La construcción modular de fábricas se refiere a un método de edificación en el que una instalación industrial completa o sus componentes se dividen en unidades modulares estandarizadas. Estas unidades se fabrican y prueban en un entorno controlado de fábrica y luego se transportan al sitio de construcción para su ensamblaje rápido y eficiente.
En 2025, se espera que el tamaño del mercado de construcción modular global crezca de 97.3 mil millones de dólares en 2023 a 214.7 mil millones de dólares en 2034, con una tasa de crecimiento anual compuesta de aproximadamente 7.45%. Esto indica que la construcción modular industrial se está convirtiendo gradualmente en una solución principal para los edificios industriales en todo el mundo.
Hoy exploraremos las aplicaciones de esta tecnología y cómo adoptarla para lograr escalabilidad y eficiencia en el diseño y la operación de fábricas modernas.
Aplicación de la construcción modular de fábricas
Fase de diseño
Antes de diseñar, es necesario considerar múltiples factores como las funciones del edificio, las limitaciones de transporte, las restricciones del sitio para el izado en obra, la secuencia de montaje, los equipos de elevación y las medidas de impermeabilidad y antideslizamiento.
También es importante definir las necesidades de la fábrica, como la capacidad de producción anual y el tamaño de los módulos (normalmente controlado dentro de 3m×3m×6m). La división funcional debe cubrir unidades principales como producción, almacenamiento y energía.
Por otro lado, la tecnología BIM puede emplearse para la detección de colisiones y simulación tridimensional del izado en esta etapa, resolviendo problemas de interferencia entre tuberías y equipos antes de la construcción.
La coordinación modular requiere el uso de un tamaño de módulo unificado y definir interfaces mecánicas (puntos de izado, errores de perforación ≤±1mm), interfaces de energía (enchufes estándar IEC) e interfaces de datos (cables Cat6 + fibras ópticas) para asegurar que los módulos sean verdaderamente “plug-and-play”.
Fase de producción
Los componentes de estructura de acero necesarios para la construcción modular de fábricas constituyen el núcleo de la estructura principal y deben cumplir con los requisitos de alta resistencia, precisión y montaje rápido.
Los componentes incluyen columnas de acero, vigas de acero, soportes de columnas, refuerzos horizontales de techo, pernos de alta resistencia, placas de acero, correas, piezas empotradas, vigas de grúa y grupos de pernos de anclaje.
Para garantizar la precisión durante la construcción, esta etapa se centra en tres áreas tecnológicas: prefabricación, conexión y digitalización.
En cuanto a la tecnología de prefabricación, el proceso de soldadura del marco garantiza que el 90% de las unidades funcionales se procesen dentro de la fábrica, requiriendo solo conexiones atornilladas en el sitio con una precisión de ±2mm.
En cuanto a la tecnología de conexión, los módulos se ensamblan mediante pernos de alta resistencia y soldadura, lo que proporciona un excelente rendimiento sísmico.
La conexión entre los módulos y la cimentación combina nodos colados in situ con piezas de anclaje empotradas para garantizar la rigidez estructural.
La tecnología digital garantiza que los componentes cumplan con los requisitos de construcción mediante plataformas BIM, que permiten la detección de interferencias y la simulación del montaje.
Etapa de construcción
La construcción modular de fábricas sigue la lógica de “prefabricación primero, acabado fino en obra”.
En la etapa de prefabricación, deben establecerse moldes estandarizados con alta tasa de reutilización para producir múltiples tipos de módulos en paralelo.
Antes de salir de la fábrica, los módulos deben pasar por estrictas inspecciones de calidad, incluyendo calibración láser del molde (error geométrico ≤ ±1mm) y pruebas ultrasónicas al 100% de las soldaduras (la tasa de retrabajo debe ser inferior al 0.5%).
El ensamblaje en el sitio se divide en dos pasos: el embebido de la cimentación y el izado de los módulos.
El embebido de la cimentación implica reservar pernos de anclaje con un error de posicionamiento ≤3mm sobre la base.
Durante el izado del módulo, se utiliza un sistema hidráulico de elevación sincronizada para ajustar con precisión la posición del módulo en el aire, combinado con conexiones de pernos de alta resistencia o nodos soldados para lograr un acoplamiento preciso.
