gran escala. (Fuente: Elaboración propia en base bibliografía estudiada).

›

Para lograr establecer un acercamiento a la Capacidad de Reducción de Dificultad de Construcción del Rapid Building, se someterán las características estas tres tecnologías a los siguientes Principios de la Constructividad:

PRINCIPIOS DE LA CONSTRUCTIVIDAD PARA REDUCIR LA DIFICULTAD DE LA CONSTRUCCIÓN Y POTENCIAR LA CALIDAD FINAL:

› Principio de Simplicidad de Tareas: Diseño para ejecución de tareas con menor dificultad.

› Principio de Reducción de Tareas: Diseño para reducir la cantidad de tareas necesarias.

› Principio de Reducción de Variabilidad de Tareas: Repetición de características de diseño que permitan ejecución de tareas constructivas similares.

› Principio de Flexibilidad de Elección de Tareas: Preferencia por características de diseño que tengan variadas formas de llevarse a cabo.

Esta fase de los Principios de la Constructividad, al igual que con los Factores de la Constructividad, se realizará abordando de manera generalizada las secciones “Obra de Construcción” e “Instalaciones


[] Domiciliarias” de las partidas analizadas. Para esta fase no se considerará, aun, la conveniencia de ejecución, ya que ésta será evaluada y discutida en la sección “4.1.3_ [Resultado General Matriz de Datos]”, del presente capitulo.

›

PRINCIPIOS DE CONSTRUCTIVIDAD

RAPID BUILDING





SIMPLICIDAD DE TAREAS

› Se diseña el proceso constructivo gracias a la relación CAD/CAM. › Las tareas disminuyen notablemente la dificultad de ejecución al ser realizadas de manera automatizada. › La elaboración de elementos constructivos en la sección de obra gruesa se lleva a cabo mediante

ejecuciones de tareas simples y repetitivas (proceso de deposición capa a capa + refuerzos).

REDUCCIÓN DE TAREAS

La cantidad de tareas constructivas necesarias se reducen solo a: › Proceso de carga de

material en la máquina. › Proceso de deposición

selectiva de mezcla de hormigón.

› Instalación de refuerzos mallados y/o postensados (manual).

› Transporte del elemento terminado.

La cantidad de tareas constructivas necesarias se reducen solo a: › Proceso de carga de material

en la máquina. › Proceso de deposición de capa

de mezcla de áridos finos. › Proceso de deposición

selectiva de ligante líquido. › Retiro del material no utilizado

(manual). › Instalación de refuerzos entre

piezas (manual y posterior a la elaboración).

› Tratamiento de superficie (manual).

› Transporte del elemento terminado.

La cantidad de tareas constructivas necesarias se reducen solo a: › Proceso de carga de material en la

máquina. › Proceso de deposición selectiva de la

mezcla (perímetro/moldaje + llenado/reticulado).

› Instalación de refuerzos internos entre capas (paralelo a la deposición).

› Instalación de elementos colaborantes (dinteles y losas) + vaciado para estructuras horizontales.

› Tratamiento de superficies y terminaciones (pintura y/o revestimiento).

REDUCCIÓN DE VARIABILIDAD DE

TAREAS

› La variabilidad de tareas se vuelve casi nula, pues se desarrolla el mismo proceso de tareas constructivas para obtener variados resultados.

› El recurso humano interviene solo en las tareas de alimentación de la mezcla, instalación de refuerzos y transporte.

› La variabilidad de tareas se reduce al mínimo, pues se desarrolla el mismo proceso de tareas constructivas para obtener variados resultados.

› El recurso humano interviene solo en las tareas de alimentación de áridos finos, limpieza, instalación de refuerzos, tratado de superficies y transporte.

› La variabilidad de tareas se vuelve casi nula, pues se desarrolla el mismo proceso de tareas constructivas para obtener variados resultados.

› El recurso humano interviene solo en las tareas de armado y montaje inicial de la maquinaria, alimentación de mezcla inicial, y disposición de elementos a ser utilizados por la máquina.

FLEXIBILIDAD DE › La flexibilidad de elección de tareas se vuelve nula, pues se asegura la ejecución de éstas desde el diseño a


[]

ELECCIÓN DE TAREAS

partir de una única forma de elaboración definida por el dispositivo. › Las tareas se llevan a cabo mediante un mismo proceso, conforme la planificación y gestión del CAD y el

desarrollo del elemento por capas en CAM.


SIMPLICIDAD DE TAREAS

No aplica No aplica

› Se gestiona el proceso de instalaciones mediante la relación CAD/CAM.

› Las tareas disminuyen su dificultad de ejecución al mínimo al ser realizadas de manera automatizada.

› El montaje de elementos de plomería, electricidad y comunicaciones, en la sección de instalaciones, se lleva a cabo mediante la ejecución de tareas simples y repetitivas (proceso de posicionamiento de elementos + unión por soldadura para plomería/plug-in para bus-bars).


No aplica No aplica

› La cantidad de tareas constructivas necesarias se reducen solo a:

› Proceso de instalación de elementos modulares de plomería, electricidad y comunicación.

› Proceso de soldadura para la plomería. › Inserción de enchufes e interruptores

en los bus-bars (manual).


TAREAS No aplica No aplica

› La variabilidad de tareas se vuelve nula, pues se desarrolla el mismo proceso automatizado para la instalación de los componentes.

› El recurso humano interviene solo en las tareas de disposición de elementos a ser utilizados por la máquina y en la inserción de enchufes e interruptores en los bus-bars.

FLEXIBILIDAD DE ELECCIÓN DE

TAREAS No aplica No aplica

› La flexibilidad de elección de tareas se vuelve nula, pues se asegura la ejecución de éstas desde el diseño a partir de una única forma de elaboración definida por el dispositivo.

› Las tareas se llevan a cabo mediante un mismo proceso, conforme la planificación y gestión del CAD y la operación por CAM.

Tabla 13: Principios de la Constructividad dentro del Rapid Building. Grado de reducción de dificultad de construcción y aumento de calidad aplicados a los procesos automatizados a gran escala. (Fuente: Elaboración propia en base bibliografía estudiada).


[] ∆

A continuación se presenta una tabla de resumen general de los datos y características recopiladas en el desarrollo de esta etapa de depuración de la Matriz. Esto permitirá tener una visión global del potencial de ejecución constructiva de cada una de las tres tecnologías dentro del Rapid Building. Se resumirá la información del potencial constructivo mediante una lista de atributos, mientras que para los factores y principios de la constructividad se presentaran los puntos de mejora claves en base a ponderaciones. Esto permitirá esclarecer cuál de las tres tecnologías resultaría más óptima para someterla al cruce con el Diagrama de Influencias y Relaciones del siguiente capítulo.

› POSIBLE PROCESO CONSTRUCTIVO A REALIZAR A NIVEL NACIONAL EN OBRA

(SIN CONSIDERAR LA CONVENIENCIA DE EJECUCIÓN)

PARTIDAS CONCRETE PRINTING

(en laboratorio) D-SHAPE

(en laboratorio)


► OBRA GRUESA

EXCAVACIONES Y MOVIMIENTO DE TIERRA

- - -

CIMIENTOS ▲ ▲ ▲

SOBRECIMIENTOS ▲ ▲ ▲

BASES DE PAVIMENTOS ▲ ▲ ▲

ESTRUCTURA RESISTENTE ▲ ▲ ▲

ELEMENTOS SEPARADORES VERTICALES

▲ ▲ ▲

ESCALERAS Y GRADAS ▲ ▲ ▲

ESTRUCTURA DE TECHUMBRE ▲ ▲ ▲

CUBIERTA - - ▲

PROTECCIONES HÍDRICAS - - -

ANTEPECHOS ▲ ▲ ▲

TOTAL DE PARTIDAS POSIBLES DE REALIZAR EN OBRA GRUESA

8/11 8/11 9/11

► TERMINACIONES

AISLACIÓN TÉRMICA - - ▲

REVESTIMIENTOS EXTERIORES - - ▲

TRATAMIENTO DE FACHADA ▲ ▲ ▲

REVESTIMIENTOS INTERIORES ▲ ▲ ▲

CIELOS RASOS - - ▲

PAVIMENTOS ▲ ▲ ▲

PUERTAS Y VENTANAS - - -

PERSIANAS Y CORTINAS - - -

CERRAJERÍA Y QUINCALLERÍA - - -


[]

VIDRIOS Y CRISTALES - - -

CARPINTERÍAS ESPECIALES - - -

MOLDURAS SOBREPUESTAS - - -

FERRETERÍAS Y MALLAS PROTECTORAS

- - -

PROTECCIÓN DE MECANISMOS - - -

PINTURAS Y BARNICES - - ▲

TOTAL DE PARTIDAS POSIBLES A REALIZAR EN

TERMINACIONES 3/15 3/15 7/15

► INSTALACIONES DOMICILIARIAS

ARTEFACTOS SANITARIOS - - -

ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

- - ▲

CAPTACIÓN Y EVACUACIÓN DE AGUAS SERVIDAS

- - -

EVACUACIÓN DE AGUAS LLUVIAS

- - -

CAPTACIÓN Y ELIMINACIÓN DE DESPERDICIOS

- - -

ALUMBRADO Y FUERZA ELÉCTRICA

- - ▲

INTERCOMUNICACIÓN - - ▲

CALEFACCIÓN ELÉCTRICA - - -

INSTALACIONES DE COMBUSTIBLE

- - -

INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN

- - -

INSTALACIONES MECÁNICAS DE TRANSPORTE

- - -

INSTALACIONES CONTRA INCENDIO

- - -

INSTALACIONES ESPECIALES - - -

TOTAL DE PARTIDAS POSIBLES A REALIZAR EN INSTALACIONES

DOM. 0/13 0/13 3/13

► OBRAS COMPLEMENTARIAS

CIERROS DEFINITIVOS EXTERIORES

▲ ▲ ▲

CIERROS INTERIORES O MEDIANEROS

▲ ▲ ▲

PAVIMENTOS EXTERIORES ▲ ▲ ▲

ARBORIZACIÓN Y JARDINES - - -


[]

TERRAZAS Y PÉRGOLAS - - -

TOTAL DE PARTIDAS POSIBLES DE REALIZAR EN OBRAS

COMPLEMENTARIAS 3/5 3/5 3/5

TOTAL DE PARTIDAS POSIBLES A REALIZAR EN OBRA DE

CONSTRUCCIÓN NACIONAL 14/44 14/44 21/44

CONSTRUCTIVIDAD DENTRO DEL RAPID BUILDING

VARIABLES DE CONSTRUCTIVIDAD





FACTORES CONSTRUCTIVIDAD (INTERNOS / EXTERNOS / TRANVERSALES)

EQUIPOS DE MANO DE OBRA NECESARIA

Operador, Supervisor, Manejo de material,

Instalador de refuerzos, Transportistas.

Operador, Supervisor, Manejo de material,

Instalador de refuerzos, Transportistas.

Instaladores de maquinaria, Operador, Supervisor, Manejo de material,

Manejo de elementos extras.

ETAPAS EN PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

Deposición y Refuerzos Deposición y Refuerzos

Deposición + Refuerzos (simultáneo), Soportes horizontales + deposición

(simultáneo), e Instalación de terminaciones.

CATEGORÍA DE HERRAMIENTAS NECESARIAS

Dispositivo, Movedoras de material, Fijadoras de

postensado, Montacargas y elevación.

Dispositivo, Movedoras de material, Fijadoras de

refuerzos, Montacargas y elevación.

Dispositivo, Movedoras de material, Montacargas y elevación.

TIPOS DE MATERIALES NECESARIOS

Mezcla, Reactivos, Armaduras.

Mezcla, Ligante, Refuerzos internos, Sujeciones.

Mezcla, Refuerzos de mezcla, Reactivos, Refuerzos internos,

Elementos colaborantes, Elementos para superficies.

FASES DE TIEMPO NECESARIAS Elaboración + Transporte Elaboración + Transporte Elaboración

GRADO DE COMUNICACIÓN ENTRE PARTES

Total (diseño/construcción), Alta (externos).

GRADO DE COORDINACIÓN ENTRE PARTES

Total (internos), Total (diseño/construcción), Alta (externos).

PRINCIPIOS CONSTRUCTIVIDAD

SIMPLIFICACIÓN DE TAREAS Disminución de dificultad de tareas (simples y repetitivas).

REDUCCIÓN DE TAREAS A Carga de material,

Elaboración, Refuerzo, transporte.

Carga de material, Elaboración, Retiro de

sobrante, Refuerzo, Tratado superficial,

transporte.

Carga de material, Elaboración + Refuerzo, Terminación.

REDUCCIÓN DE VARIABILIDAD DE TAREAS A

Casi nula (alimentación de mezcla, refuerzos y

transporte).

Mínimo (alimentación de mezcla, limpieza,

refuerzos, tratamiento de superficie y transporte).

Casi nula (armado de máquina, alimentación de mezcla y disposición

de elementos).


[]

FLEXIBILIDAD DE ELECCIÓN DE TAREAS REDUCIDO A

Nula por exclusividad de procesos CAD/CAM (tareas repetitivas y únicas)

OBSERVACIONES GENERALES

PONDERACIÓN COMPARATIVA

Máximo (728 o 129) > Normal(6) > Reducido(5) > Bajo(4) > Mínimo(3) > Casi nulo(2) > Nulo(1)

- Reducida necesidad de equipos de trabajo.

- Mínimo de etapas constructivas.

- Baja variedad de herramientas.

- Mínima variedad de materiales.

- Bajo número de fases de tiempo.

- Máximo grado de comunicación y coordinación.

- Mínima dificultad de tareas.

- Mínima cantidad de tareas.

- Casi nula variabilidad de tareas.

- Nula flexibilidad de tareas condicionada por CAD/CAM.


- Mínimo de etapas constructivas.

- Baja variedad de herramientas.

- Baja variedad de materiales.

- Bajo número de fases de tiempo.

- Máximo grado de comunicación y coordinación.

- Mínima dificultad de tareas.

- Baja cantidad de tareas. - Mínima variabilidad de

tareas. - Nula flexibilidad de tareas

condicionada por CAD/CAM.


- Reducida cantidad de etapas constructivas.

- Mínima variedad de herramientas. - Normal variedad de materiales. - Mínimo número de fases de tiempo. - Máximo grado de comunicación y

coordinación. - Mínima dificultad de tareas. - Mínima cantidad de tareas. - Casi nula variabilidad de tareas. - Nula flexibilidad de tareas


PUNTAJE PONDERADO 29 32 32


FACTORES CONSTRUCTIVIDAD (INTERNOS / EXTERNOS / TRANVERSALES)

EQUIPOS DE MANO DE OBRA NECESARIA

No aplica No aplica Operador, Supervisor, Manejo de

elementos extras.

ETAPAS EN PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

No aplica No aplica Instalación plomería, Instalación

eléctrica y comunicación.

CATEGORÍA DE HERRAMIENTAS NECESARIAS

No aplica No aplica Dispositivo, Maquinaria para

movimiento de lotes.

TIPOS DE MATERIALES NECESARIOS

No aplica No aplica Plomería modular, Módulos eléctricos

y de comunicación.

FASES DE TIEMPO NECESARIAS No aplica No aplica Instalación

GRADO DE COMUNICACIÓN ENTRE PARTES

No aplica No aplica Total (diseño/construcción), Alta

(externos).

GRADO DE COORDINACIÓN No aplica No aplica Total (internos), Total

28 Para variables que aumenten la dificultad de construcción. 29 Para variable que disminuyan la dificultad de construcción (comunicación y coordinación entre partes).


[]

ENTRE PARTES (diseño/construcción), Alta (externos).

PRINCIPIOS CONSTRUCTIVIDAD

SIMPLIFICACIÓN DE TAREAS No aplica No aplica Disminución de dificultad de tareas

(simples y repetitivas).

REDUCCIÓN DE TAREAS A No aplica No aplica Instalación de elementos, Soldadura,

Ensambles.

REDUCCIÓN DE VARIABILIDAD DE TAREAS A

No aplica No aplica Nula (sólo disposición de elementos a

ensamblar e inserción de enchufes/interruptores).

FLEXIBILIDAD DE ELECCIÓN DE TAREAS REDUCIDO A

No aplica No aplica Nula por exclusividad de procesos

CAD/CAM (tareas repetitivas y únicas)

OBSERVACIONES GENERALES

PONDERACIÓN COMPARATIVA

Máximo (7 o 1) > Normal(6) > Reducido(5) > Bajo(4) > Mínimo(3) > Casi nulo(2) > Nulo(1)

No aplica No aplica

- Mínima necesidad de equipos de trabajo.

- Mínima cantidad de etapas constructivas.

- Mínima variedad de herramientas. - Mínima variedad de materiales. - Mínimo número de fases de tiempo. - Máximo grado de comunicación y

coordinación. - Mínima dificultad de tareas. - Mínima cantidad de tareas. - Nula variabilidad de tareas. - Nula flexibilidad de tareas


PUNTAJE PONDERADO No aplica No aplica 24

Tabla 14: Matriz de datos de Rapid Building. Resumen de etapas de Diagnóstico y Filtro según criterios. (Fuente: Elaboración propia).


