Industrialización, el camino hacia la productividad, innovación y construcción sustentable

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El alto costo de los materiales, las elevadas tasas de interés, mayores requerimientos en sustentabilidad, junto con un gran déficit habitacional, están empujando al rubro de la construcción a buscar alternativas que permitan un mayor control sobre los costos del proyecto y su tiempo de desarrollo.

La construcción en seco es una oportunidad para lograr justamente menores plazos, control de costos más precisos y procesos industriales más eficientes. Este modelo constructivo no solo permite paliar el déficit habitacional que enfrenta nuestro país desde hace años, sino que también trae consigo beneficios como mayor seguridad, obras más limpias, con menos residuos y ahorros en el uso recursos tan valiosos como el agua y la energía.

Por ello, la industrialización puede revolucionar la industria hacia un modelo más productivo y consciente con la sociedad y el medio ambiente.

Lo anterior en un contexto donde el sector de la construcción debe transformarse y avanzar en esta senda de la productividad y la sustentabilidad.

En la industrialización, dos pilares que están directamente relacionados son la productividad y sustentabilidad, sobre todo en cuanto a la gestión de los residuos lo que en sí constituye un indicador de baja eficiencia en el uso de recursos, por lo que es importante avanzar en integración temprana de proyectos de modo que sean contemplados desde el diseño y sus mejoras.

La pandemia y posterior crisis económica que ha golpeado de manera particularmente dura al sector de la construcción, ha acelerado la necesidad de eficientar el uso de recursos en lo que se refiere a costos, materiales, mano de obra y un aspecto que asoma como fundamental de cara al cambio climático que es la sustentabilidad. Tras lo anterior, y a lo que trae implícita la palabra crisis, estamos trente a una gran oportunidad donde el único camino factible en el largo plazo para el sector construcción son la productividad, la innovación y la construcción sustentable, conceptos que la industrialización integra de manera intrínseca.

Las principales dificultades giran en torno a la necesidad de un cambio cultural de la industria y que lleva a trabajar para lograr una mano de obra más preparada y certificada, tanto en lo profesional como en lo técnico, y que a su vez represente una mejor oportunidad laboral para quienes participan en el sector.

Desde el punto de vista económico si bien aún falta contar con mayor confianza de los inversionistas y experiencia de las constructoras para manejar este tipo de sistemas constructivos, comenzaremos a verlos utilizados cada día con mayor frecuencia, confianza y mejora en resultados.

El objetivo es encontrar las mejores soluciones constructivas disponibles, que permitan un desempeño altamente eficiente de los proyectos, y para ello la integración temprana de la cadena de suministros es fundamental, lo que implica metodologías de trabajo distintas, buscando el diseño integrado y un trabajo colaborativo que integre toda la cadena de valor.

Otro aspecto que requiere avances es la normativa que permita una clara y eficiente utilización donde prácticas y resultados de investigaciones de países desarrollados que tengan condiciones similares de amenaza sísmica a las que tiene Chile.

Dentro de la construcción en seco, la construcción modular permite, desde el punto de vista social, construir viviendas asequibles y de buena calidad, se cuenta con capacidad productiva instalada y operando la que es capaz de producir soluciones modulares de alta calidad, a una velocidad superior, lo que puede traer interesantes economías de escala al pensar en desarrollos de grandes cantidades de vivienda.

En los últimos años en Chile, la oferta de soluciones con prefabricados de hormigón, estructura en madera y estructura metálica, entre otras soluciones mixtas, ha aumentado y se ha notado un incremento en la demanda de estos elementos para la construcción de infraestructura, edificios comerciales, residenciales, minería y vivienda; sin embargo el desafío de alcanzar estándares mundiales, requerirá́ avanzar mediante un trabajo colaborativo a nivel público y privado y acciones que permitan su masificación.