Todo el proceso depende del modelo BIM para previsualizar la trayectoria de izado, y el sistema MES realiza un seguimiento dinámico del progreso, mejorando así la eficiencia y la calidad de la construcción modular industrial.
Mantenimiento posterior
El diseño de la construcción modular de fábricas permite la reparación y el reemplazo rápidos de los componentes de unidad, minimizando el riesgo de interrupción de la producción.
Las tuberías dentro de los módulos se marcan con códigos de colores y anotaciones tridimensionales BIM para localizar rápidamente los puntos de falla durante el mantenimiento.
Además, el monitoreo en tiempo real y el mantenimiento preventivo de la salud estructural pueden lograrse mediante redes de sensores y tecnología de diagnóstico inteligente.
Los sensores de temperatura, humedad, tensión y vibración se integran en la fábrica y, junto con algoritmos de IA, permiten predecir riesgos potenciales como el aflojamiento de pernos o la fatiga de soldaduras.
Eficiencia: el objetivo principal de la construcción modular de fábricas
Modularidad del espacio edificable
La modularidad del espacio en la construcción modular de fábricas significa dividir la planta en unidades funcionales estandarizadas, integrando sistemas internos y preinstalando tuberías y equipos dentro de ciertos módulos.
La ventaja de este enfoque es que los posibles problemas de la construcción se abordan antes de la producción, lo que ahorra tiempo de comunicación entre los fabricantes de componentes y las partes de construcción, y mejora notablemente la eficiencia del ensamblaje en el sitio.
De esta manera, la construcción modular industrial logra una reducción significativa de costos y plazos en comparación con los métodos tradicionales.
Estandarización de los procesos de producción
Dado que la mayoría de los componentes y partes de la construcción modular de fábricas se fabrican en líneas de ensamblaje, la estandarización de los procesos productivos es clave para aumentar la eficiencia.
Cada pieza se fabrica conforme al mismo estándar, garantizando una calidad constante, el cumplimiento de la precisión de instalación y la facilidad para su mantenimiento posterior.
Este método convierte la construcción modular industrial en un sistema repetible y de calidad controlada que mejora la trazabilidad y la productividad.
Montaje en la obra
La ventaja de la construcción modular de fábricas radica en su alta eficiencia de montaje, por lo que el ensamblaje en el sitio es crucial.
El punto central es la conexión, que abarca dos aspectos:
El primero es la conexión entre el módulo y el proyecto en el sitio. Generalmente, la cimentación del edificio modular se completa en el lugar, por lo que la conexión entre el módulo prefabricado y el sistema estructural en obra debe cumplir los requisitos de precisión y alineación.
El segundo aspecto es la conexión entre los módulos. La precisión y la capacidad de carga de estas uniones influyen directamente en la resistencia y estabilidad del sistema estructural completo.
Una correcta ejecución garantiza que la construcción modular industrial mantenga su integridad y seguridad estructural a largo plazo.
Sostenibilidad: el valor central de la construcción modular de fábricas
A medida que los países de todo el mundo prestan mayor atención a la protección del medio ambiente, la construcción modular de fábricas se ha convertido gradualmente en una solución clave para el desarrollo sostenible del futuro en el sector de la construcción.
Ofrece ventajas como ahorro de recursos, control de contaminación, reciclaje de materiales y uso eficiente del suelo.
En primer lugar, el acero es un material ecológico. Gracias a las máquinas CNC y la tecnología BIM, se puede alcanzar una tasa de aprovechamiento del material superior al 95%.
Además, la construcción modular industrial reduce el trabajo “húmedo” en todo el proceso constructivo, disminuyendo eficazmente la contaminación y el consumo energético en el sitio.
A través del reciclaje de materiales sobrantes, más del 80% del acero residual puede reutilizarse, reduciendo enormemente el desperdicio de recursos.
Asimismo, las unidades modulares pueden reutilizarse o reconfigurarse sin alterar la estructura general del edificio.
Por último, la construcción modular de fábricas posee un diseño apilable y fácil de desmontar, lo que disminuye la ocupación de suelo y el impacto ambiental.
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