POSIBILIDADES DE INDUSTRIALIZACIÓN PARA ESCUELAS …
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1 POSIBILIDADES DE INDUSTRIALIZACIÓN PARA ESCUELAS PÚBLICAS DE LA COSTA NORTE PERUANA: Propuesta de un Pabellón de Aulas Tipo Máster Universitario en Estudios Avanzados en Arquitectura – Barcelona Línea de Innovación Tecnológica en Arquitectura Trabajo de Fin de Máster Estudiante: Mayco A. León Chapa Tutor: Dr. Arq. Josep María González Barroso Co-Tutor: Dr. Arq. María del Pilar Giraldo Forero Curso 2020-2021
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POSIBILIDADES DE INDUSTRIALIZACIÓN PARA ESCUELAS PÚBLICAS DE LA COSTA NORTE PERUANA:
Propuesta de un Pabellón de Aulas Tipo
Máster Universitario en Estudios Avanzados en Arquitectura – Barcelona Línea de Innovación Tecnológica en Arquitectura
Trabajo de Fin de Máster
Estudiante: Mayco A. León Chapa
Tutor: Dr. Arq. Josep María González Barroso
Co-Tutor: Dr. Arq. María del Pilar Giraldo Forero
Curso 2020-2021
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INDICE
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 4
1.1 MOTIVACIÓN DEL ESTUDIO ................................................................................................. 5
1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................................... 5
1.3 METODOLOGÍA ........................................................................................................................ 5
2. ESTADO DEL ARTE ........................................................................................................... 7
2.1 EVOLUCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA ......................................................8
2.1.1 ANTECEDENTES DE LA INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA ...........................................8
2.1.2 ESCUELAS OINFE DE LOS 90’S ......................................................................................... 9
2.1.3 CENSO EDUCATIVO DEL 2014 Y NUEVOS PLANES. .................................................... 11
2.1.4 PLAN LIMA 2015 ................................................................................................................ 13
2.1.5 PLAN SELVA 2015 .............................................................................................................. 16
2.1.6 ESCUELAS DEL BICENTENARIO 2018............................................................................ 22
2.1.7 TIPOLOGÍAS REPRESENTATIVAS ATUALES ................................................................. 25
2.2 REFERENTES LATINOAMERICANOS ................................................................................. 27
2.3 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA EN EL PERÚ ......................................................... 37
2.3.1 POSIBILIDADES DE INDUSTRIALIZACIÓN EN ESCUELAS ......................................... 37
2.3.2 INDUSTRIALIZACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN DE ESCUELAS.................................. 40
3. GESTIÓN ACTUAL DE ESCUELAS ................................................................................. 44
3.1 SISTEMA ACTUAL DE GESTIÓN Y CONSTRUCCIÓN DE ESCUELAS ............................ 45
3.2 ESCUELAS EN LA COSTA NORTE PERUANA..................................................................... 47
3.2.1 CONTEXTO GEOGRÁFICO Y CLIMATOLÓGICO ............................................................. 47
3.2.2 ESTADO DE LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN LOCAL ..................................... 48
4. SISTEMAS CONVENCIONALES ................................................................................... 49
4.1 LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS CONVENCIONALES ................................................ 50
4.1.1 CASO DE ESTUDIO ........................................................................................................... 50
4.1.2 SISTEMA CONSTRUCTIVO ACTUAL ............................................................................... 51
4.1.3 ANÁLISIS TECNOLÓGICO Y AMBIENTAL ...................................................................... 52
4.1.4 RUTA CRÍTICA DEL PROCESO CONSTRUCTIVO ACTUAL ........................................... 59
4.1.5 ANÁLISIS DAFO ................................................................................................................. 61
5. HACIA UNA CONSTRUCCIÓN DE ESCUELAS INDUSTRIALIZADAS ........................... 62
5.1 IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES INDUSTRIALIZABLES...................................... 63
5.2 PROPUESTA DE MODELO DE CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA DE ESCUELA .. 65
5.2.1 PROPUESTA DE CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA .............................................. 66
5.2.2 ANÁLISIS TECNOLÓGICO Y AMBIENTAL ...................................................................... 72
5.2.3 IMPACTO EN LA RUTA CRÍTICA DEL PROCESO CONSTRUCTIVO ............................ 78
5.2.5 ANÁLISIS DAFO ................................................................................................................. 81
6. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 82
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................ 85
8. ANEXOS ......................................................................................................................... 89
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ABSTRACT
Para el pasado mes de Julio, Bicentenario de la Independencia del Perú, se
propuso como meta, haber construido 2803 nuevas escuelas, para cubrir la
enorme brecha en infraestructura educativa pública. Dicha meta, no se ha
cumplido, y con el sistema actual de gestión de la infraestructura, se prevé que
se conseguiría en un periodo de 30 años.
La presente investigación tiene como objetivo explorar las posibilidades que
ofrecen los sistemas de construcción industrializada para encontrar una
metodología de trabajo que pueda ofrecer alternativas constructivas viables y
adaptadas al mercado de la construcción en el Perú, para acelerar la
construcción de escuelas, optimizando en el camino, recursos materiales y
elevando los estándares de confort e implementando el tan necesario cuidado
medioambiental.
Para conseguir esto, se estudia de la evolución de la infraestructura educativa
peruana, identificando hitos claves de cambios, y complementando con una
mirada en la realidad latinoamericana de innovaciones en técnicas
constructivas de escuelas, se analizan las posibilidades que tiene el mercado
actual peruano para industrializar la construcción de escuelas en el escenario
de la costa norte. Como método de validación de dichas opciones, se utiliza un
pabellón de aulas tipo como soporte de un análisis tecnológico y comparativo
entre una propuesta de construcción industrializado versus el sistema
convencional.
Palabras Clave: escuelas, industrialización, prefabricados.
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1. INTRODUCCIÓN
La brecha educativa existente en el Perú, es particularmente profunda en el
sistema de educación pública, gestionado por el Ministerio de Educación. Esta,
se extiende no sólo a la calidad de la enseñanza misma, sino que está presente
también en una precaria situación en la infraestructura física de las escuelas
mismas. La reforma educativa iniciada hace unos años, planea dotar de nuevas
escuelas, con espacios dignos y adecuados para un óptimo proceso de
enseñanza.
El presente trabajo aborda la hipótesis de hacer más eficiente este proceso de
reconstrucción de la infraestructura educativa, explorando el camino de la
implementación de estrategias de industrialización en el proceso constructivo.
Con ello se obtendría un significativo ahorro de tiempo y control de la calidad;
parámetros que impactan directamente en el beneficio social, en cuanto
aseguran un proceso de ejecución acotado en un tiempo mucho más
controlado, y en una mayor vida útil.
Se estudiará cuáles son los procesos de industrialización viables en el real
escenario de la tecnología de la construcción peruana, y se comparará, usando
casos de estudios específicos, las ventajas de la industrialización en la
construcción frente al proceso tradicional, identificando también, los
principales desafíos a abordar.
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1.1 MOTIVACIÓN DEL ESTUDIO
Este análisis parte de intentar dar una solución viable a la problemática
representada en los constantes retrasos en los plazos de ejecución de obras
en escuelas públicas. El sistema tradicional de construcción y de gestión, está
empañado de vulnerabilidades en la dependencia e interacción de muchos
proveedores descoordinados entre sí. Sumado a ello, deficiencias técnicas en
la planificación y ejecución, se ha vuelto común que muchas obras se paralicen
durante meses e incluso años.
Esta situación representa en sí, un espacio de oportunidades para evaluar la
implementación de nuevos procesos, que optimicen la gestión de recursos
humanos y de tiempo, en pro del bienestar de los estudiantes. Ello
representado, en el estudio de posibilidades concretas de procesos de
industrialización viables en una localidad puntual, que tengan un impacto
medible en la ruta crítica temporal de la construcción.
1.2 OBJETIVOS
Determinar los puntos críticos y con mayor incidencia de problemas en los
procesos constructivos tradicionales locales.
Evaluar el estado actual de la implementación de tecnologías en el sector
construcción.
Evaluar las posibilidades de incorporar procesos de industrialización en
etapas específicas de la construcción de infraestructura educativa pública.
Explorar el proceso de adecuación de sistemas industrializados foráneos al
mercado de la construcción local.
Identificar futuras líneas de investigación relacionadas con la
implementación de procesos de industrialización en la construcción local.
1.3 METODOLOGÍA
Se parte de un recuento breve de la gestión y tipología de la infraestructura
pública de las escuelas, que tiene sus antecedentes en una primera reforma
educativa centrada en la masificación de construcciones a nivel nacional, a
inicios de los noventas.
Este programa, denominado OINFE, por el nombre de la Oficina de
Infraestructura Educativa del Ministerio de Educación, funcionó hasta la
primera década del 2000, y estableció un primer intento de estandarización en
los diseños de Escuelas, por lo que constituye un importante precedente a
considerar. Luego evolucionó hasta el nuevo plan denominado Escuelas del
Bicentenario, que persigue el mismo objetivo, superando las flaquezas del
anterior sistema.
Por lo tanto, se describirán las tipologías más representativas de los actuales
modelos de escuelas usadas en la costa norte peruana, tanto a nivel
programático como a nivel constructivo. Se hará también mención de casos
puntuales de las principales falencias.
Luego se abordará el estudio del estado de la industrialización en el mercado
de la construcción peruano, con un acotado repaso de antecedentes en la
masificación de infraestructuras públicas. Se describirán los procesos actuales
que empiezan a implementarse, sobretodo en el sector privado, y que están
relacionados con técnicas de industrialización en diversas escalas.
Con ello se determinarán cuáles son las posibilidades concretas de
industrialización aplicables al mercado constructivo y disponibilidad
tecnológica de la industria de la construcción local.
Los procesos de industrialización en la construcción no se dan solamente en la
etapa de obra, sino que son gestados desde la etapa del diseño arquitectónico
inicial, por lo tanto, impactan también en el procedimiento de gestión y
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planificación. Por ello se describirá resumidamente los procesos y actores que
intervienen en esta etapa.
Teniendo clarificado este panorama, se procederá a describir el espacio
geográfico donde el estudio se enfocará: la costa norte peruana. Se
seleccionará el espacio de estudio para la selección de casos puntuales,
procurando que abarquen muestras representativas tipológicas de ámbitos
urbanos.
En estos ejemplos, se señalarán aspectos programáticos, constructivos y se
analizará la ruta crítica del proceso de ejecución de obra, teniendo en
consideración también, la cadena logística de movilización en el
abastecimiento de materiales. Con ello se identificarán cuáles son los
componentes constructivos o procesos, que tienen mayor posibilidad de ser
industrializados.
Esto permitirá, mediante una simulación de un caso específico, reconocer el
impacto del proceso de industrialización aplicado y compararlo con el
escenario de construcción tradicional. De esta manera se identificarán las
ventajas y desafíos que implica tanto en la etapa de proyecto, como en la
ejecución y mantenimiento de la edificación.
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2. ESTADO DEL ARTE
Conocer las características de la infraestructura educativa pública existente,
entendiendo su evolución mediante un breve repaso histórico, es necesario
para poder poner en contexto las problemáticas y los desafíos que requieren
ser considerados en una estrategia que intente generar cambios viables. Al ser
la educación uno de los grandes retos que tiene pendiente el estado peruano
por superar, su estudio requiere de un abordaje desde distintas perspectivas
que van desde directrices políticas, pedagógicas y culturales. Siendo el aspecto
referido a la infraestructura, un reflejo de dicho proceso, y en el cual el
presente estudio se centrará, representando la problemática de manera
cuantificada. Se hará un recuento de los principales puntos de quiebre en la
evolución del sistema educativo, que tuvieron relación directa con la
implementación o afectación de la infraestructura educativa. Se mencionarán
también los planes que se tienen para intentar revertir esta situación en el
mediano y largo plazo, así como ejemplos y casos de éxito, aunque aislados, ya
realizados.
De manera complementaria, se abordará también mediante un análisis
descriptivo, el estado de desarrollo tecnológico existente en el campo de la
construcción, tanto a nivel general del país, como en la costa norte peruana,
área específica de interés para el presente trabajo.
La evaluación de estos dos aspectos permitirá esbozar unas primeras
estrategias de industrialización, cuyo desarrollo e implementación pueda ser
viable con el contexto local.
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2.1 EVOLUCIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA
Las sucesivas reformas en los sistemas educativos del país, desde el aspecto
pedagógico, han tenido un impacto directo en la gestión de la infraestructura
educativa. Durante distintos gobiernos, se ha encarado este desafío con
diferentes estrategias, que en un momento determinado entraron en directo
conflicto con la oferta física de infraestructura, ya sea por su estado de
conservación o por la insuficiencia de espacios.
Estos procesos han sido particularmente interesantes en los momentos en que
se masificó la educación, haciéndose obligatoria en todo el territorio, lo que
llevó a iniciar un proceso de descentralización, con los desafíos geográficos
que ello implica. Este aspecto es trascendental y marcará una gran diferencia
en la gestión de recursos y accesibilidad, pues la cordillera de los Andes, a
manera de una columna vertebral, divide al país en tres bandas geográficas
muy marcadas: costa, sierra y selva. Siendo estas dos últimas regiones, las de
menor accesibilidad y por ende mayor déficit en todo tipo de infraestructuras,
incluyendo al sector educativo.
2.1.1 ANTECEDENTES DE LA INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA
Es apenas en el Siglo XIX, específicamente en 1870, 50 años después de la
declaración de la independencia, que aparecen las primeras escuelas públicas
gratuitas ubicadas en las capitales de los principales municipios, y enfocadas
solamente en la educación primaria (4-10 años). Sin embargo, constituye un
primer antecedente de gratuidad y descentralización.
Este escenario se mantuvo hasta la década de 1940, cuando el presidente José
Pardo, establece la primera reforma educativa de envergadura, donde se
decreta la obligatoriedad y gratuidad de la educación primaria pública, y se da
un primer impulso al desarrollo de la educación privada. Hasta ese entonces,
la infraestructura educativa se desarrollaba en edificaciones con
configuraciones de claustros, con uno o más patios, y en su mayoría
correspondían a edificios reutilizados y adaptados.
En la década del 50, durante el gobierno de Odría, se aprueba el “Plan Nacional
de Educación”, con el que se crean 55 Grandes Unidades Escolares para varones
o mujeres. Estas edificaciones estaban destinadas a ser los principales núcleos
educativos en cada provincia, siendo el primer intento de construir una
infraestructura pública especializada para el uso pedagógico, con estándares
de calidad similares. Sin embargo, no eran suficientes, ya que no se lograba
cubrir a toda la población estudiantil con ellos, pues la demanda desbordaba
la oferta de aulas. Esto se intenta suplir con el fomento de la educación privada
Fig. 1: Inmueble de 1783, sede desde 1912 a 1953 del Colegio San Miguel de Piura. Fuente: Ministerio de Cultura
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laica, parroquial y de congregaciones religiosas. La gran mayoría de estas
medidas estaban concentradas en la franja costera, sin considerar a las
poblaciones de los Andes y de la selva.
En un intento por extender la oferta educativa a mayor población, a inicios del
60, simplemente se reduce la jornada escolar y se amplían más turnos, usando
la misma infraestructura, en detrimento de la calidad de enseñanza. En la
década de los 70, se acentuaron estas estrategias, intentando masificar la
educación, pero reduciendo el salario de maestros para poder contratar a más,
y aumentando el número de alumnos por profesor, y construyendo ya no
grandes unidades escolares, sino pequeños locales educativos
complementarios. La década del 80, estuvo marcada por una grave crisis social
creada por el terrorismo, y acentuada por un periodo negro en la economía del
país, por lo que la inversión en el sistema educativo público fue aún menor, y
la escasa infraestructura se deterioró.
2.1.2 ESCUELAS OINFE DE LOS 90’S
La reestructuración del gobierno en la década del 90, lleva a replantear el
enfoque desde el que se gestionaba la educación. Por un lado, se fomenta la
privatización de la educación, con mínimos requerimientos técnicos y
pedagógicos, lo que permite la proliferación de muchas escuelas, sobre todo
de educación básica primaria, que llegan a instalarse en viviendas adaptadas
para este uso; y se instauran también grandes grupos de inversión que crean
cadenas de escuelas privadas en las ciudades principales. Mientras tanto, en
el sector público la política se centra en la construcción de nuevas escuelas
reemplazando las ya deterioradas, y llegando a lugares más alejados en la
sierra y selva. Se construyeron cerca de 3000 escuelas durante los primeros
cinco años, mediante un sistema que catalogaba tres tipos básicos: Costa,
Sierra y Selva.
Este sistema implementado por la Oficina de Infraestructura Educativa
(OINFE), denominado Sistema 780, era un catálogo de recomendaciones de
diseños tipos, que ofrecía edificios en pequeños agrupamientos de ambientes
pedagógicos en un determinado número de crujías y de plantas.
Se complementaban con bloques también exentos, de circulaciones verticales,
servicios higiénicos y bloques de instalaciones para cisternas – tanques
elevados, cuartos eléctricos, etc.
Sin embargo, las variaciones entre cada uno de ellos eran mínima, y
principalmente se diferenciaba en las pendientes de las coberturas, sin
considerar adaptaciones climatológicas en cerramientos, sistemas
estructurales ni en sistemas constructivos. Esto llevaba a tener ciertos
absurdos, como el hecho de invertir un importante monto del presupuesto en
el transporte de materiales hacia zonas de accidentado acceso en la sierra o
selva; o el caso de aulas en la selva, que periódicamente quedaban inutilizadas
en sus plantas bajas, debido a las inundaciones anuales.
Fig. 2: Gran Unidad Escolar Mariano Melgar, 1951, Lima. Fuente: Revista El Arquitecto Peruano.
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Una de las principales deficiencias de este sistema, resultó lamentablemente
expuesta, en el terremoto de Nazca en el año 1996, en donde se evidenció la
ausencia de un diseño sismorresistente, en el que 91 escuelas resultaron
severamente afectadas.
Este precedente llevó a que se promulgue en 1997 la Norma de Diseño
Sismorresistente, mediante la cual el Sistema 780 adopta cambios en el
sistema estructural, más no en las otras carencias anteriormente mencionadas.
De esta manera, con dicho sistema mejorado, se han venido construyendo la
mayoría de las escuelas desde 1997 hasta el presente.
.
Fig. 3: Laboratorios del Colegio Fermín del Castillo, dañados tras el sismo de 1997. Fuente: Universidad Nacional de Ingeniería
Fig. 5: Nueva configuración estructural Sistema 780. Fuente: Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento.
Fig. 6: Nuevo modelo del sistema 780. Fuente: Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento.
Fig. 4: Planta típica del sistema estructural del edificio 780 pre NDSR-1997. Fuente: Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento.
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2.1.3 CENSO EDUCATIVO DEL 2014 Y NUEVOS PLANES.
Para poder mejorar el sistema educativo y hacer más eficiente el sistema de
inversiones en infraestructura, se decide realizar primero un diagnóstico del
estado de conservación que permita entender la real magnitud del problema a
enfrentar. Es así que en el año 2014 se realiza el primer Censo de
Infraestructura Educativa a nivel nacional, el cual arroja resultados muy claros:
Escuelas inseguras: Más de la mitad de las edificaciones son altamente
vulnerables frente a eventos sísmicos.
El 75% de las escuelas necesitan ser reforzadas estructuralmente o
restituidas.
Más del 80% de los locales escolares rurales tienen problemas de acceso a
agua y alcantarillado.
A nivel de infraestructura, la inversión necesaria bordeaba los 60 mil
millones de soles (15 mil millones de euros).
Como primera respuesta este escenario, se reformula el sistema de gestión
interno, fortaleciendo al Programa Nacional de Infraestructura Educativa
(PRONIED), otorgándole independencia administrativa y financiera,
separándolo de la Oficina de Infraestructura Educativa (OINFE), para así
agilizar su desempeño, lo cual se ve reflejado en el siguiente cuadro.
Fig. 7: Resultados del Censo de Infraestructura Educativa 2014. Fuente: Plan Nacional de Infraestructura Educativa al 2025
Fig. 8: Proyectos viables aprobados desde el fortalecimiento de Pronied. Fuente: Ministerio de Educación.
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Otra importante medida tomada, tras el censo, es la realización del Plan
Nacional de Infraestructura Educativa al 2025 (PNIE), financiado por el Banco
Mundial y el Ministerio de Educación. Este es el principal documento vigente
que establece la hoja de ruta para la planificación de inversiones en la
infraestructura educativa nacional.
En este documento se establecen cuatro objetivos estratégicos:
Asegurar las condiciones básicas de seguridad y funcionalidad en la
infraestructura existente.
Ampliar la capacidad de la infraestructura educativa para atender la
demanda aún no cubierta.
Fortalecer la gestión de la infraestructura educativa en todos sus niveles
Garantizar la sostenibilidad de la infraestructura educativa.
Para alcanzar estos objetivos, el PNIE se basa en principios de Progresividad,
Optimización, Continuidad del Servicio, Sostenibilidad y Coordinación. Con
progresividad aseguran un planeamiento y ejecución gradual de las
intervenciones acorde a los sectores prioritarios, tales como las zonas rurales,
así como en aquellos locales educativos con mayor riesgo ante eventualidades
sísmicas. La optimización se enfoca en desarrollar estrategias de diseño que
maximicen el impacto de la inversión; para ello será importante establecer
procesos de diseño sistemáticos y replicables con pequeñas variaciones, en
distintos lugares.
Estas intervenciones deben realizarse garantizando la continuidad del servicio
educativo, mediante una adecuada gestión de la construcción, reduciendo al
máximo los tiempos de obra, e instalando en locales provisionales al
alumnado. Debe asegurarse la sostenibilidad en el tiempo de la inversión
mediante un sistema de mantenimiento eficiente, que extienda al máximo el
tiempo de vida útil, ya que el censo detectó que uno de las principales causas
del deterioro de la infraestructura educativa era el hecho de no estar
considerado un presupuesto para el mantenimiento de la edificación durante
su uso. Todas estas medidas requieren una muy afinada coordinación, desde
la gestión inicial de los proyectos, hasta el uso y mantenimiento, entre todos
los actores involucrados. Para ello, la independización del PRONIED ha
permitido reducir ciertas trabas burocráticas para el desarrollo y ejecución de
proyectos. Fue un primer paso, que se apoyará también en la implementación
de la metodología BIM, para crear una gran base de datos de proyectos nuevos,
y de los existentes, y gestionar desde dicha plataforma la puesta en
mantenimiento y operación del componente de infraestructura de los locales
educativos.
Este plan, también demarca un portal para la implementación de metodologías
innovadoras, como el concepto de prefabricación, que permita realizar
intervenciones rápidas y económicas para reducir la vulnerabilidad.
Fig. 9: Cuantificación de locales educativos deficientes, según PNIE. Fuente: Ministerio de Educación – Banco Mundial
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2.1.4 PLAN LIMA 2015
Plan Lima 2015: Fue una medida de intervención inmediata para el
mejoramiento de las condiciones de habitabilidad en un conjunto de locales
educativos catalogados en alto riesgo tras el censo del 2014. Se intervinieron
373 escuelas, en las que se desarrollaron trabajos de mantenimiento, y en
muchas de ellas, demoliciones totales de las edificaciones existentes,
instalando un sistema de aulas provisionales y prefabricadas utilizando un
marco estructural tipo Steel Frame, con cerramientos hechos con paneles
sándwich termoacústicos de aluminio con alma de poliuretano. Fue una medida
de contingencia que aseguraba la continuidad del desarrollo de las clases
hasta que la escuela sea reconstruida. Se logró instalar un total de 783 aulas
prefabricadas, con un montaje realizado en un plazo promedio de 7 días por
aula. Aunque fue una medida aplicada solamente en Lima, sirvió como un
proyecto piloto para testar sistemas prefabricados y su capacidad de
adaptabilidad para asegurar la continuidad del servicio, cuando el sistema
tradicional de gestión, esperaba hasta los meses de verano en el que no había
dictado de clases, para realizar obras, incluso de mantenimiento.
Estas aulas debían también cumplir con los siguientes requisitos:
Resistencia a la humedad
Resistencia a los sismos
Estanqueidad y confort térmico
Capacidad para 35 alumnos
Durabilidad mínima de 10 años (06 montajes)
CATÁLOGO DE MÓDULOS PREFABRICADOS
La implementación del Plan Lima, se da dentro de un marco proyectual mayor,
que en base a lo recogido en el Plan Nacional de Infraestructura Educativa al
2025, elabora un Catálogo de Módulos Prefabricados diferenciados para cada
una de las cuatro zonas bioclimáticas señaladas en el mencionado plan: Costa,
Sierra, Heladas y Selva. Este Catálogo mantiene el objetivo de servir como
aulas temporales de emergencia para locales educativos altamente
deteriorados, o que necesiten ser sometidos a refacciones o reconstrucciones
Fig. 10: Aulas prefabricadas en la IE N.°7077. Fuente: Pronied
Fig. 11: Aula prefabricada homologada por el Ministerio de Educación. Fuente: Pronied
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durante los periodos académicos, y así no interrumpir el dictado de clases. En
las cuatro zonas bioclimáticas establecidas se mantienen lineamientos de
diseño:
Montaje y Reversibilidad
Rápida fabricación e instalación
Adaptación a condiciones climáticas
Dimensiones que permitan usos diversos (pedagógicos o administrativos)
Optimización de materiales y recursos económicos
El catálogo prevé tres tamaños de módulos para cada región bioclimática,
permitiendo adaptar mobiliarios diferentes, de acuerdo al uso requerido.