[]

› Los datos presentados en la tabla Matriz de datos del Rapid Building, se grafican de la siguiente forma

comparativa:

Como se puede apreciar el Concrete Printing y el D-Shape poseen características de desempeño similares, tanto en capacidad constructiva (desarrollo de partidas), como en fases de proceso constructivo tipo (etapas de elaboración); pues ambos dependen de un proceso de deposición selectiva automatizada con una posterior etapa de incorporación de refuerzos de forma manual. Además ambas pueden ejecutar elementos que pueden ser utilizados solamente para la sección de Obra Gruesa y algunas Terminaciones, pues no son capaces de elaborar elementos de la sección de Instalaciones Domiciliarias. Por otro lado el Contour Crafting presenta un espectro mayor de capacidad constructiva, pues es capaz de llevar a cabo un mayor número de elementos constructivos dentro de la Obra Gruesa y Terminaciones en comparación con el Concrete Printing y el D-Shape. Además el Contour Crafting posee la capacidad de ejecutar algunas partidas de la sección de Instalaciones Domiciliarias, por lo que en desempeño de capacidad constructiva, el Contour Crafting lleva la delantera dentro del Rapid Building. A esto se le agrega la diferencia de proceso de elaboración del Contour Crafting, pues éste, a diferencia de los dos anteriores, puede incorporar los refuerzos y elementos anexos de

29

32

3224

C O N C R E T E P R I N T I N G

D - S H A P E

C O N T O U R C R A F T I N G

D I F I C U L T A D D E C O N S T R U C C I Ó N P A R A O B R A D E C O N S T R U C C I Ó N N A C I O N A L

Instalaciones Domiciliarias Obra de Construcción

8

8

9

3

3

7

0

0

3

C O N C R E T E P R I N T I N G

D - S H A P E

C O N T O U R C R A F T I N G

P O S I B L E S P A R T I D A S A R E A L I Z A R E N O B R A D E C O N S T R U C C I Ó N N A C I O N A L

Obra Gruesa Terminaciones Instalaciones Domiciliarias

Gráfico 5: Dificultad de construcción del Rapid Building. Comparación de totales ponderados según factores y principios de constructividad. (Fuente: Elaboración propia en base a Matriz).

Gráfico 6: Capacidad constructiva del Rapid Building. Comparación de posibles partidas a realizar en obra de construcción nacional. (Fuente: Elaboración propia en base a Matriz).


[] manera automatizada sin la necesaria intervención del recurso humano. Desde un punto de desempeño cuantitativo, el Contour Crafting posee mayor capacidad de sustitución de las labores constructivas tradicionales a nivel nacional.

Con respecto a la dificultad de construcción del Rapid Building, el gráfico de las ponderaciones muestra una relativa cercanía de puntajes entre las tres tecnologías; sin embargo se aprecia una leve ventaja del Concrete Printing, una relativa igualdad entre el Contour Crafting y el D-Shape (en obra de construcción), y una única participación aislada del Contour Crafting en el proceso de Instalaciones Domiciliarias. Debido a esto no se puede juzgar a ciencia cierta el real grado de aporte a la reducción de la dificultad de construcción del Rapid Building, pues estos factores dependen de una mirada más cualitativa que cuantitativa. Debido a esto se hace pertinente evaluar de una manera más afinada las características del Rapid Building conforme los Factores y Principios de la Constructividad. Los resultados se muestran en el siguiente gráfico radial.

R E D U C C I Ó N D E E Q U I P O S D E T R A B A J O

R E D U C C I Ó N D E E T A P A S C O N S T R U C T I V A S

R E D U C C I Ó N D E V A R I E D A D D E H E R R A M I E N T A S

R E D U C C I Ó N D E V A R I A D A D D E M A T E R I A L E S

R E D U C C I Ó N D E F A S E S D E T I E M P O

A U M E N T O D E C O M U N I C A C I Ó N Y

C O O R D I N A C I Ó N

R E D U C C I Ó N D E D I F I C U L T A D D E T A R E A S

R E D U C C I Ó N D E C A N T I D A D D E T A R E A S

R E D U C C I Ó N D E V A R I A B I L I D A D D E T A R E A S

A U M E N T O D E F L E X I B I L I D A D D E T A R E A S

C A P A C I D A D D E R E D U C C I Ó N D E L A D I F I C U L T A D D E C O N S T R U C C I Ó N P O R P A R T E D E L R A P I D B U I L D I N G


Gráfico 7: El Rapid Building la reducción de la dificultad de construcción. Factores y principios de la constructividad aplicados a los procesos desarrollados dentro de la Obra Gruesa. (Fuente: Elaboración propia en base a Matriz).


[]

A partir de la revisión cualitativa del gráfico radial, se pueden apreciar las leves diferencias entre las tres tecnologías automatizadas a gran escala, denotando un claro bajo desempeño del D-Shape frente al Concrete Printing y el Contour Crafting, en función de la reducción de la dificultad de construcción. Esto se debe principalmente a que éste posee un ligero aumento de la variabilidad, cantidad y tiempo de las tareas a ejecutar; pues requiere de mayores esfuerzos e intervención de recursos humanos que, en conjunto con un mayor número de procesos en la elaboración tipo, diezma su capacidad de reducción de dificultad de construcción en relación con el resultado obtenido. Caso similar sucede con el Contour Crafting frente al Concrete Printing, pues éste se ve con un notable aumento de la variabilidad de materiales, de las etapas constructivas, y un leve aumento del equipo de trabajo; sin embargo en los demás atributos se aprecia levemente por encima del Concrete Printing. Por otra parte si se evalúa este último, se puede apreciar que se destaca en la reducción de etapas constructivas y variabilidad de materiales; sin embargo esto se debe a que su proceso de elaboración tipo es simple y repetitivo en base al mismo material, lo cual a su vez limita los resultados constructivos del mismo. Por este lado el Contour Crafting justificaría su aumento de la variabilidad de materiales y cantidad de procesos constructivos al hacerse cargo de una cantidad importante de partidas que las otras tecnologías dentro del Rapid Building no pueden lograr. Además el leve aumento del equipo de trabajo se debería a la necesidad de montaje del dispositivo en obra, el cual, una vez instalado en terreno, puede prescindir de las tareas y tiempos de transporte que sí requieren el Concrete Printing y el D-Shape. Debido a esto, y de manera cualitativa, el Contour Crafting posee una mayor capacidad de reducción de la dificultad de construcción en obra para ser implementado como aporte al proceso constructivo tradicional a nivel nacional.

Mediante este análisis de datos comparativos entre las tres tecnologías dentro del Rapid Building, se ha realizado la elección del Contour Crafting para ser sometido a prueba dentro del Proceso Constructivo Tradicional de la Vivienda en Chile, y evaluar de esta forma su posible aporte a la Calidad para la disminución de la Vulnerabilidad.


[] ►

En esta etapa se realizará un análisis de las actividades actualmente necesarias para llevar a cabo una construcción de una vivienda chilena mediante el proceso tradicional. Con esto se busca esclarecer los elementos del Proceso Constructivo Tradicional, en función de la cantidad de tareas y los posibles factores que afectan la calidad en obra. Esto se llevará a cabo mediante 2 fases: el Mapeo, que buscará catastrar las tareas realizadas en la partidas constructivas; y la Comparación, que evaluará un elemento dentro una partida constructiva mapeada, abocándose a el desarrollo de las tareas, con el fin de esclarecer los campos que pueden ser mejorados con la incorporación del Rapid Building.

∆

Si bien se pretende generar un catastro de las tareas necesarias a realizar dentro del proceso constructivo tradicional, se realizará el mapeo solo de las partidas más representativas dentro de la sección de Obra Gruesa por los siguientes motivos:

› La ejecución de la Obra Gruesa es el factor más importante dentro del proceso constructivo tradicional de la vivienda chilena, pues de ésta depende la integridad, concordancia y desempeño del resto de los elementos constructivos. Por lo que la ejecución de la obra gruesa determina en gran medida el nivel de calidad una obra, y condiciona fuertemente la vulnerabilidad de la misma (lo que ha quedado claro en el estudio presentado en “3.2.4_ [Falencias de Calidad en la Construcción en Chile]” del Marco Teórico).

› Se ha escogido el Contour Crafting para ser sometido a análisis en el capítulo “5.0_ [Resultados y Discusión]”, el cual, si bien puede realizar algunas tareas de Terminaciones e Instalaciones Domiciliarias, no registra evidencia empírica de estos procesos en la realidad. Además éstos se consideran como acciones anexas que se pueden realizar en obra.

› Debido al tiempo disponible para la ejecución de esta investigación, se ha estimado pertinente el solo abocarse al desarrollo de la Obra Gruesa como proceso vital para la integridad de la edificación nacional. El abarcar la totalidad de las partidas dentro de la Obra de Construcción, demandaría un esfuerzo investigativo mayor, que podría ocasionar un alejamiento de los objetivos presentes en este seminario, en lo que a Calidad como reductor de Vulnerabilidad se refiere.

Dejando estos puntos en claro se procede a la fase de Mapeo del Proceso Constructivo Tradicional de la Vivienda Nacional.


[]

›

PARTIDA REPRESENTATIVAS

CARACTERÍSTICAS

ELEMENTOS Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS DE LA PARTIDA

TAREAS CONSTRUCTIVAS GENERALES A EJECUTAR DENTRO DEL PROCEDIMIENTO O ELEMENTO CONSTRUCTIVO

► OBRA GRUESA

∆ EXCAVACIONES Y MOVIMIENTO DE TIERRA

TERRAPLENES Y RELLENOS

› Excavaciones para subterráneos.

› Excavaciones para cimientos. › Extracción de escombros. › Materiales de relleno. › Esparcimientos.

1. Limpieza de elementos y posible extracción de escombros externos a la faena.

2. Preparación del área a trabajar. 3. Posicionamiento de elementos, maquinarias, materiales y

herramientas. 4. Definición de ejes y zonas a excavar. 5. Excavación de terreno. 6. Extracción de material y elementos orgánicos. 7. Posible incorporación de rellenos de compensación.

∆ CIMIENTOS, SOBRECIMIENTOS Y BASES DE PAVIMENTO

CIMIENTOS

› Consolidación del terreno. › Moldajes y entibaciones para

cimientos. › Cimientos continuos (armados

o no). › Cimientos aislados (armados o

no). › Placas o plateas de fundación. › Poyos para durmientes. › Pilotes. › Soleras de terrazas y

corredores. › Cimientos de escaleras y

gradas. › Cimientos especiales. › Agotamiento del subsuelo. › Avenamiento o drenaje.

1. Preparación del área de trabajo. 2. Rectificación del terreno. 3. Estabilización de terreno. 4. Ejecución de sistemas de drenajes. 5. Instalación de impermeabilización. 6. Elaboración del emplantillado. 7. Rectificación y re-trazado de ejes. 8. Instalación y aseguramiento de enfierradura para elementos

verticales armados. 9. Preparación y armado de moldajes. 10. Instalación y aseguramiento de moldajes. 11. Preparación de mezcla. 12. Dosificación de mezcla en los moldajes. 13. Vibrado de hormigón. 14. Rectificación de llenado y niveles. 15. Tratamiento de curado. 16. Descimbre y retiro de moldajes.

SOBRECIMIENTOS

› Continuos. › Aislados. › Poyos. › Sobrecimientos para gradas. › Nivelación.

1. Rectificación de ejes. 2. Rectificación de niveles. 3. Tratamiento de superficie de contacto con cimientos. 4. Instalación de posible enfierradura de refuerzo. 5. Preparación y armado de moldajes. 6. Instalación y aseguramiento de moldajes. 7. Preparación de mezcla. 8. Dosificación de mezcla en los moldajes. 9. Vibrado de hormigón. 10. Rectificación de llenado y niveles. 11. Tratamiento de curado.


[]

12. Descimbre y retiro de moldajes.

BASES DE PAVIMENTOS

› Estabilización del suelo. › Radieres de hormigón. › Endurmientado de piso.

1. Preparación de terreno y área de trabajo. 2. Extracción de material y elementos orgánicos. 3. Posible incorporación de rellenos de compensación. 4. Estabilización y compactación del suelo. 5. Instalación de impermeabilización. 6. Preparación de mezcla. 7. Dosificación de mezcla sobre superficie. 8. Nivelación y acomodo de mezcla. 9. Rectificación de llenado y niveles (afinado). 10. Tratamiento de curado.

∆ ESTRUCTURA RESITENTE

ELEMENTOS VERTICALES

› Pilares. › Columnas. › Pórticos y arcos. › Muros soportantes. › Elementos prefabricados de

hormigón.

1. Preparación del área de trabajo. 2. Verificación de superficies de contacto. 3. Verificación de concordancias con pasadas de enfierradura y

sobrecimientos. 4. Verificación de ejes y niveles. 5. Elaboración de elementos verticales soportantes:

(Pilares, columnas, muros de hormigón armado): 6. Instalación y aseguramiento de enfierradura. 7. Preparación y armado de moldajes. 8. Instalación y aseguramiento de moldajes. 9. Preparación de mezcla. 10. Dosificación de mezcla en los moldajes. 11. Vibrado de hormigón. 12. Rectificación de llenado y niveles. 13. Tratamiento de curado. 14. Descimbre y retiro de moldajes. 15. Rectificación de plomos, escuadrías y niveles.

(Muros y elementos soportantes de albañilería simple, confinada o armada):

6. Instalación y aseguramiento de enfierradura. 7. Preparación de mezcla. 8. Dosificación de emplantillado base. 9. Elaboración parcial de hiladas (elementos de albañilería +

mortero de pega). 10. Rectificación de plomos, escuadrías y niveles. 11. Tratamiento de curado. 12. Elaboración de hiladas restantes (elementos de albañilería +

mortero de pega). 13. Tratamiento de curado. 14. Rectificación de plomos, escuadrías y niveles generales.

(Elementos soportantes de madera. Pueden elaborarse directamente sobre el lugar final o por separado y luego montarse):


[]

6. Preparación de madera a utilizar. 7. Dimensionamiento de madera. 8. Instalación y fijación de solera de fundación. 9. Instalación de solera basal. 10. Instalación de pies derechos según especificaciones técnicas del

proyectista (considerando vanos). 11. Instalación de solera superior. 12. Instalación de alfeizar, dinteles, muchachos y jambas según

consideración de vanos. 13. Instalación de diagonales (considerando vanos). 14. Rectificación de plomos y escuadrías. 15. Instalación de costaneras o cortafuegos (considerando vanos). 16. Rectificación de plomos y escuadrías. 17. Instalación de soleras de amarre. 18. Instalación de placas rígidas de arriostramiento (considerando

vanos). (Elementos soportantes de hormigón prefabricado): 6. Elaboración de mezcla de unión entre elementos y sobrecimiento. 7. Dosificación de primera capa de contacto. 8. Instalación y montaje de elementos prefabricados. 9. Dosificación de mezcla para las uniones y contactos. 10. Tratamiento de curado.

ELEMENTOS HORIZONTALES

› Cadenas, dinteles y soleras. › Vigas y viguetas. › Envigado de entrepiso. › Losas. › Bóvedas. › Envigado de cielo.

1. Preparación del área de trabajo. 2. Verificación de superficies de contacto. 3. Verificación de concordancias con pasadas de enfierradura,

elementos, muros soportantes, etc. 4. Verificación de ejes y niveles. 5. Elaboración de elementos estructurales horizontales (cadenas,

dinteles, soleras, vigas y viguetas de hormigón armado o madera). 6. Instalación de elementos de apoyo provisorio. 7. Elaboración de diafragmas estructurales horizontales (losa de

hormigón armado o entrepiso de madera). 8. Rectificación de plomos, escuadrías, terminaciones y niveles

generales. 9. Retiro de elementos de apoyo provisorio.

∆ ELEMENTOS SEPARADORES VERTICALES

ALBAÑILERÍA

› De ladrillo de arcilla cocida y ladrillo prensado.

› De ladrillo sílico-calcáreo. › De bloques de morteros de

cemento. › De ladrillo refractario. › De suelo cemento. › De ladrillo de yeso. › De adobe. › De piedra.

1. Verificación de concordancias con ejes, elementos constructivos, muros soportantes, etc.

2. Preparación de mezcla. 3. Dosificación de emplantillado base. 4. Elaboración parcial de hiladas (elementos de albañilería + mortero

de pega). 5. Rectificación de plomos, escuadrías y niveles. 6. Tratamiento de curado. 7. Elaboración de hiladas restantes (elementos de albañilería +

mortero de pega).


[]

8. Tratamiento de curado. 9. Rectificación de plomos, escuadrías y niveles generales.

PANELES Y TABIQUES

› De madera. › De hormigón. › De albañilería. › De placas o láminas con

estructura de madera o acero.

1. Verificación de concordancias con ejes, elementos constructivos, muros soportantes, etc.

2. Elaboración de elementos separadores (de madera, hormigón o placas)

3. Verificación de armado y sujeción de elementos divisorios a elementos estructurales.

∆ TECHUMBRE

ESTRUCTURA DE TECHUMBRE

› Estructura metálica. › Estructura de madera. › Estructura de hormigón. › Autosoportante.

1. Verificación de concordancias con ejes, elementos constructivos, muros soportantes, pasadas de enfierradura de amarre, ubicaciones de espárragos de conexión con cadenas, etc.

2. Preparación de elementos a utilizar. 3. Instalación de tacos o soportes de sujeción base para los tijerales o

cerchas armadas sobre las cadenas o elementos soportantes. 4. Armado de cerchas según especificaciones técnicas del proyectista

(en estructura metálica, en madera u hormigón). 5. Verificación de armado y características de los componentes. 6. Instalado de cerchas sobre las sujeciones de los elementos

soportantes. 7. Rectificación de plomos, escuadrías y niveles generales. 8. Instalación de diagonales o vientos para asegurar verticalidad de

los elementos. 9. Instalación de costaneras y elementos se soporte para la cubierta. 10. Rectificación de los elementos de unión y contacto entre la

estructura de cubierta y los elementos de soportantes.