Con tecnología e innovación, la construcción logrará mejorar sus plazos y hacer más sustentables sus procesos, disminuyendo los residuos y las emisiones de CO2 mientras aumenta la productividad.

Por: Carlos Bascou Bentjerodt, Director Instituto de la Construcción

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Publicaciones ICHA para descarga gratuita

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Como una forma de seguir contribuyendo a la ingeniería nacional y el correcto uso del acero, el Instituto Chileno del Acero, ICHA, pone a disposición de los profesionales y estudiantes ligados a la industria de la ingeniería estructural, en forma gratuita, la descarga de las publicaciones técnicas desarrolladas por el Comité Técnico de ICHA tituladas “Diseño de Estructuras de Acero” y “Proyectar en Acero, Práctica Chilena”.

“Diseño de Estructuras de Acero” es un documento que proporciona material actualizado y aplicado a la realidad chilena con los procedimientos de diseño de los elementos principales encontrados en un edificio de acero, en un formato práctico y con el desarrollo paso a paso de diversos ejemplos de cálculo.

“Proyectar en Acero, Práctica Chilena” es una muestra de la experiencia que sintetiza la práctica nacional en el diseño de proyectos de estructuras de acero en los últimos 50 años. Ambos documentos están a disposición para descarga libre en la página del ICHA e ingresar al link https://icha.cl/manuales-de-descarga-gratuita/

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La escoria de la siderurgia para la construcción circular

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En Chile, el sector de la construcción es uno de los más importantes consumidores de acero, en todas sus formas y tipos.  Alrededor del 70% del total de acero consumido en un año, va destinado a la construcción, en la forma de barras de refuerzo, alambrones, planchas de todo tipo, perfiles estructurales pesados, entre otros.  Del total de acero consumido en 2020, el 37% fue producido en el país, lo que equivale a unas 900 mil toneladas.  Como sabemos, la producción de cualquier material genera pérdidas que tienen impacto económico y ambiental.  En el caso del acero, su producción necesariamente utiliza chatarra, agua, gas, energía, oxígeno, minerales como el hierro, la caliza y el carbón entre otros, pero también se generan gases como el CO2, polvos y escorias.

La industria mundial del acero está consciente de tales impactos y trabaja con ahínco hacia una economía circular, enlazando sus procesos con otras industrias para que los efectos de su producción sean ahora considerados como coproductos y no como residuos que contaminan, o van a parar a un relleno.  Es el caso de las escorias que la industria siderúrgica produce y que, a través de un procesamiento eficiente, pasan a convertirse en áridos que sirven para la construcción de caminos, lo que es sinérgico con la industria del cemento y la construcción.  En nuestro país esto ya es parte de una realidad, que es necesario destacar pues también se puede extender a la industria minera del cobre, el gran productor de escorias del país.

La producción de acero nacional genera anualmente unas 360 mil toneladas al año de escorias, las que en más del 70% se vuelven a reutilizar como insumo de la industria cementera, actividad que alimenta luego la industria de la construcción, resolviéndole un problema creciente de este rubro.  Sin embargo, la construcción demanda 11 millones de metros cúbicos de áridos, muchos de los cuales se obtienen de fuentes informales. Debe señalarse que la norma NCh163, que trata acerca de los morteros y áridos para hormigón, ha sido actualizada recientemente e incorpora las escorias siderúrgicas, lo que permitirá no sólo un uso eficiente de este coproducto del acero, sino también facilitar su aplicación en nuestra economía circular.

Es que dados los objetivos y metas que se ha colocado el país, para mitigar su emisión de gases efecto invernadero, el desafío es contar con un ecosistema de industrias con el mismo objetivo, donde los diferentes rubros productivos nacionales sean parte de la solución.  La firma de tratados con el mundo industrializado traerá amenazas, pero también oportunidades lo que nos debe motivar para afianzar estas relaciones comerciales de largo plazo con los países desarrollados, en especial si somos un país exportador de vinos, frutas, productos de la industria forestal, minerales y cobre. La amenaza de impuestos verdes a estas exportaciones, impuestos que serán colocados en la frontera, traerá consecuencias insospechadas para la próxima generación y cuya solución está en la economía circular.