Fig. 13: Matriz de Prefabricados. Fuente: Pronied
Fig. 12: Tipologías, usos y estrategias bioclimáticas para la zona Costa. Fuente: Pronied
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PRINCIPIOS DE INDUSTRIALIZACIÓN UTILIZADOS
Prefabricación:
Todos los componentes, a excepción de los dados de cimentación, son
prefabricados en taller, pensados para ser montados en seco. La estructura
metálica principal es un entramado ligero de tubulares que se ensamblan
mediante tornillería en el lugar de construcción. Las coberturas y pisos siguen
el mismo principio de ser paneles prefabricados y montados in situ. Al ser
producidos en fábrica, se tiene un alto control de la calidad de los componentes
y se acortan los tiempos de producción y posterior despacho para el montaje.
Montaje y Reversibilidad:
Las piezas de este sistema están diseñadas para poder desmontarse hasta seis
veces, y de esa manera, poder trasladar las aulas, tras una mínima operación
de mantenimiento, hacia otras locaciones. Es por ello que las conexiones se
resuelven en seco.
Módulos 2d:
Los cerramientos son módulos prefabricados de panel sándwich
termoacústico, prefabricados en taller e integran los componentes de ventanas
y puertas, siendo toda esta pieza anclada a la estructura principal metálica.
Configuraciones en conjuntos:
Como se ha descrito hasta este punto, los módulos prefabricados son piezas
aisladas, que pueden trabajar de manera independiente o mediante
agrupamientos para configurar un colegio temporal completo. Para
conseguirlo, se valen de piezas conectoras entre los módulos, que son
básicamente conectores verticales (rampas y escaleras) y conectores
horizontales (plataformas de circulación). El Catálogo de módulos ofrece una
guía de configuraciones posibles que se adaptarían a la disponibilidad de
espacio libre en las diversas locaciones.
Fig. 14: Opciones de agrupamientos. Fuente: Pronied.
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2.1.5 PLAN SELVA 2015
El Plan Selva, es una de las experiencias de innovación en infraestructura
educativa más interesante de analizar. La Selva es el territorio más
desfavorecido en términos de accesibilidad a recursos e insumos provenientes
de la costa, principalmente por lo accidentada de la geografía para establecer
un sistema de comunicación terrestre fluido. Esta condición agrava la ya
complicada situación del tema educativo y de su infraestructura,
especialmente en los sectores rurales de las ciudades selváticas, en donde se
venían construyendo escuelas de mampostería de ladrillo y hormigón armado
en lugares inundables y con altas temperaturas, para lo cual, el sistema
constructivo empleado no era el adecuado.
Es por ese motivo que se crea un programa de nuevas escuelas, que mutan
hacia un sistema constructivo prefabricado y de montaje, en vez de
construcción húmeda. Se decide utilizar insumos locales, como la madera, y el
metal, que es más sencillo de transportar y ofrecen en conjunto, una vida útil
más larga. El sistema usado es modular, y escalable, con construcciones en
seco y montados sobre palafitos, que además tienen la flexibilidad espacial
para adaptarse a las condiciones de uso culturales propias de cada comunidad.
Se construyeron inicialmente 69 colegios con una inversión cercana a los 160
millones de soles (40 millones de euros). Este proyecto obtuvo el segundo
lugar en la premiación de la Bienal de Venecia del 2016.
El sistema modular implementado en el Plan Selva basa su estrategia, primero,
en la caracterización de los componentes y en la determinación de sus alcances
y funciones: La Cobertura, el Piso y Los Muros, que protegen, aíslan y organizan
los espacios. La Cobertura se desarrolla mediante una crujía metálica y
cobertura de planchas termoacústicas, aislando del calor, y de la lluvia. Utiliza
la geometría para forzar el efecto chimenea o Venturi; es utilizado para
delimitar espacios interiores y exteriores. El piso se eleva del terreno para
soportar periodos de lluvias intensas e inundaciones por desborde de ríos.
Fig. 15: Plan Selva. Fuente: Ministerio de Educación
Fig. 16: Caracterización de elementos del sistema prefabricado Plan Selva. Fuente: Equipo Plan Selva, Pronied
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Se estructura con un emparrillado metálico apoyado en dados de cimentación
de hormigón armado, y soporta un piso de madera en el interior. Los muros no
tienen función estructural, por lo que permiten ser reconfigurados de acuerdo
a los requerimientos, siendo también fabricados en seco, en configuraciones
opacas o permeables mediante celosías.
El Plan Selva, oferta seis módulos base, con diferentes geometrías y áreas, y
con posibilidad de contener distintos usos, de acuerdo a la demanda de
programas que se necesiten para un determinado local educativo. Organizando
la cantidad y disposición de estos módulos se pueden tener configuraciones
adecuadas a las particularidades de la localidad en donde se ubica.
Estos módulos prefabricados, se han diseñado siguiendo las pautas
pedagógicas y la normativa vigente. Pueden funcionar de manera autónoma o
ensamblados en conjunto para configurar una escuela completa. Cada módulo
tiene una superficie útil interna diferente, lo cual, sumado a la flexibilidad
espacial, permite que puedan contener usos diversos requeridos por cada
institución educativa.
Al estar pensados como un sistema de montaje en seco, se puede optimizar la
prefabricación y reducir el tiempo de ejecución de obra, siempre condicionado
a las variaciones climatológicas propias de la selva amazónica. Estos módulos
están pensados específicamente para llegar a las áreas rurales de la selva, es
decir, en las afueras de las ciudades, para así enfocar los esfuerzos y recursos
en los sectores más desfavorecidos, y de mayor complejidad de acceso, lo que
pone también a prueba, la capacidad de gestión de este sistema. En estas
comunidades remotas, las escuelas suelen ser las únicas edificaciones
públicas y llegan a convertirse en el espacio usado también por la comunidad
local donde se reúnen los habitantes. Esta característica busca mantenerse en
el proyecto Plan Selva, con lo cual el impacto no es sólo educativo, sino que
también refuerza las dinámicas sociales y comunitarias.
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Fig. 17: Catálogo de módulos prefabricados. Fuente: Equipo Plan Selva, Pronied.
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Como complemento a los módulos descritos, se creó también un catálogo de
conectores, que posibilitan la continuidad de circulaciones, mediante
plataformas elevadas, en diversas condiciones climáticas y topográficas. Los
conectores se clasifican en dos tipos básicos: verticales (escaleras y rampas) y
horizontales (plataformas y pasarelas). El resultado es un sistema de piezas
que pueden ser ensambladas y combinadas en diferentes configuraciones
acorde a cada programa.
El catálogo de ensamblajes incluye diversos conectores que permiten
configurar los módulos principales en forma lineal, en L, con patio central o
patios múltiples. Esta flexibilidad modular permite también el crecimiento
secuencial de la institución educativa.
El planeamiento y diseño de los componentes incluye procesos de dos tipos:
especializados y artesanales. Esto permite también la participación de la
población local en el proceso constructivo de elementos complementarios
como mobiliarios exteriores y senderos de circulación externos, o en la
habilitación de la madera, gestionada con la localidad en la que se interviene.
Fig. 18: Configuración con patio central. Fuente: Equipo Plan Selva, Pronied.
Fig. 19: Componentes empleados en configuración con patio central. Fuente: Equipo Plan Selva, Pronied.
20
PRINCIPIOS DE INDUSTRIALIZACIÓN UTILIZADOS
Los desafíos de accesibilidad innatos de las zonas rurales de la selva peruana
han sido determinantes para la planificación general del proyecto. La
variabilidad del clima, otorga ventanas temporales cortas para los trabajos en
obra y el elevado costo del transporte de materias primas hacia el sitio de
construcción encarece significativamente los presupuestos en construcciones
de albañilería tradicional, ya que están condicionados al transporte fluvial. Es
interesante que la solución planteada sea una reinterpretación de los sistemas
constructivos locales ancestrales: edificaciones ligeras de madera colocadas
sobre palafitos para sobrellevar periodos lluviosos o desbordes de ríos. Esta
idea, es reinterpretada para planificar un nuevo sistema de permita acelerar
los tiempos de construcción y ofrecer estándares de calidad dignos para los
usuarios.
El proyecto se basa en estrategias de industrialización básicas que permitan,
fundamentalmente, un rápido montaje mediante un proceso de ensamblaje.
Estandarización y Modulación:
Los módulos son diseñados con dimensiones estandarizadas de 1.20m para el
óptimo uso de los materiales según las dimensiones del mercado. Se diseñaron
seis tipos de módulos con diferentes tamaños y que, además pueden contener,
cada uno, diferentes tipos de programa bajo su estructura principal,
absorbiendo las variaciones funcionales mediante la tabiquería y el mobiliario.
Esto permite que estas seis piezas, contengan hasta 33 usos diversos, debido
a su alta flexibilidad espacial. Puede decirse que se planifica una modulación
espacial directamente relacionada con la función a albergar, llevando el
concepto de industrialización, más allá del material mismo o del sistema
constructivo.
Fig. 20: Módulo tipo C, del Catálogo de Módulos Prefabricados. Usos que puede contener: Aula Inicial, Primaria, Secundaria, Psicomotriz, Área docente, Biblioteca, Patio techado, Laboratorio, Sala Informática. Fuente: Equipo Plan Selva, Pronied.
21
Prefabricación y transporte:
Salvo las cimentaciones, que son zapatas aisladas y pilares de hormigón
vaciados in situ, el resto de componentes están pensados para ser piezas
prefabricadas en taller y montadas in situ. Sobre la retícula de palafitos de
hormigón armado, reposa la estructura principal de acero laminado en caliente,
compuesta por perfiles tubulares e IPE, ya preparados en talleres ubicados en
las ciudades cercanas, viniendo con los accesorios de uniones soldados, y
agujereados para poder ser ensamblados mediante tornillería en obra. Las
coberturas también son elementos hechos en fábricas, siendo paneles tipo
sándwich termoacústicos con planchas de acero zincado y prepintado en los
exteriores y un alma de poliuretano. Dependiendo de la distancia del proyecto,
hacia las ciudades mayores, los pisos y tabiques del cerramiento, pueden ser
prefabricados in situ en talleres locales cercanos o en la obra misma, pues son
emparrillados de madera con contrachapados laminados también de madera,
pudiendo utilizar mano de obra local para su elaboración. Se priorizo el uso de
materiales ligeros y de larga vida útil como el acero, para que sea viable y no
tan costoso el transporte fluvial a través de las barcazas que surcan los ríos de
la Amazonía. La madera utilizada es también de producción local y en algunos
casos pertenece a lotes de madera ilegal incautada por autoridades.
Montaje:
De acuerdo al tamaño del módulo, el ensamblaje de las piezas puede tardar de
8 a 12 días, en un trabajo coordinado por brigadas de personal calificado
complementado por mano de obra local, que ha sido previamente capacitada,
ya que estas escuelas se gestan mediante un proceso participativo previo con
la comunidad local, para definir las metas y evaluar las propias fuerzas internas
de la población para poder participar. Esta acción permite también que el
mantenimiento posterior pueda ser viable.
Fig. 21: Instalación de módulos en el colegio N°31424-1. Fuente Equipo Plan Selva.
Fig. 22: Instalación de módulos en el colegio N°52191. Fuente Equipo Plan Selva.
22
2.1.6 ESCUELAS DEL BICENTENARIO 2018
Tras la experiencia y aprendizaje del Plan Selva, se crea un nuevo programa en
el ministerio de Educación para encarar la problemática del déficit de
infraestructura educativa aún presente en el resto del país. Se habían palpado
las ventajas de trabajar con un sistema modular, sistémico y replicable en
diversas escalas.
La diversidad de zonas bioclimáticas del país constituye un factor
determinante en la caracterización de las nuevas escuelas. Se establecen cinco
zonas geográficas y climatológicas de intervención: Costa, Costa Lluviosa,
Sierra, Selva y Heladas; cada una con particularidades y respuestas diferentes,
pero en las que se compartirán estrategias pedagógicas y de planificación
proyectual. El proyecto se realiza mediante un concurso internacional de
arquitectura, para encargar el diseño de 05 Catálogos de Escuelas Modulares,
uno para cada zona bioclimática. La meta del proyecto era construir 2803
nuevas escuelas en todo el país, de cara al bicentenario de la independencia,
en el 2021.
Las zonas bioclimáticas de cada ámbito de intervención, escapan de la división
geopolítica tradicional con la que se trabajaba anteriormente, de manera tal
que diferentes provincias del país, pueden tener una o más zona bioclimática
de trabajo. Las características principales de dichas zonas son:
Costa: temperatura oscilante entre 14° y 29°C, precipitaciones anuales de 20
mm, altitud variable entre 0 y 1,200 msnm, y ubicada en la franja costera del
océano pacífico.
Costa lluviosa: temperatura oscilante entre 20° y 32°C, precipitaciones anuales
de 150mm, altitud variable entre 0 y 750 msnm, y ubicada en la franja costera,
específicamente en los departamentos de Piura, Lambayeque y Tumbes.
Sierra: temperatura oscilante entre 10° y 20°C, precipitaciones anuales de 700
mm, altitud variable entre 1,000 y 3,500 msnm, y ubicada en las vertientes
oriental y occidental de los Andes.
Heladas: temperatura oscilante entre 10° y valores bajo cero, precipitaciones
anuales de 750 mm más granizo y nieve, altitud superior a los 3,500 msnm.
Selva: temperatura oscilante entre 20° y 32°C, precipitaciones anuales de
2,000 mm, altitud menor a 1,000 msnm, y ubicada en la vertiente oriental de
los Andes.
Estas diferencias climatológicas tienen impacto directo sobre el diseño de
componentes que otorgan a cada zona, particularidades que las diferencian,
aplicadas principalmente en los cerramientos y coberturas, pero compartiendo
el módulo espacial base, que constituye la célula típica de ordenamiento y
configuración de los edificios, sistematizando así todo el proyecto. En términos
estructurales, también se combina este catálogo con uno relacionado con las
distintas zonas sísmicas del país.
Fig. 23: Escuela modular para zona Costa. Fuente: Ministerio de Educación.
23
Con el módulo de unidad base, se pueden configurar espacios pedagógicos,
administrativos o de servicios, y con ello, edificios enteros. Este módulo
espacial, presenta variaciones en altura de acuerdo a cada zona bioclimática.
Conceptualmente el catálogo es un conjunto de piezas que, a manera de un
lego, se ensamblan para configurar una escuela completa. Este criterio llega a
ser solamente proyectual, pues constructivamente el sistema se basa en
técnicas tradicionales de mampostería húmeda y hormigón vaciado in situ, a
excepción de algunos componentes, como coberturas livianas o parasoles.
Sin embargo, el sistema mismo, sugiere ya una posibilidad de adaptar técnicas
de industrialización en este proceso, las cuales serán exploradas en esta
investigación.
Fig. 25: Unidad Base, módulo de 30m2. Fuente: Pronied.
Fig. 24: Diagramas del módulo base, adaptado a diferentes usos. Fuente: Pronied.
24
Los módulos base o sistémicos, se complementan con otros módulos
conectores, que se organizan en dos tipos: conectores horizontales y
verticales. En ellos se incluyen varios tipos de escaleras, rampas, pasarelas y
plataformas de varios pisos de altura.
Los criterios para organizar todas estas piezas, van acompañados de un Manual
de Uso, para cada zona bioclimática. En ellos, se señalan las pautas para
abordar la configuración de un nuevo colegio, desde las orientaciones ideales
de los edificios, configuraciones espaciales posibles y las compatibilidades de
yuxtaposición entre cada módulo. Con este manual, se busca que cada escuela
conserve una adecuada estrategia de integración al entorno particular,
manteniendo los principios pedagógicos espaciales generales.
Este proyecto aún está en desarrollo, específicamente en la elaboración del
expediente técnico del Catálogo de Módulos, que contiene los planos de obra,
memorias descriptivas y desarrollo de ingenierías. Es también uno de los
primeros proyectos del estado que incluye la metodología BIM para el
desarrollo del expediente técnico del Catálogo, así como para el monitoreo y
revisión de los proyectos futuros a realizarse. Esta medida se da en el marco
del programa Plan BIM Perú, que tiene como meta, la masificación de esta
metodología de trabajo para proyectos de inversión públicos.
En agosto del 2020, se crea el Proyecto Especial de Inversión Pública Escuelas
Bicentenario (PEIP-EB), con la finalidad de iniciar la implementación los
diseños preliminares del Catálogo de Escuelas Modulares en los locales
educativos que necesitan con urgencia ser construidos. Con esta medida, se ha
iniciado el desarrollo de los primeros proyectos, que estiman estar construidos
a inicios del 2022, siendo la meta, tener 2800 nuevos colegios para el año 2028.
Fig. 26: Ejemplos de agrupaciones para la Zona Costa Lluviosa. Fuente: Pronied
25
2.1.7 TIPOLOGÍAS REPRESENTATIVAS ATUALES
Los colegios que se construyen actualmente tienen su base en el denominado
Sistema 780, vigente desde los finales de la década del 90. Este sistema es una
base de diseño recomendada, que luego recibe adaptaciones del proyectista,
pero sin modificarlo por completo.
El sistema presenta un catálogo de bloques tipo, para zonas bioclimáticas
diferentes: Costa, Costa rural, Sierra y Selva. Estos catálogos ofertan
configuraciones de pabellones con diversos números de espacios pedagógicos
que van desde el aula aislada en un solo piso, hasta un pabellón de aulas de
cuatro pisos y cuatro aulas por piso. Las escaleras son presentadas como un
módulo estructuralmente independiente, pero adyacente al pabellón tipo. Los
servicios higiénicos vienen en paquetes de diferentes tamaños según el
número de aparatos sanitarios y son siempre módulos exentos, de un solo
nivel.
Todos estos módulos están basados en un sistema constructivo tradicional de
albañilería confinada con pórticos de hormigón armado vaciado in situ y muros
portantes de ladrillo de arcilla cocida. Los tabiques que contienen carpinterías
son también de mampostería de ladrillo, separados de la estructura principal.
Las cimentaciones son zapatas corridas de hormigón armado, y los forjados
son también losas de hormigón aligeradas con ladrillos de arcilla, creando
nervaduras en el sentido perpendicular a los pórticos.
Un pabellón típico de dos niveles y tres aulas por piso, tiene un costo
aproximado de 560 dólares por m2 construido, y su proceso de construcción es
de aproximadamente 07 meses, sin incluir el plazo de elaboración del
anteproyecto y proyecto ejecutivo, ni de procesos de licitación pública.
Fig. 27: Pabellón tipo Sistema 780. Elaboración propia.
26
CONCLUSIONES PARCIALES SOBRE ESCUELAS EN PERÚ
Las experiencias de escuelas prefabricadas usadas en el Plan Lima,
demostraron que es posible ofertar infraestructura pedagógica prefabricada
para atender de manera inmediata a demandas en situaciones de emergencia.
Se demostró que los sistemas constructivos de montaje en seco, pueden llegar
a cumplir con las especificaciones técnicas de habitabilidad para los espacios
pedagógicos, administrativos y de servicio. Sin embargo, es cierto también que
son estructuras diseñadas para permanencias de corto y mediano plazo.
La extensión de esta oferta, mediante el Catálogo de escuelas prefabricadas,
probó que estos sistemas pueden incorporar diversos componentes que
permitan la adecuación a diversas zonas bioclimáticas del país, sin variar
sustancialmente el sistema constructivo, y complejidad de montaje.
En los casos anteriores, se demostró que es posible poder tener una
prefabricación completa en taller, a excepción de cimentaciones, de los
diferentes componentes modulares. Para ello, las piezas han sido
dimensionadas para que su transporte pueda realizarse mediante vehículos no
especializados, disponibles en el mercado.
El Plan Selva, demostró que, para atender a zonas rurales de difícil acceso, la
prefabricación en taller también es viable, sobre todo para los componentes
principales estructurales y coberturas. En este caso, se complementa el
proceso mediante la incorporación de materiales y mano de obra local para la
prefabricación in situ de cerramientos de madera, pisos, y obras exteriores
como pasarelas de circulación, mobiliarios y vallado. Con ello, cobra mucha
importancia los procesos de participativos comunitarios, en donde la población
involucrada adquiere también el conocimiento adecuado para los posteriores
trabajos de mantenimiento de la infraestructura.
Tanto en el Plan Lima, como en el Plan Selva, los módulos prefabricados han
sido pensados para configurar escuelas de baja densidad y de un solo piso de
altura. Son módulos aislados que requieren de conectores secundarios de
circulación para acoplarse y configurar un complejo educativo mayor.
Con ello, se abre el cuestionamiento de la viabilidad de escalar estos sistemas
para generar módulos de más niveles, mayor densidad y, en consecuencia,
mejor aprovechamiento del usualmente escaso suelo en escenarios citadinos.
Las Escuelas del Bicentenario plantean un sistema de modulación bastante
afinado, para componer pabellones mediante piezas de uso pedagógico,
administrativo, de circulación o de servicio. Aunque estos ensambles son sólo
teóricos y no técnicamente propuestos, ya que usan el sistema constructivo
tradicional de albañilería confinada y aporticados de hormigón. Sin embargo,
es posible testar este catálogo modular, con soluciones industrializadas de
prefabricados, que ofrezcan soluciones de complejidad acorde a la oferta
técnica del sector constructivo.
Es interesante también, poder explorar el camino de la prefabricación en
talleres, y la prefabricación local, con capacitación y participación de la
población beneficiaria, ya que estas escuelas se ubicarán en ciudades y centros
poblados con muchas carencias de infraestructura pública.
Al ser aún limitadas las experiencias de prefabricación en la infraestructura
educativa nacional, se estudiarán referentes externos, y en su mayoría
cercanos a la realidad constructiva latinoamericana.
27
2.2 REFERENTES LATINOAMERICANOS
Visto que las experiencias de industrialización en la infraestructura educativa
peruana son limitadas a casos muy puntuales y acotados por ser sistemas de
respuesta ante situaciones de vulnerabilidad extremas citadinas o rurales, se
considera conveniente extender la mirada hacia el escenario latinoamericano
cercano, y analizar una selección de referentes que comparten la incorporación
de distintos sistemas industrializados de construcción.
La selección realizada, convoca a referentes ubicados principalmente en
entornos urbanos, siendo en su mayoría, escuelas públicas en donde las
decisiones proyectuales y técnicas tomadas, buscan acortar tiempos de
ejecución y mantenerse en un presupuesto viable.
En el análisis se identificarán los sistemas constructivos, enfocando
principalmente tres componentes clave: estructura principal, cerramientos y
cobertura. En cada uno de ellos, se describirá el grado de industrialización
adoptado. Una breve descripción acompañará a cada referente, para poder una
mirada general del contexto que lo genera.
El objetivo de este análisis es identificar el grado de sofisticación de las
soluciones industrializadas adoptadas, valorando los pros y contras, para tener
así una visión más amplia de la viabilidad de incorporación de sistemas
similares en el mercado constructivo peruano.
01 CENTRO DE DESARROLLO INFANTIL COMUNA 8 Ubicación: Villa Lugano, Argentina
Arquitectos: Dirección General de Arquitectura, GCBA, MDUyT
Área: 1930 m²
Año: 2017
Tiempo: 07 meses
Presupuesto: 1 028 751,75 euros (531,48 €/m²)
Fig. 28: Patio de acceso. Fuente: Archdaily.
El proyecto es un centro de desarrollo para infantes de hasta 03 años ubicado
en la Comuna 8 de Buenos Aires, una zona periférica y con restricciones
económicas en su población. Esta escuela está integrada como parte del plan
de revitalización del sur de la ciudad y forma parte de los llamados CeDI
(Centros de Desarrollo Infantil).
Aunque su altura es de un solo piso, presenta una complejidad interesante al
ser trabajado como un único pabellón en el que se insertan tres patios, que
organizan aulas, comedor, auditorio y espacios administrativos y de servicio.
Su altura también corresponde con el tipo de usuarios que tiene y le permite
también, integrarse con la escala urbana del contexto.
La construcción se realizó en 07 meses. Ello es producto de un sistema
constructivo modulado y de piezas normalizadas, que permiten tener espacios
genéricos en los que se pueden adaptar diversos usos. Esta simpleza en el
28
diseño, así como la repetición de componentes, evita singularidades y acelera
el proceso de diseño y de obra, ajustándose a los requerimientos
presupuestales. Al tratarse de un edificio prototipo para un programa mayor,
el sistema permite también que, desde esta experiencia, sea replicable para
otros proyectos (Banco Interamericano de Desarrollo, 2018).