CUBIERTAS

› Metálica (planchas de acero cincado, plancha de cobre).

› De tejas de mortero de cemento.

› De tejas de madera. › De tejas de arcilla cocida. › De tejas de asbesto cemento. › Impermeabilización sobre losa

de hormigón armado. › Planchas de cartón embreado. › Plásticos (traslúcidos o no). › De vidrio.

1. Verificación de concordancias elementos estructurales de techumbre, ubicaciones costaneras, zonas de conexión entre planchas, distanciamientos, etc.

2. Preparación de elementos a utilizar. 3. Instalación y de primera hilera de elementos de cubierta (planchas,

tejas o plásticos en la zona inferior del techo superpuestos entre sí). 4. Rectificación de pendientes y posiciones de los elementos de

cubierta. 5. Instalación y fijación de las siguientes hileras ascendentes de

elementos de techumbre (traslapados de forma montada entre sí). 6. Rectificación de los elementos de unión y contacto entre la

estructura de cubierta, fijaciones, anclajes y los elementos de cubierta.

Tabla 15: Mapeo de partidas y tareas constructivas. Partidas constructivas más representativas de la sección de obra gruesa. (Fuente: “Bases técnicas para especificar obras de construcción”. Gómez et al. Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile).


[]

El mapeo de tareas según partidas, presentado en la tabla anterior, se grafica de la siguiente forma:

Cabe destacar que, si bien el mapeo se realizó de manera generalizada, se puede observar una cantidad considerable de elementos dentro del desarrollo de éstas. Se grafica un total de 60 elementos y procedimientos constructivos, con un total de 98 tareas necesarias para la realización de estos. Como se puede apreciar en el gráfico de barras del resumen de mapeo de tareas, las partidas que contienen mayor número de tareas constructivas a realizar son: Cimientos (con un total de 16) y Elementos Verticales (con un total de 15). Estos elementos son además los que, en conjunto con Elementos Horizontales, se encuentran catalogados, según el estudio de la DICTUC S.A., como los que más pueden comprometer la calidad y la vulnerabilidad de una construcción, ya que de estos dependen la correcta realización del resto de las partidas y elementos constructivos. Si a lo anterior le agregamos el grado de posibles fallas emergentes o errores de ejecución dentro de las partidas presentadas, el índice de vulnerabilidad aumenta considerablemente, lo cual en un escenario desfavorable traería resultados alarmantes, en lo referente a la calidad de la obra. De aquí es que el controlar el proceso de construcción o el disminuir la cantidad de tareas necesarias se vuelve fundamental para generar un aporte al aumento de la calidad y a la disminución de vulnerabilidad.

5

12

5

3

5

6

8

3

4

9

7

16

12

10

15

9

9

4

10

6

T E R R A P L E N E S Y R E L L E N O S

C I M I E N T O S

S O B R E C I M I E N T O S

B A S E S D E P A V I M E N T O

E L E M E N T O S V E R T I C A L E S

E L E M E N T O S H O R I Z O N T A L E S

A L B A Ñ I L E R Í A

P A N E L E S Y T A B I Q U E S

E S T R U C T U R A D E T E C H U M B R E

C U B I E R T A S

C A N T I D A D D E T A R E A S R E A L I Z A D A S P O R P A R T I D A S

Elementos y Procedimientos Constructivos

Número promedio de Tareas Constructivas realizadas dentro de cada Elemento o Procedimiento Constructivo

Gráfico 8: Resumen del mapeo de tareas. Tareas dentro de las partidas más representativas dentro de la sección de obra gruesa. (Fuente: Elaboración Propia).


[] ∆

En esta fase se realizará una comparación hipotética entre el Proceso Constructivo Tradicional y el Proceso Constructivo del Contour Crafting, ambos en base a la elaboración teórica de un Muro de Hormigón Armado, con instalaciones internas embutidas y con acabado de hormigón visto se superficie lisa. Esto se realizará con el fin de establecer un paralelo detallado de ambos procesos, en la búsqueda de factores y elementos de mejora por parte del Rapid Building, esclareciendo de qué manera el Contour Crafting pueda aportar a la mejora proceso tradicional.

› FACTORES INTERNOS:

› Mano de Obra: Determinado por las características técnicas, productivas, económicas y socioculturales de grupo humano (obrero y profesional) necesario.

› Procedimientos Constructivos: Determinado por la cantidad, variabilidad, complejidad de realización, riesgo asociado e interrelación entre los procedimientos constructivos necesarios.

› Herramientas: Determinado por las características técnicas, tecnológicas y operabilidad de todas las herramientas, equipos y maquinarias necesarias.

› Materiales: Determinado por las características físicas, mecánicas y tecnológicas de los materiales, productos, insumos y materias primas sobre cuales se ejecutan las acciones necesarias.

FACTORES TRANSVERSALES:

› Comunicación: Determinado por la claridad, cantidad y calidad de la información de proyecto y por la fluidez y calidad de comunicación entre el equipo diseñador y el equipo de construcción.

› Coordinación: Determinado por la coherencia, integración y complemento entre las distintas especialidades que intervienen en el diseño y por la fluidez y calidad de comunicación entre el equipo diseñador y el equipo de construcción.


[]

› COMPARACIÓN ENTRE PROCESOS CONSTRUCTIVOS

SECCIÓN ▲ OBRA DE CONSTRUCCIÓN

SUBSECCIÓN ► OBRA GRUESA

PARTIDA ⌂ ESTRUCTURA RESISTENTE

SUBPARTIDA ∆ ELEMENTOS VERTICALES

ELEMENTO > MURO EN HORMIGÓN ARMADO

VARIABLES PROCESO CONSTRUCTIVO TRADICIONAL (DETALLADO) PROCESO CONSTRUCTIVO CONTOUR CRAFTING

(DETALLADO)

FACTORES INTERNOS

MANO DE OBRA

(Considerando que se estos grupos de trabajo pueden pertenecer a otras partidas y ejecutar otras tareas

similares en su área durante el desarrollo de la faena). - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Para elaboración y manejo de moldajes: › Supervisión: › Jefe de Obra › Capataz de obra gruesa › Ejecución: › Carpintero de obra gruesa. › Ayudante. › Calificación: › Maestro. › Ayudante

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Para elaboración y mezcla de hormigón: › Supervisión: › Jefe de Obra › Capataz de obra gruesa › Ejecución: › Maestro de segunda. › Concreteros › Ayudante. › Calificación: › Maestro de segunda. › Concretero. › Ayudante.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Para manejo de enfierradura: › Supervisión: › Jefe de Obra › Capataz de obra gruesa

(Considerando que el quipo instalador del sistema “Contour Crafter” ya realizó el ensamble y montaje

de la maquinaria en terreno de faena para las tareas anteriores, por cual éste se descarta. Se considera

además que los siguientes grupos de trabajo pueden mantenerse y realizar distintas tareas durante toda

la faena). - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

› Supervisión: › Encargado o Jefe de Obra. › Supervisor técnico del procedimiento (puede

ser o no el mismo operador)

› Ejecución: › Operador del “Contour Crafter”. › Manejadores de material y elementos.

› Calificación: › Profesional certificado en manejo del “Contour

Crafter”. › Técnicos especialistas en materiales de

construcción.


[]

› Ejecución: › Enfierrador. › Ayudante. › Calificación: › Maestro. › Maestro de segunda. › Ayudante.


Consideraciones previas: (Considerando que los elementos previos necesarios,

como cimientos y sobrecimientos, ya se encuentran realizado de antes)

1. Preparación del área de trabajo. 2. Verificación de superficies de contacto en donde se

elaborará el nuevo paramento. 3. Verificación de concordancias con pasadas de

enfierradura, posición de sobrecimientos, pasadas de instalaciones embutidas, y elementos de ventilación.

4. Verificación de ejes y niveles. 5. Gestión y preparación de las tareas según legajo

técnico. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Procedimiento de Elaboración (todas según EE.TT.): (considerando que los elementos de contacto entre el sobrecimiento y el muro, como barras pasadas, ya se

encuentran posicionadas) 6. Armado de la enfierradura por parte del enfierrador

y su ayudante. 7. Instalación y aseguramiento de enfierradura por

parte del enfierrador y su ayudante. 8. Control, revisión y aceptación por parte del jefe de

obra y el capataz de obra gruesa. 9. Preparación y armado de moldajes, sea mediante

madera bruta, placas fenólicas, terciadas o metálicas, por parte del carpintero de obra gruesa y su ayudante.

10. Instalación y aseguramiento de caras parciales de moldajes por parte del carpintero de obra gruesa y su ayudante.

11. Control, revisión y aceptación por parte del jefe de obra y el capataz de obra gruesa (escuadrías, plomos y niveles).

12. Instalación y fijación de ductos, instalaciones y elementos embutidos en muro, por parte de instaladores eléctricos y sanitarios (si bien éstos

Consideraciones previas: (Una vez teniendo montado en terreno el dispositivo

y con los elementos previos necesarios, como cimientos y sobrecimientos, realizado de antes).

1. Preparación del área de trabajo. 2. Verificación de superficies de contacto en donde

se elaborará el nuevo paramento. 3. Verificación de información y gestión de la

programación CAD/CAM para la ejecución del muro (aquí ya están incorporadas las concordancias con pasadas de enfierradura, posición de sobrecimientos, pasadas de instalaciones, y elementos de ventilación. Además de las características materiales y de deposición de cada fase constructiva).

4. Verificación de ejes y niveles para que sean concordantes con los puntos de origen de la máquina.

5. Disposición de los elementos modulares que utilizará la máquina por parte de los Manejadores de materiales y elementos (armadura, plomería y red eléctrica modular)

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Procedimiento de Elaboración (todas según EE.TT. transmitidas y programadas al sistema CAD/CAM):

(considerando que los elementos de contacto entre el sobrecimiento y el muro, como barras pasadas, ya

están posicionadas de antes)

6. Recepción y carga de la mezcla de hormigón en la máquina por parte de los manejadores de materiales y elementos.

7. Inicio de la deposición, por parte del operador, de las capas que componen el perímetro del muro, dejando las cavidades que servirán para la instalación de elementos de servicios embutidos (extrusión del moldaje que se vuelve parte del


[]

interfieren en la elaboración, no se les considerará dentro de la mano de obra necesaria para la construcción del muro, pues pertenecen mayoritariamente a otras partidas de instalaciones domiciliarias fuera de la obra gruesa).

13. Instalación de sellos, separadores, topes y seguros, entre elementos embutidos, enfierraduras y moldajes, y entre moldajes.

14. Instalación y aseguramiento de las caras de moldajes faltantes por parte del carpintero de obra gruesa y su ayudante (tratamiento previo de protección desmoldante en todos los moldajes).

15. Control, revisión y aceptación por parte del jefe de obra y el capataz de obra gruesa (escuadrías, plomos y niveles).

16. Preparación o recibimiento de mezcla de hormigón por parte de los concreteros.

17. Vaciado de mezcla en los moldajes por parte de los concreteros, maestro de segunda y ayudantes.

18. Vibrado de hormigón. 19. Control, revisión y aceptación por parte del jefe de

obra y el capataz de obra gruesa (escuadrías, plomos y niveles de llenado).

20. Fase de fraguado y endurecimiento de hormigón. 21. Descimbre y retiro de moldajes. 22. Tratamiento de curado. 23. Tratamiento de superficie y rectificación. 24. Control y aprobación por parte del jefe de obra y el

capataz de obra gruesa.

elemento). 8. Extrusión del interior del muro (puede ser con

llenado solido o parcial mediante trama). 9. Incorporación automática las primeras secciones

verticales de anclaje de la enfierradura modular. 10. Extrusión de los perímetros + relleno del muro

hasta llegar al punto del nuevo tramo de enfierradura modular.

11. Instalación de tramos horizontales de la enfierradura modular.

12. Repetición de los dos procedimientos anteriores hasta completar el paramento.

13. Instalación y soldadura de plomería modular dentro de las cavidades anteriormente consideradas.

14. Instalación de los Bus-Bars modulares de la red eléctrica y de comunicaciones.

15. Revisión y aprobación por parte del supervisor técnico del procedimiento y del jefe de obra.

HERRAMIENTAS

1. Hilo o Lienza. 2. Cinta o Huincha métrica / Distanciómetros. 3. Escuadras. 4. Pala ancha. 5. Serruchos y Sierras. 6. Martillo carpintero. 7. Uña o Barra de desclave. 8. Tenazas. 9. Grifa. 10. Llaves de tuercas. 11. Nivel de burbuja / Nivel de manga / Nivel láser. 12. Baldes y Tachos para mezcla. 13. Plomada y Plomada de punta. 14. Mazo o Combo de goma. 15. Cortafierro y punta. 16. Fratacho y Llana. 17. Pinceleta y Brochas. 18. Vibrador de hormigón.

1. Dispositivo “Contour Crafter” 2. Posibles elementos de movimiento de material

(baldes, palas, carretillas). 3. Cinta o Huincha métrica / Distanciómetros. 4. Nivel de burbuja / Nivel láser.


[]

19. Papel de lija.

MATERIALES

› Moldajes: 1. Madera bruta / placas fenólicas / paneles de acero 2. Clavos, pernos, alambres, sujeciones /

distanciadores, conos, sujeciones. 3. Calugas de cemento, separadores de enfierradura o

de malla. 4. Elementos de refuerzo y diagonalización. 5. Protector desmoldante.

› Mezcla especial de hormigón: 6. Árido fino. 7. Árido grueso. 8. Cemento especial. 9. Agua potable. 10. Aditivos.

› Enfierradura: 11. Acero en barras. 12. Acero en rollo. 13. Alambre. 14. Separadores de malla y de barras. 15. Calugas de cemento.

› Mezcla especial de hormigón: 1. Hormigón de alta resistencia de extrusión in-situ

suministrado por distribuidor (arena, cemento altamente reactivo, agua).

2. Posible incorporación elementos arcillosos y cerámicos (refuerzo en mezcla).

3. Reactivos de endurecimiento y fraguado (aditivo + polímeros).

› Enfierradura y Elementos embutidos: 4. Armadura modular de acero lineal. 5. Elementos de plomería modular. 6. Bus-Bars modulares de red eléctrica y de

comunicaciones.


COMUNICACIÓN Y COORDINACIÓN

› Transferencia de Información en Equipo Diseñador hacia Equipo Constructor: › Cliente o Mandante Arquitecto + Ingeniero

Especialistas según área Legajo Técnico (planos, documentos, EE.TT).

› Coordinación entre Equipo Diseñador: › Debe existir un proceso de coordinación

constante e iterativa entre los actores involucrados.

› Existen posibles y reiteradas modificaciones de aspectos técnicos y proyectuales que pueden cambar de manera aislada.

› La etapa más compleja es la de lograr coordinar a los especialistas de diversas áreas para poder generar un proyecto unificado.

› El legajo técnico puede sufrir modificaciones constantes.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - › Transferencia de Información en Equipo Constructor

desde Equipo Diseñador: › Legajo Técnico Jefe de Obra Capataz de

Obra Gruesa Maestro de Obra Gruesa +

› Transferencia de Información en Equipo Diseñador hacia Equipo Constructor: › Cliente o Mandante Diseñadores

(Arquitecto + Ingeniero + Especialistas) Archivo Digital de Ambiente de Integración (instrucciones de enlace CAD/CAM).

› Coordinación entre Equipo Diseñador: › La interoperabilidad de los ambientes de

digitales de integración permiten una total coordinación entre el equipo diseñador.

› Los ajustes y cambios se pueden realizar de manera conjunta y enlazada con todos los elementos que influyen en el proceso.

› Existe un proceso de retroalimentación instantánea entre los cambios realizados y los actores involucrados.

› El archivo digital final contiene las instrucciones precisas y finales, contemplando las modificaciones y concordancias de todos los elementos a elaborar.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - › Transferencia de Información en Equipo


[]

Maestro de Segunda + Carpintero de Obra Gruesa + Enfierrador + Concreteros Ayudantes.

› Coordinación entre Equipo Constructor: › Debe existir un proceso de coordinación

constante e iterativa entre los actores involucrados.

› Cada actor del proceso debe de conocer las actividades intrínsecas y el impacto de sus tareas en el proceso completo.

› Debe existir un importante y vital esfuerzo de control, revisión y aceptación de elementos y procesos por parte de los entes supervisores y el ITO, referido a cada una de las actividades que forman parte de una línea citica.

› El legajo técnico puede sufrir modificaciones in situ durante el proceso de elaboración, debido a procesos o elementos no considerados previamente.

› Debe existir una gestión tal que los plazos y tiempos de ejecución sean coherentes entre sí.

› El tiempo y la calidad de ejecución dependerán netamente de la capacidad productiva y la habilidad de la mano de obra.

Constructor desde Equipo Diseñador: › Archivo Digital de Ambiente de Integración

(instrucciones de enlace CAD/CAM). Jefe de Obra + Supervisor Técnico Operador del “Contour Crafter” + Manejadores de material y elementos Dispositivo “Contour Crafter”.

› Coordinación entre Equipo Constructor: › La coordinación del equipo constructor es alta

al recibir indicaciones simples, claras y exactas, gracias a los parámetros CAD/CAM previos.

› El equipo humano interfiere en la faena solo cuando, como y donde sea necesario.