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Hidrógeno verde para más acero verde

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El hidrógeno verde será el combustible que nos permitirá en un plazo de 30 años, cambiar de forma importante la actual generación de los gases efecto invernadero, que como sabemos, nos llevan a un verdadero desastre global ambiental. En el caso de Chile, se abren tremendas oportunidades para nuestro desarrollo, porque este gas obtenido del agua mediante procesos electroquímicos que se alimentan de energías renovables, como las provenientes de fuentes eólicas o del sol, podrían convertirnos en un gran productor de este combustible a nivel mundial.  En ese futuro cercano, no sólo podremos exportar cobre verde, sino también litio verde, hidrógeno y fertilizantes verdes, con el distintivo de haber sido producidos con una huella de carbono muy pequeña y para el mundo. Y esto porque nuestro país es uno de los pocos privilegiados en contar con una superficie tan iluminada como la del desierto de Atacama.

Y si de metales para el desarrollo se tratan, el acero también será uno de aquellos que podrán en Chile ser producidos con una mínima huella de carbono, incluso abrir espacios de exportación para productos de acero verde, que el mundo requerirá y probablemente a un precio más atractivo que el commodity habitual. Contar con más acero verde chileno, también permitirá cubrir nuestras necesidades en la construcción de manera sostenible, que se complementará con las buenas prácticas de la economía circular.

En la actualidad nuestro consumo per cápita de acero en Chile es de 146 kilogramos por habitante y en 30 años más, éste podría llegar a 260. Nuestra industria acerera podría abastecer un tercio o más de este consumo, lo que requerirá nuevas inversiones para transformar el uso de los combustibles fósiles, por los de hidrógeno verde. La industria local ya está dando pasos al respecto, con planes de transición y pruebas a escala industrial para emplear el nuevo combustible.

Pero para llegar a este estatus, donde el hidrógeno verde sea realmente el gran combustible, el país requiere trabajar en varios ámbitos, sin los cuales los objetivos se distanciarán en el tiempo.  Habrá que crear o modificar nuestras regulaciones, para poder incentivar la demanda del nuevo combustible. Por ejemplo, el uso en el transporte minero, o el uso en buses, o transportar el gas por la red de las tuberías hasta los hogares e industrias.  

Cuestiones como éstas, que parecen simples, pueden ser obstáculos que requerirán grandes acuerdos público – privado, sin los cuales no tendremos las bases para sustentar estos cambios.  Implicará la generación de un nuevo marco legal nacional, con contratos a largo plazo para reducir los riesgos en las inversiones, no sólo para la oferta, sino también para la demanda. Y esta demanda, no es sólo la local, sino también la de clientes en el extranjero, que nos aseguren el consumo.  Grandes desafíos nos esperan con el hidrógeno verde, que muchos no lo ven.  Por lo menos, no he escuchado de nuestra clase política una clara posición que marcará el desarrollo de la próxima generación.

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El valor de los residuos de acero en la construcción

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En los últimos años, nuestro país ha realizado importantes esfuerzos para ir avanzando en certificaciones, evaluaciones ambientales, nuevos estándares para la construcción sustentable de las viviendas y medir el ciclo de vida de algunos materiales de construcción, con el propósito de poder seleccionar los materiales con menores impactos ambientales.  También está el poder ir formando a las nuevas generaciones de profesionales del sector, en educarse en estas materias que finalmente impactarán en todas las nuevas edificaciones que demande nuestra sociedad.  Mal que mal, una obra tiene una larga vida útil, que puede llegar a 70 o los 100 años, antes de ser demolida y en el curso de esa vida, consumió energía, materiales además de haber generado impactos en su entorno.