Fig. 29: Planta general. Fuente: Archdaily
La estructura principal consiste en un sistema de pórticos de acero, en una
retícula de 6x6 metros. Los pilares son tubos de 150x150mm, y las vigas son
perfiles doble T de acero IPN 220 soldadas a ellos. Los pilares se apoyan sobre
zapatas de hormigón, mediante cartelas metálicas empernadas. Tanto pilares
como vigas, fueron preparados en fábrica, sin embargo, al tratarse uniones
soldadas entre ellos, solamente los pilares pudieron ser montados mediante
pernos, y las vigas se soldaron en obra.
La solera es una platea de hormigón vaciado in situ, con un mortero de
nivelación y acabado en linóleo. La tabiquería interna se trabaja con sistemas
de muro seco, tipo pladur; mientras que los cerramientos están compuestos
por un muro cortina que pasa por delante de la estructura, y en la colindancia
con la calle, se superponen chapas metálicas perforadas para filtrar las
visuales. Los cerramientos de vidrio hacia los patios, permiten la constante
supervisión de los infantes, mientras que las chapas perforadas perimetrales,
les protegen del exterior.
La estructura de la cubierta la conforma un sistema de losas alveolares
prefabricadas de hormigón, apoyadas sobre las vigas de acero. Sobre ella se
colocan las respectivas capas de aislamiento y acabado final.
Es pertinente mencionar que los componentes prefabricados, como vigas,
pilares y losas alveolares, son de dimensiones estandarizadas, por lo tanto, no
son piezas hechas a medida, lo que podría encarecer la obra. Esto permite que
la logística de abastecimiento y el montaje optimicen los tiempos de ejecución,
y mantenga el presupuesto en los límites viables.
Fig. 30: Trabajos de tabiquería y de conformacíón de la cubierta. Fuente: Archdaily.
El proyecto utiliza sistemas activos y pasivos para el control climático, con lo
cual intenta equilibrar el consumo energético. La cubierta, acabada en un
manto de piedra granítica, tiene capas de aislamiento de poliestrieno
expandido entre las losas alveolares y el contrapiso superior. Se integran
también, sistemas de recuperación de aguas pluviales y colectores solares. La
cristalería perimetral está conformada por vidrios dobles con cámara de aire
interna, que reducen la transferencia calórica. Aun así, necesita de sistemas
activos de enfriamiento y de calefacción.
29
02 ESCUELA MODULAR Ubicación: Retiro, Chile
Arquitecto: Sebastián Irarrázaval
Área: 220 m²
Año: 2010
Tiempo: 2.5 meses (proyecto y construcción)
Presupuesto: 103 840,75 euros (472.00 €/m²)
Fig. 31: Escuela modular. Fuente: Sebastián Irarrázaval Arquitectos
Este proyecto obedece a la necesidad de atender a los alumnos de la escuela
D-612 Manuel Montt, instalándolos de manera temporal, mientras los edificios
principales eran reconstruidos tras el terremoto del 27 de febrero de 2010. Ante
este escenario, el proyecto plantea la construcción de 04 aulas temporales,
pareadas en dos pabellones, para atender a un total de 130 alumnos, y con un
sistema de montaje que permita su traslado y reinstalación en otros lugares
una vez sean reparados los edificios principales.
Fig. 32: Planta de un módulo de 02 aulas. Fuente: Revista ARQ, N°77
La estrategia proyectual consiste en trasladar contenedores de 40 pies
(12.20m) al terreno, y en situ modificar sus cerramientos. Se apoyan
directamente sobre unas vigas metálicas de nivelación, las cuales descansan
sobre unos dados de hormigón previamente vaciadas. Para cada par de aulas
se usan tres contenedores, espaciados en paralelo, una distancia de 1.20m para
ampliar el área útil. Este espacio se cubre con una pieza de ajuste que remata
en la parte superior en un lucernario, que permite ventilar e iluminar mejor el
interior (Irarrázaval, 2011).
La estructura principal del pabellón está constituida por el armazón base del
contenedor, el cual, modificados sus cerramientos en taller, es trasladado a
obra con algunos de sus cerramientos ya instalados, para así ser montados
sobre las vigas de nivelación. Esta característica genera un impacto mínimo
sobre el terreno, para que llegado el momento de trasladar las aulas finalizado
su uso, el terreno pueda ser fácilmente reacondicionado para otro fin.
30
El piso interno, preparado en taller, se apoya sobre el mismo piso del
contenedor, con un tablero aglomerado de madera, acabado en pintura de alto
tráfico. Los cerramientos mantienen el acero corten propio del contenedor,
agregando en el lado exterior una plancha perforada de acero de 1,9mm de
espesor, que funciona como fachada ventilada. Hacia el interior, se coloca una
capa de aislamiento de poliestireno, seguido de un entramado de bastidores
de pino de 2”x2” que soportan un tablero aglomerado de madera de 12mm, el
cual es el acabado interno.
La cubierta se trabaja de manera similar, también en el taller, y manteniendo
el acero corten del contenedor. Sobre él se instala el aislamiento térmico y una
cubierta tipo membrana asfáltica apoyada en un tablero aglomerado. Hacia el
interior se construye un cielorraso también de tablero aglomerado. Los paneles
que conforman los cerramientos, pisos, y cubiertas de los espacios
intersticiales entre contenedores, son preparados en taller, y montados en
obra.
Resulta de particular interés este referente por los logros obtenidos, referidos
a tiempo de planeamiento e instalación, presupuesto, calidad espacial y
técnica, destacando así del prejuicio de escasa calidad arquitectónica que
suele relacionarse con módulos de emergencia de uso temporal.
Fig. 33: Traslado de módulo prefabricado a obra. Fuente: Revista ARQ, N°77
Fig. 34: Interior terminado del módulo de aula. Fuente: Revista ARQ, N°77
31
03 COLEGIO SAN LUCAS Ubicación: Santiago, Chile
Arquitectos: Francisco Izquierdo, María José Varas, Claudio Tapia
Área: 2790 m²
Año: 2008
Fig. 35: Bloque principal del Colegio San Lucas. Fuente: Cristóbal Palma
El proyecto es parte de un programa de regeneración urbana, subsidiado por
el estado chileno en asociación con entidades privadas. Esta escuela se ubica
en un antiguo embalse de agua para riego, por lo que era necesario retirar los
sedimentos, sin embargo, el presupuesto no permitía dicha operación. Ante
ello, deciden apilar los excedentes de tierra para conformar dos diques
paralelos que sirven para acotar el espacio central, y otorgar atenuar los ruidos
de la calle.
El planteamiento arquitectónico consiste en un esquema tipo peine, con el
edificio principal como eje central, y edificios anexos perpendiculares a él.
Al tener un presupuesto limitado por subsidios, se modula racionalmente,
utilizando materiales duraderos y con escaso mantenimiento, tales como el
hormigón, metal y placas minerales. La estructura principal del proyecto
consiste en una serie de pórticos rígidos de hormigón vaciado in situ, de
dimensiones constantes y geometrías simples, lo que permitió utilizar
encofrados modulares fenólicos de fácil instalación. Estos pórticos se
distancian tres metros entre sí y cubren luces de hasta diez metros en los
niveles superiores. Para mitigar los efectos sísmicos se vale de muros de
hormigón armado colocados como arriostres en algunos pórticos. También usa
arriostres metálicos paralelos al eje longitudinal, llegando a tomarse licencias
de interrumpir la continuidad de columnas en algunos tramos de la primera
planta, haciendo que el pórtico rígido superior se comporte en conjunto como
una viga vierendeel.
Fig. 36: Segunda planta del Colegio San Lucas. Fuente: Archdaily.
32
La tabiquería interna se construye con muros secos, tipo pladur, mientras que
los cerramientos exteriores son también tabiques secos, prefabricados y
montados en obra. Se estructuran con perfilería de acero galvanizado y
tableros de volcanita. Este material ofrece buenas prestaciones termo
acústicas y resistencia al fuego.
Se destaca en este proyecto la combinación de procesos tradicionales de
vertido de hormigón para la estructura principal, y el uso de tabiquerías ligeras
montadas en seco y/o prefabricadas. Esta decisión, aminora las cargas muertas
superiores que una tabiquería húmeda puede tener, lo cual se transfiere a un
mayor dimensionamiento de las estructuras y afectación al comportamiento
de respuesta sísmica. De esta manera, se pueden optimizar los tiempos de
ejecución y, por ende, presupuestarios. Se obtiene un edificio con una
estructura equilibrada que cumple con un desempeño ante cargas sísmicas
exigentes, como es usual en Chile.
Fig. 37: Pabellón principal y secundario. Fuente: Cristóbal Palma.
04 JARDIN INFANTIL Y SALA CUNA BARROS ARANA Ubicación: TilTil, Chile
Arquitectura: Unidad Infraestructura RM JUNJI. Cristian Pino, Francisca Armstrong,
Pabla Ortuzar, Catalina Muño, Jaime Bravo. Carlos Bornand
Área: 779 m²
Año: 2016
Tiempo: 5 meses
Presupuesto: 861 805.62 euros (1106.30 €/m²)
Fig. 38: Exterior general del Jardín Infantil. Fuente: Arquitectura en Acero, F. Pfeninniger
El proyecto es parte de la Junta Nacional de Jardines Infantiles (JUNJI) del
gobierno chileno, que busca cerrar la brecha de acceso al servicio preescolar y
educación parvularia en regiones periféricas de las ciudades. Uno de los
objetivos de este programa es desarrollar infraestructuras que puedan
construirse en plazos breves, y para ello ha apelado en muchos proyectos a
soluciones constructivas en base a obra seca, modular y de montaje, que
simplifique el proceso y permita cumplir con los plazos breves requeridos.
Asimismo, busca implementar soluciones de productos y sistemas que ya se
encuentren en el mercado, y que puedan aplicarse en varios proyectos.
33
Para este proyecto se utiliza una estructura principal de acero con pilares
tubulares de sección cuadrada que conforman pórticos junto con vigas doble T
IPN para sostener el forjado de la primera planta, y cerchas metálicas para la
cobertura final, la cual está formada por paneles termoacústicos y un falso
cielo raso de pladur, con sus respectivas capas de aislantes térmicos. Estos
pilares se empotran en una platea de cimentación de hormigón armado,
componiendo un sistema estructural adecuado para soportar esfuerzos
producidos por sismos. El módulo estructural es de 3 x 6 metros, con algunas
luces de 8m, sin que llegue a ser una retícula rígida. Funciona más bien como
un entramado de carácter libre, que va buscando rigidizarse en zonas
puntuales con arriostres diagonales.
Fig. 39: Planta baja. Fuente: Arquitectura en Acero.
El entrepiso se constituye con un emparrillado de vigas metálicas y paneles
SIP (Structural Insulated Panels), que son paneles sándwich de dos placas de
OSB con alma de poliestireno expandido de alta densidad (similar a los
productos Termochip). Este material, se usa también para conformar la
tabiquería interna y perimétrica del proyecto.
El acabado de los espacios interiores y exteriores está formado por placas de
fibrocemento, manteniendo un carácter neutral en el interior, y expresivo en el
exterior, como parte del lenguaje corporativo de este programa educacional.
Fig. 40: Proceso de Obra. Fuente: Arquitectura en Acero.
La apuesta por un sistema ligero, otorga amplias ventajas en la optimización
de tiempo de obra, aunque requiere productos y mano de obra especializada,
lo cual repercute en el presupuesto.
34
05 COLEGIO PÚBLICO DE VOTORANTIN Ubicación: Sao Paulo, Brasil
Arquitectura: Grupo SP
Área: 3525 m²
Año: 2009
Fig. 41: Acceso principal. Fuente: Grupo SP
Esta es una escuela estatal en Brasil, configurada por dos bloques
perpendiculares entre sí, articulados por la rampa de circulación. El proyecto
parte de una premisa generosa con el tratamiento de los espacios libres, para
crear muchas zonas bajo sombra y maximizar la integración con el paisaje
colindante.
La estructura del colegio, como en muchos otros casos similares en Brasil, se
plantea con un sistema prefabricado de piezas de hormigón armado. Este
sistema, ampliamente testado en ese país, ofrece acortar los tiempos de obra,
reducir los residuos y controlar las prestaciones técnicas de los componentes.
Fig. 42: Planta de acceso. Fuente: Grupo SP
El módulo estructural cubre luces base de 8 x 12 metros. Esta modulación,
permite contener programas diversos como aulas, servicios higiénicos,
biblioteca, oficinas y circulaciones horizontales y verticales, y también,
estructura el cerramiento de la plataforma deportiva. El proyecto utiliza
pórticos prefabricados de hormigón, tales como pilares tipo bandera, jácenas
y elementos particulares como rampas o pilares bandera con amplias ménsulas
para cargar corredores de circulación. Los entrepisos se conforman con losas
alveolares de hormigón pretensado, montadas sobre la estructura aporticada.
La tabiquería interna se ha realizado con bloques de hormigón huecos,
montados en configuración opaca o a manera de celosía, utilizando
procedimientos tradicionales de albañilería húmeda. El cerramiento externo es
una sencilla carpintería de aluminio y vidrio con una protección externa
conformada por quiebravistas de madera, colocados entre los pórticos.
En la zona de ambientes pedagógicos se utiliza una cobertura de losas
alveolares de hormigón prefabricadas, protegidas por un sobretecho de
35
cerchas metálica ligera. En la zona deportiva y de rampa, se montan estructuras
metálicas sobre el pórtico de hormigón, para soportar una cubierta ligera.
Fig. 43: Vista de la planta baja del bloque pedagógico. Fuente: Grupo SP
Cabe reflexionar, que las prestaciones de este sistema estructural isostático,
son completamente funcionales en un entorno con escaso índice de
incidencias sísmicas, en donde las estructuras principalmente soportan cargas
verticales, y los empujes horizontales suelen ser sólo de viento. Es importante
también contar con los sistemas de transporte y maquinaria para la
manipulación y montaje de estas piezas, que como en este caso presentan
luces de hasta 12 metros.
Este sistema, demanda también pensar en una estructura expuesta en su
materialidad, y en sus instalaciones de electricidad y gasfitería, así como de
sistemas complementarios contra incendio. Por ello, se requiere una etapa de
planificación profunda para garantizar la compatibilidad de todos los sistemas
a montar.
06 PREPARATORIA POLITÉCNICA UDEM SANTA CATARINA Ubicación: Santa Catarina, México
Arquitectos: Bernardo Hinojosa
Área: 5150 m²
Año: 2018
Tiempo: 5 meses
Presupuesto: 1 839 268.20 euros (357.14 €/m²)
Fig. 44: Patio central del proyecto. Fuente: Francisco Lubbert
Este proyecto se concibe para brindar educación media superior a jóvenes con
escasos recursos económicos, siendo patrocinado por la Universidad de
Monterrey y colectivos privados. El edificio se ubica en una zona periférica del
área metropolitana de Monterrey y se plantea como un edificio y prototipo,
para ser replicable, hasta en diez lugares más, siguiendo la modalidad
pedagógica y dirigido al mismo perfil de alumno ingresante.
36
Con estas premisas, se opta por un diseño que sea económico y rápido de
construir, por lo que se decide utilizar productos industrializados que
garanticen un montaje sencillo y fácilmente replicable. Se plantea una
estructura racionalmente modulada de 7.32 x 7.32 metros como luz típica. Estas
dimensiones permiten contener el programa pedagógico base, de aulas y
laboratorios, así como servicios higiénicos y circulaciones verticales.
Fig. 45: Vista general del proyecto. Fuente: Francisco Lubbert
Los principales materiales del proyecto son el acero y el hormigón, mediante
elementos prefabricados vistos, que le confieren una alta durabilidad, y
sencillo mantenimiento.
El proyecto se estructura a nivel del suelo con una platea de cimentación de
hormigón armado, vaciado in situ, sobre la cual se apoya el sistema aporticado
de estructuras de acero. Los pilares principales son perfiles tubulares
cuadrados de acero, y los secundarios, ubicados en las circulaciones
adyacentes, son perfiles IPE. Las vigas que conforman los pórticos son también
perfiles de acero IPE, que se unen mediante piezas conectoras, mediante nudos
rígidos trabajados con tornillerías de alto desempeño. Estas soluciones, junto
con la poca masa del edificio, le permiten tener un correcto comportamiento
ante los esfuerzos sísmicos, tan necesario en México.
Los entrepisos y cobertura están conformados por losas alveolares
prefabricadas, de hormigón armado de 10cm, con una capa de compresión de
5cm adicional vertida sobre ellas una vez instaladas sobre las vigas. En el caso
de la cobertura se remata con una capa de mortero con pendiente, aislamiento
e impermeabilizante asfáltico final.
Los cerramientos exteriores son muros de bloques de hormigón con la cara
externa acabada en piedra, y el interior en hormigón natural, el cual se deja
como acabado visto.
La simpleza de los materiales empleados y la decisión de dejarlos vistos, junto
con el sistema estructural mismo de la edificación, permite tener costos y
tiempos bastante competitivos. Resulta muy interesante la combinación entre
sistemas industrializados y albañilería tradicional húmeda, la cual aprovecha
los costos reducidos de mano de obra no especializada.
CONCLUSIONES PARCIALES SOBRE ESCUELAS LATINOAMERICANAS
Los principales motivos para utilizar elementos industrializados en la
construcción de los referentes analizados, han sido la necesidad de tener
reducidos plazos de ejecución de obra y manejar un presupuesto ajustado. Para
que esto sea viable, se debe también sopesar el grado de complejidad técnica
implicado en la fabricación y montaje de los componentes. Piezas demasiado
37
especializadas, no estandarizadas en el mercado, suelen acarrear
presupuestos más elevados.
Otra de las constantes observadas es el empleo de materiales de alta
durabilidad y con bajos costos de mantenimiento, que maximicen la vida útil
de la edificación, y no generen gastos adicionales. Para que ello sea factible,
es importante tener en cuenta las condiciones bioclimáticas, pues materiales
expuestos, como el acero, tienen una alta conductividad térmica, y puede
alterar, en climas con inviernos y veranos muy contrastados, las demandas
energéticas de climatización, si es que se cuenta con estos sistemas.
Es también factible, según lo visto, que pueden combinarse técnicas de
industrialización con elementos fabricados in situ de manera tradicional. Esta
interacción se puede plantear en dos direcciones: prefabricar y montar la
estructura principal, y construir los cerramientos in situ, con sistemas secos, o
con albañilería tradicional; o también, construir la estructura principal de
hormigón vaciado in situ, con o sin encofrados industrializados, y prefabricar
los cerramientos en taller y montarlos sobre la estructura.
Los módulos 3d prefabricados son poco utilizados, y su uso ha sido limitado a
algunos proyectos de escuelas de emergencia de carácter temporal y de un
solo nivel; sin embargo, se vislumbra un potencial muy interesante de explorar,
cuando se extrapolan las técnicas de apilamiento usadas en otro tipo de
edificaciones, y ser llevadas al uso pedagógico con carácter permanente;
teniendo en consideración, la disponibilidad de contenedores en ciudades
cercanas al litoral, y con comercio marítimo.
Es también posible plantear sistemas estructurales montados en seco, que
puedan tener un adecuado comportamiento en sismos. Esto se consigue, en el
caso de estructuras metálicas con un adecuado diseño de uniones en donde se
puede controlar el grado de rigidez según sea el caso, y con arriostres
complementarios.
2.3 CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA EN EL PERÚ
La industrialización en el sector de la construcción en el Perú ha tenido un
significativo desarrollo en los últimos quince años, impulsado por el boom
inmobiliario y comercial. La búsqueda de optimizar procesos y recursos,
reduciendo los tiempos de ejecución ha dirigido los esfuerzos del sector
privado de la construcción específicamente en obras de gran tamaño como en
centros comerciales a lo largo de todo el país, constituyendo así, experiencias
pioneras fuera de Lima en el uso de procesos constructivos innovadores para
el mercado local.
2.3.1 POSIBILIDADES DE INDUSTRIALIZACIÓN EN ESCUELAS
La tecnología implementada en los procesos de industrialización de la
construcción en Perú, se puede clasificar en tres grandes grupos: Encofrados,
Prefabricación Parcial y Prefabricación Total. Siendo, la construcción
tradicional de vertido de hormigón la más expandida, son los sistemas de
encofrados los que han tenido una mayor evolución en los últimos años,
especialmente en el sector inmobiliario. La prefabricación total, está aún en
una etapa inicial de desarrollo, con muy pocas iniciativas de viviendas
prefabricadas con paneles sándwich, y otras más, destinadas a construcciones
temporales. Sin embargo, la prefabricación parcial, especialmente de piezas de
hormigón, han ganado mucho terreno en el mercado, por ser piezas que
permiten acelerar los procesos tradicionales de construcción sin tener que
pasar por un proceso brusco de adaptación a nuevos sistemas. Aquí podemos
referirnos a viguetas pretensadas, prelosas, sistemas vigacero y
construcciones de tabiquería en seco.
La selva peruana ocupa aproximadamente un 70% del territorio nacional, y un
30% más, los Andes y Costa. Sin embargo, aún no se ha desarrollado un
eficiente y transparente sistema de gestión de bosques maderables, siendo
estos aún escasos. Ello no ha impedido, que iniciativas responsables, hayan
38
empezado a no sólo exportar madera legal, sino también a desarrollar los
primeros productos industrializados en el campo de elementos laminados. Es
una industria aún incipiente, pero que ofrece un potencial alto de desarrollo,
aprovechando la oferta de áreas para gestión de bosques en la vertiente
occidental de los andes y su cercanía con las ciudades costeñas, a lo largo de
todo el territorio.
Los principales productos industrializados en el sector de la construcción son
los productos prefabricados de hormigón. Estos abarcan escalas diversas,
desde bloques de hormigón para pavimentos hasta vigas pretensadas para
infraestructuras viales.
En la obra civil, referida a edificaciones, las partidas relacionadas con el
hormigón armado son las que suelen definir la ruta crítica del proyecto, e
implican gran parte del presupuesto y tiempo. Demanda mucha mano de obra
para los encofrados, enmallado de acero, vertido del hormigón y tiempo de
espera para el correcto fraguado y desencofrado. Incluyendo, además, en la
anterior ecuación, un cuidadoso control de calidad del proceso entero,
especialmente en los procedimientos manuales como la verificación de
encofrados, apuntalamientos y vibrado.
Estos productos de hormigón prefabricado son principalmente usados en la
construcción de centros comerciales y edificios de oficinas, en donde las luces
y modulación estructural se basan en plantas libres y a tabiquería no trabaja
estructuralmente. Ello permite simplificar la planificación y e caracterización
de los elementos a prefabricar de manera relativamente sencilla. El mercado
oferta actualmente soluciones de viguetas pretensadas de hormigón para
losas aligeradas, losas alveolares de hormigón, prelosas pretensadas y
previgas pretensadas. También han empezado a desarrollarse sistemas
prefabricados de hormigón para proyectos de vivienda social, en edificaciones
pequeñas de un solo nivel, prefabricando cerramientos y cubiertas en
hormigón armado, para áreas techadas de 35m2, marcando así un punto de
inicio en la prefabricación en taller, de piezas de gran formato para ser
ensambladas en obra.
Existen también soluciones trabajadas con materiales ligeros, como paneles
sándwich y estructura metálica, utilizados principalmente en la instalación de
campamentos mineros, y en algunas iniciativas muy puntuales que ofertan
viviendas prefabricadas.
Otro aspecto ventajoso de la implementación de elementos prefabricados en
el mercado de construcción peruano es el mantener un estándar de calidad
controlado. La construcción tradicional que domina el mercado está basada en
la oferta de una mano de obra barata en comparación al mercado europeo, sin
embargo, esta mano de obra no está adecuadamente calificada. Ello, sumado a
la informalidad que impera en el sector, incluso en empresas constituidas
formalmente, pero que incumplen con una correcta práctica en su desempeño,
merman la calidad del producto construido, acarreando problemas durante el
tiempo de operación de la edificación y en su mantenimiento.
Uno de los requerimientos para la aplicación de procesos de industrialización
en la construcción es la coordinación multidisciplinar desde el inicio del
proyecto. El avance presentado en el país con la introducción de metodologías
de gestión y coordinación, desde el año 2012 con los primeros lineamientos
BIM (Building Information Modeling) establecidos por la Cámara Peruana de
la Construcción, y reforzados con el Plan BIM Perú del año 2018, han iniciado
una difusión acelerada de capacitaciones en la implementación de estas
metodologías del manejo de información. Omar Alfaro, presidente del Comité
BIM del Perú menciona que las expectativas del sector construcción caminan
hacia la masificación en el uso de nuevas tecnologías para el provecho en
construcción en medio de una “Cuarta Revolución Industrial”, y añade “Antes
veíamos de lejos la llegada de modelos tecnológicos y prefabricados, no
pensábamos que vendrían este tipo de soluciones al Perú. Ahora, ya están
aplicándose este tipo de innovaciones.” (Revista Constructivo, 2021)
La emergencia sanitaria del COVID-19 ha tenido un impacto en la masificación
de los procesos de coordinación digital en las grandes empresas constructoras,
que se han visto obligadas a implementar nuevas herramientas de gestión,
39
ofrecidas por la metodología BIM. Con ello, el potencial tecnológico se empieza
a posicionar y a impulsar la exploración de innovaciones constructivas.