› El control, supervisión y aceptación pasa a través del dispositivo y no de la constante verificación humana.

› El procedimiento no debiese arrojar cambios durante su ejecución, pues todos los elementos y factores fueron integrados con anterioridad (parámetros del archivo digital).

› Las fases, etapas y los plazos de elaboración son constantes y gestionados de antes (archivo CAD/CAM arroja evaluación previa del proceso).

› El tiempo y la calidad de ejecución dependerán netamente de la capacidad del dispositivo (conocida y considerada anteriormente).

Tabla 16: Comparación Hipotética Tipo. Comparación de la construcción de un muro de hormigón armado mediante el Proceso constructivo tradicional v/s Proceso del Contour Crafting (Fuente: Elaboración Propia).


[] ∆

› RESUMEN COMPARACIÓN ENTRE PROCESOS CONSTRUCTIVOS PARA UN MURO DE HORMIGÓN ARMADO

ELEMENTO > MURO EN HORMIGÓN ARMADO

VARIABLES PROCESO CONSTRUCTIVO TRADICIONAL PROCESO CONSTRUCTIVO CONTOUR CRAFTING

FACTORES INTERNOS

MANO DE OBRA › Equipos de Supervisión: 1 › Equipos de Ejecución: 3 › Total: 4

› Equipos de Supervisión: 1 › Equipos de Ejecución: 1 › Total: 2


› Consideraciones Previas: 5 › Procedimiento de Elaboración: 19 › Total: 24

› Consideraciones Previas: 5 › Procedimiento de Elaboración: 10 › Total: 15

HERRAMIENTAS › Total: 19 › Total: 4

MATERIALES › Total: 15 › Total: 6


COMUNICACIÓN Y COORDINACIÓN

› Fases de Transferencia de Información en Equipo de Diseño: 4

› Fases de Transferencia de Información en Equipo Constructor: 5

› Total: 9

› Fases de Transferencia de Información en Equipo de Diseño: 3

› Fases de Transferencia de Información en Equipo Constructor: 4

› Total: 7

Tabla 17: Resumen Comparación Hipotética Tipo. Recuento de factores comparativos de la construcción de un muro de hormigón armado mediante el Proceso constructivo tradicional v/s Proceso del Contour Crafting (Fuente: Elaboración Propia).

Los resultados de la comparación hipotética anteriormente desarrollada se grafican de la siguiente forma:

4

24

19

15

9

2

15

4

6

7

M A N O D E O B R A ( E Q U I P O S D E T R A B A J O )

P R O C E D I M I E N T O S C O N S T R U C T I V O S

H E R R A M I E N T A S

M A T E R I A L E S

C O M U N I C A C I Ó N Y C O O R D I N A C I Ó N ( F A S E S D E T R A N S F E R E N C I A )

C O M P A R A C I Ó N D E P R O C E S O S C O N T R U C T I V O S Proceso Constructivo Tradicional Proceso Constructivo del Contour Crafting

Gráfico 9: Resumen Comparación Hipotética Tipo. Cantidad de elementos según factores de la constructividad. (Fuente: Elaboración propia).


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› La comparación hipotética de la elaboración de un Muro de Hormigón Armado, mediante dos procesos

constructivos diferentes, arrojó resultados que apuntan a una disminución considerable de elementos, factores y tareas necesarias por parte del Contour Crafting. Se puede apreciar que el Contour Crafting logró disminuciones de elementos, factores y tareas necesarias en todos y cada uno de los campos necesarios para la ejecución del muro de hormigón armado, que en algunos casos sobrepaso fuertemente al proceso constructivo tradicional. En el siguiente gráfico se puede apreciar el porcentaje de optimización del Proceso Constructivo Tradicional por parte del Contour Crafting:

Los porcentajes más altos de optimización por parte del Contour Crafting se dan en la categoría de Herramientas y en Materiales (78,95% y 60%, respectivamente). Esto se debe a que, por parte de las herramientas, se requiere tan solo el dispositivo de deposición “Contour Crafter” y algunas herramientas de apoyo para el traslado del material; mientras que respecto a los materiales, se utilizan sólo los que formarán parte del elemento final, descartando el gran número de materiales provisorios que se requieren en el proceso tradicional. Respecto a los Equipos de Trabajo dentro de la Mano de Obra, estos se reducen en un 50%, pues se requiere menos personal, ya que el dispositivo es el encargado de generar las tareas necesarias, lo cual disminuye la variabilidad e intervención de la mano de obra. Si bien la optimización de los Procedimientos Constructivos (37,50%) y las Fases de Comunicación y Coordinación (22,22%) no se visualizan tan categóricas como las anteriormente señaladas, hay que considerar que la aparición de errores y fallas dentro de estos factores pueden influir seriamente en el resultado final de la obra. Una mala transferencia de la información, mediante una mala comunicación y coordinación, se ve reflejada en una errónea asignación de tareas y procedimientos constructivos, los cuales se pueden ver sometidos a cambios constantes, disminuyendo el desempeño del proceso, reduciendo la calidad y aumentando la vulnerabilidad final.

50,00%

37,50%

78,95%

60,00%

22,22%

52,11%

M A N O D E O B R A ( E Q U I P O S D E T R A B A J O )

P R O C E D I M I E N T O S C O N S T R U C T I V O S

H E R R A M I E N T A S

M A T E R I A L E S

C O M U N I C A C I Ó N Y C O O R D I N A C I Ó N …

M E D I A D E O P T I M I C A C I Ó N

O P T I M I Z A C I Ó N M E D I A N T E C O N T O U R C R A F T I N G

Optimización del Contour Crafting

Gráfico 10: Optimización del Contour Crafting. Porcentaje de optimización en comparación al proceso constructivo tradicional como índice basal del 100%. (Fuente: Elaboración propia).


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Capítulo 5.0_ [RESULTADOS Y DISCUSIÓN]


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A lo largo del proceso de confección de la Matriz de Datos, se pudo diagnosticar y evaluar el potencial que poseen el Concrete Printing, el D-Shape y el Contour Crafting para poder dar respuesta constructiva a diversas partidas dentro del proceso tradicional. Cada una de estas tres tecnologías posee sus propias ventajas y desventajas, las cuales deben de ser evaluadas de manera rigurosa y específica según la finalidad que se les quiera otorgar, y el resultado constructivo que se busca. Si bien estas tres tecnologías dentro del Rapid Building pueden dar respuesta a variadas partidas constructivas dentro de una obra de construcción de una vivienda chilena, cabe desatacar que la Factibilidad de realización de éstas no es necesariamente la Conveniencia de las mismas. Como se pudo apreciar en los resultados de la Matriz de Datos, las tres tecnologías del Rapid Building daban respuesta, de distinta manera, a las siguientes partidas constructivas dentro de la Obra Gruesa:

› Cimientos. › Sobrecimientos. › Bases de Pavimentos. › Estructura Resistente. › Elementos Separadores. › Verticales. › Escaleras y Gradas. › Estructura de Techumbre. › Cubierta. › Antepechos

Esto demuestra la existencia de Factibilidad de realización de elementos constructivos dentro de estas partidas; sin embargo no todas poseen la Conveniencia de ejecución. Por ejemplo en el caso de los Cimientos y Sobrecimientos, el Rapid Building poseería una muy baja conveniencia de ejecución, pues se estaría subutilizando esta tecnología en una partida que se podría realizar de manera convencional, ya que no posee una mayor dificultad de construcción. Caso similar sucede con las Escaleras y Gradas, y Cubierta, donde su realización mediante el Rapid Building podría no ser necesariamente la mejor respuesta para disminuir la dificultad de construcción, ya que de igual forma se deben de elaborar por separado para luego ser incorporados a la obra. Refiriéndose a la factibilidad de ejecución de las partidas correspondientes a las Terminaciones, se puede apreciar el desarrollo de las siguientes:

› Aislación térmica. › Revestimientos exteriores. › Tratamiento de fachadas. › Revestimientos interiores. › Cielos rasos. › Pavimentos. › Pinturas y barnices.


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En este caso de la sección de Terminaciones, a diferencia de la Obra Gruesa, la factibilidad de ejecución de los elementos se inclina fuertemente hacia el Contour Crafting. Aquí existe una mayor conveniencia de ejecución son las partidas de Tratamiento de Fachada, Revestimientos Interiores, Pavimentos, y Pinturas y Barnices, pues las restantes se encuentran en un estado de desarrollo que todavía no alanza un nivel de resultado superior al que entrega el proceso tradicional. Respecto a las Instalaciones Domiciliarias, el Contour Crafting es el único capaz de otorgar una factibilidad de ejecución solo en las siguientes partidas:

› Abastecimiento de Agua Potable. › Alumbrado y Fuerza Eléctrica. › Intercomunicación.

El desarrollo de estas tres últimas partidas, aunque están actualmente en proceso de experimentación,

poseen conveniencia de ejecución, pues los procesos de elaboración planeados para estas partidas por parte del Contour Crafting facilitan considerablemente las tareas a ejecutar, lo cual disminuiría la aparición de posibles fallas y errores de ejecución. De esta manera, y considerando la anterior elección del Contour Crafting en el desarrollo del Marco Metodológico, las partidas constructivas que tendrían algún grado de Conveniencia de ejecución dentro del Proceso Constructivo de la Vivienda Chilena serían las siguientes:

PARTIDAS POSIBLES A REALIZAS CONSIDERANDO CONVENIENCIA DE EJECUCIÓN

PROCESO CONSTRUCTIVO MEDIANTE CONTOUR CRAFTING

OBRA DE CONSTRUCCIÓN OBRA GRUESA TERMINACIONES INSTALACIONES DOMICILIARIAS

PARTIDAS CONSTRUCTIVAS

› Bases de Pavimentos. › Estructura Resistente. › Elementos Separadores. › Verticales. › Estructura de

Techumbre. › Antepechos.

› Tratamiento de fachadas.

› Revestimientos interiores.

› Pavimentos. › Pinturas y barnices.

› Abastecimiento de Agua Potable.

› Alumbrado y Fuerza Eléctrica. › Intercomunicación.

Tabla 18: Partidas Constructivas posibles a realizar por el Contour Crafting. Partidas con consideración de conveniencia de ejecución. (Fuente: Elaboración propia).

De esta forma se logra esclarecer las capacidades del Contour Crafting, dentro del Rapid Building, y su nivel de aporte al Proceso Constructivo Tradicional, el cual en términos prácticos y de ejecución, se concentra en la sección de Obra Gruesa. Esto se vuelve muy beneficioso al momento de considerar que, como se presentó a lo largo del desarrollo de esta investigación, el mayor número de fallas a manos de los obreros se da en la ejecución de la Obra Gruesa. Además la mala elaboración de ésta es la causa de principal de los problemas de ejecución y concordancias de las partidas dependientes de ésta.

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Durante la ejecución del ejercicio hipotético de Integración y Comparación entre el Proceso Constructivo Tradicional y el Proceso del Contour Crafting, se pudieron esclarecer dos observaciones claves a tener presente para la consideración de la integración del Rapid Building en el ámbito nacional.


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Primero, actualmente existe una cantidad considerable de tareas a realizar dentro de un proceso constructivo para la elaboración de un solo elemento en obra, lo cual demanda una gran cantidad de esfuerzo y recursos en herramientas, materiales, mano de obra, coordinación y comunicación entre todos los actores y fases involucradas. Todo este requerimiento, sumado a la latente posibilidad de errores acumulativos de ejecución y fallas en elementos, disminuye la calidad y aumenta el grado de posible vulnerabilidad de una manera alarmante. Los procedimientos constructivos tradicionales poseen una interdependencia y correlatividad de ejecución que se debe mantener bajo permanente control y supervisión. Cualquier error o falla emergente dentro de cualquiera de las tareas realizadas trae consigo una serie de implicancias negativas que hay que corregir en obra, lo cual no es para nada profesional ni mucho menos confiable. Además hay que considerar que si a lo anterior se le agrega la inexperiencia de la mano de obra con las herramientas necesarias, las variadas decisiones de la mano de obra a la hora de enfrentar el procedimiento constructivo, y la falta de una comunicación y coordinación clara entre las partes, las probabilidades de disminución de calidad y aumento de vulnerabilidad se acrecientan aún más de lo planificado. Las fallas constructivas y los errores de ejecución son además un tema importante a nivel nacional, pues recordemos que los gastos que se escatiman en reparaciones en viviendas a causa de estas son de un 15%-25% del presupuesto total de la obra (Ramírez, Serpell, 2011). Por eso se vuelve necesario llevar a cabo fuertes estrategias de gestión y coordinación que permitan prever estas fallas y asegurar la correcta ejecución de las tareas constructivas. Hay que considerar que, si bien se puede llegar a un punto aceptable de coordinación previa en la etapa de diseño y gestión mediante el uso de ambientes de integración digital, el tener un control total de todo el proceso escapa de las capacidades humanas de coordinación proyectual y supervisión en obra. A vista de esto se haría necesario ampliar el espectro de procesos constructivos hacia alternativas de ejecución más estables y con menos dependencia de intervención del recurso humano.

Segundo, la capacidad del Contour Crafting para dar respuesta a las implicancias antes mencionadas se traduce en una Optimización del Proceso Constructivo Tradicional de la Vivienda Nacional, el cual vario desde un 22,22% (en el caso de la comunicación y coordinación) hasta un máximo de 78,95% (en el uso de herramientas). Si bien estos índices de optimización se obtuvieron solo mediante el ejercicio hipotético de un simple muro de hormigón armado, el llevar este mismo ejercicio y análisis a gran escala y con un mayor número de partidas arrojaría resultados más detallados del aporte global del Contour Crafting a los procesos tradicionales. El desarrollo del ejercicio comparativo, aunque se realizó de manera acotada, logró entregar resultados bastante alentadores, sobre todo en la optimización de la necesidad de la Mano de Obra (50%) y de los Procedimientos Constructivos (37,50%). Si bien estos índices se encuentran por debajo de la Media de Optimización (52,11%), hay que considerar que estos dos factores son los más problemáticos e influyentes dentro del Proceso Constructivo Tradicional, pues son los que dependen fuertemente del factor humano para su correcta ejecución. También hay que tomar en cuenta que el Contour Crafting, al realizar las tareas de forma automatizada con procesos simples y repetitivos, disminuye en un 78,95% la necesidad de uso de Herramientas, reemplazando la adquisición y mantención de éstas por la necesidad de ensamble y montaje del dispositivo en faena. Por último, la mejora de las Fases de Transferencia de Información, sobre todo dentro del Equipo Constructor, permite disminuir la realización de cambios constructivos constantes durante el desarrollo de la obra, evitando alterar o manipular cualquiera de las fases ya realizadas. Al igual que en el proceso constructivo tradicional, pueden existir cambios en cualquiera de los factores del proceso de diseño del elemento constructivo, sin embargo estos debiesen quedar necesariamente resueltos, mediante el uso de los ambientes de integración, antes de la generación del archivo digital CAD/CAM. El generar un archivo oficial del elemento constructivo a elaborar obliga a generar las concordancias necesarias entre todos los factores previos a la construcción final, evitando los cambios inesperados, pues el proceso de deposición del Contour Crafting se lleva a cabo de manera lineal y controlada, solo si todos los factores están en perfecta coherencia intrínseca.


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Durante el desarrollo de esta investigación se ha logrado esclarecer la factibilidad de implementación del Rapid Building dentro del Proceso Constructivo Nacional, seleccionando al Contour Crafting como la tecnología con más elementos de aporte a la mejora de la calidad y disminución de la vulnerabilidad de la vivienda chilena. El idear una futura implementación de esta tecnología en Chile trae consigo una serie de implicancias a tener presente, las cuales pueden modificar la concepción de lo que hoy conocemos como Proceso Constructivo de la Vivienda y los elementos necesarios para el desarrollo de éste.

∆

› Actualmente el proceso de diseño de una vivienda

implica una coordinación y comunicación constante e iterativa entre todos y cada uno de los actores involucrados, pues todos los elementos que se deben considerar para la correcta ejecución de una construcción deben de estar en perfecta coherencia para evitar cambios posteriores. Los ambientes de Integración Digital han logrado contribuir a interrelacionar los diversos factores implícitos dentro del proceso de diseño, especialmente la retroalimentación en tiempo real de las modificaciones que se realicen durante la gestión del proyecto. Esto disminuiría el impacto negativo que poseen las reiteradas modificaciones aisladas, en aspectos técnicos y proyectuales. La interoperabilidad dota de herramientas de comunicación claras e instantáneas para poder coordinar de manera eficiente las diversas áreas para

generar un proyecto unificado, manteniendo a todo el espectro de especialistas y proyectistas al tanto del resultado global.

Algunas de las concordancias de variables que se pueden optimizar durante el proceso de diseño mediante interoperabilidad son:

› Características físicas de los elementos (materialidad, dimensiones, volumen, masa, resistencia estructural, desempeño térmico, etc.).

› Unión, codependencia, posicionamiento y función de diversos elementos constructivos y funcionales (portante, no portante, elemento de tránsito, elemento de cerramiento, estructura principal, estructura secundaria, móvil, no móvil, etc.).

› Desarrollo, funcionamiento y localización de redes de instalaciones domiciliarias (agua, electricidad, gas, calefacción, ventilación, etc.).

› Cubicaciones generales de cada categoría de elementos (unidades, localización, relaciones, costos, etc.)