En una economía circular, nos vemos obligados a evaluar las decisiones de una edificación, en toda su extensión, es decir, desde que nace, hasta que muere ésta.  No basta con elegir los materiales sólo por su costo, pues esa ha sido una de las razones del porqué la economía lineal no responde al cuidado medioambiental.  Pensemos, por ejemplo, que en Chile los residuos que se generan sólo durante la etapa de la construcción se estiman que alcanzan a unos 57 kg/m2 y alrededor del 5% de esa cifra, son residuos metálicos.  Estos residuos corresponden principalmente a despuntes y mermas de acero de todo tipo y que, por una gestión inadecuada en la construcción, podrían o se pierden en rellenos o lugares de depósito, lo que incrementa el problema ambiental, social y económico derivado de estos residuos.

¿Y a cuánto equivale esa cifra? En un año normal, en nuestro país se construyen alrededor de 19 millones de metros cuadrados, por lo que los residuos metálicos alcanzarían a unas 56 mil toneladas de acero.  Esta es una cifra importante que, en términos relativos, representa el 2% de consumo de acero del país, es decir, unos US$ 25 millones al año.

Una forma de reducir estas pérdidas es la de incrementar la industrialización en la construcción, que permite eliminar los desperdicios, entre los cuales están los residuos metálicos.  Y el acero por su naturaleza, es muy afín a los procesos de industrialización, porque las tareas de prefabricación pueden realizarse en taller, donde el control de producción es óptimo y dejando el montaje para el sitio de la obra.  

Para dar más impulso a la economía circular, la reciente Ley de Responsabilidad Extendida del Productor y Fomento del Reciclaje – REP – podría ser mejorada para valorizar en general, los residuos de la construcción, hoy ausentes en esta ley y que, al ser considerados como residuos, pueden representar obstáculos para su uso.  Si bien la actual regulación no prohíbe el uso de residuos en otras industrias, la definición clara para delimitar qué son residuos y qué son subproductos, ayudaría a dar más empleo, evitando que estos materiales pasen a disposición final.

Hace falta fomentar la recolección y separación en las obras, para facilitar que se separen los productos reciclables o reusables, de los que no lo son para desechar de forma diferenciada y a menor costo.

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Construcciones de calidad, con acero de calidad

Al hablar de calidad en la construcción, se viene a la memoria lo ocurrido en el invierno de 1997 con el caso de las viviendas Copeva, momento en el cual se dejó en evidencia la desastrosa calidad de un conjunto de viviendas sociales en Puente Alto. Y tan sólo un año antes, se habían introducido importantes normas relativas a la calidad de la construcción a través de la Ley 19.472 que modificó finalmente la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones. Este dramático acontecimiento que tuvo evidente impacto social nos permite entrar en la temática de la calidad de la construcción y su relación con el cumplir con las expectativas de quienes habitan en una vivienda, o usan una infraestructura. 

Los profesionales que participan en un proyecto saben que estas expectativas están basadas en la calidad de los documentos técnicos, tales como los diseños, los planos del proyecto, las especificaciones técnicas de los materiales, en el cumplimiento del contrato, los reglamentos y las leyes. Las normas técnicas, son una herramienta fundamental en las especificaciones y éstas se deben considerar como el piso mínimo a cumplir en cualquier proyecto. Pero para cumplir las expectativas en la calidad de la obra, son necesarias al menos otras dos condiciones: la calidad de los materiales y la calidad de la construcción y montaje.

El acero, como material estructural, posee tremendas cualidades para la productividad que benefician la calidad de la obra. Ya sea que éstas empleen el acero junto con el hormigón o como un elemento estructural del edificio, se trata de un material con propiedades mecánicas perfectamente predecibles y las partes y piezas estructurales, exhiben tolerancias dimensionales muy estrechas. Esta predictibilidad, nace en la usina siderúrgica y continúa luego en el taller de la fabricación de los elementos estructurales, donde todo es ajustado al milímetro. En la maestranza, el control de calidad es intenso y la fabricación de la estructura, se desarrolla en un ambiente controlado de las actividades, como son el corte, la soldadura, el doblado, apernado, el pintado o el galvanizado. El montaje también es un proceso constructivo que se beneficia del acero, ya que las piezas se pueden unir en terreno como un perfecto mecano, mejorando la productividad.