Otro sector de la construcción que ha tenido un desarrollo importante es el de
la industria metalmecánica en edificaciones, en donde se han conseguido
automatizar operaciones mediante robots y herramientas digitales, tal como lo
señala Jorge Castillo Benites: “las estructuras metálicas son esenciales
cuando el edificio deba construirse en zonas sísmicas, cuando se requiere de
gran rapidez en la construcción del edificio, cuando el espacio sea confinado,
cuando los edificios deban cimentarse en suelos difíciles, en proyectos
arquitectónicos que contemplan grandes espacios y áreas libres...” (Revista
Constructivo, 2021).
Asimismo, Castillo señala que la masificación en el uso de estos sistemas
depende del trabajo en dos vertientes: la primera es la educación de los
profesionales, desde la etapa de formación en el estudio de sistemas
alternativos de construcción a los tradicionales, especialmente en la materia
estructural del acero; y, en segundo lugar, la capacitación a las empresas
emergentes del sector en cuestiones técnicas y operativas.
Se tiene entonces, un mercado de construcción que empieza a dar los primeros
pasos hacia la industrialización, en la medida en que ha crecido mucho en los
últimos 20 años, y con ello, se ha incrementado la formalización,
reglamentación y exigencias, tanto técnicas, como productivas, promovidas
por la rentabilidad.
40
2.3.2 INDUSTRIALIZACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN DE ESCUELAS
Tras haber estudiado el estado de la industrialización en el mercado de
construcción peruano, y haber identificado los principales sistemas
disponibles, y los que se empiezan a implementar, se procede ahora a
proyectarlos hacia la tipología educativa, materia principal de la presente
investigación, teniendo como referencia, las innovaciones tecnológicas
constructivas estudiadas en los referentes latinoamericanos revisados.
El objetivo de esta proyección es definir la viabilidad de la implementación de
dichos sistemas en la gestión y construcción de escuelas públicas en la costa
norte peruana. Para ello, se han identificado sistemas de uso estructural y de
cerramientos, y se han comparado teniendo como criterios los siguientes
ítems:
Presencia en el mercado, para identificar productos masificados
comercialmente.
Sencillez técnica de fabricación, valorando aquí el grado de complejidad
tecnológica empleado para desarrollar dicho sistema.
Sencillez técnica de instalación, referida principalmente a la
especialización de equipos de manipulación, izado, y mano de obra
calificada.
Factibilidad de transporte, en la medida en que se requieran medios de
transporte de gran tamaño o estandarizados.
Viabilidad ambiental, relacionada con su huella de carbono, energía
embebida y posibilidades de reversibilidad, reutilización y reciclaje.
Impacto en tiempo de ejecución, para valorar la reducción en los tiempos
de obra.
Aporte estructural, lo cual permite determinar si es un elemento de uso
estructural y de ser el caso, entender su jerarquía en ese sistema.
En cada criterio se añade una valoración cualitativa (de niveles bajo a superior)
y cuantitativa mediante un sistema de puntajes, que sumados, nos dan una
referencia del potencial de desarrollo de tales sistemas en caso de ser
implementados. Cabe indicar que es una referencia inicial, que no descarta la
combinación de sistemas para desarrollar diversos prototipos.
También se ha tenido como referencia sistemas que puedan ser empleados con
las dimensiones básicas del módulo para aulas, que se aproxima a los
8.80x4.40 metros.
Los resultados muestran que los mayores puntajes son obtenidos por las
soluciones que integran piezas de gran formato y que aporten
significativamente a la estructura principal, en la medida en que ayudan a
reducir los tiempos de obra. Siendo el parámetro de tiempo, el principal eje de
motivación para el presente estudio, que recordemos, busca aportar en el
cierre de la brecha en infraestructura educativa. Por otro lado, las piezas más
pequeñas, a pesar de ser sencillas de elaborar, transportar e instalar, aportan
muy poco a la estructura y su impacto en el tiempo de obra es pequeño.
Se destaca entonces, que los sistemas de industrialización a emplear deben
ser con un alto aporte estructural (sea como estructura principal o secundaria),
con poca complejidad de fabricación, y viable de transportar e instalar. No se
descarta tampoco la prefabricación de elementos in situ.
En la categoría de cerramientos, la tabiquería ligera tiene el potencial de
reemplazar la tabiquería de albañilería tradicional; y además, se tiene aquí un
abanico muy amplio para la conformación de estos tabiques, lo cual permite
adaptarse a diferentes condiciones climáticas, presupuestales y tecnológicas.
41
Fig. 46: Sistemas compatibles con la industria de construcción en Perú. Elaboración propia.
42
Fig. 47: Sistemas compatibles con la industria de construcción en Perú. Elaboración propia.
43
Fig. 48: Sistemas de cerramientos compatibles con la industria de la construcción en Perú. Elaboración propia.
44
3. GESTIÓN ACTUAL DE ESCUELAS
45
3.1 SISTEMA ACTUAL DE GESTIÓN Y CONSTRUCCIÓN DE
ESCUELAS
La planificación y construcción de escuelas públicas se encuentra
descentralizada en organismos gubernamentales de diversas escalas. En
primer lugar, está el Ministerio de Educación, con su oficina de PRONIED, que
gestiona directamente la planificación de escuelas, ya sea mediante
elaboración interna de los proyectos o mediante consultorías externas, sobre
todo cuando se trata de centros de estudio de gran tamaño o paquetes de
varios proyectos. En segundo lugar, se encuentran los Gobiernos Regionales
(ya que el país se divide en 24 regiones), los cuales tienen autonomía para
contratar consultorías para proyectos de escuelas, así como para las
ejecuciones de obra, guiándose de los estándares establecidos por PRONIED
para la revisión y aprobación de los proyectos. En tercer lugar, se encuentran
las Municipalidades, equivalentes a Ayuntamientos, quienes se ocupan de lo
mismo, pero para proyectos de menor escala.
En todos los casos anteriores, las construcciones siempre son licitadas
mediante procesos públicos a través de los mecanismos establecidos en el
programa nacional de inversiones Invierte Pe. Sin embargo, la elaboración de
los proyectos, puede ser realizada, dependiendo de su complejidad, por el
personal de planta de la institución pública correspondiente.
Cabe indicar, que apenas a finales del 2018, se levantó la prohibición de realizar
concursos de arquitectura para proyectos de inversión pública (los cuales
fueron vetados desde 1990), sin que ello implique la obligatoriedad de que
ahora se realicen, por lo que el factor determinante para la selección de los
consultores encargados de los proyectos, siguen siendo el costo y la
experiencia.
En términos generales, el proceso para la construcción de una escuela, se
divide en tres grandes etapas: Pre Inversión, Inversión y Post Inversión. La
etapa de Pre Inversión, tiene su base en el requerimiento generado por el Plan
de Presupuesto Participativo diseñado el año anterior, en el que se ha
estudiado la problemática de infraestructura y se han identificado los locales
escolares que deberán ser intervenidos. Con este primer paso, se realizan luego
gestiones de coordinación con las autoridades educativas correspondientes y
la entidad pública elabora los Términos de Referencia TDR, en los cuales se
establecen los alcances que debe tener en cuenta el Perfil Técnico, en términos
económicos, cantidad y perfil de profesionales, tiempos de ejecución y metas
a conseguir. Con este documento, se elabora la Ficha de PreInversión,
mediante una Consultoría Externa o con el personal de planta, mediante unos
cuadros que estiman los costos por metro cuadrado de construcción según el
uso y lugar en dónde será la obra. Esta base de datos de precios, se encuentra
centralizada y manejada por el Ministerio de Educación, quién es el encargado
de actualizarla cada mes. Una vez aprobada la ficha de Inversión, se obtiene la
viabilidad del proyecto y se puede pasar a solicitar el financiamiento para la
etapa de Inversión.
La etapa de Inversión, inicia con la elaboración de nuevos TDR, que servirán de
base para el proceso de licitación de los estudios del Expediente Técnico y
Ejecución de Obra, bajo diversas modalidades de contratación (ambos juntos,
o por separado), y en un proceso paralelo, se licita la Supervisión de Obra.
Culminada la construcción, se recepciona y entrega al Ministerio de Educación
que es el encargado de la etapa de Post Inversión, es decir, de la operación y
mantenimiento de la edificación.
A continuación, se resume este proceso en un cuadro que permite visualizar
estas etapas.
46
Fig. 49: Esquema del proceso de gestión y construcción de escuelas públicas. Elaboración Propia
47
3.2 ESCUELAS EN LA COSTA NORTE PERUANA
Las escuelas en la costa norte peruana presentan particulares desafíos
establecidos por las particularidades geográficas y climatológicas, lo cual
motivó que como parte del plan Escuelas del Bicentenario, se estudie
categorizando este territorio como Costa Lluviosa. Ello debe implicar
soluciones particulares para la adaptación de estas edificaciones.
3.2.1 CONTEXTO GEOGRÁFICO Y CLIMATOLÓGICO
La franja de territorio caracterizada como Costa Lluviosa, se ubica a una latitud
sur de entre los 2° y 5°, con una altura que va desde los 0 hasta los 750msnm,
limitando al este con el inicio de la cordillera de los Andes y al oeste con el
Océano pacífico. Es un clima descrito como bosque seco, el cual presenta
escasas lluvias durante el año, especialmente en el área desértica cercana al
mar, diferenciándose del territorio más interior, que tiene más precipitaciones,
y que comparten una geografía relativamente plana.
En términos generales, se presentan temperaturas altas y gran radiación solar,
junto a una baja humedad. El periodo de ligeras a moderadas lluvias presentes
durante el verano, se altera con la llegada del Fenómeno de El Niño, el cual
afecta significativamente este territorio, con torrenciales lluvias que suelen
superar los 100mm. La temperatura oscila entre los 17°C en invierno hasta los
38°C en verano. Las zonas más cercanas al mar, debido a la brisa marina,
presentan una menor oscilación térmica entre el día y la noche, a diferencia de
las más alejadas, en las que el contraste es mayor. Esta condición permite
abordar estrategias de cerramientos ligeros y apostar por la ventilación diurna
en las zonas del litoral, mientras que, hacia el interior, donde es mayor la
oscilación de temperatura se puede apostar por la inercia térmica para que la
masa se enfríe en la noche y absorba calor en el día (Wieser, 2018).
Fig. 50: Zona Costa Lluviosa. Fuente: Pronied
48
3.2.2 ESTADO DE LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN LOCAL
La zona territorial clasificada como Costa lluviosa, perteneciente a la costa
norte, incluye ciudades conectadas directamente a la carretera panamericana
que recorre toda la costa peruana e interconecta muchas ciudades, incluyendo
Lima. Esta condición ha permitido tener un nivel de acceso a industrias,
recursos y desplazamiento logístico necesario para la industria de la
construcción. Por otro lado, la costa norte se empieza a consolidar como un
punto de desarrollo descentralizado en donde operan fábricas de productos de
hormigón, para cubrir el mercado inmobiliario regional, el cual, por ejemplo, ha
empezado a construir viviendas sociales prefabricadas en taller, de hormigón.
Sumado a ello, la región se conecta también con el proyecto de interconexión
interoceánico que parte desde puerto Belén en Brasil, y conecta, mediante
redes fluviales, ferroviarias y viales, con el puerto de Paita, perteneciente a la
región de estudio. Esta característica señala un potencial de accesibilidad
futuro a un importante eje comercial.
Es así, que el estado de la industrialización descrito en hojas anteriores, puede
extrapolarse a la realidad del mercado de construcción local, en donde las
tecnologías catalogadas como compatibles, son accesibles en esta región. Este
escenario cambia, a medida que se penetra en la cordillera de los Andes, y aún
más, hacia la Selva, debido a la dificultad de accesos viales.
49
4. SISTEMAS CONVENCIONALES
En este capítulo se desarrollará una propuesta de industrialización en la
construcción de un edificio de aulas, a manera de caso de estudio. Se describirá
primero, las características que tendría este edificio si es proyectado con el
sistema constructivo tradicional de hormigón armado vaciado in situ y
albañilería de ladrillo; luego, se propondrá un sistema de industrialización que
permitirá realizar un análisis comparativo de las ventajas y desventajas de un
sistema frente al otro.
50
4.1 LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS CONVENCIONALES
Como se ha referido en capítulos anteriores, el sistema constructivo que prima
en el mercado de la construcción de escuelas de la costa norte, es un sistema
tradicional de albañilería húmeda y hormigón armado, con procedimientos que
tienen un bajo índice de industrialización. En este marco se propone un caso
de estudio que permita cuantificar las características técnicas de la edificación
y del proceso constructivo.
4.1.1 CASO DE ESTUDIO
Se tomará como caso de estudio un edificio de aulas y servicios de dos niveles
de altura, ubicado dentro de los linderos de una escuela existente, en la ciudad
de Piura. La escuela seleccionada es la Institución Educativa José Inclán,
ubicada en un sector periférico de la ciudad, de fácil acceso y con
disponibilidad de espacio para la implantación de nuevas aulas.
Características físicas del lugar:
Ubicación: Piura
Área del terreno: 4,900 m2
Altitud: 33msnm
Coordenadas: 5°11’55.07”S – 80°38’16.05”O
Rango de temperatura: 18°C – 37°C
Precipitaciones promedio: 38mm anuales
Programa:
Se estudiará la implantación de un programa base de 05 aulas, 01 biblioteca,
01 tópico y servicios higiénicos. Las dimensiones de estos espacios están
acorde a la modulación establecida en la normatividad vigente del Ministerio
de educación, en donde se utiliza un módulo base de 4.40x8.00m.
Fig. 51: Escuela José Inclán. Fuente: Google Earth.
Fig. 52: Configuración típica de pabellón de aulas en base al programa. Elaboración propia
51
4.1.2 SISTEMA CONSTRUCTIVO ACTUAL
Bajo el sistema constructivo actual, este edificio se compondría de una
cimentación en base a zapatas de hormigón vaciadas in situ conectadas con
vigas de cimentación del mismo material, con el fin de evitar los asentamientos
diferenciales en casos de sismo. Las dos plantas posteriores, se estructuran en
base a un sistema de pórticos de hormigón, que utiliza la sección de pilares y
vigas para rigidizarse. El entrepiso, al igual que la cobertura, es una losa
monolítica de hormigón armado, con viguetas unidireccionales conformadas
en el vaciado mediante casetones de ladrillo de arcilla. El forjado de la planta
baja es una losa de hormigón simple, sin armadura. Los tabiques interiores y
exteriores son realizados mediante albañilería de ladrillos de arcilla y mortero
de cemento, con un revestimiento, en ambas caras de mortero y pintura látex
como acabado. La cubierta, en su cara externa suele ser acabada con una capa
de mortero con una ligera pendiente para la evacuación pluvial, y en algunos
casos, se reviste de ladrillos de arcilla en formato 30x30x3cm. Ninguno de los
elementos constructivos utiliza aislamientos térmicos o acústicos.
La carpintería de puertas es de madera y la de ventanas presenta variantes en
madera o aluminio, en ambos casos, con una sola lámina de vidrio. No se
integran soluciones de control solar para las ventanas, siendo el corredor
frontal, el único espacio bajo sombra, y quedando expuestos los demás frentes,
a la radiación solar que, por la ubicación geográfica, incide en las 4 fachadas a
lo largo del año. Esta condición afecta el confort interno sobre todo en los
meses calurosos, comprendidos entre marzo y abril.
A nivel estructural, los tabiques se separan mediante juntas constructivas de
los pórticos principales, para evitar daños a la estructura durante eventos
sísmicos, ya que cerramientos y pórticos, presentan diferente frecuencia de
vibración.
Fig. 53: Sistema constructivo tradicional de un pabellón de aulas. Elaboración propia.
52
4.1.3 ANÁLISIS TECNOLÓGICO Y AMBIENTAL
Aunque no son parámetros de común revisión en el proceso proyectual y
constructivo de las escuelas públicas, y de muchas de las construcciones, se
considera de marcada importancia analizar las características técnicas de las
soluciones constructivas que impactan en el confort interior y en el medio
ambiente. Este análisis se divide en dos partes. La primera de ella aborda el
impacto ambiental de la construcción, para obtener ratios por metro cuadrado
de edificación en términos de emisiones de CO2 y energía incorporada. La
segunda parte se enfocará en calcular las transmitancias térmicas de
envolventes, y entender su relación con las demandas energéticas en términos
de refrigeración necesaria.
Huella ambiental
A nivel global , la industria de la construcción es la responsable del consumo
del 36% de la energía final, y de la emisión del 39% de CO2 (International
Energy Agency IEA, 2017). En el contexto actual, este dato nos lleva a examinar
los procedimientos constructivos que se vienen ejecutando, para entender su
real impacto en el medio ambiente. Para ello, se realiza un análisis basado en
las tablas del Inventory of Carbon & Energy (ICE) de Hammond & Jones, que
establece el impacto en términos de emisiones de CO2 y consumo de energía
en MJ por kilogramo de material utilizado, para el ámbito de Reino Unido.
Aunque la investigación del presente trabajo se realice en Latinoamérica,
donde no se cuenta con un estudio similar, este documento nos puede dar una
referencia válida para poder realizar comparaciones y evaluaciones
académicas.
Tomando como referencia el pabellón de aulas de la Fig. 534, se ha calculado
el peso de la edificación desglosándola en 05 componentes: Cimentación,
Estructura de Planta Baja, Cerramientos, Estructura de Planta Alta y Cobertura.
Esta organización permite clasificar los resultados de una manera más clara y
da pie a análisis comparativos.
El peso por m2 de la edificación es de 1402kg. Las cimentaciones contienen el
21% de dicho peso, mientras que la estructura principal de las plantas baja y
alta, representan cerca del 61%. Siendo los elementos más ligeros: los
cerramientos y cobertura. El mayor de los números, lo lleva la estructura de la
planta baja, la cual contiene pilares de mayor altura (considerando el
empotramiento en suelo) y el forjado apoyado en el terreno.
Fig. 54: Peso por m2 de edificación bajo el sistema constructivo tradicional. Elaboración Propia.
La energía incorporada en los materiales de construcción es de 3278 MJ/m2, y
las emisiones de CO2 son de 281.63 kgCO2/m2. La relación entre el peso de
edificación y las emisiones de CO2 y demanda de energía, son similares, salvo
ciertas diferencias. Resalta el alto impacto ambiental de los cerramientos en
comparación con la proporción de su peso, pues tanto en emisiones de CO2,
como en energía incorporada, representa cerca del 22% del total. Ello se debe
al uso de ladrillos de arcilla cocida, proceso que demanda de gran cantidad de
combustibles.
53
Fig. 55: Energía incorporada por m2 de edificación bajo el sistema constructivo tradicional. Elaboración propia.
Fig. 56: Emisiones de CO2 por m2 de edificación bajo el sistema constructivo tradicional. Elaboración propia.
El peso de la cimentación representa aproximadamente ¼ del peso total del
edificio, sin embargo, su huella de carbono y de energía incorporada, es
cercana a 1/8 del total. El mayor impacto está contenido en las estructuras de
planta baja y alta, junto con los cerramientos, al incluir elementos cerámicos
cocidos en albañilería y acabados.
En el siguiente cuadro se muestra la relación de emisiones de CO2 por
kilogramo de componente. Esto permite visualizar que los elementos más
pesados, en el total del edificio, no necesariamente, son los que mayores
emisiones tienen.
Fig. 57: Emisiones de CO2 por kilogramo de componente bajo el sistema constructivo tradicional. Elaboración propia.
Se ha realizado, también un análisis segregando los componentes
mencionados según dos aspectos funcionales básicos: Estructura y
Envolventes (cerramientos y coberturas), para saber las proporciones de
emisiones según su comportamiento funcional.
54
Fig. 58: Relación de emisiones según función en el sistema constructivo tradicional.
Complementariamente, se debe entender que la huella ambiental de la
edificación está relacionada no sólo con su proceso constructivo, sino que se
debe tener en cuenta el ciclo de vida completo hasta su demolición. En esta
última etapa, es aún posible rescatar materias primas o componentes de la
edificación, para ser reutilizados o reciclados. Por lo tanto, se analizan las
posibilidades de implementar tres conceptos:
Reversibilidad: Entendida como la capacidad para desmontar piezas de
manera relativamente sencilla y que se extraigan en buen estado.
Reutilización: de dichos componentes extraídos, con pocas modificaciones
para emplearse en una nueva edificación.
Reciclaje: conversión de los elementos restantes en nuevas materias
primas para la elaboración de nuevos productos.
Adaptación: capacidad del edificio entero, de ser convertido a un nuevo uso.
Se relaciona el grado de reversibilidad medido en la huella ambiental de CO2
de cada componente, para así tener una lectura del impacto de dicho
componente en los valores positivos de la gráfica, mientras que, en los valores
en negativo, se señala el porcentaje de esa huella que puede ser revertida
mediante la Reversibilidad, Reutilización y Reciclaje.
Se obtienen bajos índices de Reversibilidad y Reutilización (3.87% de la huella
de carbono en cada caso), los cuales se encuentran básicamente en las
posibilidades de desmontaje y reutilización de las carpinterías.
La perspectiva de reciclaje es mayor (14.59%), por cuanto los componentes de
hormigón armado pueden ser segregados para extraer el acero (altamente
reciclable) y hormigón, el cual puede ser reciclado como materia prima para
nuevos productos, eso sí, con menores prestaciones tales como prefabricados
para pisos.
Fig. 59: Análisis de Reversibilidad de construcción tradicional. Elaboración propia.
55
Fig. 60: Análisis de Reutilización de construcción tradicional. Elaboración propia.
Fig. 61: Análisis de Reciclaje de construcción tradicional. Elaboración propia
El grado de Adaptación de la edificación entera a nuevos usos, es limitado
debido a la esencia de construcción húmeda, con instalaciones empotradas,
que gobierna el sistema constructivo tradicional. Ello implica que tanto
instalaciones eléctricas y sanitarias se encuentran embebidas en tabiques de
mampostería de ladrillo y forjados de hormigón. Adicional a ello, los tabiques
se encuentran confinados por columnas de hormigón ancladas en los forjados,
y los pilares segregan la crujía de espacio habitable y de circulación, por lo que
el proceso de reordenamiento espacial puede tornarse complejo y costoso.
Eficiencia Energética
La eficiencia energética del edificio es analizada para determinar los siguientes
objetivos: verificación de transmitancias térmicas de la envolvente, y
determinación de la demanda de refrigeración. Se obvia el análisis de la
demanda de calefacción pues en la ciudad donde se localiza el proyecto, las
mínimas temperaturas se alcanzan sólo durante las noches de invierno y son
cercanas a los 15°C, mientras que las máximas rondan los 37°C, por lo cual no
existe necesidad de calefacción. Se debe tener presente también que, en las
escuelas públicas, debido a su limitado presupuesto de operación, no es viable
utilizar sistemas de refrigeración mecanizado, por lo que debe optarse por
estrategias pasivas que van desde una adecuada orientación hasta sistemas
de protección solar.
La normatividad local, establece de manera muy somera, unos valores de
transmitancias térmicas para elementos de envolventes de acuerdo a la zona
bioclimática. El área de estudio está catalogada como zona Desértica, por lo
tanto, el Reglamento Nacional de Edificaciones establece los siguientes
valores:
56
Fig. 62: Valores límites máximos de transmitancia térmica (U) en w/m2k. Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones. Elaboración gráfica propia.
Como primer paso se modelaron las soluciones constructivas del sistema
tradicional en el software HULC (Herramienta Unificada Lider-Calener) para
determinar las transmitancias térmicas de diversos componentes de la
envolvente.
Los resultados obtenidos muestran que la cobertura y tabiques de
cerramientos presentan valores U inferiores a los solicitados por la
normatividad local; mientras que, la solera, presenta una transmitancia mayor
a la normada. En comparación con los estándares de transmitancias
establecidos en el CTE, los valores de la edificación son demasiado altos (el
valor U global máximo para el CTE es de 0.79, mientras que el edificio estudiado
tiene un valor de 2.24). Ello significa que es una edificación cuyos cerramientos
operan por inercia térmica, acumulando calor en el día y enfriándose en la
noche, sin embargo, al tener poco espesor, es decir poca masa, no basta para
lograr un control bioclimático pasivo eficiente. Por otro lado, la normatividad
local no establece valores U máximos para las ventanas, ni destina exige
dispositivos de control solar, sobre todo en fachadas, que reciben la radiación
solar directa, que por estar muy cerca de la línea ecuatorial, incide en todas las
orientaciones. Los valores U calculados para las ventanas, son de 6.27, y
constituyen, por lo tanto, la principal fuente de ganancia térmica del edificio.