INTER-OPERABILIDAD

Arquitecto

IngenieroEspecialistas

Fig. 123: Interoperabilidad entre actores involucrados en el proceso de diseño. (Fuente: Elaboración Propia).


[]

› El uso de diversos sistemas digitales de funcionamiento BIM permite un manejo de entidades con

características de información constructiva, con lo cual cada componente diseñado es individualizado dentro de un conjunto de relaciones coherentes. Esto permite generar un archivo digital que considere características físicas y constructivas únicas para cada elemento a elaborar, pudiendo discernir, programáticamente, en la materialización de cada uno de ellos. El trabajar con un diseño de elementos diferenciados implica utilizar la misma lógica de la construcción tradicional, donde cada componente a construir posee sus propias capacidades físicas, materiales y manera de ejecución, con la diferencia de que esta gestión pasaría por un sistema automatizado y no por la capacidad de manejo de la mano de obra. El diseño de elementos diferenciados permite, entre otras cosas, lo siguiente:

› Asignar características de deposición diferenciada en material, espesor de capa de extrusión, en nivel de acabado, tiempos de relleno, etc.

› Priorizar el orden de ejecución de algunos elementos por sobre otros, en base a criterios de importancia estructural, constructiva, ejecución de elementos posteriores, etc.

› Asignar ejecución de tareas en paralelo y de forma complementaria, como por ejemplo la incorporación de refuerzos entre capas, incorporación de aislación térmica, instalación de sensores intramuros, colocación de elementos colaborantes, etc.

› Manejar tiempos de elaboración diferencia según características de mezcla, requerimiento de resolución, de acabado, factores de deposición, etc.

CARACTERÍSTICAS DE DEPOSICIÓN

Características generales de

capa

Características del material

Tipos de relleno

Escala de elaboración

PRIORIZACIÓN DE EJECUCIÓN

Importancia estructural

Codependencia de elementos

Procesos en paralelo

MANEJO DE TIEMPOS DE ELABORACIÓN

Elemento a elaborar

Especificaciones entregadas

Características de Mezcla

Fig. 124: Factores inmersos dentro del diseño por elementos diferenciados. (Fuente: Elaboración propia).


[]

› El generar un proceso de diseño cuyo resultado se plasma en un archivo digital para su ejecución final

mediante un dispositivo automatizado, implica un traspaso directo de desde lo digital a lo material. Debido a que el proceso constructivo es llevado a cabo por una máquina, el legajo técnico de reduce al traspaso de información e instrucciones desde un computador o central de comandos hacia el dispositivo de deposición. Debido a esto, muchos de los recursos de representación y comunicación proyectual entre el equipo diseñador y el equipo constructor se reducen, prescindiendo de la mayoría del legajo técnico de planos de detalles, planos de armado, especificaciones constructivas para la mano de obra, entre otros. Se desarrollan solamente planos generales para el entendimiento del proyecto por parte del equipo constructor (obra completa, distribución de recintos, escala a elaborar, etc.) y algunas indicaciones técnicas orientadas a las decisiones de elaboración (material a utilizar, orientación del desarrollo de capa, puntos de orígenes del proyecto, incorporación de posibles refuerzos, fases constructivas, etc.). Gran parte de las instrucciones e interpretaciones que debía de asimilar el equipo constructor se traducen en comandos a ejecutar por parte del dispositivo de construcción automatizada. Estas instrucciones se transforman en un archivo digital que reduce considerablemente las fases intermedias entre el diseño y la construcción. Algunas de las ventajas del disminuir el legajo técnico son:

› Reducción de la generación errónea de especificaciones, planos e instrucciones por parte del equipo diseñador hacia el equipo constructor.

› Disminución de la cantidad de posibles cambios posteriores en el proceso constructivo definitivo. › Reducción de la toma de decisiones erróneas durante el proceso de ejecución. › Erradicación de las situaciones de entendimiento ambiguo de la información entregada. › Transformación de la interpretación del legajo técnico a instrucciones simples, claras y precisas. › Disminución de intervenciones innecesarias por parte de la mano de obra.

PROCESO DE DISEÑO PARA

CONSTRUCCIÓN AUTOMATIZADA

Menos errores en elementos

Disminución de cambios

Menos decisiones erradas

Eliminación de ambiguedad de información

Simplificación, claridad y precisión de instrucciones

Menos intervención humana innecesaria

INSTRUCCIONES DE EJECUCIÓN

FINAL

Fig. 125: Implicancias de la reducción del legajo técnico. (Fuente: Elaboración propia).


[]

› Desde un inicio el proceso de diseño se formula en base al método de materialización a emplear, por lo

cual, al igual que en el proceso constructivo tradicional, se debe considerar la forma en cómo se va a llevar a cabo la obra; sin embargo, mediante la incorporación del Rapid Building, éste deja de depender exclusivamente de la capacidad y habilidad del arquitecto/diseñador para sortear las fases constructivas. La capacidad de coordinación y gestión de las herramientas digitales permite generar un traspaso eficiente de la información del diseño a la construcción, dejando de depender de la experiencia constructiva del arquitecto y su equipo de trabajo. El archivo digital resultante del proceso de diseño de un proyecto y su gestión de procesos constructivos para cuya elaboración es uno solo, por lo cual la transferencia de información es completa y lineal, con lo que se garantiza que lo construido va a ser exactamente lo mismo que lo diseñado.

∆

› El diseño del proceso constructivo, plasmado en un archivo digital de instrucciones automatizadas, se

traduce en un traspaso directo del diseño a la construcción, pues se deja de depender del manejo del legajo técnico, de la interpretación y el entendimiento de la mano de obra para la correcta ejecución. Las instrucciones inyectadas al dispositivo mediante códigos de control reemplazan la necesidad de un traspaso material de información a través del factor humano; sin embargo el mensaje (información constructiva del proyecto) sigue siendo el mismo, pues lo que se cambia es el medio de transferencia (de medios tangibles a medios virtuales), la codificación (de legajo técnico a instrucciones CNC) y el receptor final (de obreros a dispositivo automatizado).

GESTIÓN DE ARCHIVO CONTRUCCIÓN

Modelo Virtual

Traducción a Códigos

CNC

Proceso de Elaboración

Geometría

Materialidad

Función

ELEMENTO CONSTRUIDO

DISEÑO

Fig. 126: Proceso de Información del Rapid Building. Etapas de traspaso desde lo diseñado a lo construido. (Fuente: Elaboración propia).


[]

› Si bien el Rapid Building, considerando en específico al Contour Crafting, aporta una reducción de tareas y

herramientas durante el desarrollo del proceso constructivo, este requiere de un gran desplante inicial de instalación en faena. Los requerimientos de instalaciones previas del dispositivo es un factor importante a considerar al momento de implementar el Contour Crafting dentro del proceso constructivo nacional. En el proceso constructivo tradicional la instalación de faenas preliminares se vuelve sumamente necesaria, pues se requiere preparar el sitio para la acogida de las maquinarias, herramientas, materiales e insumos a utilizar por parte del equipo constructor. Lo anterior no dista mucho de los requerimientos necesarios para el proceso de construcción automatizada, sin embargo la principal diferencia radica en que para el uso del Contour Crafting se requiere únicamente la instalación, ensamble y montaje del dispositivo en el sitio de la faena. La realización del montaje del dispositivo en obra requiere de un operativo técnico necesariamente a cargo de un equipo especializado, y en algunos aspectos con un mayor desplante operacional que en el proceso tradicional; sin embargo el esfuerzo de instalación inicial se amortigua al prescindir de desplantes preparativos mayores durante el resto del proceso de elaboración. Una vez realizado el montaje del dispositivo de deposición Contour Crafting, el resto de las tareas de elaboración se llevan a cabo de manera autónoma y lineal, lo cual implica un grado de ventaja sobre los procesos preparativos tradicionales al reducir la necesidad de re-intervenir y segmentar el desarrollo de la faena constructiva.

Fig. 127: Comunicación en el Rapid Building. Cambios e impactos en el proceso comunicativo de la construcción tradicional. (Fuente: Elaboración propia).

MEDIO DE TRANSFERENCIA

Tangible Virtual

CODIFICACIÓN DEL MENSAJE

Legajo Técnico

Instrucciones CNC

RECEPTOR FINALObreros y

mano de obra constructora

Dispositivo de deposición

automatizada

ELEMENTOS Y COMPONENTES DEL

DISPOSITIVO

GRAN DESPLANTE LOGÍSTICO DE EQUIPO DE

ARMADO INICIAL

DISPOSITIVO INSTALADO EN FAENA LISTO PARA

OPERAR

DESARROLLO DE TAREAS EN PROCESO LINEAL Y

CONTÍNUO

Fig. 128: Concepto de la Instalación Inicial en Faena. (Fuente: Elaboración Propia).


[] ›

Debido a la naturaleza del proceso de construcción del Rapid Building, la totalidad de los procesos de elaboración de los elementos constructivos queda a cargo de la capacidad de ejecución del dispositivo, por lo que se reduce la necesidad de mano de obra, y la que se mantiene sufre una reconversión. En términos generales, la mano de obra dedicada a las tareas de ejecución bruta es reemplazada por las operaciones automatizadas, limitando la asignación de mano de obra a tareas de supervisión, manejo y asistencia del dispositivo. El rol de supervisión se lleva a cabo por medio de la existencia del Encargado o Jefe de Obra, más la incorporación de un Supervisor Técnico, los cuales poseen la misma labor reguladora de actividades que en el proceso constructivo tradicional, pues deben de encargarse de velar por la correcta ejecución del elemento constructivo. El gran desplante de mano de obra, abocada a la ejecución de tareas constructivas, es reducido a la participación del Operador junto con equipos de trabajo encargados del manejo preliminar de materiales y elementos que serán utilizados por el dispositivo. Cabe desatacar que tanto las entidades supervisoras como las de ejecución deben de conocer los aspectos técnicos del procedimiento constructivo, los materiales y los elementos utilizados, por lo cual la mano de obra debe poseer un cierto grado de especialización y calificación técnica para poder manejar estos nuevos procedimientos. La mano de obra bruta, de conocimientos empíricos y con poco grado de especialización no se vería erradicada del rubro de la construcción, pues ésta solo es reconvertida, volviéndose una mano de obra especializada, técnica y culta. Esto implica una mejora de sus condiciones laborales, eliminando la existencia de un entorno de trabajo hostil, inseguro y denigrante para el nuevo “maestro de la construcción”.

La especialización técnica de la mano de obra implica un proceso de certificación para la aprobación de trabajadores aptos para el proceso de construcción automatizada, lo cual genera nuevas oportunidades de inserción laboral de personas que antes de se encontraban excluidas de la industria de la construcción. Personas de avanzada edad, lisiadas, discapacitadas, mujeres, entre otras, van a poder, por primera vez, acceder oportunidad de desempeñarse sin restricciones dentro de actividades que antes dependían fuertemente de las capacidades físicas de cada individuo. Los organismos educacionales encargados de la especialización de esta nueva mano de obra tendrían una oportunidad de rescatar la formación de personas que se han visto afectadas por la discontinuidad de estudios. Organismos como la ENOC (Escuela Nocturna de Obreros de la Construcción) de la FAU (Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile) pueden reconvertir sus planes formativos en pos de un avance en mejoras de calidad en procedimientos constructivos dentro de la industria de la construcción chilena, generando de esta manera una fuerza laboral con un mayor nivel de conocimientos y una mejor capacidad de ejecución.

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VO Reducción de:

•Mano de obra necesaria.

•operaciones dependientes de

la fuerza bruta.

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JO - Encargado de Obra.

- Jefe de Obra.

- Supervisor Técnico.

- Operador de dispositivo.

- Manejadores de materiales y elementos. R

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L Implicancias:

•Especialización técnica.

•Certificación de ejecución.

•Fuerza de trabajo culta.

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LA

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RA

L Implicancias:

•Erradicación de un entorno de trabajo hostil.

•Aumento de la seguridad

laboral.

•Dignificación de entorno laboral

INC

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RA

L Participación de:

•Discapacitados.

•Lisiados.

•Mujeres.

•Personas de avanzada edad.

Fig. 129: Relación de factores dentro del proceso de Reconversión de la Mano de Obra. (Fuente: Elaboración propia).


[]

› Generalmente el control y supervisión de las tareas y resultados dentro del Proceso Constructivo

Tradicional se ejecutan exclusivamente por medio del desplante humano, coordinando equipos encargados de velar por que todos los procesos y elementos constructivos se encuentren dentro de los márgenes de ejecución aceptable. La existencia de un ITO (Inspector Técnico de Obra), Jefe de Obra y Capataz de Obra ayuda a generar un control de estos procesos; sin embargo el llevar los procedimientos de supervisión a la totalidad de la obra escapa de la capacidad coordinativa humana. Generar un control total de la obra, mediante los entes supervisores, es un tanto ilusorio, pues no se puede mantener un control permanente de todos y cada uno de los factores involucrados en una faena. Es aquí donde la implementación de la construcción automatizada proporcionaría una nueva manera de establecer un control y supervisión eficiente de la totalidad de los elementos y procesos inmersos en una construcción. El Rapid Building, mediante su capacidad inherente de automatización de tareas, permite establecer una serie de elementos que sirven registro de todas las acciones de elaboración que se llevan a cabo a través del dispositivo. Al utilizar un dispositivo de elaboración aditiva a gran escala, controlado mediante códigos CNC, se logra concentrar toda la gama de operaciones constructivas en un único artefacto, con lo cual el control y supervisión permanente se vuelve posible. El dispositivo de deposición controla, de manera programada, la totalidad de factores como el uso del material, orden de incorporación de elementos, tiempos de ejecución, fases de elaboración, niveles de ejecución aceptable, etc. El realizar una gestión total de todos estos factores mediante una única herramienta de control (dispositivo de deposición) permite certificar la calidad desde el diseño a través de la precisa ejecución por parte de la máquina, prescindiendo así de los complejos y tortuosos sistemas de control de calidad mediante el recurso humano.

CONTROL / SUPERVISIÓN /APROBACIÓN

Calidad de Ejecución

Control de Elaboración de

elementos

Supervisión Completa de

Procedimiento

Aprobación de Estapas

Constructivas

PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO

Características de Elementos

Características de Elaboración

Características de Concordancias

MATERIALES

Especificación de Propiedades Estructurales y de Desempeño

Especificación de Propiedades Físicas y Visuales

Fig. 130: Factores y elementos inmersos en el control, supervisión y aprobación mediante el uso del Rapid Building. (Fuente: Elaboración Propia)


[] ›

Como ya se mencionó anteriormente, el proceso constructivo del Rapid Building, específicamente el Contour Crafting, genera una amplia reducción de tareas en relación con el Proceso Constructivo Tradicional. Esta reducción de tareas no solo repercute en la necesidad de la mano de obra, donde se reduce la fuerza de trabajo, sino que también afecta la dificultad de construcción y la relación de requerimientos de ejecución. Refiriéndose específicamente al impacto de la reducción de las tareas constructivas, se destaca que esto proporciona una directa disminución de los posibles errores de ejecución en obra por parte de la mano de obra encargada. La reducción de tareas provoca una simplificación de construcción y una re-concepción de las fases necesarias para materializar un proyecto de arquitectura, pues el proceso de construcción automatizada se asemejaría más a una elaboración de un objeto que a la construcción de una obra. Algunas de las consecuencias respecto al impacto de la reducción de las tareas constructivas son las siguientes:

› La reducción y repetición de las tareas constructivas del Rapid Building implica una estandarización de los

procesos de elaboración, basados en secuencias de deposición tipo para la elaboración de cada elemento constructivo. Con esto se reformula el desarrollo tradicional de las partidas constructivas, pues el Rapid Building desarrolla la totalidad de los elementos mediante el mismo proceso aditivo, reduciendo de esta manera la variabilidad de ejecución entre las partidas. El generar un desarrollo estandarizado de las partidas constructivas dentro de la elaboración de una edificación permite mantener un mayor control del proceso general al mantener al mínimo la posibilidad de entremezcla o confusión de fases para distintos elementos. Esto permite además una optimización de los recursos en pos de un mínimo de fases para conseguir una mayor variedad de resultados, con lo cual la complejidad del proceso tradicional es reemplazada por secuencias de tareas elementales. La estandarización del proceso de elaboración permite además generar una

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REDUCCIÓN DE EQUIPOS DE TRABAJO

DISMINUCIÓN DE FUERZA DE TRABAJO

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REDUCCIÓN DE DIFICULTAD DE CONSTRUCCIÓN

RE-CONCEPCIÓN DE PROCESO CONSTRUCTIVO

DE "EDIFICACIÓN" A "OBJETO"

DE "CONSTRUCCIÓN" A "ELABORACIÓN"

Fig. 131: Impacto general de la reducción de tareas. (Fuente: Elaboración propia).


[]

especificación y especialización técnica de los esfuerzos operacionales de la mano de obra encargada de la construcción.

› La lógica automatizada del Rapid Building genera una reducción de las herramientas necesarias para

conseguir un resultado similar al que otorga el proceso constructivo tradicional. El dispositivo de deposición, mediante sus componentes mecánicos, reemplaza a la mayoría de las herramientas requeridas para la elaboración de los diversos elementos constructivos. El disponer de menos herramientas a utilizar por parte de los equipos de trabajo abocados a la construcción, implica un menor desplante de suministros e insumos en obra, además de simplificar el manejo de utensilios por parte de los trabajadores. El gran número de herramientas tradicionales necesarias para llevar a cabo un elemento constructivo es reducido al mínimo, satisfaciendo solamente los requerimientos primordiales, como el traslado de material, la manipulación de elementos anexos a la mezcla, posible incorporación de pos-tratamientos, etc. Cabe destacar que esta reducción de herramientas solo hace referencia a las que se ven involucradas estrictamente con el proceso de elaboración, excluyendo las necesarias para el montaje preliminar del dispositivo de extrusión en obra.