Como es obvio, resulta preocupante que un proyecto no cumpla los requisitos de calidad que indican las normas técnicas, en momentos en que el mercado mundial de los materiales de construcción está ajustado frente a la oferta, producto de los efectos postpandemia. Por ese motivo, toda la industria de la construcción, incluyendo a las autoridades, debe estar atenta y responder a las expectativas de los habitantes del país, así como tiene también la misión de exigir el cumplimiento de las normas y especificaciones. Porque, aunque resulte latero, lo que hace 24 años ocurrió en un conjunto de viviendas sociales, nos sirva para entender los aspectos elementales de lo que significa la calidad en la construcción.

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Acero y madera: una combinación sostenible

La madera, un material que ha sido esencial para el desarrollo de la humanidad, ha ido tomando un lugar cada vez más destacado en la arquitectura moderna y en el campo de la ingeniería, en particular por sus innegables beneficios estético-estructurales y ahora, por sus incomparablemente bajos impactos en los gases de efecto invernadero y en la economía circular.  Esto representa oportunidades mucho más interesantes, cuando las empezamos a pensar uniendo las bondades del acero con la madera. 

Desde el punto de vista del comportamiento, las estructuras de acero y madera son híbridas, algo parecido lo que ocurre con las estructuras acero y hormigón.  En ambos casos, el acero es un excelente material para resistir cargas en tracción, mientras que la madera reacciona muy bien a la compresión. Y muchos de los principios del diseño de hormigón armado también podrían aplicarse a la “madera armada”.  Por lo tanto, al construir con armadura híbrida de madera, ésta debe colocarse encima de la armadura en compresión y el acero debe colocarse en la cuerda inferior para que esté en tracción.

Otra gran oportunidad, es que la combinación de acero y madera nos permite mejorar la respuesta sísmica de una estructura, debido a que ésta tiene una alta relación resistencia / peso, por lo que los edificios de madera y acero son más livianos que otros tipos de edificios. Esto presenta otra gran ventaja en los terremotos, pues el acero le agregará ductilidad a la estructura de madera y podrá deformarse sin colapsar.  Por otro lado, el acero que ya tiene un contenido de reciclaje puede usarse para reforzar los elementos estructurales de madera, haciendo que esta combinación híbrida de acero y madera aumente la sostenibilidad.

En muchos países las ordenanzas de construcción limitan la altura y área en la construcción de madera debido a consideraciones de seguridad contra incendios. Pero hay menores limitaciones si la madera se usa con un material no combustible como el acero.  En el fuego, los miembros de madera se carbonizan en la exposición al fuego, pero si éstos tienen un núcleo de acero, conservan su resistencia y rigidez en virtud del núcleo más frío y por lo tanto, su desempeño es predecible y el colapso es poco probable. Por lo tanto, las estructuras híbridas de acero y madera funcionan mejor en caso de incendio.

En Chile los ejemplos pertinentes de edificios de acero y madera, son aún escasos pero con un franco avance en calidad y con claras ventajas medioambientales, considerando que nuestro país tiene larga experiencia en producción maderera y en acero.  Obras interesantes, son los edificios de aeropuertos a lo largo del país, que muestran la madera trabajando arquitectónicamente con el acero.  Una obra referente, ha sido el edificio del Pabellón chileno de la Expo Milán 2015, que combinó perfectamente las ventajas de la madera y el acero, pues una vez que el edificio cumplió su misión en Italia, fue desarmado y reinstalado en Temuco. Un ejemplo de construcción sostenible y circular.

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