Fig. 63: Sección constructiva del sistema tradicional y Valores U. Elaboración propia
57
Con el fin de conocer el grado de confort interno, reflejado en la demanda
energética de refrigeración, se realiza un modelado y evaluación energética en
el programa HULC, para poder tener un parámetro cuantificable que permita
poder realizar una comparación de confort climático interno entre un aula
construida bajo el sistema tradicional y una, bajo el industrializado. Sin
embargo, al tener el HULC sólo base de datos climáticos de España, se ha
tenido que simular la edificación en una ciudad que al menos, durante los
meses de verano presente características climáticas similares a Piura.
Con la ayuda de la clasificación climática mundial de Köppen Geiger, se
determinó que ciudades peninsulares del sudoeste, presentan un clima Seco,
estepario cálido: inviernos suaves y veranos cálidos o muy cálidos. Para tal
caso, se utiliza la ciudad de Sevilla para realizar la simulación. Según el
climograma de la ciudad, los meses comprendidos entre junio y setiembre
presentan temperaturas promedio superiores a los 20°C con picos que superan
los 35°C, equiparables a la temporada de calor en Piura, que se da entre los
meses de diciembre a abril.
Fig. 64: Climograma de Sevilla. Fuente: Climate-Data.org
Fig. 65: Climograma de Piura. Fuente: Climate-Data.org
Con esta condicionante, se realizó el modelado y simulación de un edificio
simplificado, con 06 aulas, 03 en planta baja y 03 en planta alta, orientado en
la dirección Este-Oeste, con el frente sur, como el de mayor incidencia solar en
verano. Los resultados obtenidos corroboran que las principales ganancias de
Calefacción del edificio se dan a través de las ventanas por la radiación solar,
obteniendo una demanda de refrigeración anual de 44.94 kWh/m2.año. Para
este análisis, se desestiman las demandas de calefacción obtenidas con el
programa, pues las temperaturas de invierno de Sevilla, no tienen rango de
comparación con las de Piura.
Lo que sí puede concluirse también es, que las ventanas, con los vidrios
simples de alta transmitancia, constituyen también fuentes de disipación de
calor interno durante el invierno, lo que puede interpretarse como pérdida de
calefacción en un clima frío, pero en uno templado como el de Piura, se
entiende como un difusor del calor interno generado por las personas.
58
Fig. 66: Ganancias de Calefacción y Demanda de Refrigeración. Elaboración propia en HULC y fichero de interpretación de datos de Oscar Redondo.
Fig. 67: Pérdidas de calefacción anuales. Elaboración propia en el fichero de interpretación de datos de Oscar Redondo
De manera complementaria se realizó una simulación energética en el software
Archicad, utilizando su módulo de Evaluación del Rendimiento Energético,
considerando esta vez, la data climática local. Como resultado de esta
evaluación se comprobaron los resultados mostrados por el HULC, en términos
de que las principales ganancias de energía son las solares. A su vez, esta alta
conductividad de la envolvente, permite que el edificio emita energía, a través
de la transmisión, durante las noches.
Fig. 68: Ganancias y pérdidas de energía del pabellón tradicional. Elaboración propia mediante el Ecodesigner de Archicad.
59
4.1.4 RUTA CRÍTICA DEL PROCESO CONSTRUCTIVO ACTUAL
La edificación tipo esbozada anteriormente, tiene un periodo de ejecución de
obra aproximado de 180 días. Esta condición implica un traslape con los
periodos del curso académico, el cual sólo tiene una pausa que va de enero a
marzo. Por lo tanto, puede ser necesaria la adaptación de un plan de
contingencia para construir aulas temporales que alberguen el dictado de las
clases, si es que se trata del reemplazo de un edificio existente.
La extensión de estos tiempos está condicionada por varios factores. Como
puede verse en el gráfico siguiente, la estructura principal demanda de un
mínimo de 90 días para un pabellón de aulas de 2 pisos de altura, pues deben
considerarse los tiempos de encofrado (artesanal), armaduras de acero,
vertido y fraguado de hormigón. Especialmente estas últimas tareas implican
tiempos de espera prolongados.
Esto condiciona también a otras tareas, como la construcción de tabiques de
ladrillo, la cual depende de la liberación de encofrados para poder realizarse.
Puede considerarse, en términos generales, que existe una obra gruesa o
“sucia” que se extiende hasta el cuarto mes, y luego inicia el proceso de
acabados, que toma dos meses más.
Si se desea acortar significativamente los tiempos de obra, deberá priorizarse
la industrialización de componentes que tengan un alto impacto en dichos
tiempos, tales como estructura principal, tabiques y acabados. Las carpinterías
suelen ser dejadas para el final del proceso, pues dependen de las dimensiones
finales que tengan los vanos, una vez revestidos. Por lo tanto, si se puede
controlar previamente, desde un proceso de prefabricados, la construcción de
los tabiques y vanos, se puede también acortar los tiempos de la etapa de
acabados.
60
Fig. 69: Cronograma de obra estimado de un pabellón de aulas de dos niveles, bajo el sistema constructivo tradicional. Elaboración propia
61
4.1.5 ANÁLISIS DAFO
El sistema constructivo tradicional, presenta no sólo dificultades sino también
aspectos positivos relacionados con el uso de tecnologías de baja complejidad
lo que le permite ser ampliamente usado en un país poco industrializado. Esto
constituye un aspecto importante al pensar en un proceso de industrialización,
pues este deberá ser compatible y adaptado a la tecnología disponible, así
como también al empleo de mano de obra local, lo que le otorga un aval de
índole social.
Estas características se resumen en el siguiente cuadro.
62
5. HACIA UNA CONSTRUCCIÓN DE
ESCUELAS INDUSTRIALIZADAS
El camino para determinar un sistema constructivo industrializado eficiente en
la construcción de escuelas, deberá considerar las posibilidades técnicas del
mercado de la construcción local, adecuando técnicas foráneas e incluyendo
las tradicionales, para que se encuentre un sistema equilibrado que resuelva
no sólo la demanda de infraestructura, sino que se sea viable en aspectos
técnicos, económicos y también sociales, al no implantar metodologías que
priven a la mano de obra local de trabajo.
El título 2.3.1 Posibilidades de industrialización en escuelas, del presente
estudio, determinó los sistemas constructivos que tienen una proyección
importante para generar sistemas industrializados de construcción. Cada uno
de ellos constituye un amplio campo de estudio que puede generar diversas
soluciones y líneas de investigación. En base a la cuantificación dada a cada
uno de estos rubros, se decide estudiar el camino ofrecido por los elementos
de madera, acero y cerramientos ligeros.
La naturaleza modular de los programas arquitectónicos de las escuelas
públicas gestionadas por el estado, ofrecen un primer pilar de apoyo para que
el proceso de industrialización sea viable, pues se determina un módulo
estandarizado para resolver diversos programas funcionales.
Dentro del abanico de posibilidades tecnológicas y sistemáticas que implica el
concepto de prefabricación, cabe pautar una clasificación general de dichos
sistemas.
Oriol Pons, clasifica los sistemas bajo dos criterios: Parte del edificio resuelta
y Peso. La primera de estas categorías, clasifica a los edificios industrializados
en Sistemas Cerrados que resuelven totalmente el edificio, y Sistemas
abiertos, que se enfocan en solucionar la estructura y fachada, y dejan los
demás componentes del edificio para ser resueltos de diversas formas. La
segunda clasificación, relacionada al peso, los segrega en dos categorías:
Sistemas ligeros con estructuras metálicas o mixtas, y Sistemas pesados, con
uso de hormigón armado. (Pons, 2010).
63
5.1 IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES
INDUSTRIALIZABLES
El sistema constructivo tradicional de escuelas configura el ordenamiento
espacial modular básico, cuyas dimensiones han sido revisadas y aprobadas
por las entidades estatales correspondientes. A su vez, permite también
diferenciar los elementos físicos que le componen. El análisis de la ruta crítica
hecho en el título 4.1.4 señala a dos grandes componentes que demandan una
inversión importante de tiempo: estructura y cerramientos. Y es en ellos en que
nos enfocaremos para diferenciar sus partes y proponer sistemas alternativos
de construcción industrializada.
Cimentaciones: Los sistemas de cimentaciones prefabricadas han de ser
evaluados teniendo en cuenta las características en eventos sísmicos, pues
son muy pocos los suelos que permiten tener zapatas aisladas. Por lo general,
éstas han de estar conectadas entre sí, para contrarrestar asentamientos
diferenciales. En ese sentido, el método tradicional de vertido de hormigón in
situ puede otorgar mejores prestaciones ante estos eventos, ya que asegura
un empotramiento eficiente y sin mayores complicaciones técnicas.
Pórticos: Los sistemas aporticados presentan una amplia flexibilidad espacial
para el uso educativo, adaptándose a diferentes usos. Los pórticos
prefabricados disminuirán, de manera notoria, los tiempos de obra, según el
cronograma anteriormente estudiado. Es muy importante prestar atención a la
solución de nudos, pues estos deberán ser lo suficientemente rígidos para
soportar los momentos resultantes en eventos sísmicos. Las alternativas de
prefabricados de concreto y de acero son las más viables en el mercado actual.
Por otro lado, los productos de madera laminada presentes en el mercado son
aún escasos e importados desde Chile, por lo que tienen una huella ambiental
alta debido al transporte; sin embargo, existen ya algunas iniciativas locales
que empiezan a implementar esta tecnología, por lo que existen posibilidades
de un futuro desarrollo.
Forjados: Las sobrecargas a considerar para entrepisos están cercanas a los
400kg/m2, y las luces a cubrir rondan los 4.40m. Los sistemas prefabricados
de hormigón, acero o mixtos, pueden trabajar bajo esos condicionantes y
ofreciendo, además, diferentes comportamientos ante vibraciones y
transmisión de ruidos. Los entramados ligeros de madera, pueden llegar a
cumplir dichas exigencias, pero al ser realizados con madera maciza no
industrializada, su dimensionamiento para ser eficiente ante los sismos, se
torna poco viable ante la exigencia normativa, en donde el forjado debe
trabajar como un tímpano rígido.
Cerramientos: al no ser parte activa en el comportamiento estructural general,
asumen solamente funciones de protección ante la intemperie. Como
alternativa al sistema tradicional de albañilería, se pueden utilizar paneles
prefabricados con una adecuada transmitancia térmica y aislamiento acústico.
Estos pueden poseer una manufactura de complejidad técnica reducida, que
permita puedan ser fabricados en talleres locales, cercanos al lugar de
construcción, aprovechando la mano de obra local y la oferta de insumos para
sistemas de entramados de madera, acero y tabiquería seca. Existe también la
alternativa de paneles termoacústicos, sin embargo, esto limita la viabilidad
social del proyecto, al reducir la participación de mano de obra zonal.
Coberturas: A diferencia del sistema constructivo local que, apuesta por
coberturas pesadas de hormigón armado, el cual, aunque aporta inercia
térmica, aumenta considerablemente el peso total de la estructura, es viable
pensar en una cobertura ligera como alternativa. Se reduce no sólo el peso,
sino que puede aumentarse la altura para tener un mayor volumen de aire
interno, el cual puede mejorar las condiciones de confort. Si se maneja una
crujía de dimensiones cortas, se puede tener un sistema estructurado con
piezas ligeras y de poco peso, que soporten una cubierta termoacústica,
eficiente en aspectos estructurales gracias a su poca masa y arriostramientos.
Protecciones solares: Debido a la alta radiación solar, que incide en todos los
frentes de la edificación en diversas épocas del año, es importante la
protección de las superficies exteriores y vidrieras, para evitar la transmisión
64
de calor al interior. Aleros y parasoles de prefabricación ligera pueden ser
soluciones viables y de sencillo mantenimiento.
Fig. 70: Posibilidades de industrialización en la construcción de componentes de una escuela. Elaboración propia
65
5.2 PROPUESTA DE MODELO DE CONSTRUCCIÓN
INDUSTRIALIZADA DE ESCUELA
Una escuela construida bajo un sistema industrializado debe cumplir con
ciertas condicionantes dadas por el entorno físico de su ubicación, por el grado
de desarrollo tecnológico del mercado y por un claro beneficio en comparación
con un sistema tradicional. Bajo estos requerimientos, se propone un modelo
de construcción industrializada, adaptado a las condicionantes climatológicas
propias de la costa norte peruana, a la normatividad vigente y las posibilidades
del mercado.
Se parte de un módulo dimensional similar al normado por el Ministerio de
Educación, cuya crujía base está en torno a los 4.40m x 7.60m. Este módulo
permite configurar desde servicios higiénicos, hasta bibliotecas y laboratorios.
La altura libre mínima interna será de 3.50m, tal como lo exige la norma para
climas cálidos en Perú. Se tomará como base el pabellón de aulas, de
construcción tradicional, anteriormente analizado, con el mismo programa y
tipología espacial, lo que permitirá realizar una comparación con el modelo
propuesto.
Los principios de industrialización a emplearse serán de Prefabricación (en
diferentes grados de complejidad técnica), Montaje en seco (previendo el
transporte de piezas de formatos estándar y distancias cercanas),
Estandarización dimensional (basados en las dimensiones modulares ya
empleadas para el diseño de escuelas), Módulos 2d (especialmente para
elementos de cerramiento) y Adaptabilidad funcional (reflejada en la
flexibilidad espacial a conseguirse mediante la discretización de componentes
estructurales y de cerramientos).
Debe asegurarse un adecuado acondicionamiento ambiental, promoviendo una
correcta orientación, ventilación cruzada, iluminación natural. Se deberá
también con los valores de transmitancia térmica normados en el Reglamento
Nacional de Edificaciones. Se utilizarán materiales y sistemas que tengan un
bajo impacto ambiental, desde su generación o gracias a procesos de reciclaje
y reversibilidad, entendiendo el ciclo de vida del edificio el cual se prevé
culminará con un desmontaje en vez de una demolición. Para extender la vida
útil del edificio, desde aspectos de flexibilidad espacial, se utilizará un sistema
aporticado de plantas libres, que permita una amplia adaptabilidad a usos
pedagógicos y administrativos.
Uno de los principales objetivos es la reducción del tiempo de obra en
comparación con el empleado en un sistema tradicional. Como se describió en
el cronograma de obra del sistema tradicional, el tiempo promedio mínimo
para una edificación de dos niveles es de 6 meses, lo cual genera un traslape
entre la construcción y el curso académico, el cual sólo tiene un periodo libre
de tres meses. Si a ello se suman, lo usuales retrasos de obra generados por
deficiente planificación, estos tiempos de obra, se extienden aún más. Es de
suma importancia, garantizar un proceso de planificación totalmente
controlado desde la etapa proyectual, que garantice un periodo de ejecución
con la menor cantidad de contratiempos, en beneficio de la población
estudiantil.
Asimismo, los procedimientos de industrialización a implementar, deben
adecuarse a las capacidades tecnológicas del mercado, Para que sean viables.
Al mismo tiempo, debe también entenderse que forzar un proceso de
industrialización total en fábrica, generaría un conflicto social al prescindir de
la mano de obra, muchas veces local, ya que la construcción es uno de los
sectores económicos que más empleo genera en el país. En este escenario se
puede plantear un sistema mixto que emplee procesos de industrialización alta
para los componentes de la estructura principal, y los combine con una
industrialización de baja intensidad para la prefabricación in situ, o cercana,
de cerramientos y acabados, mediante diseños de poca complejidad
constructiva.
66
5.2.1 PROPUESTA DE CONSTRUCCIÓN INDUSTRIALIZADA
Partiendo de la clasificación de los sistemas industrializados en edificaciones
escolares propuesta por Pons, se decide que el sistema a proponer debe ser
del tipo abierto. Esta decisión se debe a que un sistema cerrado implica una
prefabricación total de cada uno de las partes que compondrán al edificio, y
ese grado de industrialización no es compatible con la realidad tecnológica y
constructiva del medio local. Por ello, un sistema abierto, que permita
prefabricar los componentes principales, tales como estructura y
cerramientos, deja espacio para que sistemas complementarios como de
instalaciones y carpinterías, puedan integrarse de acuerdo a los
requerimientos específicos de cada proyecto.
Otra de las características a tener en cuenta de esta clasificación, es que se
opta por usar un sistema ligero del tipo mixto, con estructuras de hormigón
armado y metálicas. En el mercado local, existen elementos prefabricados de
hormigón de pequeña escala; sin embargo, la presencia cercana de una planta
donde se elabora cemento y productos prefabricados, ofrece una viabilidad en
temas de distancia para el transporte de dichos productos. Por otro lado, el
conocimiento local del hormigón, como material de construcción, está
ampliamente difundido en el know-how de los profesionales locales, y su
estudio a nivel sísmico, cuenta con mucha literatura, por lo que el grado de
confianza que genera, permite atacara a una de las principales barreras que
existen cuando se intenta introducir un nuevo procedimiento o proceso
constructivo. La inclusión de elementos metálicos en el sistema a proponer
ayudará a aligerar el peso total de la edificación, especialmente en la
cobertura, lo que se reflejará un impacto importante en los tiempos de obra
gruesa y acabados; y a nivel estructural, es favorable durante un movimiento
sísmico, la reducción de masas en la parte superior de la edificación, pues se
reducen los esfuerzos a soportar en la parte inferior.
Un criterio más a tener en cuenta es que se propondrá una industrialización de
dos grados: alta y baja intensidad. Estos dos conceptos están relacionados con
el grado de sofisticación o complejidad técnica en la elaboración de dichos
elementos. Cuando se habla de industrialización de alta intensidad, se está
refiriendo a elementos prefabricados íntegramente en talleres, siendo piezas
de gran formato o de elevado peso, que requieran un transporte especial, o que
demanden alta precisión al ser componentes de la estructura principal de la
edificación; este tipo de piezas serán encargadas a la gran industria del
mercado. Por otro lado, la industrialización de baja intensidad, se centrará en
la fabricación de piezas o componentes, que tengan un menor tamaño, con una
mayor participación de mano de obra medianamente especializada, que
puedan fabricarse en talleres cercanos o montados en obra (en escuelas
públicas suele haber mucho espacio libre disponible en el terreno); serán
piezas de cerramientos, carpinterías o componentes de la cobertura, que por
su naturaleza, serán livianos y montados en la estructura principal.
La combinación de ambos grados de industrialización, prevé un equilibrio entre
la gran industria y la pequeña, lo cual no sólo es una visión realista del
escenario, sino que minimiza el impacto en la mano de obra que es usada por
la construcción tradicional, ya que utilizar un sistema totalmente prefabricado,
generaría conflictos sociales al reducir las fuentes de empleo.
Teniendo en cuenta estos aspectos, se propone una escuela con un sistema de
construcción industrializada mixto, en el que se combinan elementos
prefabricados de alta y baja intensidad, correspondientes a la estructura
principal y a los cerramientos y carpinterías, respectivamente. La propuesta
está pensada para ser en su mayoría, montada en seco dejando como obra
húmeda, las cimentaciones y acabados en servicios higiénicos. Se utilizan
sistemas prefabricados de hormigón, acero y cerramientos. A continuación se
describen estos componentes y sus características.
67
Fig. 71: Sistema de construcción industrializada propuesto para escuelas en la costa norte peruana. Elaboración propia.
68
Modulación:
Se reemplazará la crujía estructural típica de 4.40x7.50m por una de
8.90x10.5m, para aprovechar las prestaciones de los elementos prefabricados
de hormigón. Esto servirá para integrar la crujía de aulas y la del corredor de
circulación, maximizando la flexibilidad espacial.
Cimentaciones:
Son zapatas de hormigón armado vertidas in situ, que conectarán las vigas de
cimentación y pilares bandera, ambos prefabricados en concreto. Serán
vertidas in situ para poder lograr un empotramiento rígido de la estructura,
asegurando un sistema hiperestático. La profundidad de desplante y
dimensiones dependerán de las características geotécnicas del lugar, teniendo
en cuenta que la costa peruana son suelos excepcionalmente flexibles y
desfavorables, según la norma E030 de diseño Sismoresistente peruana.
Pórticos:
Los pilares y jácenas serán prefabricados de hormigón. La presencia de una
fábrica de concreto, a 10km de la ciudad, permite la viabilidad del transporte
de estos productos. Además de ello, el hormigón tiene un buen
comportamiento ante la humedad presente en los suelos de la ciudad, cuya
napa freática, por la cercanía al río Piura, es siempre elevada. Los pilares se
asentarán sobre un pre cimiento embebido en la estructura de las
cimentaciones, para que cuando estas sean vertidas, el pilar quede empotrado.
Este tipo de anclaje permitirá que la estructura sea hiperestática, con un alto
grado de rigidez en los nudos. Tendrán dos niveles de altura, para aprovechar
así la solución estructural de la planta superior. En el nivel intermedio, las
jácenas se apoyarán sobre las ménsulas de los pilares considerando una
sección expuesta de armadura, para ser rellenada in situ con hormigón de baja
retracción. Las cabezas de los pilares tendrán embebidas unas cartelas de
acero, que permitirán la fijación de la estructura metálica que los arriostra y
sostiene la cobertura.
Fig. 72: Modulación y solución de nudos rígidos para pórticos prefabricados del sistema de construcción industrializada propuesto.
69
Forjado:
Sobre las jácenas de hormigón, se apoya un sistema de losas alveolares
pretensadas de hormigón armado, con una capa de compresión superficial.
Estas losas cubren una luz de 9.50m, siendo perpendiculares a la dirección
longitudinal del edificio. Con esta solución, se tiene el soporte principal para
la crujía de aulas y circulaciones, o de ser necesario, la utilización de la luz
completa para otro uso. A nivel de acabado, quedarán expuestas en su cara
inferior y recibirán un piso cerámico en la superior.
Cobertura:
La cobertura ligera está compuesta por una estructura de jácenas de madera
laminada que conforman una pendiente de un agua. El uso de madera laminada
para la cobertura permite iniciar en el uso de nuevas tecnologías en piezas de
media o baja exigencia estructural y sencillez geométrica. Estas jácenas se
prefabricarán y luego se montarán sobre un anillo perimetral de perfiles
IPE300, que coronan las partes superiores de los pilares bandera. Entre las
cerchas se disponen correas de madera maciza. Seguidamente, se superpone
un sistema de paneles prefabricados de OSB, bastidores de madera y lana
mineral. Estos paneles sándwich, constituyen elementos de prefabricación de
baja intensidad, en dimensiones de 2.20x2.20m, montándose en seco para
formar una capa aislante. Sobre ellos, se fija una lámina impermeabilizante
bituminosa y un sistema de perfiles metálicos para elevar la cobertura final de
aluzinc, formando una cámara de aire ventilada, protegida con malla metálica
anti insectos en su perímetro.
Escalera:
La escalera es una estructura metálica prefabricada y ensamblada in situ. Esta
solución permite aminorar el peso de la estructura, en comparación con las
usuales escaleras de hormigón vertidas in situ.
Fig. 73: Módulo base del sistema industrializado propuesto. Elaboración propia.
70
Cerramientos:
Tanto en la planta baja como en el primer piso, se instalarán cerramientos
prefabricados en módulos de 2.20m x 3.00m. Serán tabiques construidos en
seco con un marco rígido de madera maciza y tableros de OSB, y con los marcos
para la instalación de puertas, cuando corresponda. En su interior, un
aislamiento termoacústico de lana mineral, reducirá los ruidos y atenuará la
radiación solar en fachadas expuestas. En las caras exteriores se
complementarán con un sistema de fachada ventilada mediante la adición de
paneles de fibrocemento separados por una cámara de aire. Tendrán un
sistema de fijación metálica en los extremos para resolver el anclaje a los
elementos de sujeción de la estructura principal de hormigón, mediante
pernos. Se aprovecha también la estructura aporticada para tener un sistema
de protección solar en la fachadas norte y sur, para reducir la incidencia solar
directa sobre los cerramientos y aberturas. El sistema de protección solar será
mediante un sistema de parasoles de madera sobre una estructura sostén de
acero galvanizado, anclada en los pilares bandera y jácenas de hormigón
prefabricado. El sistema modular de protección será flexible y permite otras
soluciones de protección solar, ya sean bambús, o textiles, conformando así,
un sistema de personalización en cada escuela, de acuerdo a la orientación del
edificio y a la cantidad de sombra requerida.
Carpinterías:
Las carpinterías del proyecto se fabricarán en paralelo con los cerramientos y
se montarán una vez instalados ellos. De esta forma se reduce el peso de la
pieza y se minimizan los riesgos de daños en la manipulación. Se utilizará
madera para puertas y ventanas. Las ventanas estarán siempre protegidas de
la radiación solar directa para evitar transferencias de calor al interior.
Fig. 74: sistema de cerramientos modulares prefabricados. Elaboración propia
71
Fig. 75: Configuración de un pabellón tipo, bajo el sistema industrializado propuesto. Elaboración propia.
72
5.2.2 ANÁLISIS TECNOLÓGICO Y AMBIENTAL
El sistema de construcción industrializada propuesto será sometido a un
análisis de su huella ambiental y de demandas energéticas. Sin embargo, se
considera necesario, como paso preliminar, realizar un predimensionamiento
básico para poder validar las dimensiones de los elementos estructurales
principales, sometidos a las principales cargas: uso, mantenimiento,
permanentes y de vientos. Con este predimensionamiento, se podrá tener una
base depurada para poder realizar los cálculos de huella ambiental y de
demandas energéticas, para así realizar una posterior comparación con el
sistema constructivo tradicional.