REFORMULACIÓN DE PROCESO

TRADICIONAL

ESTANDARIZACIÓN DE PROCESOS

CONSTRUCTIVOS

USO DE OPERACIONES ELEMENTALES

SECUENCIA DE DEPOSICIÓN TIPO


EJECUCIÓN

SIMPLIFICACIÓN DE DESARROLLO DE

PARTIDA

DESPLANTE ESPECIALIZADO Y

ESPECÍFICO

ENTREMEZCLA DE PROCESOS AL

MÍNIMO

MAYOR CONTROL GENERAL

OPTIMIZACIÓN DE RECURSOS

MÍNIMO DE FASES DESARROLLADAS

MAYOR VARIEDAD DE RESULTADOS

Fig. 132: Secuencia de implicancias de la estandarización de procesos. (Fuente: Elaboración propia).

DISPOSITIVO DE DEPOSICIÓN

•Herramientas de mensura y nivelación fina.

•Herramientas de tareas brutas.

•Herramientas de manipulación de elementos.

•Herramientas de precisión.

•Herramientas de acabado.

HERRAMIENTAS PRIMORDIALES

•Herramientas de mensura y nivelación básica.

•Herramientas de movimiento de mezcla.

•Herramientas de traslado de material y elementos.

Fig. 133: Sustitución de herramientas mediante el Rapid Building. Reducción de manipulación de utensilios a herramientas elementales. (Fuente: Elaboración propia).


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C

Capítulo 6.0_ [CONCLUSIONES DE LA INVESTIGACIÓN]


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El fuerte desarrollo de las plataformas virtuales de representación y diseño digital, en conjunto con las crecientes tecnologías y procesos de materialización automatizada (CAD/CAM), han propiciado una liberación y optimización del proceso de proyectación arquitectónica. Esto ha dado paso a una concepción integrada del desarrollo de un proyecto arquitectónico, pues se puede afrontar de una forma más sólida las diversas variables inmersas en una edificación. La incorporación de procesos de materialización automatizada han aportado a acortar la brecha entre lo diseñable y lo construible, sin embargo esto solo se lleva a cabo en una escala pequeña y generalmente con elementos personalizados de manera acotada. Si se compara el avance y mejora tecnológica, con respecto a las herramientas de diseño y comunicación proyectual, con el avance en la industria de la construcción, se denota una incongruencia de desarrollo tecnológico. Si bien las tecnologías de materialización automatizadas, como el Rapid Manufacturing, han aportado a una re-concepción de los conceptos de elaboración de objetos, éstas se han dado con mayor fuerza dentro del área del mercado industrial. Tal avance de elaboración no se ha visto reflejado en la arquitectura, pues los procesos de construcción actuales no se han desarrollado de la misma forma que la tecnología de proyectación arquitectónica disponible, y mucho menos adecuado a las exigencias que conlleva el uso de estas mejoras digitales.

En la actualidad nos enfrentamos a una cada vez más creciente necesidad de optimización de procesos que, ante tal avance tecnológico, van quedando obsoletos, ya que no responden de la misma manera ante los requerimientos de éstas, o sencillamente se vuelven muy difíciles de controlar y mantener en el tiempo. Los avances tecnológicos han propiciado que las fases de diseño, modificación y evaluación de un proyecto se vuelvan cada vez más eficientes, mejorando la toma de decisiones de materialización. Estas decisiones actualmente se realizan en base a procesos constructivos tradicionales, ejecutados de forma manual, y basados en los mismos principios constructivos de antaño de la dependencia del material. De aquí la necesidad de nivelar la tecnología constructiva con la tecnología de diseño mediante la incorporación intensiva de dispositivos de construcción automatizada, dejando de depender de la naturaleza del material, para depender de los avances de la técnica y el potencial tecnológico. De esta manera surge la oportunidad de incorporar la tecnología del Rapid Building como respuesta de integración para el desarrollo de un proceso lineal desde el diseño hacia la construcción.

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Como ya se ha mencionado en varias oportunidades a lo largo de esta investigación, el proceso constructivo tradicional posee variados deficiencias dentro de su desarrollo, lo cual afecta fuertemente el resultado final. El realizar una comparación acuciosa del Proceso Constructivo Tradicional frente al Proceso Constructivo del Rapid Building, se logra contrastar y poner en evidencia aún más estas anomalías de ejecución constructiva, siendo el Control/Supervisión y el Número de Tareas a realizar las dos grandes áreas de mayor preocupación. El sostener un proceso constructivo realizado en gran parte de manera manual, es equivalente al


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tratar de sostener un proceso de elaboración industrial en base a métodos artesanales, pues los requerimientos de calidad, ejecución, control y variabilidad de resultados demandan una evolución de los procesos en pos de la eficiencia de elaboración. Prestar atención a los procesos manufactura utilizados en el área del diseño y elaboración industrial, provoca cuestionarse la ejecución de los procesos constructivos tradicionales para la vivienda chilena; pues éstos ni siquiera pueden alcanzar los estándares de control y supervisión total que sí poseen los elementos manufacturados a gran escala para el uso diario. Entonces aquí nace la reflexión de si es correcto o no el mantener un sistema de construcción de viviendas basado en los mismos procesos constructivos de hace ya más de dos décadas; por lo tanto ¿es la construcción tradicional realmente el camino a seguir en respuesta al cada vez mayor avance tecnológico, tanto en el área del diseño como en el área de la elaboración? Esta es una pregunta abierta a debate y discusión, sin embargo hay que considerar que la construcción tradicional se está viendo afectada cada vez más en materia de control y supervisión, pues cada vez son más la tareas constructivas necesarias para poder concretar una obra cada vez más compleja y variada. Debido a esto no se debería cerrar la posibilidad de incorporar nuevos procesos constructivos, como el Rapid Building, que puedan aportar a corregir estas dificultades a nivel nacional.

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Si se realiza un escaneo general en base a lo que se expuso con anterioridad en el capítulo “3.2_ [La calidad en la Construcción chilena como factor de Vulnerabilidad]”, complementado con lo desarrollado en la sección “4.2_ [Integración y Comparación]”, se pueden desprender las siguientes observaciones claves:

› Existe una excesiva cantidad de tareas constructivas necesarias para la materialización de una obra habitacional dentro de un proceso constructivo tradicional.

› El material, las herramientas, el nivel, la calidad, la cantidad y el tiempo de ejecución de un elemento, fase o partida constructiva, van a depender única y exclusivamente de las capacidades, experiencia y conocimiento de la mano de obra dentro de la faena.

› Las principales y más importantes anomalías de ejecución, a cargo del factor humano, se refieren a errores constructivos acumulativos iniciados dentro de la ejecución de la obra gruesa, los cuales se deben principalmente a problemas de coordinación y comunicación entre las partes.

› Es prohibitivamente difícil llevar a cabo un control y supervisión total del proceso constructivo tradicional, pues realizar una evaluación de todas y cada una de las tareas, elementos, herramientas, materiales, etc., es humanamente imposible.

A partir de estas observaciones se puede entender la relación de los diversos factores que componen el Proceso Constructivo Tradicional, los cuales han sido expuestos en este seminario. Una de las relaciones vitales dentro de estas observaciones se refiere a la correlación de Comunicación / Coordinación / Tareas / Resultado. Una mala transferencia de la información, mediante una mala comunicación y coordinación, se ve reflejada en una errónea asignación de tareas y procedimientos constructivos, los cuales se pueden ver sometidos a cambios constantes, disminuyendo el desempeño del proceso, reduciendo la calidad y aumentando la vulnerabilidad final. Otra relación importante es la de Supervisión / Control / Tareas / Resultado, pues, además de una correcta comunicación y coordinación entre las partes, es necesario


[] cerciorarse de que la ejecución de las tareas y los elementos se esté llevando a cabo de la manera correcta, a fin de poder corregir al instante en vez de al final de la faena, lo cual también afecta la calidad y vulnerabilidad final. Si relacionamos lo anterior al tema de la calidad final, se puede desprender que ambas relaciones expuestas basan su desempeño en los requerimientos y estándares vigentes dentro de la industria de la construcción chilena, los cuales ofician de directrices generales del resultado de la obra construida.

En términos generales de ejecución, Chile posee un buen desempeño en el rubro de la construcción, esto se debe en gran medida al marco legal y normativo que existe a nivel nacional. Éste se encuentra a cargo principalmente por la LGUC (Ley General de Urbanismo y Construcción), la OGUC (Ordenanza General de Urbanismo y Construcción), Ordenanzas Locales y las diversas normativas orientadas tanto a procesos constructivos como a la calidad de los materiales, como las Normas ISO, las NCH (Norma Chilena), las Normas DIN, entre otras. Esto permite establecer estándares mínimos de ejecución y resultado constructivo en pos de asegurar la calidad y desempeño de las construcciones dentro del territorio nacional; sin embargo las anomalías dentro de los procesos constructivos no son a causa de las normas mismas, sino que radican en la imposibilidad de su aplicación totalitaria. La aplicación de estándares de calidad, ordenanzas, normas y certificaciones, demanda de un gran esfuerzo de recursos (técnicos, monetarios, personal, etc.) para asegurar la aplicación y el cumplimiento de las mismas. Debido a esto, actualmente no se puede garantizar, a ciencia cierta, que la totalidad de una construcción cumple con todos los estándares antes mencionados, ni mucho menos aseverar que la totalidad de las construcciones sometidas a estas exigencias las cumplen de manera estricta.

Si consideramos el tema de la aplicación del control y la supervisión como una herramienta para el cumplimiento de estándares de aceptación y aprobación de un proceso o producto final, podemos establecer un paralelo entre la industria de la manufactura y la industria de la construcción, pues al fin y al cabo ambas realizan procesos de transformación de recursos para convertirlos en un objeto de uso humano. Si nos detenemos a analizar el panorama de la actual manufactura industrializada, se puede desprender que ésta ha sabido dar respuesta a los requerimientos de control de calidad y supervisión mediante la automatización de sus procesos, dejando atrás el tortuoso sistema artesanal sustentado de forma manual. Esto, además de otorgar una mejora en lo que a aspectos de producción se refiere, permite establecer un control y supervisión constante dentro de la cadena de producción, generando una retroalimentación instantánea que posibilita realizar ajustes específicos. Si ahora esto lo comparamos con la industria de la construcción actual, notamos que ésta aún no se ha reconvertido como lo ha hecho la industria manufacturera, pues el proceso constructivo que se lleva a cabo en la actualidad sigue dependiendo fuertemente del factor humano. Si bien la automatización de procesos se ha visto en la producción de materiales certificados y en elementos de la construcción prefabricados, el proceso encargado de unificar estos elementos para dar como resultado una obra arquitectónica sigue realizándose de manera manual, demostrando atisbos de las fases artesanales de antaño. Gracias a esto es que la construcción de la vivienda nacional no alcanza siquiera los estándares de control y evaluación que sí poseen los artefactos producidos en la industria manufacturera automatizada.

Debido a lo anterior, y a lo expuesto en la sección “6.1.2_ [El Rapid Building como el cuestionamiento de ejecución de los Procesos Constructivos Nacionales]” del presente capítulo, cabe preguntarse ¿Por qué los artefactos de uso diario poseen un mayor control y evaluación de ejecución que una vivienda básica, si ambos elementos son ideados para el uso humano, siendo la vivienda un elemento de importancia vital para las personas? La respuesta se puede atribuir a una razón muy simple. Los artefactos desarrollados mediante procesos manufactureros automatizados poseen un potencial de control y supervisión total mayor, pues al ser ejecutados mediante dispositivos enlazados a ambientes digitales disponen de un monitoreo de


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retroalimentación constante, del cual claramente carece la construcción de la vivienda. Entonces, considerando esta afección, ¿Por qué no se ha implementado un sistema de construcción automatizada de viviendas que pueda acceder a estas ventajas de control y supervisión total, así como lo implementó la industria manufacturera, minimizando de esta forma los problemas de calidad y vulnerabilidad actuales? Aquí la respuesta no es tan evidente, pues esto se puede atribuir a una multiplicidad de factores como, por nombrar algunos, a: la falta de estrategias de gestión para implementar nueva tecnología en desarrollo, carencia de actores y entidades que quieran invertir en un cambio drástico dentro del mercado de la construcción, prejuicios sociales y laborales con respecto a las reales consecuencias de un posible cambio, falta de desarrollo mismo de la tecnología a implementar para que alcance un punto óptimo de incorporación, problemas económicos en base al costo de esta tecnología, disponibilidad real de los materiales utilizados, carencia de potencial tecnológico para la operación del sistema de construcción automatizada, etc. Es por eso que el barajar las posibilidades de una futura implementación del Rapid Building a nivel nacional, y no solo en el área de la vivienda, debe de nutrirse de una mirada analítica y profunda que considere todos estos factores. Si bien esta investigación ha buscado esclarecer su implementación desde el punto de vista de la calidad del proceso constructivo, a través del concepto de Reducción de la Dificultad de Construcción, es necesario abordar el caso desde un número mayor de variantes intrínsecas con el objetivo de evaluar de manera crítica de real posibilidad de considerar al Rapid Building como una tecnología y proceso viable a nivel nacional. Después de todo, la implementación de esta tecnología no se encuentra muy lejana, pues si Shanghai pudo levantar un complejo habitacional en un día y a bajo costo, es solo cosa de tiempo para que otras localidades a nivel mundial hagan lo mismo.


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A partir de las Preguntas de Investigación:

→ ¿Cuáles son los factores que alteran la calidad de una vivienda y cómo éstos, respecto al desarrollo del proceso constructivo, pueden afectar vulnerabilidad final de ésta?

→ ¿Qué factores de mejora de la calidad constructiva, en relación a la dificultad de construcción, puede ofrecer el “Rapid Building”, en comparación a los procesos constructivos tradicionales de la vivienda chilena actual?

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Mediante el desarrollo del Marco Teórico y el Marco Metodológico se pudieron establecer ciertos factores inmersos en el proceso constructivo, basados en los Factores de la Constructividad, que alteran la calidad de una vivienda y afectan su vulnerabilidad. Estos factores son los siguientes:

› › Determinado por las características técnicas, productivas, económicas y socioculturales de grupo humano (obrero y profesional)

necesario.

Considerando que el Proceso Constructivo Tradicional sigue operando en gran parte de manera manual, mantener un funcionamiento eficiente del factor humano es un punto vital para el correcto desarrollo de todo el proceso de construcción. La mano de obra se convierte en la raíz de los demás factores, pues ésta es la encargada de reunir los diversos factores y variantes, combinándolos de manera coherente, para otorgar el resultado diseñado. Debido a esto el material, las herramientas, el nivel, la calidad, la cantidad y el tiempo de ejecución de un elemento, fase o partida constructiva, van a depender única y exclusivamente de las capacidades, experiencia y conocimiento de la mano de obra dentro de la faena.

› › Determinado por la cantidad, variabilidad, complejidad de realización, riesgo asociado e interrelación entre los procedimientos

constructivos necesarios.

Para la materialización de un elemento constructivo se requiere de una cantidad considerable de tareas a ser ejecutadas por la mano de obra. Si consideramos la cantidad de procesos y subprocesos inmersos en una obra de construcción, se evidencia una cantidad de tareas de desarrollo intrínseco alarmante, las cuales deben de ser planificadas, supervisadas, controladas, evaluadas y verificadas por los entes a cargo de la faena general. De aquí nace la relación directamente proporcional entre el número de tareas constructivas y la dificultad de control y supervisión para el aseguramiento de la calidad final, infiriendo parcialmente en la dificultad de construcción.


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› › Determinado por las características técnicas, tecnológicas y operabilidad de todas las herramientas, equipos y maquinarias

necesarias.

El uso de las herramientas está estrechamente relacionado con las tareas constructivas a realizar dentro de los diversos procedimientos constructivos de una obra. A mayor variedad de tareas constructivas, mayor es el requerimiento de herramientas a utilizar, cuyo estado de control, mantención y utilización afecta el resultado constructivo final. El desarrollar una tarea constructiva mediante el uso de herramientas inadecuadas o en mal estado, provoca una disminución en la eficiencia del proceso, manifestándose en la calidad final del elemento construido, el cual podría afectar la calidad de la obra total. Un mayor número de herramientas también se traduce en un mayor desplante de insumos en obra, lo cual posee un impacto logístico y económico importante.

› › Determinado por las características físicas, mecánicas y tecnológicas de los materiales, productos, insumos y materias primas sobre

cuales se ejecutan las acciones necesarias.

El desempeño final de un elemento construido dependerá fuertemente de su ejecución y de la naturaleza de sus materiales. Respecto a los materiales, cabe destacar que estos son los responsables de las capacidades físicas y mecánicas inherentes de cualquier elemento construido, además de ser la materia prima base necesaria para la materialización de una obra arquitectónica. La calidad, el proceso y el grado de manipulación de un elemento construido, por parte de la mano de obra, es condicionado por la calidad, naturaleza y disponibilidad de los materiales a emplear.

› › Determinado por la claridad, cantidad y calidad de la información de proyecto y por la fluidez y calidad de comunicación entre el

equipo diseñador y el equipo de construcción.