Predimensionamiento estructural
La tipología estructural de la propuesta se basa en un sistema de pórticos con
empotramientos rígidos en la base de los pilares. Este sistema aporticado de
hormigón armado está coronado por un anillo perimetral de perfiles IPE300,
que recibe las jácenas de madera, que conforman la cobertura. Los
cerramientos y la cobertura, que están fijados a la estructura principal, han
sido considerados como planos transmisores de esfuerzos generados por el
viento Se han considerado cargas propias, de uso, de mantenimiento, de viento
en sentido longitudinal y perpendicular. El análisis sísmico no ha sido
considerado, pero se prevé que la solución de nudos rígidos en los pórticos de
hormigón tiene las características necesarias para comportarse, en conjunto,
como una estructura hiperestática.
Con estas premisas, se realizaron combinaciones tanto en Estado Límite Último
(ELU), como en Estado Límite de Servicio (ELS), para calcular las deformaciones
del conjunto y comprobaciones de barras metálicas, dimensionando los
componentes para que cumplan siempre con los parámetros de deformaciones
de L/300 en casos de deformaciones de elementos horizontales y H/200 para
los verticales, cumpliendo en todos los casos, con ese ratio.
Fig. 76: Deformaciones ELS máximas bajo cargas permanentes, uso y viento perpendicular.
Fig. 77: Deformaciones ELS máximas bajo cargas permanentes, uso y mantenimiento
73
Huella ambiental
Se aplica la misma metodología usada en el análisis ambiental del pabellón
tradicional, para determinar los principales parámetros de la huella ambiental
generada por el sistema industrializado propuesto. Se toma como referencia el
pabellón propuesto en las Fig. 71 y Fig. 75, para realizar los cálculos respectivos,
siguiendo el mismo desglose de componentes: Cimentación, Estructura de
Planta Baja y Alta, Cerramientos y Cobertura.
El primer dato obtenido es el peso de la edificación por m2, el cual es de
994.93kg, y que es menor que el peso del pabellón tradicional (1402kg/m2). En
este caso, el 84% del peso de la estructura está contenido en cimentaciones y
la estructura prefabricada de hormigón armado que comprende pilares,
jácenas y losas alveolares.
Fig. 78: Peso por m2 de edificación bajo el sistema constructivo industrializado. Elaboración propia.
La energía incorporada por m2 es de 2911.36 MJ, valor menor al del sistema
constructivo tradicional (3278 MJ/m2). Sin embargo, la distribución de dicha
energía en cada componente es muy diferente, pues en este caso los elementos
de construcción seca, como los cerramientos (738.59MJ) y cobertura ligera
(427.59MJ), tienen valores mayores en comparación con el sistema tradicional
(697.55MJ y 275.81MJ). Ello se debe a que se valen de materias primas
industrializadas como lo son los tableros de OSB, madera laminada y el
aislamiento de lana mineral. Mientras que, en los elementos de hormigón
armado, los valores son, en conjunto menores, al tener menos M3 de hormigón
por considerar una cubierta ligera.
Fig. 79: Energía incorporada por m2 de edificación bajo el sistema constructivo industrializado. Elaboración propia.
Las emisiones de CO2 son de 203.51kg de CO2/m2, valor inferior al del sistema
constructivo tradicional (281.63kg). En este caso, el 72% de dichas emisiones
están incorporadas en los elementos de hormigón armado de la cimentación y
74
estructura principal en panta baja y alta. Las emisiones de los elementos
ligeros tales como cerramientos y cobertura (51.98 kgCO2/m2), en conjunto son
menores que en el edificio tradicional, en donde llegan a un valor de 76.84
kgCO2/m2, lo cual ratifica el impacto alto que tienen los elementos de arcilla
cocida.
Fig. 80: Emisiones de CO2 por m2 de edificación bajo el sistema constructivo industrializado. Elaboración propia.
Si se relacionan las emisiones de CO2 por kg de componente, se visualiza la
marcada diferencia entre los componentes ligeros, como cerramientos y
cobertura, versus los componentes pesados, siendo los primeros, mayores
debido a la naturaleza de los procesos industriales para la fabricación de los
elementos que los componen. Esto no necesariamente es un factor negativo,
pues si se diseña de manera eficiente el sistema, dichos elementos pueden ser
desmontados e iniciar un nuevo ciclo de vida, mediante la reutilización o el
reciclaje.
Fig. 81: Emisiones de CO2 por kilogramos de componente bajo el sistema constructivo industrializado. Elaboración propia.
Cuando se analizan las proporciones de emisiones de los componentes,
segregados por su función (de estructura o envolvente) se obtienen valores
similares a los del sistema constructivo tradicional (75% - 25%
respectivamente). Esto puede explicarse como una coincidencia por la
compensación al haber incorporado en el sistema constructivo industrializado,
elementos adicionales para los cerramientos, como lo son los de protección
solar.
Se realizaron también los análisis de Reversibilidad, Reutilización, Reciclaje y
Adaptabilidad del sistema industrializado propuesto. Debido a la naturaleza de
montaje de muchos de los componentes, todos estos indicadores son mayores
que los obtenidos en el sistema de construcción tradicional. Los Cerramientos
y Cobertura, son los que presentan un mayor índice de reversibilidad,
reutilización y reciclaje al ser todos ellos montados en seco, ensamblados
75
mediante procesos constructivos poco complejos y por utilizar piezas
estandarizadas.
Los elementos de hormigón prefabricados ven reducidos sus índices de
reversibilidad debido a las soluciones húmedas para lograr nudos rígidos, por
lo que se dificulta su desmontaje y merma la posibilidad de reutilización, pero
se mantiene la capacidad de reciclar el hormigón y acero, previa segregación,
para fabricar nuevos productos.
El grado de Adaptación para nuevos usos es amplio, pues la modulación
estructural de la planta, y la naturaleza de ser un sistema industrializado
abierto, permite mantener la estructura principal y reconfigurar los
cerramientos y particiones para nuevos usos.
Fig. 82: Análisis de Reversibilidad de construcción industrializada. Elaboración propia
Fig. 83: Análisis de Reutilización de construcción industrializada. Elaboración propia
Fig. 84: Análisis de Reciclaje de construcción industrializada. Elaboración propia.
76
Eficiencia Energética
Se utiliza la misma metodología de análisis usada para el pabellón tradicional:
verificación de transmitancias térmicas de la envolvente, y determinación de
la demanda de refrigeración como índice para conocer el grado de confort
interno en la edificación, entendiéndose que mientras menor sea dicha
demanda, el edificio tiene una temperatura interna menor. El objetivo es
conseguir esta climatización con estrategias pasivas centradas en las
transmitancias de cerramientos y en la ventilación cruzada en interiores.
El análisis inicia con el modelamiento en HULC de las soluciones constructivas
de las envolventes y aberturas, para determinar las transmitancias térmicas.
En conjunto se consigue un valor U global de 1.28 w/m2k, menor al 2.24w/m2k
obtenido en el sistema constructivo tradicional. La cobertura obtiene un valor
U de 0.40, mucho menor al máximo normativo de 2.20, por lo que se reduce
considerablemente la transmisión de calor hacia la planta alta. Los
cerramientos verticales presentan un valor U de 0.33, que cumple con los 3.20
normados.
Cabe reflexionar en este punto que el valor normado puede responder a las
soluciones de inercia térmica, para que el edificio disipe el calor, a través de
los tabiques, durante las noches cuando la temperatura desciende, pero
también fomenta la acumulación de calor durante el día. Sin embargo, al incluir
el aislamiento de lana mineral en los cerramientos ligeros prefabricados por
temas acústicos, aumenta también su resistencia a transmitir el calor, por lo
que se minimizaría el efecto de disipación mediante inercia térmica del calor,
en el interior, durante la noche. Para contrarrestar este efecto se opta
maximizar la ventilación cruzada protegiendo a su vez, las ventanas de la
radiación solar directa mediante sombras definidas por parasoles y aleros.
Esta solución evita la inversión en vidrios con cámaras de aire, cuya presencia
en el mercado local es escasa y costosa.
Fig. 85: Sección constructiva del sistema industrializado propuesto y Valores U. Elaboración propia
77
Con respecto a la solera de la planta baja, la norma establece un valor U
máximo de 2.63 w/m2k, sin embargo, se pone en cuestionamiento dicho valor,
en principio porque es generalizado para zonas bioclimáticas muy diferentes a
la Desértica, en la que se ubica el objeto de estudio. Se ha propuesto un valor
U de 3.08, similar al del sistema constructivo tradicional para disipar el calor
interno hacia el suelo, cuya temperatura es siempre baja debido a la presencia
de la napa freática. Se considera contraproducente, en este caso, dotar a la
solera, de un aislamiento térmico.
La simulación para determinar la demanda de refrigeración se realizó mediante
las mismas condicionantes que en el caso del edificio de construcción
tradicional: situándolo en Sevilla y considerando los meses de mayor
temperatura. El resultado obtenido muestra una demanda de refrigeración de
18.82 KWh/m2 año, valor inferior al de 44.94KWh/m2 año requerido por el
sistema tradicional, lo cual significa que las temperaturas internas logradas
son menores.
El análisis también muestra la significativa reducción de la ganancia de calor
mediante las ventanas, al utilizar dispositivos generadores de sombras. Siendo
ahora, la principal fuente de ganancia, las internas (usuarios y aparatos de
iluminación).
Se confirma también, que es la ventilación la principal herramienta para disipar
el calor, por lo que debe tenerse en cuenta un adecuado sistema de operación
manual de las ventanas, en el que se procure mantenerlas abiertas durante las
noches para enfriar los ambientes y reducir su apertura en las horas de la tarde
en las que la temperatura externa es muy elevada.
Fig. 86: Ganancias de Calefacción y Demanda de Refrigeración. Elaboración propia en HULC y fichero de interpretación de datos de Oscar Redondo.
Fig. 87: Pérdidas de calefacción anuales. Elaboración propia en el fichero de interpretación de datos de Oscar Redondo.
78
Estos resultados fueron corroborados con la simulación hecha en el módulo
EcoDesigner de Archicad. En la gráfica se comprueba la disminución de las
fuentes solares como elementos de ganancia energética al estar protegidas las
ventanas de la radiación solar directa, y por ende, la consolidación de las
fuentes internas como elementos de ganancia. Se observa la disminución de
las pérdidas de calor por transmisión (debido a las bajas transmitancias de las
envolventes) y el aumento de ventilación e infiltración de aire por el fomento
de la ventilación cruzada.
Fig. 88: Ganancias y pérdidas de energía del pabellón industrializado. Elaboración propia mediante el Ecodesigner de Archicad
5.2.3 IMPACTO EN LA RUTA CRÍTICA DEL PROCESO CONSTRUCTIVO
El uso de elementos prefabricados de hormigón armado para componer la
estructura principal del edificio bajo el sistema industrializado propuesto
genera una disminución significativa de los tiempos de obra. En el caso del
pabellón analizado, este tiempo puede reducirse hasta 45 días para la
denominada obra gruesa. En este tiempo, se consideran los periodos de
fraguado del hormigón que conforma las uniones rígidas entre pilares,
cimentaciones y jácenas; también se incluye el tiempo de fraguado de la capa
de compresión requerida por el sistema de losas alveolares. La ventaja de no
necesitar encofrados para este sistema de losas, permite que los trabajos de
acabados en la planta baja puedan empezar mientras fragua dicha losa en el
nivel superior.
Los cerramientos que conforman las tabiquerías y paneles sándwich para la
cobertura, pueden ir fabricándose de manera paralela a las obras de instalación
de los elementos prefabricados de hormigón, para poder empezar su montaje
en obra aproximadamente desde el día 45, para cuando los acabados del piso
de la planta baja estén listos, tiempo que coincide también con el inicio del
montaje de la cobertura, que permita instalar los cerramientos luego.
El plazo total de obra estaría alrededor de los tres meses, lo cual minimiza el
tiempo de traslape con las actividades académicas. Para ello, las actividades
de prefabricación en talleres e industrias deberán empezar con anticipación
para tener las piezas preparadas para iniciar el montaje. Las instalaciones para
este sistema, deberán ser del tipo expuestas, mediante canalizaciones o
bandejas descolgadas de la estructura principal, para que puedan ser
montadas de manera independiente de la estructura. En los cerramientos, se
incluirán las canalizaciones necesarias para sistemas eléctricos o sanitarios
(en los módulos de servicio). Esta característica, facilitará las labores de
inspecciones para el mantenimiento.
79
Fig. 89: Cronograma de obra estimado de un pabellón de aulas de dos niveles, bajo el sistema constructivo industrializado propuesto. Elaboración propia.
5.2.4 IMPACTO EN LA PLANIFICACIÓN Y DESARROLLO PROYECTUAL
Incluir los sistemas de construcción industrializado en el catálogo de
soluciones constructivas empleados por el Ministerio de Educación tiene unos
particulares desafíos, pero también ciertas ventajas en el sistema actual de
gestión que ayudarían a su implementación. A nivel de preinversión, como se
explicó en el título 3.1, los proyectos de infraestructura educativa empiezan
con la elaboración de una Ficha de Preinversión, en la que básicamente se
estiman los usos, áreas y se cuantifica mediante unas tablas presupuestarias
el monto de inversión estimado. Estas tablas de precios por m2, corresponden
al uso (aula, oficina, servicios, biblioteca, etc.) y a la ubicación del proyecto en
el territorio nacional. La base de datos de dichos precios está a cargo del
Ministerio de Educación, quién la actualiza cada mes. Esta es una ventaja, pues
al tener centralizado dicho flujo de información, puede ser más sencilla la
adición de los costos de los sistemas constructivos industrializados, mediante
la coordinación de los principales proveedores e industriales. Este sería el
primero de los pasos.
El siguiente paso es la participación, en la elaboración de estas fichas, de
industriales que conozcan y o recomienden el sistema constructivo más
adecuado para cada proyecto, y tomar así, de manera justificada el valor por
m2 de la tabla de precios, que corresponda con la alternativa a usar.
Durante la etapa del expediente técnico, deberá incluirse también dentro del
equipo, al industrial, para velar por la correcta coordinación y
compatibilización entre las diversas ingenierías, arquitectura, proceso
constructivo de prefabricación y proceso de montaje. Sin duda, ello significaría
un aumento del costo de un expediente ejecutivo.
Para la ejecución de obra, se deben tener claras las etapas principales:
prefabricación en taller, y montaje en obra; de manera tal que la última de ellas,
tenga el menor tiempo posible.
80
Fig. 90: Esquema del proceso de gestión y construcción de una escuela pública, con los ajustes necesarios para incluir procesos constructivos industrializados. Elaboración Propia
81
5.2.5 ANÁLISIS DAFO
Los principales desafíos para la implementación de un sistema industrializado
de construcción radican en los costos de producción de sistemas prefabricados
de gran formato, debido al poco uso que tienen en el mercado, especialmente
fuera de la capital. Sin embargo, se debe también a la escasa demanda de
dichos productos por un conjunto de profesionales de la construcción que no
exploran caminos de innovación en las técnicas constructivas. Por ende,
tampoco existe mucha mano de obra calificada en la instalación de dichos
prefabricados, por lo que es importante la difusión de estas tecnologías desde
la etapa formativa de los constructores. Lo anterior se refleja en la falta de
normas técnicas locales e incluso, en la preparación, desde la etapa académica,
de los profesionales de la construcción.
Sin embargo, la necesidad de cerrar la brecha de infraestructura educativa,
apura a tomar medidas más eficientes en la gestión y en la construcción de
escuelas, sobre todo para romper con los vicios usuales que acompañan a las
construcciones tradicionales, relacionados con deficiencias técnicas y
frecuentes retrasos.
El camino para cumplir los anteriores objetivos está dado por un sistema que
maximice la eficiencia en el manejo de recursos de tiempo y materiales,
asegurando un nivel de calidad adecuado en la ejecución. Los procesos
industrializados permitirán planificar y controlar el proceso constructivo
minimizando retrasos, desperdicio de materiales y fomentando el desarrollo
de la industria de construcción en diferentes escalas. Si bien es cierto que los
costos de este tipo de construcción pueden ser mayores que los del sistema
convencional, hay que recordar que ello también se debe a que la mano de obra
en este mercado es barata debido a la poca especialización y a la informalidad
del mercado. Sin embargo, esta realidad, paulatinamente va cambiando y los
esfuerzos para formalizar el mercado y exigencias de mejores condiciones
laborales, van incrementando dichos costos, por lo que el sector de
construcción tomará un camino dirigido hacia métodos optimizados y, muy
posiblemente, industrializados.
82
6. CONCLUSIONES
83
Conclusiones finales
Las experiencias de industrialización en la construcción de escuelas en américa
latina demuestran que en principio es viable, siempre y cuando sea motivada
por razones justificadas, tales como la optimización de tiempo y recursos, por
lo que puede llegar a ser competitivo en comparación con sistemas
tradicionales, con la ventaja de lograr una mayor eficiencia en plazos. Para
conseguir este objetivo, dichos procesos de industrialización implementan
procesos y soluciones técnicas viables en el mercado local, con productos en
su mayoría, estandarizados. Se pueden importar sistemas constructivos de
otros lugares, pero estos deben adecuarse a la tecnología localmente
disponible y a las condicionantes, físicas, normativas y logísticas del lugar de
construcción.
El uso normado de módulos de aulas temporales, prefabricadas y adaptadas a
diferentes zonas bioclimáticas del Perú, establece un hito importante para
sistematizar la introducción de escuelas prefabricadas de carácter
permanente, ya que se cuenta con el capital humano y la experiencia de gestión
para trabajar con sistemas modulados, estandarizados y replicables en
diversas zonas del país. Cabe indicar que, para crear estas aulas temporales, el
Ministerio de Educación realizó una intensa coordinación con diseñadores,
proveedores y constructores de este tipo de edificaciones, para validar
prototipos que cumplan con la normatividad vigente. Esa coordinación es
fundamental para extender estos sistemas constructivos hacia otras escalas
proyectuales.
La exitosa experiencia del plan Selva demostró que es factible combinar
sistemas industrializados en taller, con sistemas de prefabricación hechos en
obra con participación de la comunidad local, al diseñar piezas que poseen un
reducido nivel de complejidad técnica. En dicho caso, responde a la necesidad
de reducir los recursos invertidos en transporte de piezas, aprovechando la
mano de obra local. Con un adecuado estudio del lugar en donde se ubicará
una escuela, y entendiendo los recursos materiales y humanos con los que se
cuenta, se pueden dar soluciones particulares que combinen sistemas de
industrialización de alta y baja intensidad. Asimismo, de dicho plan se rescata
la discretización de componentes (cobertura, pisos, estructura, tabiques), lo
cual permite sistematizar e implantar procesos de prefabricación
diferenciados.
Debe entenderse la propuesta de construcción industrializada planteada, como
una respuesta particular a la ubicación geográfica de estudio, por lo que no
constituye una solución genérica. Se debe rescatar la metodología empleada
para determinar las posibilidades de la industria local para desarrollar un
determinado sistema. En todo caso, queda claro que la industria de la
construcción local no tiene un alto grado de desarrollo como para producir
sistemas industrializados cerrados, totalmente prefabricados en taller. La
mano de obra barata (en comparación con la mano de obra europea), sigue
siendo el sostén del asiduo uso de los sistemas constructivos tradicionales.
Sin embargo, la progresiva formalización del mercado va poco a poco,
encareciéndola y especializándola, por lo que se prevé, evolucionarán pronto
procesos de construcción industrializada que reduzcan su participación.
El impacto ambiental de las construcciones tradicionales puede evitarse con el
uso de sistemas prefabricados, en la medida en que estos, integren desde el
diseño, posibilidades de reversibilidad, con miras a entender al edificio como
un banco de materiales, con piezas reutilizables al momento de ser
desmontadas (para lo cual requieren no ser piezas especializadas) o que
puedan reciclarse. Otra metodología en caso de que este proceso de
reversibilidad no pueda ser totalmente viable, es la empleada en la propuesta
de construcción industrializada del presente estudio, en la que se plantea un
pabellón espacialmente flexible, para poder adaptarse a nuevos usos, y con
ello, extender su tiempo de vida.
Aunque se haya utilizado una base de datos extranjera para medir el impacto
ambiental de los materiales usados, se puede inferir, con los resultados
obtenidos, que los sistemas industrializados de construcción pueden ser
menos dañinos con el medio ambiente, en la medida en que se integren
84
sistemas de control de calidad y certificaciones en los procesos fabriles, y se
contemple la economía circular en los procesos de diseño.
Las soluciones para el acondicionamiento climático de la edificación deben
adoptar como primera medida, estrategias pasivas para dicho fin, para
minimizar el uso de sistemas activos o de materiales especializados y de mayor
coste.
Resulta también de vital importancia, la divulgación académica y el fomento
de innovaciones tecnológicas en la formación de los profesionales encargados
de proyectar y construir estas edificaciones. El dominio en el mercado del
sistema de construcción tradicional, se refleja en las escuelas mismas, desde
donde poco se hace para impulsar la investigación de otras soluciones.
Termina así, constituyéndose un imaginario local en el que el único sistema
validado y confiable es el del ladrillo y cemento.
La necesidad real del estado peruano, para cubrir la brecha de infraestructura
educativa, constituye un escenario de oportunidades en el que se vislumbra
factible, la introducción gradual de procesos industrializados de construcción,
siempre y cuando estén refrendados por estudios de viabilidad.
La metodología empleada, se basa en la integración de una base teórica y
científica para proyectar, la cual puede ser generalizada para establecer un
sistema de análisis de viabilidad técnica en la selección de alternativas de
industrialización de construcción durante las fases tempranas del proyecto.
Líneas de investigación abiertas
El trabajo realizado intenta no sólo responder a las preguntas iniciales que
indagaban sobre las posibilidades que ofrece la industrialización para mejorar
el sistema de gestión y construcción de escuelas públicas, sino que finalmente,
abre también muchas interrogantes para desarrollar a futuro investigaciones
derivadas, que profundicen en aspectos sobre los cuales se cuenta con poca
información o son de por sí, campos de estudio más amplios:
Estudiar las experiencias latinoamericanas de implementación de sistemas
industrializados en infraestructuras educativas (Casos de Brasil, Chile,
México), evaluando su desarrollo, evolución y resultados, desde una
perspectiva transversal que vincule directrices gubernamentales, industria
local, construcción y mantenimiento.
Investigar las experiencias y resultados de las escuelas del Plan Selva, tanto
en su preservación como en el impacto en las dinámicas urbanas de las
comunidades.
Estudiar el análisis de ciclo de vida de los materiales en el mercado local, para
tener una referencia más precisa al momento de entender el verdadero
impacto ambiental de una edificación, especialmente, en la costa peruana, que
es donde se concentra el 58% de la población según el censo del 2017.
Estudio de eficiencia energética de las escuelas existentes y análisis de
alternativas industrializadas de control climático pasivo que pueden
implementarse en ellas.
Profundizar en el estudio de las soluciones de construcción industrializadas
más replicadas y adaptadas en Europa y Norteamérica, especialmente en el
rubro de escuelas.
Estudiar las posibilidades que ofrece la industria local de la madera para ser
industrializada, de manera sostenible, con miras a ofrecer productos de
construcción competitivos en el mercado nacional.
85
7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
86
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87
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Fig. 1: Inmueble de 1783, sede desde 1912 a 1953 del Colegio San Miguel de Piura.
Fuente: Ministerio de Cultura
Fig. 2: Gran Unidad Escolar Mariano Melgar, 1951, Lima. Fuente: Revista El Arquitecto
Peruano.
Fig. 3: Laboratorios del Colegio Fermín del Castillo, dañados tras el sismo de 1997.
Fuente: Universidad Nacional de Ingeniería
Fig. 4: Planta típica del sistema estructural del edificio 780 pre NDSR-1997. Fuente:
Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento.
Fig. 5: Nueva configuración estructural Sistema 780. Fuente: Ministerio de Vivienda,
Construcción y Saneamiento.
Fig. 6: Nuevo modelo del sistema 780. Fuente: Ministerio de Vivienda, Construcción y
Saneamiento.
Fig. 7: Resultados del Censo de Infraestructura Educativa 2014. Fuente: Plan Nacional
de Infraestructura Educativa al 2025
Fig. 8: Proyectos viables aprobados desde el fortalecimiento de Pronied. Fuente:
Ministerio de Educación.
Fig. 9: Cuantificación de locales educativos deficientes, según PNIE. Fuente: Ministerio
de Educación – Banco Mundial
Fig. 10: Aulas prefabricadas en la IE N.°7077. Fuente: Pronied
Fig. 11: Aula prefabricada homologada por el Ministerio de Educación. Fuente: Pronied
Fig. 12: Tipologías, usos y estrategias bioclimáticas para la zona Costa. Fuente: Pronied
Fig. 13: Matriz de Prefabricados. Fuente: Pronied
Fig. 14: Opciones de agrupamientos. Fuente: Pronied.