La comunicación dentro de una obra incidirá en la correcta entrega de información, desde el equipo diseñador hacia el equipo constructor, condicionando la ejecución de todas y cada una de las tareas constructivas inmersas en el proceso total. El grado de claridad de la información se reflejará directamente en el entendimiento de la todas las variables de la obra por parte de la mano de obra. Una información clara, precisa y fácil de comprender y asimilar, se traduce en una correcta ejecución en relación con los resultados esperados; sin embargo, y muy por el contrario, una información compleja, ambigua y difícil de entender y asimilar, se traduce en una errónea ejecución de la vivienda, otorgando resultados inesperados y distantes de lo planificado.

› › Determinado por la coherencia, integración y complemento entre las distintas especialidades que intervienen en el diseño y por la

fluidez y calidad de comunicación entre el equipo diseñador y el equipo de construcción.

Si se consideramos que para la materialización de una vivienda, al igual que cualquier otra obra arquitectónica, se requiere de la participación de diversos actores que aporten en el resultado final, la coordinación entre ellos se vuelve fundamental. La mayoría de los cambios recurrentes generados en la fase


[] de diseño se deben a modificaciones proyectuales por parte del equipo diseñador, donde se invierte un importante esfuerzo por hacer coincidir de manera coherente las distintas ramas que conforman un proyecto de vivienda (estructura, climatización, instalaciones, seguridad, habitabilidad, etc.). El generar una mala coordinación entre las partes involucradas se traduce en reiterados cambios proyectuales antes y durante la fase de construcción de la obra, lo cual conlleva a realizar ajustes de manera improvisada, afectando el resultado final.

› › Determinado por la capacidad, por parte del equipo encargado de la construcción de la obra, para verificar, evaluar y direccionar el

desarrollo y desempeño de los demás factores involucrados.

Este nuevo factor nace de la necesidad de generar una relación óptima y coherente entre los factores antes mencionados. El control y supervisión se relaciona estrechamente con la comunicación y coordinación, pues éste busca el asegurar que las especificaciones entregadas al equipo constructor se estén cumpliendo conforme lo que fue planificado desde la etapa de diseño. El grado de control y supervisión va a depender de la capacidad humana/logística del equipo encargado del proyecto de vivienda, pues se deben de idear herramientas para asegurar un monitoreo permanente del proceso constructivo completo. Un correcto control y supervisión permite asegurar un estándar de calidad para la vivienda una vez finalizada y entregada a su nuevo propietario y usuario.

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› › Aporte del Rapid Building a partir de los Principios de la Constructividad para la Reducción de la Dificultad de Construcción y potenciar

la Calidad Final.

› Simplicidad de Tareas: Existe un aumento de la simplicidad de tareas, ya que con el uso del Rapid Building se diseña el proceso constructivo gracias a la relación CAD/CAM. Las tareas constructivas a ejecutar disminuyen notablemente, tanto en número como en dificultad de ejecución, pues éstas son realizadas de manera automatizada. La elaboración de elementos constructivos se lleva a cabo mediante ejecuciones de tareas simples y repetitivas.

› Reducción de Tareas: La cantidad de tareas necesarias se reducen al mínimo, pues se reemplazan las tortuosas labores complementarias de preparación, por parte de la mano de obra, por un proceso continuo, simple y de desarrollo lineal. La mayoría de las tareas constructivas que actualmente se realizan mediante la mano de obra, se llevarías a cabo mediante la acción del dispositivo de deposición automatizada.

› Reducción de Variabilidad de Tareas: La variabilidad de tareas se vuelve casi nula, pues se desarrolla el mismo proceso de tareas constructivas para obtener variados resultados. Esto permite que el recurso humano intervenga solo en las tareas anexas o de asistencia del dispositivo, como el armado y montaje inicial de la maquinaria, alimentación de mezcla inicial, disposición de elementos a ser utilizados por la máquina, traslado de elementos, etc.


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› Flexibilidad de Tareas: La flexibilidad de elección de tareas se vuelve nula, pues se asegura la ejecución de éstas desde el diseño a partir de una única forma de elaboración definida por el dispositivo. Las tareas se llevan a cabo mediante un mismo proceso, conforme la planificación y gestión del CAD y el desarrollo del elemento por capas en CAM.

› › Aporte del Rapid Building a partir de los Resultados de la Investigación.

EN EL PROCESO DE DISEÑO

› Interoperabilidad, al poder realizar una coordinación y comunicación más eficiente entre los diversos factores y actores inmersos en el procesos de diseño del proyecto de vivienda.

› Diseño de Elementos Diferenciados, al hacer uso de sistemas digitales que permiten un manejo de elementos y entidades con características constructivas.

› Disminución del Legajo Técnico, al llevar a cabo un proceso cuyo resultado se plasma en un archivo digital de instrucciones para la ejecución final por parte del dispositivo.

› Diseño del Proceso Constructivo, al ser el archivo digital el encargado de unificar el proceso de diseño de un proyecto y su gestión de procesos constructivos para cuya elaboración, volviéndose un solo proceso de desarrollo completo y lineal, pues lo diseñado se convierte en lo construido.

EN EL PROCESO DE CONSTRUCCIÓN

› Traspaso directo del Diseño a la Construcción, al transferir la información necesaria para la ejecución constructiva a través de un medio virtual, mediante instrucciones CNC, hacia el dispositivo de deposición automatizada; prescindiendo de esta forma del factor humano para aquello.

› Concentración del Desplante Logístico solo en la Fase Inicial de la Faena, al requerir solo de acciones preliminares para el montaje y preparación del dispositivo de deposición automatizada en obra (en el caso del Contour Crafting).

› Reconversión de la Mano de Obra, al requerir de nuevas habilidades y conocimientos para el manejo del Rapid Building, lo cual permite una especialización, un cambio en las condiciones laborales y una mayor inclusión laboral de la misma.

› Control y Supervisión a través de la Máquina, al generar un monitoreo constante y en tiempo real, a través de comandos e instrucciones virtuales, lo que además permite concentrar las operaciones en un mismo artefacto.

› Reducción de Tareas Constructivas, al conseguir variados resultados con el mínimo de operaciones, lo cual reduce la necesidad de intervención de la mano de obra, lo que disminuye el margen de error de ejecución.


[] › Estandarización de Procesos, al generar una repetición tipo de las fases de constructivas, acercando la

materialización de una vivienda más a la elaboración de un objeto que a la construcción de un edificio, lo cual reduce la variabilidad de ejecución pero no la de los resultados.

› Sustitución de Herramientas, al ser el dispositivo de deposición el encargado de realizar la mayoría de las tareas, lo cual reduce el uso de herramientas a las elementales, teniendo que lidiar con un menor operativo logístico en faena.


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› ► “El Rapid Building, al provocar una reducción de los procesos necesarios para la materialización de

una propuesta arquitectónica, reduce la dificultad de construcción, lo cual disminuye la posibilidad de errores y fallas. Esto aumenta la calidad en el resultado final, disminuyendo la vulnerabilidad de la vivienda”.

› Con el desarrollo de este seminario de investigación, se ha podido verificar que la hipótesis planteada al

inicio de esta investigación ha resultado ser correcta, pues se ha demostrado que el Rapid Building reduce de manera efectiva la dificultad de construcción. Por lo que se puede considerar como un posible medio de mejoramiento de la calidad constructiva de la vivienda chilena, manteniendo a raya la vulnerabilidad presente en las construcciones residenciales a nivel nacional.


[] ►

El incursionar en este tema de investigación referido a los procesos constructivos, tanto tradicionales como automatizados, ha despertado diversos campos de apreciación acerca del cómo se está llevando a cabo la construcción actualmente a nivel nacional. Los cambios de los sistemas de producción material, desde la perspectiva técnica y económica, son la base de todo lo que genera, elabora y construye el ser humano dentro de una sociedad de consumo. Debido a esto es que existe una drástica diferencia de resultados constructivos con respecto a la implementación de la vivienda en Chile, donde los sectores con mayor poder adquisitivo pueden acceder a un mejor resultado habitacional, pues los procesos constructivos se llevan a cabo de manera más rigurosa. Esto se debe a que el usuario final, al poseer mayores recursos, puede asegurar la calidad de los procesos constructivos se su vivienda al adquirir los servicios de profesionales que velen por un trabajo bien realizado. Caso muy distinto es lo que sucede con las viviendas de sectores medios y bajos donde, al no contar con los mismos recursos para financiar y asegurar la correcta ejecución de todo el proceso de construcción, su calidad dista de las esperadas para el sector acomodado. Si consideramos esta implicancia para viviendas destinadas a usuarios que no pueden financiarla y adquieren ésta mediante subsidio o ayudas del Estado, como por ejemplo la vivienda económica y la vivienda social, el aseguramiento de la calidad final de ésta baja drásticamente. El afán de reducir costos y el responder con los plazos establecidos se traduce, lamentablemente, en la reducción la calidad de insumos, eliminación de algunas fases del proceso constructivo e incluso, en el peor de los casos, en la aplicación de malas prácticas. Es por esto que el iniciar una búsqueda de nuevos procesos constructivos que anulen la diferencia constructiva según el destino final de la construcción, se vuelve importante. Si bien el Rapid Building, al encontrarse aún en proceso de desarrollo, pude tener un elevado costo inicial de implementación, éste puede generar aportes en distintas áreas que reconsideren su posible implementación más como una inversión a largo plazo que como un gasto añadido. Además hay que considerar que toda nueva tecnología posee un costo inicial elevado, y que, una vez alcanzado un estado de desarrollo determinado, se vuelve más accesible, asentándose y estabilizándose en el mercado.

Con respecto al desarrollo de esta investigación, hay que desatacar que la implementación y masificación de la tecnología del Rapid Building no se encuentra muy lejana. Durante el proceso de investigación del presente seminario, se han encontrado documentos de hace ya más de una década de antigüedad, con lo que se evidencia que los esfuerzos de desarrollo y experimentación de los procesos de construcción automatizada se vienen dando desde hace años. El hecho de que esta tecnología de materialización se vea en Chile como algo nuevo, y a veces lejano, puede deberse a razones culturales, sociales y tecnológicas, las cuales todavía mantienen un estado de conservación de los procesos constructivos tradicionales a nivel nacional. Hay que recordar que Chile poseyó, a lo largo de la historia, una fuerte tradición constructiva en adobe, que después dio paso a la albañilería, la cual posteriormente se fue reinventando hasta llegar a la actual tradición y costumbre constructiva hormigonera. Debido a lo todo lo anterior, la implementación y puesta en marcha del Rapid Building a nivel nacional es solo cosa de tiempo y desarrollo, si Shanghai pudo levantar un complejo habitacional en un día y a bajo costo, ¿por qué Chile no puede hacer lo mismo?


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Capítulo 7.0_ [BIBLIOGRAFÍA]


[]

►

∆ 3ders.org - 10 completely 3D printed houses appears in Shanghai, built under a day | 3D Printer News

& 3D Printing News. (n.d.). Retrieved June 11, 2014, from http://www.3ders.org/articles/20140401-10-

completely-3d-printed-houses-appears-in-shanghai-built-in-a-day.html

∆ Aguirre Murúa, G. (2005). La Valoración de los Riesgos en la Ordenación del Territorio: Metodología

Práctica. Boletín de La A.G.E., 393–406.

∆ Anonimo. (2008). Fundamentos del KBE (Knowledge Based Engineering. CAPITULO 2 “SISTEMAS DE

CAD/CAM.” N/A: Digital. Retrieved from

http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/4483/fichero/2.+Sistemas+de+CAD-CAM.pdf

∆ Arriagada, C., & Moreno, J. (2006). Atlas de la Evolución del Déficit Habitacional en Chile 1992-2002.

Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU).

∆ Autodesk - http://www.autodesk.com

∆ Bosscher, P., Williams, R. L., Bryson, L. S., & Castro-Lacouture, D. (2007). Cable-suspended

robotic contour crafting system. Automation in Construction, 17(1), 45–55.

doi:10.1016/j.autcon.2007.02.011

∆ Buswell, R. A., Soar, R. C., Gibb, A. G. F., & Thorpe, A. (2007). Freeform Construction: Mega-scale

Rapid Manufacturing for construction. Automation in Construction, 16(2), 224–231.

doi:10.1016/j.autcon.2006.05.002

∆ Buswell, R. A., Thorpe, A., Soar, R. C., & Gibb, A. G. F. (2008). Design, data and process issues for

mega-scale rapid manufacturing machines used for construction. Automation in Construction, 17(8),

923–929. doi:10.1016/j.autcon.2008.03.001

∆ Cámara Chilena de la Construcción. (n.d.). Retrieved from http://www.cchc.cl/

∆ Camelio, N. (2011). La constructividad de edificios de geometrías complejas: INFLUENCIA DE LAS

TECNOLOGÍAS DIGITALES EN EL PROCESO DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN. Facultad de Arquitectura y

Urbanismo de la Universidad de Chile (FAU).

∆ Caquimbo Salazar, S., & Martínez Muñiz, L. (2004). Sistematización y Análisis de la Normativa

Habitacional Chilena según el concepto de bienestar habitacional. (No. 3) (p. 72). Santiago. Retrieved

from http://vivienda.uchilefau.cl/documentos/sistematizacion.pdf

∆ Cesaretti, G., Dini, E., De Kestelier, X., Colla, V., & Pambaguian, L. (2014). Building components

for an outpost on the Lunar soil by means of a novel 3D printing technology. Acta Astronautica, 93,

430–450. doi:10.1016/j.actaastro.2013.07.034

∆ Castillo, Maria Jose, HIDALGO, Rodrigo(2007), “Cien años de política de vivienda en Chile”, “Cien

años de política de vivienda en Chile”19!24, Universidad Andres Bello, Santiago”, Santiago, Chile.

∆ Castillo, Maria Jose, REBOLLEDO,Nicolas(2007), “Cien años de política de vivienda en Chile”,

“Procesos informales y componentes constructivos,”246!257, Universidad Andres Bello, Santiago”,

Santiago, Chile.

∆ Contour Crafting - http://www.contourcrafting.org.


[]

∆ El Diario 24 - Argentina. (n.d.). - Con una impresora 3D construyen 10 casas en un día - El mundo.

Retrieved June 11, 2014, from http://www.d24ar.com/nota/318864/con-una-impresora-3d-

construyen-10-casas-en-un-dia-20140417-0204.html

∆ D-Shape - http://www.d-shape.com.

∆ DICTUC S.A. (2010a). SELLO DE CALIDAD PARA VIVIENDA. Requisitos para etapa de Diseño. Santiago.

Retrieved from http://www.dictuc.cl/files/Manual_de_Diseño.pdf

∆ DICTUC S.A. (2010b). SELLO DE CALIDAD PARA VIVIENDAS. Requisitos etapa de Construcción.

Santiago. Retrieved from http://www.dictuc.cl/files/Manual_de_Construccion.pdf

∆ Gómez et al. “Bases técnicas para especificar obras de construcción”. Facultad de Arquitectura y

Urbanismo de la Universidad de Chile.

∆ Grif, K., Williams, R., Knight, T., Sass, L., Kamath, A., & Cam, C. A. D. (2012). Automation in

Construction Cradle molding device : An automated CAD / CAM molding system for manufacturing

composite materials as customizable assembly units for rural application ☆, 21, 114–120.

doi:10.1016/j.autcon.2011.05.019

∆ Hamblen, J. O. (2001). Rapid prototyping of digital systems. Lab on a Chip. Springer Verlag.

doi:10.1039/c004246c

∆ Hoque, A. S. M., Halder, P. K., Parvez, M. S., & Szecsi, T. (2013). Integrated manufacturing features

and Design-for-manufacture guidelines for reducing product cost under CAD/CAM environment.

Computers & Industrial Engineering, 66(4), 988–1003. doi:10.1016/j.cie.2013.08.016

∆ Impresión 3D: Construcción de 10 viviendas en un día. (n.d.). Retrieved June 11, 2014, from

http://www.cosasdearquitectos.com/2014/04/se-construyen-10-viviendas-en-un-solo-dia-gracias-la-

impresion-3d/

∆ Khoshnevis, B. (2004a). Automated construction by contour crafting - Related robotics and

information technologies. In Automation in Construction (Vol. 13, pp. 5–19).

∆ Khoshnevis, B. (2004c). Houses of the Future: Construction by Contour Crafting - Building Houses for

Everyone. Urban Policy Brief - University of Southern California.

∆ Khoshnevis, B., Hwang, D., Yao, K.-T., & Yeh, Z. (2006). Mega-scale fabrication by Contour

Crafting, 1(3), 301–320.

∆ Khoshnevis, B., Russell, R., Kwon, H., & Bukkapatnam, S. (2001). Crafting large prototypes. IEEE

Robotics and Automation Magazine, 8(3), 33–42.

∆ La Tercera (2013). La nueva fórmula del gobierno para enfrentar el déficit habitacional. Retrieved July

16, 2014, from http://www.latercera.com/noticia/negocios/2013/09/655-543594-9-la-nueva-formula-

del-gobierno-para-enfrentar-el-deficit-habitacional.shtml

∆ Le, T. T., Austin, S. A., Lim, S., Buswell, R. A., Law, R., Gibb, A. G. F., & Thorpe, T. (2012).