Fig. 15: Plan Selva. Fuente: Ministerio de Educación
Fig. 16: Caracterización de elementos del sistema prefabricado Plan Selva. Fuente:
Equipo Plan Selva, Pronied
Fig. 17: Catálogo de módulos prefabricados. Fuente: Equipo Plan Selva, Pronied.
Fig. 18: Configuración con patio central. Fuente: Equipo Plan Selva, Pronied.
Fig. 19: Componentes empleados en configuración con patio central. Fuente: Equipo
Plan Selva, Pronied.
Fig. 20: Módulo tipo C, del Catálogo de Módulos Prefabricados. Usos que puede
contener: Aula Inicial, Primaria, Secundaria, Psicomotriz, Área docente, Biblioteca, Patio
techado, Laboratorio, Sala Informática. Fuente: Equipo Plan Selva, Pronied.
Fig. 21: Instalación de módulos en el colegio N°31424-1. Fuente Equipo Plan Selva.
Fig. 22: Instalación de módulos en el colegio N°52191. Fuente Equipo Plan Selva.
Fig. 23: Escuela modular para zona Costa. Fuente: Ministerio de Educación.
Fig. 24: Diagramas del módulo base, adaptado a diferentes usos. Fuente: Pronied.
Fig. 25: Unidad Base, módulo de 30m2. Fuente: Pronied.
Fig. 26: Ejemplos de agrupaciones para la Zona Costa Lluviosa. Fuente: Pronied
Fig. 27: Pabellón tipo Sistema 780. Elaboración propia.
Fig. 28: Patio de acceso. Fuente: Archdaily.
Fig. 29: Planta general. Fuente: Archdaily
Fig. 30: Trabajos de tabiquería y de conformacíón de la cubierta. Fuente: Archdaily.
Fig. 31: Escuela modular. Fuente: Sebastián Irarrázaval Arquitectos
Fig. 32: Planta de un módulo de 02 aulas. Fuente: Revista ARQ, N°77
Fig. 33: Traslado de módulo prefabricado a obra. Fuente: Revista ARQ, N°77
Fig. 34: Interior terminado del módulo de aula. Fuente: Revista ARQ, N°77
Fig. 35: Bloque principal del Colegio San Lucas. Fuente: Cristóbal Palma
Fig. 36: Segunda planta del Colegio San Lucas. Fuente: Archdaily.
Fig. 37: Pabellón principal y secundario. Fuente: Cristóbal Palma.
Fig. 38: Exterior general del Jardín Infantil. Fuente: Arquitectura en Acero, F.
Pfeninniger
Fig. 39: Planta baja. Fuente: Arquitectura en Acero.
Fig. 40: Proceso de Obra. Fuente: Arquitectura en Acero.
Fig. 41: Acceso principal. Fuente: Grupo SP
Fig. 42: Planta de acceso. Fuente: Grupo SP
Fig. 43: Vista de la planta baja del bloque pedagógico. Fuente: Grupo SP
Fig. 44: Patio central del proyecto. Fuente: Francisco Lubbert
Fig. 45: Vista general del proyecto. Fuente: Francisco Lubbert
Fig. 46: Sistemas compatibles con la industria de construcción en Perú. Elaboración
propia.
Fig. 47: Sistemas compatibles con la industria de construcción en Perú. Elaboración
propia.
Fig. 48: Sistemas de cerramientos compatibles con la industria de la construcción en
Perú. Elaboración propia.
Fig. 49: Esquema del proceso de gestión y construcción de escuelas públicas.
Elaboración Propia
Fig. 50: Zona Costa Lluviosa. Fuente: Pronied
Fig. 51: Escuela José Inclán. Fuente: Google Earth.
Fig. 52: Configuración típica de pabellón de aulas en base al programa. Elaboración
propia
Fig. 53: Sistema constructivo tradicional de un pabellón de aulas. Elaboración propia.
88
Fig. 54: Peso por m2 de edificación bajo el sistema constructivo tradicional. Elaboración
Propia.
Fig. 55: Energía incorporada por m2 de edificación bajo el sistema constructivo
tradicional. Elaboración propia.
Fig. 56: Emisiones de CO2 por m2 de edificación bajo el sistema constructivo
tradicional. Elaboración propia.
Fig. 57: Emisiones de CO2 por kilogramo de componente bajo el sistema constructivo
tradicional. Elaboración propia.
Fig. 58: Relación de emisiones según función en el sistema constructivo tradicional.
Fig. 59: Análisis de Reversibilidad de construcción tradicional. Elaboración propia.
Fig. 60: Análisis de Reutilización de construcción tradicional. Elaboración propia.
Fig. 61: Análisis de Reciclaje de construcción tradicional. Elaboración propia
Fig. 62: Valores límites máximos de transmitancia térmica (U) en w/m2k. Fuente:
Reglamento Nacional de Edificaciones. Elaboración gráfica propia.
Fig. 63: Sección constructiva del sistema tradicional y Valores U. Elaboración propia
Fig. 64: Climograma de Sevilla. Fuente: Climate-Data.org
Fig. 65: Climograma de Piura. Fuente: Climate-Data.org
Fig. 66: Ganancias de Calefacción y Demanda de Refrigeración. Elaboración propia en
HULC y fichero de interpretación de datos de Oscar Redondo.
Fig. 67: Pérdidas de calefacción anuales. Elaboración propia en el fichero de
interpretación de datos de Oscar Redondo
Fig. 68: Ganancias y pérdidas de energía del pabellón tradicional. Elaboración propia
mediante el Ecodesigner de Archicad.
Fig. 69: Cronograma de obra estimado de un pabellón de aulas de dos niveles, bajo el
sistema constructivo tradicional. Elaboración propia
Fig. 70: Posibilidades de industrialización en la construcción de componentes de una
escuela. Elaboración propia
Fig. 71: Sistema de construcción industrializada propuesto para escuelas en la costa
norte peruana. Elaboración propia.
Fig. 72: Modulación y solución de nudos rígidos para pórticos prefabricados del sistema
de construcción industrializada propuesto.
Fig. 73: Módulo base del sistema industrializado propuesto. Elaboración propia.
Fig. 74: sistema de cerramientos modulares prefabricados. Elaboración propia
Fig. 75: Configuración de un pabellón tipo, bajo el sistema industrializado propuesto.
Elaboración propia.
Fig. 76: Deformaciones ELS máximas bajo cargas permanentes, uso y viento
perpendicular.
Fig. 77: Deformaciones ELS máximas bajo cargas permanentes, uso y mantenimiento
Fig. 78: Peso por m2 de edificación bajo el sistema constructivo industrializado.
Elaboración propia.
Fig. 79: Energía incorporada por m2 de edificación bajo el sistema constructivo
industrializado. Elaboración propia.
Fig. 80: Emisiones de CO2 por m2 de edificación bajo el sistema constructivo
industrializado. Elaboración propia.
Fig. 81: Emisiones de CO2 por kilogramos de componente bajo el sistema constructivo
industrializado. Elaboración propia.
Fig. 82: Análisis de Reversibilidad de construcción industrializada. Elaboración propia
Fig. 83: Análisis de Reutilización de construcción industrializada. Elaboración propia
Fig. 84: Análisis de Reciclaje de construcción industrializada. Elaboración propia.
Fig. 85: Sección constructiva del sistema industrializado propuesto y Valores U.
Elaboración propia
Fig. 86: Ganancias de Calefacción y Demanda de Refrigeración. Elaboración propia en
HULC y fichero de interpretación de datos de Oscar Redondo.
Fig. 87: Pérdidas de calefacción anuales. Elaboración propia en el fichero de
interpretación de datos de Oscar Redondo.
Fig. 88: Ganancias y pérdidas de energía del pabellón industrializado. Elaboración
propia mediante el Ecodesigner de Archicad
Fig. 89: Cronograma de obra estimado de un pabellón de aulas de dos niveles, bajo el
sistema constructivo industrializado propuesto. Elaboración propia.
Fig. 90: Esquema del proceso de gestión y construcción de una escuela pública, con los
ajustes necesarios para incluir procesos constructivos industrializados. Elaboración
Propia
89
8. ANEXOS
90
Anexo 01: Cálculo de peso y huella ambiental del pabellón de Aulas bajo el sistema constructivo tradicional.
A - CIMENTACIÓN Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 Peso Total kg
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ / TOTAL
EC = kgCO2 /
Total
Hormigón de nivelación 65.44 6.544 2350 15378.40 0.75 0.1 11533.80 1537.84
Zapatas de hormigón armado 41.62 2350 97807.00 1.79 0.172 175074.53 16822.80
Vigas de cimentación de hormigón armado 29.64 2350 69654.00 1.79 0.172 124680.66 11980.49
Relleno con material granular 67.95404 1500 101931.06 0.081 0.0048 8256.42 489.27
284770.46 319545.41 30830.40
B - ESTRUCTURA PLANTA
BAJA Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Pilares de hormigón armado 41.64 2350 97854.00 1.79 0.172 175158.66 16830.89
Solera de hormigón 464.1 69.615 2350 163595.25 0.75 0.1 122696.44 16359.53
Piso de losetas cerámicas 464.1 9.282 1800 16707.60 12 0.74 200491.20 12363.62
Vigas de hormigón armado 35.69 2350 83871.50 1.79 0.172 150129.99 14425.90
Losa aligerada de hormigón armado 32.4285 2350 76206.98 1.79 0.172 136410.49 13107.60
Ladrillo de arcilla cocida hueco 3050 8.5 25925.00 6.9 0.53 178882.50 13740.25
Enlucido de cielorraso con mortero de cemento 445.42 4.4542 2200 9799.24 1.79 0.172 17540.64 1685.47
Pintura al látex de cielorraso 445.42 0.22 97.99 59 2.12 5781.55 207.74
Escalera de hormigón armado 6.15 2350 14452.50 1.79 0.172 25869.98 2485.83
488510.06 1012961.43 91206.83
C - CERRAMIENTOS Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Planta Baja Columnetas de amarre de hormigón armado 9.9585 2350 23402.48 1.79 0.172 41890.43 4025.23
Ladrillo de arcilla cocida en tabiques 245.26 9197.25 2.7 24832.58 6.9 0.53 171344.77 13161.26
mortero para asentado de ladrillos (0.0281m2/m2 de muro) 6.891806 2200 15161.97 1.79 0.172 27139.93 2607.86
Enlucido de mortero de cemento interior y exterior 515.046 7.72569 2200 16996.52 0.75 0.1 12747.39 1699.65
Pintura al latex 515.046 0.22 113.31 59 2.12 6685.30 240.22
Puertas de madera contraplacada barnizada 6 25 150.00 50 5.35 7500.00 802.50
Ventanas de aluminio 0.108576 2700 293.16 155 8.24 45439.06 2415.60
Vidrios de una sola hoja 81.6 0.6528 2500 1632.00 15 0.86 24480.00 1403.52
Planta Alta Columnetas de amarre de hormigón armado 9.594 2350 22545.90 1.79 0.172 40357.16 3877.89
Ladrillo de arcilla cocida en tabiques 230.37 8638.875 2.7 23324.96 6.9 0.53 160942.24 12362.23
mortero para asentado de ladrillos (0.0281m2/m2 de muro) 6.473397 2200 14241.47 1.79 0.172 25492.24 2449.53
Enlucido de mortero de cemento interior y exterior 483.777 7.256655 2200 15964.64 0.75 0.1 11973.48 1596.46
Pintura al latex 483.777 0.22 106.43 59 2.12 6279.43 225.63
Puertas de madera contraplacada barnizada 6 25 150.00 50 5.35 7500.00 802.50
Ventanas de aluminio 0.108576 2700 293.16 155 8.24 45439.06 2415.60
Vidrios de una sola hoja 81.6 0.6528 2500 1632.00 15 0.86 24480.00 1403.52
160840.57 659690.47 51489.21
D - ESTRUCTURA PLANTA ALTAElementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 o m2 peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Pilares de hormigón armado 30.28 2350 71158.00 1.79 0.172 127372.82 12239.18
Contrapiso de hormigón 445.42 13.3626 2200 29397.72 0.75 0.1 22048.29 2939.77
Piso de losetas cerámicas 445.42 8.9084 1800 16035.12 12 0.74 192421.44 11865.99
Vigas de hormigón armado 35.69 2350 83871.50 1.79 0.172 150129.99 14425.90
Losa aligerada de hormigón armado 34.2555 2350 80500.43 1.79 0.172 144095.76 13846.07
Ladrillo de arcilla cocida hueco 3200 8.5 27200.00 6.9 0.53 187680.00 14416.00
Enlucido de cielorraso con mortero de cemento 445.42 4.4542 2200 9799.24 1.79 0.172 17540.64 1685.47
Pintura al látex de cielorraso 445.42 0.22 97.99 59 2.12 5781.55 207.74
318060.00 847070.49 71626.12
E - COBERTURA Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Contrapiso de hormigón 472.86 23.643 2200 52014.60 1.79 0.172 93106.13 8946.51
Ladrillo de arcilla cocida para cubierta (24x24x3cm) 472.86 7565.76 2.4 18157.82 6.9 0.53 125288.99 9623.65
Mortero para asentado de ladrillo de cubierta 472.86 1.607724 2200 3536.99 12 0.74 42443.91 2617.37
73709.42 260839.03 21187.53
PABELLÓN DE AULAS - SISTEMA CONSTRUCTIVO TRADICIONAL
91
A - CIMENTACIÓN Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 Peso Total kg
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ / TOTAL
EC = kgCO2 /
Total
Hormigón de nivelación 65.44 6.544 2350 15378.40 0.75 0.1 11533.80 1537.84
Zapatas de hormigón armado 41.62 2350 97807.00 1.79 0.172 175074.53 16822.80
Vigas de cimentación de hormigón armado 29.64 2350 69654.00 1.79 0.172 124680.66 11980.49
Relleno con material granular 67.95404 1500 101931.06 0.081 0.0048 8256.42 489.27
284770.46 319545.41 30830.40
B - ESTRUCTURA PLANTA
BAJA Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Pilares de hormigón armado 41.64 2350 97854.00 1.79 0.172 175158.66 16830.89
Solera de hormigón 464.1 69.615 2350 163595.25 0.75 0.1 122696.44 16359.53
Piso de losetas cerámicas 464.1 9.282 1800 16707.60 12 0.74 200491.20 12363.62
Vigas de hormigón armado 35.69 2350 83871.50 1.79 0.172 150129.99 14425.90
Losa aligerada de hormigón armado 32.4285 2350 76206.98 1.79 0.172 136410.49 13107.60
Ladrillo de arcilla cocida hueco 3050 8.5 25925.00 6.9 0.53 178882.50 13740.25
Enlucido de cielorraso con mortero de cemento 445.42 4.4542 2200 9799.24 1.79 0.172 17540.64 1685.47
Pintura al látex de cielorraso 445.42 0.22 97.99 59 2.12 5781.55 207.74
Escalera de hormigón armado 6.15 2350 14452.50 1.79 0.172 25869.98 2485.83
488510.06 1012961.43 91206.83
C - CERRAMIENTOS Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Planta Baja Columnetas de amarre de hormigón armado 9.9585 2350 23402.48 1.79 0.172 41890.43 4025.23
Ladrillo de arcilla cocida en tabiques 245.26 9197.25 2.7 24832.58 6.9 0.53 171344.77 13161.26
mortero para asentado de ladrillos (0.0281m2/m2 de muro) 6.891806 2200 15161.97 1.79 0.172 27139.93 2607.86
Enlucido de mortero de cemento interior y exterior 515.046 7.72569 2200 16996.52 0.75 0.1 12747.39 1699.65
Pintura al latex 515.046 0.22 113.31 59 2.12 6685.30 240.22
Puertas de madera contraplacada barnizada 6 25 150.00 50 5.35 7500.00 802.50
Ventanas de aluminio 0.108576 2700 293.16 155 8.24 45439.06 2415.60
Vidrios de una sola hoja 81.6 0.6528 2500 1632.00 15 0.86 24480.00 1403.52
Planta Alta Columnetas de amarre de hormigón armado 9.594 2350 22545.90 1.79 0.172 40357.16 3877.89
Ladrillo de arcilla cocida en tabiques 230.37 8638.875 2.7 23324.96 6.9 0.53 160942.24 12362.23
mortero para asentado de ladrillos (0.0281m2/m2 de muro) 6.473397 2200 14241.47 1.79 0.172 25492.24 2449.53
Enlucido de mortero de cemento interior y exterior 483.777 7.256655 2200 15964.64 0.75 0.1 11973.48 1596.46
Pintura al latex 483.777 0.22 106.43 59 2.12 6279.43 225.63
Puertas de madera contraplacada barnizada 6 25 150.00 50 5.35 7500.00 802.50
Ventanas de aluminio 0.108576 2700 293.16 155 8.24 45439.06 2415.60
Vidrios de una sola hoja 81.6 0.6528 2500 1632.00 15 0.86 24480.00 1403.52
160840.57 659690.47 51489.21
D - ESTRUCTURA PLANTA ALTAElementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 o m2 peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Pilares de hormigón armado 30.28 2350 71158.00 1.79 0.172 127372.82 12239.18
Contrapiso de hormigón 445.42 13.3626 2200 29397.72 0.75 0.1 22048.29 2939.77
Piso de losetas cerámicas 445.42 8.9084 1800 16035.12 12 0.74 192421.44 11865.99
Vigas de hormigón armado 35.69 2350 83871.50 1.79 0.172 150129.99 14425.90
Losa aligerada de hormigón armado 34.2555 2350 80500.43 1.79 0.172 144095.76 13846.07
Ladrillo de arcilla cocida hueco 3200 8.5 27200.00 6.9 0.53 187680.00 14416.00
Enlucido de cielorraso con mortero de cemento 445.42 4.4542 2200 9799.24 1.79 0.172 17540.64 1685.47
Pintura al látex de cielorraso 445.42 0.22 97.99 59 2.12 5781.55 207.74
318060.00 847070.49 71626.12
E - COBERTURA Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Contrapiso de hormigón 472.86 23.643 2200 52014.60 1.79 0.172 93106.13 8946.51
Ladrillo de arcilla cocida para cubierta (24x24x3cm) 472.86 7565.76 2.4 18157.82 6.9 0.53 125288.99 9623.65
Mortero para asentado de ladrillo de cubierta 472.86 1.607724 2200 3536.99 12 0.74 42443.91 2617.37
73709.42 260839.03 21187.53
PABELLÓN DE AULAS - SISTEMA CONSTRUCTIVO TRADICIONAL
92
Anexo 02: Cálculo de transmitancias de cerramientos y particiones en el sistema constructivo tradicional.
93
94
95
Anexo 03: Planimetría básica del pabellón industrializado propuesto
Planta Alta
Planta Baja
96
Sección 1-1
Sección 2-2
97
Anexo 04: Cálculo de peso y huella ambiental del pabellón de Aulas bajo el sistema industrializado propuesto.
A - CIMENTACIÓN Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 Peso Total kg
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ / TOTAL
EC = kgCO2 /
Total
Hormigón de nivelación 69.12 6.912 2350 16243.20 0.75 0.1 12182.40 1624.32
Zapatas de hormigón armado 41.04 2350 96444.00 1.79 0.172 172634.76 16588.37
Vigas prefabricadas de cimentación de hormigón armado 30.48 2350 71628.00 2.24 0.199 160446.72 14253.97
Relleno con material granular 84.0224 1500 126033.60 0.081 0.0048 10208.72 604.96
310348.80 355472.60 33071.62
B - ESTRUCTURA PLANTA
BAJA Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Pilares prefabricados de hormigón 14.55 2350 34192.50 2.24 0.199 76591.20 6804.31
Solera de hormigón 462.8 69.42 2350 163137.00 0.75 0.1 122352.75 16313.70
Piso de losetas cerámicas 462.8 9.256 1800 16660.80 12 0.74 199929.60 12328.99
Vigas prefabricadas de hormigón 55.15 2350 129602.50 2.24 0.199 290309.60 25790.90
Losa alveolar prefabricada 20cm 33.44 2350 78584.00 2.24 0.199 176028.16 15638.22
Capa de compresión de 5cm de hormigón 364.8 18.24 2350 42864.00 1.79 0.172 76726.56 7372.61
Escalera de hormigón armado 6.15 2350 14452.50 1.79 0.172 25869.98 2485.83
479493.30 967807.85 86734.55
C - CERRAMIENTOS Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
PB Tabiques Sur Fibrocemento 42.42 0.50904 1300 661.75 10.4 1.09 6882.22 721.31
sub estructura en cámara de aire 101 0.233333333 23.57 22.6 1.45 532.61 34.17
panel OSB 241 4.338 725 3145.05 15 0.42 47175.75 1320.92
Bastidores de madera 0.005 699.96 400 1399.92 7.4 0.19 10359.41 265.98
Lana Mineral 54.72 5.472 112.14 613.63 16.6 1.2 10186.26 736.36
Ventanas de madera 0.0025 201.8 400 201.80 7.4 0.19 1493.32 38.34
Vidrios de una sola hoja 46.75 0.374 2500 935.00 15 0.86 14025.00 804.10
PB Tabiques Norte Fibrocemento 66.15 0.7938 1300 1031.94 10.4 1.09 10732.18 1124.81
sub estructura en cámara de aire 157.5 0.233333333 36.75 22.6 1.45 830.55 53.29
panel OSB 286.2 5.1516 725 3734.91 15 0.42 56023.65 1568.66
Bastidores de madera 0.005 669.12 400 1338.24 7.4 0.19 9902.98 254.27
Lana Mineral 79.2 7.92 112.14 888.15 16.6 1.2 14743.27 1065.78
Puertas de madera contraplacada barnizada 6 25 150.00 50 5.35 7500.00 802.50
Ventanas de madera 0.0025 120.6 400 120.60 7.4 0.19 892.44 22.91
Persianas de madera 0.0006 810 400 194.40 7.4 0.19 1438.56 36.94
Vidrios de una sola hoja 16.83 0.13464 2500 336.60 15 0.86 5049.00 289.48
PB Tabiques Este y Oeste Fibrocemento 45.9 0.5508 1300 716.04 10.4 1.09 7446.82 780.48
sub estructura en cámara de aire 78 0.233333333 18.20 22.6 1.45 411.32 26.39
panel OSB 96.39 1.73502 725 1257.89 15 0.42 18868.34 528.31
Bastidores de madera 0.005 99.9 400 199.80 7.4 0.19 1478.52 37.96
Lana Mineral 40.32 4.032 112.14 452.15 16.6 1.2 7505.66 542.58
PB Tabiques interiores panel OSB 144.585 2.60253 725 1886.83 15 0.42 28302.51 792.47
Bastidores de madera 0.005 149.85 400 299.70 7.4 0.19 2217.78 56.94
Lana Mineral 60.48 6.048 112.14 678.22 16.6 1.2 11258.50 813.87
PA Tabiques Sur Fibrocemento 42.42 0.50904 1300 661.75 10.4 1.09 6882.22 721.31
sub estructura en cámara de aire 101 0.233333333 23.57 22.6 1.45 532.61 34.17
panel OSB 241 4.338 725 3145.05 15 0.42 47175.75 1320.92
Bastidores de madera 0.005 699.96 400 1399.92 7.4 0.19 10359.41 265.98
Lana Mineral 54.72 5.472 112.14 613.63 16.6 1.2 10186.26 736.36
Ventanas de madera 0.0025 201.8 400 201.80 7.4 0.19 1493.32 38.34
Vidrios de una sola hoja 46.75 0.374 2500 935.00 15 0.86 14025.00 804.10
Persianas de madera 0.0006 810 400 194.40 7.4 0.19 1438.56 36.94
PA Tabiques Norte Fibrocemento 66.15 0.7938 1300 1031.94 10.4 1.09 10732.18 1124.81
sub estructura en cámara de aire 157.5 0.233333333 36.75 22.6 1.45 830.55 53.29
panel OSB 286.2 5.1516 725 3734.91 15 0.42 56023.65 1568.66
Bastidores de madera 0.005 669.12 400 1338.24 7.4 0.19 9902.98 254.27
Lana Mineral 79.2 7.92 112.14 888.15 16.6 1.2 14743.27 1065.78
Puertas de madera contraplacada barnizada 6 25 150.00 50 5.35 7500.00 802.50
Ventanas de madera 0.0025 120.6 400 120.60 7.4 0.19 892.44 22.91
Persianas de madera 0.0006 810 400 194.40 7.4 0.19 1438.56 36.94
Vidrios de una sola hoja 16.83 0.13464 2500 336.60 15 0.86 5049.00 289.48
PB Tabiques Este y Oeste Fibrocemento 45.9 0.5508 1300 716.04 10.4 1.09 7446.82 780.48
sub estructura en cámara de aire 78 0.233333333 18.20 22.6 1.45 411.32 26.39
panel OSB 96.39 1.73502 725 1257.89 15 0.42 18868.34 528.31
Bastidores de madera 0.005 99.9 400 199.80 7.4 0.19 1478.52 37.96
Lana Mineral 40.32 4.032 112.14 452.15 16.6 1.2 7505.66 542.58
PB Tabiques interiores panel OSB 144.585 2.60253 725 1886.83 15 0.42 28302.51 792.47
Bastidores de madera 0.005 149.85 400 299.70 7.4 0.19 2217.78 56.94
Lana Mineral 60.48 6.048 112.14 678.22 16.6 1.2 11258.50 813.87
Parasoles Norte y Sur Estructura metálica 4"x6"*2.5mm 129.8 9.66 1253.87 19.8 1.37 24826.59 1717.80
Estructura metálica 2"x6"*2.5mm 445 7.7 3426.50 19.8 1.37 67844.70 4694.31
Persianas de madera 0.0075 2403 400 7209.00 7.4 0.19 53346.60 1369.71
52726.05 697969.73 33256.41
D - ESTRUCTURA PLANTA ALTAElementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 o m2 peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Pilares prefabricados de hormigón 9 2350 21150.00 2.24 0.199 47376.00 4208.85
Contrapiso de hormigón 462 13.86 2200 30492.00 0.75 0.1 22869.00 3049.20
Piso de losetas cerámicas 462 9.24 1800 16632.00 12 0.74 199584.00 12307.68
Collar IPE 300 64.5 43.26 2790.27 20.1 1.37 56084.43 3822.67
71064.27 325913.43 23388.40
E - COBERTURA Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Estructura metálica tubo 100x200x4 11 18.45 202.95 19.8 1.37 4018.41 278.04
Jácenas de madera laminada GL24H 200x560 110 480 5913.60 12 0.39 70963.20 2306.30
Aleros de madera laminada GL24H 200x280 35.31 480 949.13 12 0.39 11389.59 370.16
Correas de madera maciza D24 160x200 304.5 500 4872.00 7.4 0.19 36052.80 925.68
panel OSB 580.8 10.4544 725 7579.44 15 0.42 113691.60 3183.36
Bastidores de madera 0.0032 660 500 1056.00 7.4 0.19 7814.40 200.64
Lana Mineral 257.04 20.5632 112.14 2305.96 16.6 1.2 38278.89 2767.15
Lámina impermeabilizante 290.4 3.5 1016.40 68.6 2.61 69725.04 2652.80
sub estructura de madera en cámara de aire 3"x1 1/2" 264 500 396.00 7.4 0.19 2930.40 75.24
rastreles de madera 2"x1" 264 500 165.00 7.4 0.19 1221.00 31.35
Cubierta plancha acero zincado 0.38mm 633.8 3.35 2123.23 22.6 1.45 47985.00 3078.68
26579.71 404070.33 15869.42
PABELLÓN DE AULAS - SISTEMA INDUSTRIALIZADO
98
A - CIMENTACIÓN Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 Peso Total kg
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ / TOTAL
EC = kgCO2 /
Total
Hormigón de nivelación 69.12 6.912 2350 16243.20 0.75 0.1 12182.40 1624.32
Zapatas de hormigón armado 41.04 2350 96444.00 1.79 0.172 172634.76 16588.37
Vigas prefabricadas de cimentación de hormigón armado 30.48 2350 71628.00 2.24 0.199 160446.72 14253.97
Relleno con material granular 84.0224 1500 126033.60 0.081 0.0048 10208.72 604.96
310348.80 355472.60 33071.62
B - ESTRUCTURA PLANTA
BAJA Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Pilares prefabricados de hormigón 14.55 2350 34192.50 2.24 0.199 76591.20 6804.31
Solera de hormigón 462.8 69.42 2350 163137.00 0.75 0.1 122352.75 16313.70
Piso de losetas cerámicas 462.8 9.256 1800 16660.80 12 0.74 199929.60 12328.99
Vigas prefabricadas de hormigón 55.15 2350 129602.50 2.24 0.199 290309.60 25790.90
Losa alveolar prefabricada 20cm 33.44 2350 78584.00 2.24 0.199 176028.16 15638.22
Capa de compresión de 5cm de hormigón 364.8 18.24 2350 42864.00 1.79 0.172 76726.56 7372.61
Escalera de hormigón armado 6.15 2350 14452.50 1.79 0.172 25869.98 2485.83
479493.30 967807.85 86734.55
C - CERRAMIENTOS Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
PB Tabiques Sur Fibrocemento 42.42 0.50904 1300 661.75 10.4 1.09 6882.22 721.31
sub estructura en cámara de aire 101 0.233333333 23.57 22.6 1.45 532.61 34.17
panel OSB 241 4.338 725 3145.05 15 0.42 47175.75 1320.92
Bastidores de madera 0.005 699.96 400 1399.92 7.4 0.19 10359.41 265.98
Lana Mineral 54.72 5.472 112.14 613.63 16.6 1.2 10186.26 736.36
Ventanas de madera 0.0025 201.8 400 201.80 7.4 0.19 1493.32 38.34
Vidrios de una sola hoja 46.75 0.374 2500 935.00 15 0.86 14025.00 804.10
PB Tabiques Norte Fibrocemento 66.15 0.7938 1300 1031.94 10.4 1.09 10732.18 1124.81
sub estructura en cámara de aire 157.5 0.233333333 36.75 22.6 1.45 830.55 53.29
panel OSB 286.2 5.1516 725 3734.91 15 0.42 56023.65 1568.66
Bastidores de madera 0.005 669.12 400 1338.24 7.4 0.19 9902.98 254.27
Lana Mineral 79.2 7.92 112.14 888.15 16.6 1.2 14743.27 1065.78
Puertas de madera contraplacada barnizada 6 25 150.00 50 5.35 7500.00 802.50
Ventanas de madera 0.0025 120.6 400 120.60 7.4 0.19 892.44 22.91
Persianas de madera 0.0006 810 400 194.40 7.4 0.19 1438.56 36.94
Vidrios de una sola hoja 16.83 0.13464 2500 336.60 15 0.86 5049.00 289.48
PB Tabiques Este y Oeste Fibrocemento 45.9 0.5508 1300 716.04 10.4 1.09 7446.82 780.48
sub estructura en cámara de aire 78 0.233333333 18.20 22.6 1.45 411.32 26.39
panel OSB 96.39 1.73502 725 1257.89 15 0.42 18868.34 528.31
Bastidores de madera 0.005 99.9 400 199.80 7.4 0.19 1478.52 37.96
Lana Mineral 40.32 4.032 112.14 452.15 16.6 1.2 7505.66 542.58
PB Tabiques interiores panel OSB 144.585 2.60253 725 1886.83 15 0.42 28302.51 792.47
Bastidores de madera 0.005 149.85 400 299.70 7.4 0.19 2217.78 56.94
Lana Mineral 60.48 6.048 112.14 678.22 16.6 1.2 11258.50 813.87
PA Tabiques Sur Fibrocemento 42.42 0.50904 1300 661.75 10.4 1.09 6882.22 721.31
sub estructura en cámara de aire 101 0.233333333 23.57 22.6 1.45 532.61 34.17
panel OSB 241 4.338 725 3145.05 15 0.42 47175.75 1320.92
Bastidores de madera 0.005 699.96 400 1399.92 7.4 0.19 10359.41 265.98
Lana Mineral 54.72 5.472 112.14 613.63 16.6 1.2 10186.26 736.36
Ventanas de madera 0.0025 201.8 400 201.80 7.4 0.19 1493.32 38.34
Vidrios de una sola hoja 46.75 0.374 2500 935.00 15 0.86 14025.00 804.10
Persianas de madera 0.0006 810 400 194.40 7.4 0.19 1438.56 36.94
PA Tabiques Norte Fibrocemento 66.15 0.7938 1300 1031.94 10.4 1.09 10732.18 1124.81
sub estructura en cámara de aire 157.5 0.233333333 36.75 22.6 1.45 830.55 53.29
panel OSB 286.2 5.1516 725 3734.91 15 0.42 56023.65 1568.66
Bastidores de madera 0.005 669.12 400 1338.24 7.4 0.19 9902.98 254.27
Lana Mineral 79.2 7.92 112.14 888.15 16.6 1.2 14743.27 1065.78
Puertas de madera contraplacada barnizada 6 25 150.00 50 5.35 7500.00 802.50
Ventanas de madera 0.0025 120.6 400 120.60 7.4 0.19 892.44 22.91
Persianas de madera 0.0006 810 400 194.40 7.4 0.19 1438.56 36.94
Vidrios de una sola hoja 16.83 0.13464 2500 336.60 15 0.86 5049.00 289.48
PB Tabiques Este y Oeste Fibrocemento 45.9 0.5508 1300 716.04 10.4 1.09 7446.82 780.48
sub estructura en cámara de aire 78 0.233333333 18.20 22.6 1.45 411.32 26.39
panel OSB 96.39 1.73502 725 1257.89 15 0.42 18868.34 528.31
Bastidores de madera 0.005 99.9 400 199.80 7.4 0.19 1478.52 37.96
Lana Mineral 40.32 4.032 112.14 452.15 16.6 1.2 7505.66 542.58
PB Tabiques interiores panel OSB 144.585 2.60253 725 1886.83 15 0.42 28302.51 792.47
Bastidores de madera 0.005 149.85 400 299.70 7.4 0.19 2217.78 56.94
Lana Mineral 60.48 6.048 112.14 678.22 16.6 1.2 11258.50 813.87
Parasoles Norte y Sur Estructura metálica 4"x6"*2.5mm 129.8 9.66 1253.87 19.8 1.37 24826.59 1717.80
Estructura metálica 2"x6"*2.5mm 445 7.7 3426.50 19.8 1.37 67844.70 4694.31
Persianas de madera 0.0075 2403 400 7209.00 7.4 0.19 53346.60 1369.71
52726.05 697969.73 33256.41
D - ESTRUCTURA PLANTA ALTAElementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 o m2 peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Pilares prefabricados de hormigón 9 2350 21150.00 2.24 0.199 47376.00 4208.85
Contrapiso de hormigón 462 13.86 2200 30492.00 0.75 0.1 22869.00 3049.20
Piso de losetas cerámicas 462 9.24 1800 16632.00 12 0.74 199584.00 12307.68
Collar IPE 300 64.5 43.26 2790.27 20.1 1.37 56084.43 3822.67
71064.27 325913.43 23388.40
E - COBERTURA Elementos Area m2 Volumen longitud cantidad peso kg/m3 ó und peso total
Embodied
Energy MJ/Kg
Embodied Carbon
KgCO2/Kg EE = MJ EC = kgCO2
Estructura metálica tubo 100x200x4 11 18.45 202.95 19.8 1.37 4018.41 278.04
Jácenas de madera laminada GL24H 200x560 110 480 5913.60 12 0.39 70963.20 2306.30
Aleros de madera laminada GL24H 200x280 35.31 480 949.13 12 0.39 11389.59 370.16
Correas de madera maciza D24 160x200 304.5 500 4872.00 7.4 0.19 36052.80 925.68
panel OSB 580.8 10.4544 725 7579.44 15 0.42 113691.60 3183.36
Bastidores de madera 0.0032 660 500 1056.00 7.4 0.19 7814.40 200.64
Lana Mineral 257.04 20.5632 112.14 2305.96 16.6 1.2 38278.89 2767.15
Lámina impermeabilizante 290.4 3.5 1016.40 68.6 2.61 69725.04 2652.80
sub estructura de madera en cámara de aire 3"x1 1/2" 264 500 396.00 7.4 0.19 2930.40 75.24
rastreles de madera 2"x1" 264 500 165.00 7.4 0.19 1221.00 31.35
Cubierta plancha acero zincado 0.38mm 633.8 3.35 2123.23 22.6 1.45 47985.00 3078.68
26579.71 404070.33 15869.42
PABELLÓN DE AULAS - SISTEMA INDUSTRIALIZADO
99
Anexo 05: Cálculo de transmitancias de cerramientos y particiones en el sistema industrializado propuesto.
100
101
102
Anexo 06: Predimensionamiento de Correa en cobertura de madera.
CÁCLULO DE CORREA Características del material
Madera Maciza D24
Seleccionada la más desfavorable
largo 4.40 flexión fmgk 24.00 N/mm2
ancho area trib 2.40 mod elast E medio 11.00 KN/mm2
densidad 520.00 kg/m3
CARGAS VERTICALES
PP cubierta 44.00 kg/m2 CS2 Kmod 0.60 permanente
S mantenimeinto 40.00 kg/m2 0.90 corta
N nieve 0.00 kg/m2
W1 viento (vert) -0.35 KN/m2 Ym 1.30
W2 viento (hor) 0.94 KN/m2
larga QPP 1.06 KN/m
corta QS 0.96 KN/m
corta QN 0.00 KN/m
corta QW1 -0.84 KN/m
corta QW2 2.26 KN/m
PREDIMENSIONADO
CARGAS MOMENTOS isostáticos
HIP1 1.35PP 1.43 KN/m Md0 3.45 KN/m
HIP2 1.35PP + 1.5S 2.87 KN/m Md1 6.93 KN/m
HIP3 0.8PP + 1.5SW1 -0.42 KN/m Md2 -1.00 KN/m
Resistencias de Cálculo (Fmd)
fmk 24.00 fmd0 11.08 kmod 0.6
Ym 1.30 fmd1 16.62 kmod 0.9
fmd2 16.62 kmod 0.9
Tensión de cálculo = Resistencia de Cálculo
Td = Fmd
Td = Md/W momento de cálculo / momento resistente
momento resistente
W= bh2/6
asumimos b =100mm
En Md0 Resistencias de Cálculo (Fmd) 11.08
b (mm) 100.00
momento de cálculo (Md) 3.45
Td = Fmd =Md/(bxh2/6) h2 18687.24
h 136.70 mm predimensionado a flexión 100x160mm
En Md1 Resistencias de Cálculo (Fmd) 16.62
b (mm) 100.00
momento de cálculo (Md) 6.93
Td = Fmd =Md/(bxh2/6) h2 25042.16
h 158.25 mm predimensionado a flexión 100x160mm
103
COMPROBACIÓN A FLEXOCOMPRESIÓN CON PANDEO
En Md1
Axil max 12.61 KN
mom flector max 3.45 KN/m
factor altura 1.00
Resistencias Resistencia calculo Fmd 16.62 N/mm2
Resistencia calculo Fcd 16.62 N/mm2
Tensiones Compresión Tcd Nd 12.61
A 160x200
Tcd 0.53 N/mm2
Flexión Tmd Md 3.45
Wy b*h*h/6
Wy 0.00 N/mm2
Coeficientes de pandeo
esbeltez mecánica L 4400.00 mm I 106666666.67
i (radio de giro) A 32000.00
i=raiz (I/A) 57.74
Esbeltez mec 76.21
CS24
Coef pandeo según tabla 0.40
Comprobación
0.08 0.00 0.08 menor o = a 1 cumple
0.08 0.00 0.08 menor o = a 1 cumple
km = 0.7 en seccion rectangular
km = 1 en otras secciones
COMPROBACIÓN A FUEGO
Sección a comprobar 160.00 200.00
Tipo de madera D24
Resistencia al fuego R90
largo 4.40
Cargas P.Propio + Q perm 1.06 KN/m
Nieve 0.00 KN/m
Hip 2 situación normal 1.43 KN/m
Hip 2 situación incendio 1.06 KN/m
104
Cálculo de Sección Reducida
k0 1.00 (mayor a 20 min) superficie no protegida
d0 7.00 mm
Bn 0.55 mm/min
t 90.00 min
def 56.50 mm dchar,n 49.50
Sección reducida hef 143.50 mm
R90 bef 47.00 mm
Valor de Cálculo a flexión en incendio
kmod 1.00
kfi 1.25 incendio
fmk 24.00
Ym 1.00 incendio
fmd 30.00 N/mm2
Momento flector por hipótesis simple
permanentes Q 2.56 KN/m
variables G 0.00 KN/m
Momento flector de cálculo situación incendio
Hip 2 Myd 2.56 KN/m 2555520.00 N/mm Nieve menor a 1000m 0.00
Valor de la tensión a la que trabaja la sección residual
Wy 161305.96 mm3
Td = Md/W momento de cálculo / momento resistente
Tmyd 15.84 N/mm2
Indice de comprobación
I 0.53 cumple (menor a 1)
105
Comprobación a vuelco lateral sin arriostramiento
Kcrit
esbeltez mecánica L 4400.00 mm I 11573702.51
i (radio de giro) A 6744.50
i=raiz (I/A) 41.42
Esbeltez mec 106.22
Tensión crítica 101.48 N/mm2 E 116000.00
fmk 24.00
Esbeltez relativa 0.49
kcrit 1.00
I 0.53 cumple (menor a 1)
106
Material
fm,g,k= 24 N/mm2
kmod= 1.1
Coef mat= 1.3
fm,d= 20.3076923 N/mm2
MADERA D24
Madera Maciza
CS2 fv,g,k= 4 N/mm2
kmod= 0.9
Coef mat= 1.3
fv,d= 2.77 N/mm2
AccionesCoeficiente Coeficiente
Cargas gravitatorias Seguridad carga Combinación ELU Hipo gravitatoria
Previsión en predimensionado Peso propio= 0.07 kN/m2 1.35 1.00 0.09
Cargas permanentes= 0.44 kN/m2 1.35 1.00 0.59
Sobrecarga de uso= 0.40 kN/m2
1.50 1.00 0.60
Sobrecarg de nieve= 0.00 kN/m2 1.50 0.00 0.00
Total 0.91 kN/m2
1.28 kN/m2
Esfuerzo viga principalELU ELS
luz (l)= 4.40 m luz (l)= 4.40 m
separación= 2.40 m separación= 2.40 m
Carga superficial= 1.28 kN/m2
Carga superficial= 0.91 kN/m2
Q= 3.08 kN/m Q= 2.18 kN/m
Momento max Md= 7.46 mKN Modulo de Elasticidad= 11,600,000.00 kN/m2 tablas
Cortante max 6.78 kN L/300 0.01 m
Inercia sin diferidas 6,241.93 cm4
Predimensionado de la sección por deformacióninst 1.00 coef Inecesaria= 8830.496552 cm
4
kdef 0.60 coef Inercia=b*h3/12
dif= 0.41 coef si base=16 16.00 cm
total 1.41 h= 18.78 cm
Canto por deformación= 16x20 cm
107
Anexo 07: Predimensionamiento de Jácena de madera laminada en cobertura de madera.
CÁCLULO DE JÁCENA 1 Características del material
Madera Laminada GL24H
largo 10.50 flexión fmgk 24.00 N/mm2
ancho area trib 4.45 mod elast E medio 11.60 KN/mm2
area 1 46.73 densidad 480.00 kg/m3
CARGAS VERTICALES
PP cubierta 44.00 CS2 Kmod 0.60 permanente
correas 16x20 7.53
51.53 kg/m2
S mantenimeinto 40.00 kg/m2 0.90 corta
N nieve 0.00 kg/m2
W1 viento (vert) -0.35 KN/m2 Ym 1.25
W2 viento (hor) 0.94 KN/m2
larga QPP 2.29 KN/m
corta QS 1.78 KN/m
corta QN 0.00 KN/m
corta QW1 -1.56 KN/m
corta QW2 4.18 KN/m
PREDIMENSIONADO A FLEXIÓN
CARGAS MOMENTOS isostáticos
HIP1 1.35PP 3.10 KN/m Md0 42.66 KN/m
HIP2 1.35PP + 1.5S 5.77 KN/m Md1 79.46 KN/m
HIP3 0.8PP + 1.5SW1 -0.50 KN/m Md2 -6.91 KN/m
Resistencias de Cálculo (Fmd)
fmk 24.00 fmd0 11.52 kmod 0.6
Ym 1.25 fmd1 17.28 kmod 0.9
fmd2 17.28 kmod 0.9
Tensión de cálculo = Resistencia de Cálculo
Td = Fmd
Td = Md/W momento de cálculo / momento resistente
momento resistente
W= bh2/6
asumimos b = 200mm
En Md0 Resistencias de Cálculo (Fmd) 11.52
b (mm) 200.00
momento de cálculo (Md) 42.66
Td = Fmd =Md/(bxh2/6) h2 158723.88
h 398.40 mm predimensionado a flexión 200x440mm
En Md1 Resistencias de Cálculo (Fmd) 17.28
b (mm) 200.00
momento de cálculo (Md) 79.46
Td = Fmd =Md/(bxh2/6) h2 197075.68
h 443.93 mm predimensionado a flexión 200x500mm
108
COMPROBACIÓN A FLEXOCOMPRESIÓN CON PANDEO
En Md1
Axil max 60.54 KN
mom flector max 79.46 KN/m
factor altura 1.00
Resistencias Resistencia calculo Fmd 17.28 N/mm2
Resistencia calculo Fcd 17.28 N/mm2
Tensiones Compresión Tcd Nd 60.54
A 200x500
Tcd 0.51 N/mm2
Flexión Tmd Md 79.46
Wy b*h*h/6
Wy 0.01 N/mm2
Coeficientes de pandeo
esbeltez mecánica L 10500.00 mm I 2083333333.33
i (radio de giro) A 100000.00
i=raiz (I/A) 144.34
Esbeltez mec 72.75
CS24
Coef pandeo según tabla 0.55
Comprobación
0.05 0.00 0.05 menor o = a 1 cumple
0.05 0.00 0.05 menor o = a 1 cumple
km = 0.7 en seccion rectangular
km = 1 en otras secciones
COMPROBACIÓN A FUEGO
Sección a comprobar 200.00 560.00
Tipo de madera GL24H
Resistencia al fuego R90
largo 10.50
Cargas P.Propio + Q perm 2.29 KN/m
Nieve 0.00 KN/m
Hip 2 situación normal 3.10 KN/m
Hip 2 situación incendio 2.29 KN/m
Cálculo de Sección Reducida
k0 1.00 (mayor a 20 min) superficie no protegida
d0 7.00 mm
Bn 0.70 mm/min
t 90.00 min
def 70.00 mm dchar,n 63.00
109
Sección reducida hef 490.00 mm
R90 bef 60.00 mm
Valor de Cálculo a flexión en incendio
kmod 1.00
kfi 1.15 incendio
fmk 24.00
Ym 1.00 incendio
fmd 27.60 N/mm2
Momento flector por hipótesis simple
permanentes Q 31.60 KN/m
variables G 0.00 KN/m
Momento flector de cálculo situación incendio
Hip 2 Myd 31.60 KN/m 31603687.50 N/mm Nieve menor a 1000m 0.20
Valor de la tensión a la que trabaja la sección residual
Wy 2401000.00 mm3
Td = Md/W momento de cálculo / momento resistente
Tmyd 13.16 N/mm2
Indice de comprobación
I 0.48 cumple (menor a 1)
Comprobación a vuelco lateral sin arriostramiento
Kcrit
esbeltez mecánica L 10500.00 mm I 588245000.00
i (radio de giro) A 29400.00
i=raiz (I/A) 141.45
Esbeltez mec 74.23
Tensión crítica 207.77 N/mm2 E 116000.00
fmk 24.00
Esbeltez relativa 0.34
kcrit 1.00
I 0.48 cumple (menor a 1)
110
Material
fm,g,k= 24 N/mm2
kmod= 0.9
Coef mat= 1.25
fm,d= 17.28 N/mm2
MADERA GL24h
fv,g,k= 2.7 N/mm2
kmod= 0.9
Coef mat= 1.25
fv,d= 1.94 N/mm2
AccionesCoeficiente Coeficiente
Cargas gravitatorias Seguridad carga Combinación ELU Hipo gravitatoria
Previsión en predimensionado Peso propio= 0.11 kN/m2
1.35 1.00 0.15
Cargas permanentes= 0.52 kN/m2 1.35 1.00 0.70
Sobrecarga de uso= 0.40 kN/m2
1.50 1.00 0.60
Sobrecarg de nieve= 0.00 kN/m2
1.50 0.00 0.00
Total 1.03 kN/m2
1.45 kN/m2
Esfuerzo viga principalELU ELS
luz (l)= 10.50 m luz (l)= 10.50 m
separación= 4.45 m separación= 4.45 m
Carga superficial= 1.45 kN/m2
Carga superficial= 1.03 kN/m2
Q= 6.44 kN/m Q= 4.57 kN/m
Momento max Md= 88.78 mKN Modulo de Elasticidad= 11,600,000.00 kN/m2 tablas
Cortante max 33.82 kN L/300 0.04 m
Inercia sin diferidas 178,304.06 cm4
Predimensionado de la sección por deformacióninst 1.00 coef Inecesaria= 256143.1581 cm
4
kdef 0.60 coef Inercia=b*h3/12
dif= 0.44 coef si base=20 20.00 cm
total 1.44 h= 53.56 cm
Canto por deformación= 20x56 cm
111
Anexo 08: Dimensionamiento de elementos de acero, madera y hormigón. Cargas utilizadas
Cargas Permanentes Cargas de Uso
112
Mantenimiento Viento dirección X
113
Viento Dirección Y
Combinaciones de cargas Casos de Cargas
114
Anexo 09: Comprobación de perfil IPE300
115
Anexo 10: Comprobación de Jácena de madera laminada