Hardened properties of high-performance printing concrete. Cement and Concrete Research, 42(3),

558–566. doi:10.1016/j.cemconres.2011.12.003

∆ Leach, N., Carlson, A., Khoshnevis, B., & Thangavelu, M. (2012). Robotic Construction by Contour

Crafting: The Case of Lunar Construction. International Journal of Architectural Computing.

doi:10.1260/1478-0771.10.3.423


[]

∆ Lim, S., Buswell, R. A., Le, T. T., Austin, S. A., Gibb, A. G. F., & Thorpe, T. (2012). Developments in

construction-scale additive manufacturing processes. Automation in Construction, 21, 262–268.

doi:10.1016/j.autcon.2011.06.010

∆ Loyola, M., & Goldsack, L. (2010). Constructividad y Arquitectura. Santiago: Facultad de Arquitectura

y Urbanismo de la Universidad de Chile.

∆ Lyon, Eduardo. (2007). “Revista CA 132 Octubre!Noviembre 2007 !Negocio inmobiliario!”, 44!49,

“Emergencia y Concurrencia de lo Digital”, Santiago, Chile.

∆ Lyon, Eduardo. (2008).” Informante clave”, reuniones periódicas con el autor en la facultad de diseño

PUC, Santiago, Chile.

∆ Lyon, Eduardo. (2007). “SPAM ARQ vol1!”, 20!31, “Cognición del diseño: Sistemas CAD como

instrumentos cognitivos”, Santiago, Chile.

∆ Norma Chilena Oficial - NCH 1156-1 OF1999. “Especificaciones Técnicas para la Construcción –

Ordenación y designación de Partidas – Parte 1: Generalidades”. Boletín Oficial del MINVU.


Ordenación y designación de Partidas – Parte 2: Gastos adicionales, obras provisionales y trabajos

previos”. Boletín Oficial del MINVU.


Ordenación y designación de Partidas – Parte 3: Obras de Construcción”. Boletín Oficial del MINVU.


Ordenación y designación de Partidas – Parte 4: Instalaciones”. Boletín Oficial del MINVU.


Ordenación y designación de Partidas – Parte 5: Obras complementarias”. Boletín Oficial del MINVU.

∆ OGUC - Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (2014). MINVU – Ministerio de

Vivienda y Urbanismo.

∆ Ramírez V.; Serpell A. (2012). Certificación de la calidad de viviendas en Chile: Análisis comparativo

con sistemas internacionales. Revista de La Construccion, 11 no.1, p.134–144. Retrieved from

http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-915X2012000100012&script=sci_arttext

∆ Sandoval, C. (2014, June 2). Innovaciones en Chile y en el mundo: En el futuro, hasta la comida se

imprimirá en tres dimensiones. El Mercurio, p. 10. Santiago. Retrieved from

http://impresa.elmercurio.com/Pages/NewsDetail.aspx?dt=2014-06-02&dtB=04-06-2014

0:00:00&PaginaId=10&bodyid=1

∆ Sass, L., & Oxman, R. (2006). Materializing design: the implications of rapid prototyping in digital

design. Design Studies, 27(3), 325–355. doi:10.1016/j.destud.2005.11.009

∆ Senatore, J., Monies, F., Redonnet, J. M., & Rubio, W. (2007). Improved positioning for side milling

of ruled surfaces: Analysis of the rotation axis’s influence on machining error. International Journal of

Machine Tools and Manufacture, 47(6), 934–945.

∆ SERNAC - Servicio Nacional del Consumidor. http://www.sernac.cl


[]

∆ Serpell, A., & Labra, M. (2003). UN SISTEMA DE EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DE LA

CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS EN CHILE. Revista Ingeniería de Construcción, 18(2), 93–96. Retrieved

from http://www.ricuc.cl/index.php/ric/article/download/162/pdf

∆ Serpell, A. (2004). Vivienda en Chile: Calidad parte por casa. [BIT]-La Revista Técnica de la

Construcción, 10, (34): 19-21.

∆ Tapia, R. (2005). Reseña de “El Déficit Habitacional en Chile. Medición de Requerimientos de

Vivienda y su Distribución Espacial” de Camilo Arriagada Luco. Revista INVI.

∆ Vivienda al Día. (n.d.). Retrieved March 16, 2014, from

http://infoinvi.uchilefau.cl/2007/08/13/demanda-habitacional-se-duplicara-en-los-proximos-20-anos/

∆ Wang, S., Zhu, Y., Chen, C. S., & Zhu, X. (2008). Digital design for functionally graded material

components rapid prototyping manufacturing. In Lecture Notes in Computer Science (including

subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) (Vol. 4975 LNCS,

pp. 491–497).

∆ Wrzesniewski, A., & Dutton, J. E. (2001). CRAFTING A JOB: REVISIONING EMPLOYEES AS ACTIVE

CRAFTERS OF THEIR WORK. Academy of Management Review. doi:10.5465/AMR.2001.4378011

∆ Yang, S. y Zhu, Y.(2006). Customer satisfactions Theory applied in the housing industry: an empirical

study of low-priced housing in Beijing. Tsinghua Science and Technology, 11, 667-674.

∆ Yeh, Z., & Khoshnevis, B. (2009). Geometric conformity analysis for automated fabrication processes

generating ruled surfaces: demonstration for contour crafting. Rapid Prototyping Journal.

doi:10.1108/13552540910993897

∆ Zhang, J., & Khoshnevis, B. (2013). Optimal machine operation planning for construction by

Contour Crafting. Automation in Construction, 29, 50–67. doi:10.1016/j.autcon.2012.08.006


[]

►

►

PROCEDIMIENTO DE INSPECCIÓN DE ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS

PARTIDA NIVEL DE RIESGO

DE LA ACTIVIDAD CARACTERÍSTICAS A INSPECCIONAR

1. EXCAVACIONES NORMAL

NCA: Menor

SUPERFICIE DE LA EXCAVACIÓN

Revisión DICTUC: Posterior a la realización de la excavación y la autorización del sello por el

personal a cargo

NCA: Menor

PROFUNDIDAD DE LA EXCAVACIÓN

Revisión DICTUC: Posterior a la realización de la excavación y la autorización del sello por el

personal a cargo

2. RELLENOS NORMAL

NCA: Máximo

PROFUNDIDAD DE LA EXCAVACIÓN

Revisión DICTUC: Finalizadas las labores de terreno

3. FUNDACIONES MÁXIMO

NCA: Máximo

CARACTERÍSTICAS DEL ACERO, EMPALMES, DISTRIBUCIÓN Y LIMPIEZA

Revisión DICTUC: Durante la construcción de la fundación

NCA: Normal

POSICIONAMIENTO DE LA FUNDACIÓN

Revisión DICTU: Posterior al hormigonado de las fundaciones y previo a la colocación de los

moldajes del sobrecimiento

NCA: Máximo

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL HORMIGÓN

Revisión DICTUC: Al menos 28 días después del hormigonado de las fundaciones

4. HORMIGONES MÁXIMO

NCA: Máximo

CARACTERÍSTICAS DEL ACERO, EMPALMES, DISTRUBUCIÓN Y LIMPIEZA

Revisión DICTUC: Durante la construcción de estructuras de hormigón (muros, losas, vigas y/o

columnas)

NCA: Máximo

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y FLEXOTRACCIÓN DEL HORMIGÓN

Revisión DICTUC: Al menos 28 días después del hormigonado de los elementos estructurales

NCA: Normal

CARACTERÍSTICAS DE ELEMENTOS DE HORMIGÓN ENDURECIDO

Revisión DICTUC: Posterior al descimbre de los elementos de hormigón

NCA: Máximo

CARACTERÍSTICAS DE SUPERFICIES HORMIGONADAS

Revisión DICTUC: En elementos hormigonados, curados y terminados

5. ALBAÑILERÍA NORMAL NCA: Normal

CALIDAD DE LOS MATERIALES


[]

Revisión DICTUC: Durante o después de la construcción de los muros de albañilería

NCA: Máximo

ELEMENTOS DE ALBAÑILERÍA ARMADA Y REFORZADA

Revisión DICTUC: Durante la construcción de la albañilería

NCA: Normal

TERMINACIONES

Revisión DICTUC: Posterior a la obra gruesa terminada

6. HORMIGÓN CELULAR NORMAL

NCA: Normal


Revisión DICTUC: Durante o después de la construcción de los muros de hormigón celular

NCA: Máximo

ELEMENTOS DE ALBAÑILERÍA DE HOMIGÓN CELULAR ARMADA Y REFORZADA

Revisión DICTUC: Durante la construcción de los elementos de hormigón celular

NCA: Normal

TERMINACIONES

Revisión DICTUC: Posterior a la obra terminada

7. SUPERFICIE DE

EDIFICACIÓN NORMAL

NCA: Máximo

SUPERFICIE CONSTRUIDA DE LA VIVIENDA

Revisión DICTUC: Posterior a la construcción los muros perimetrales de la vivienda

NCA: Máximo

SUPERFICIE DEL TERENO

Revisión DICTUC: Posterior a la materialización de la demarcación del terreno

8. ESTRUCTURA DE

TECHUMBRE MÁXIMO

NCA: Normal

CALIDAD, TIPO DE MATERIAL Y CALIDAD

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación de la estructura de techumbre

NCA: Normal

UNIONES, ENSAMBLES Y ANCLAJES

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación de la estructura de techumbre

9. CUBIERTA DE

TECHUMBRE MÁXIMA

NCA: Máximo


Revisión DICTUC: Posterior a la colocación de la cubierta

NCA: Normal

COLOCACIÓN Y SISTEMAS DE SUJECIÓN


NCA: Menor

PENDIENTES


NCA: Normal

CANALETAS Y BAJADAS DE AGUA

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación de canaletas y bajadas de agua

NCA: Menor

TERMINACIONES

Revisión DICTUC: Posterior a la entrega de la actividad al equipo certificador

10. RADIERES NORMAL NCA: Máximo


[]

CALIDAD DE HORMIGÓN

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación de hormigón

NCA: Normal

JUNTAS DE DILATACIÓN Y TERMINACIÓN SUPERFICIAL

Revisión DICTUC: Posterior al afinado de radieres

11. SOBRELOSA NORMAL

NCA: Normal


Revisión DICTUC: Previo o durante la construcción de la sobrelosa

NCA: Normal

COLOCACIÓN Y TERMINACIÓN DE LA SOBRELOSA

Revisión DICTUC: Durante o después de la construcción de la sobrelosa

12. TABIQUERÍA NORMAL

NCA: Normal

VERIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Revisión DICTUC: Antes y/o durante la construcción de la tabiquería

NCA: Normal

ESPACIAMIENTO Y UNIONES

Revisión DICTUC: Durante la colocación de la tabiquería

NCA: Máxima

VERTICALIDAD, PLANEIDAD Y ORTOGONALIDAD

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación de la tabiquería rematada

13. CIELOS NORMAL

NCA: Normal

MATERIAL Y GEOMETRÍA

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación del cielo

NCA: Máximo

NIVELACIÓN Y TERMINACIONES

Revisión DICTUC: Posterior cielos colocados y rematados

14. ESTUCOS NORMAL

NCA: Máximo

VERTICALIDAD Y PLANEIDAD

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación del estuco, en elementos terminados y curados

NCA: Normal

CALIDAD Y DOSIFICACIÓN DEL MORTERO DE ESTUCO

Revisión DICTUC: Durante y/o posterior a la colocación del estuco

NCA: Normal

TERMINACIONES

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación del estuco, en elementos terminados y curados (después

de 2 a 3 semanas)

15. REVESTIMIENTO DE

YESO NORMAL

NCA: Normal

CALIDAD DEL MORTERO O ENLUCIDO

Revisión DICTUC: Durante y/o posterior a la colocación del revestimiento de yeso

NCA: Máximo

VERTICALIDAD, PLANEIDAD Y ORTOGONALIDAD

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación del revestimiento de yeso y empaste

NCA: Normal

TERMINACIONES


[]

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación del revestimiento de yeso y previo a la colocación del

empaste, pintura o papel mural

16. CERÁMICA Y

AZULEJOS

NORMAL

NCA: Normal

VERIFICACIÓN DE LA SUPERFICIE DE CONTACTO

Revisión DICTUC: Posterior a la colocación de cerámicas y/o azulejos

NCA: Máxima

ALINEACIÓN, REMATES Y CUADRATURAS


NCA: Menor

MATERIALES, PEGAMENTOS, FRAGUADOS Y TERMINACIONES


17. PINTURAS NORMAL

NCA: Normal


Revisión DICTUC: Previo, durante o posterior a la colocación de la pintura

NCA: Normal

TERMINACIONES


18. PAPEL MURAL NORMAL

NCA: Normal

CALIDAD DE LA SUPERFICIE A CUBRIR

Revisión DICTUC: Durante y/o posterior a la colocación del papel mural

NCA: Normal

CALIDAD DE LOS MATERIALES Y TERMINACIONES


19. PISOS NORMAL

NCA: Normal

TIPO Y CALIDAD DE LOS MATERIALES

Revisión DICTUC: Previo, durante o posterior a la colocación de pisos y guardapolvos

NCA: Normal

ALINEAMIENTOS, ENCUENTROS Y GEOMETRÍA


NCA: Normal

GUARDAPOLVOS


NCA: Normal

ESCALERAS


20. PUERTAS NORMAL

NCA: Máximo

CALIDAD DEL MATERIAL PRINCIPAL

Revisión DICTUC: Previo, durante o posterior a la colocación de puertas

NCA: Normal

CALIDAD DE LA QUINCALLERÍA


NCA: Máximo

COLOCACIÓN DE ELEMENTOS



[]

NCA: Normal

TERMINACIONES


21. VENTANAS NORMAL

NCA: Máximo

CALIDAD DEL MATERIAL PRINCIPAL

Revisión DICTUC: Previo, durante o posterior a la colocación de ventanas

NCA: Máximo

COLOCACIÓN DE ELEMENTOS


NCA: Normal

TERMINACIONES


22. MUEBLES NORMAL

NCA: Normal

CALIDAD DE LOS MATERIALES, FUNCIONAMIENTO Y TERMINACIONES


23. ARTEFACTOS

SANITARIOS NORMAL

NCA: Normal

CALIDAD DE LOS MATERIALES, GRIFERÍAS Y ACCESORIOS

Revisión DICTUC: Previo, durante o posterior a la colocación de artefactos, griferías y accesorios

NCA: Máximo

FUNCIONAMIENTO, SELLADO Y TERMINACIONES

Revisión DICTUC: Posterior a la entrega de la actividad al equipo certificador y realizada la revisión

de los procedimientos de agua y alcantarillado

24. INSTALACIÓN DE

AGUA POTABLE MÁXIMO

NCA: Máximo

MATERIALES

Revisión DICTUC: Finalizada la actividad, mientras permanezca expuesta

NCA: Máximo

INSTALACIÓN DE TUBERÍAS


NCA: Máximo

VÁLVULAS


NCA: Máximo

LLAVES DE PASO


NCA: Máximo

ESTANQUEIDAD


NCA: Máximo

FUNCIONAMIENTO


25. INSTALACIÓN DE

ALCANTARILLADO MÁXIMO

NCA: Máximo

MATERIALES


NCA: Máximo


[]

CÁMARA DE INSPECCIÓN


NCA: Máximo



NCA: Máximo

VENTILACIÓN DE INSTALACIONES


NCA: Máximo

ESTANQUEIDAD


NCA: Máximo

AUSENCIA DE COSTRAS EN LAS JUNTAS U OTROS IMPEDIMENTOS INTERIORES EN LAS TUBERÍAS


26. INSTALACIÓN DE GAS MÁXIMO

NCA: Máximo

MATERIALES


NCA: Máximo

ARTEFACTOS


NCA: Máximo

MEDIDORES


NCA: Máximo



NCA: Máximo

LAVES DE PASO Y SIFONES


NCA: Máximo

VENTILACIÓN DE INSTALACIONES


NCA: Máximo

EVALUACIÓN DE GASES DE COMBUSTIÓN


NCA: Máximo

ESTANQUEIDAD


NCA: Máximo

CONFORMIDAD DE LA INSTALACIÓN DE GAS


27. INSTALACIÓN

ELÉCTRICA MÁXIMO

NCA: Máximo

MATERIALES



[]

NCA: Máximo

TABLEROS


NCA: Máximo

CANALIZACIONES


NCA: Máximo

CONDUCTORES


NCA: Máximo

FUNCIONAMIENTO DE PUNTOS DE LUZ


NCA: Máximo

FUNCIONAMIENTO DE BASES DE ENCHUFE


28. HABITABILIDAD PARTIDA

ASOCIADA

NCA: Normal

AISLACIÓN TÉRMICA

Revisión DICTUC: Durante la ejecución de las obras y una vez terminadas, se inspeccionará la

instalación de los materiales y sistemas constructivos asociados a la aislación térmica de la vivienda

NCA: Máxima

AISLACIÓN ACÚSTICA


instalación de los materiales y sistemas constructivos asociados a la aislación acústica de la

vivienda

NCA: Máxima

PROTECCIÓN CONTRA EL FUEGO


instalación de los materiales, sistemas constructivos y aspectos arquitectónicos dispuestos dar

cumplimiento a los requerimientos de protección contra el fuego

NCA: Normal

CONDENSACIÓN (OPCIONAL)


instalación de los materiales y sistemas constructivos asociados a la eliminación o reducción del

riesgo de condensación

Tabla 19: Procedimientos de inspección de elementos constructivos de la DICTUC S.A. (Fuente: División de Ingeniería y Gestión de la Construcción de la DICTUC S.A)

►

Las fichas de lectura se encuentran disponible dentro del recurso audiovisual incorporado en CD adjunto.


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