Se espera que en 2025, el tamaño del mercado mundial de construcción modular 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 el 7,45%, lo que indica que la tecnología se está convirtiendo gradualmente en una solución convencional para los edificios industriales en todo el mundo.
Hoy exploraremos las aplicaciones de esta tecnología y cómo adoptarla para lograr escalabilidad y eficiencia.
Aplicación de la construcción de fábricas modulares
Fase de diseño
Antes de diseñar, debemos considerar diversos factores, como las funciones del edificio, las condiciones de transporte, las restricciones del sitio para la elevación in situ, la secuencia de elevación, el equipo de elevación, las medidas de impermeabilidad y antifiltración, etc. También debemos definir las necesidades de la fábrica, como la capacidad de producción anual y el tamaño del módulo (normalmente controlado dentro de 3 m × 3 m × 6 m). La división funcional debe abarcar unidades centrales como producción, almacenamiento y energía.
Por otro lado, la tecnología BIM también puede utilizarse para la detección de colisiones y la simulación tridimensional de izajes en esta etapa, con el fin de resolver con antelación los problemas de interferencias en tuberías y equipos y optimizar la disposición de los módulos. La coordinación modular requiere el uso de un tamaño de módulo unificado y define las interfaces mecánicas (puntos de izaje, errores de posición de los orificios de los pernos ≤±1 mm), las interfaces de energía (enchufes estándar IEC) y las interfaces de datos (cables de red Cat6 + fibra óptica) para garantizar la conexión y el uso de los módulos.
Fase de producción .
Los componentes de estructura de acero necesarios para la construcción de fábricas modulares constituyen el núcleo de la estructura principal de la fábrica y deben cumplir con los requisitos de alta resistencia, precisión y rapidez de montaje. Estos componentes incluyen columnas y vigas de acero, soportes de columnas, soportes horizontales de techo, pernos de alta resistencia, placas de acero, correas, piezas empotradas, vigas de grúa, conjuntos de pernos de anclaje, etc.
Para garantizar la precisión durante la construcción, esta etapa debe centrarse en las tecnologías de las tres áreas principales: prefabricación, conexión y digitalización. En cuanto a la tecnología de prefabricación, el proceso de soldadura de la estructura garantiza que el 90 % de las unidades funcionales se procesen en fábrica, y solo se requieren conexiones atornilladas en obra con una precisión de ±2 mm. En cuanto a la tecnología de conexión, se utilizan pernos y soldadura de alta resistencia para la conexión en seco entre módulos, lo que ofrece un excelente rendimiento sísmico. La conexión entre los módulos y la cimentación se combina con nodos de hormigón in situ y anclaje de piezas embebidas para garantizar la rigidez estructural. La tecnología digital garantiza que los componentes cumplan con los requisitos de construcción, como la plataforma BIM, para realizar la detección de colisiones en el diseño y la simulación de la construcción.
Etapa de construcción
La construcción de fábricas modulares sigue la lógica de "prefabricación primero, decoración fina in situ". En la etapa de prefabricación, se deben establecer moldes estandarizados con altas tasas de reutilización para producir múltiples tipos de módulos en paralelo. Antes de salir de fábrica, los módulos deben superar una rigurosa inspección de calidad, que incluye la calibración láser del molde (error geométrico ≤ ±1 mm) y la detección 100 % de defectos de soldadura por ultrasonidos (la tasa de retrabajo debe ser inferior al 0,5 %).
El montaje en obra se divide en dos pasos: empotramiento de la cimentación e izado del módulo. El empotramiento de la cimentación implica reservar pernos de anclaje con un error de posicionamiento ≤3 mm en la base. Durante el izado del módulo, se utiliza un sistema hidráulico de elevación síncrona para ajustar con precisión su postura en el aire, combinado con uniones atornilladas de alta resistencia o nodos de soldadura para lograr un acoplamiento preciso. Todo el proceso se basa en el modelo BIM para previsualizar la trayectoria de izado, y el sistema MES monitoriza dinámicamente el progreso del izado, lo que mejora la eficiencia y la calidad de la construcción.
Post-mantenimiento
El diseño de la fábrica modular facilita la rápida reparación y sustitución de componentes de la unidad, minimizando el riesgo de interrupción de la producción. Las tuberías del módulo están marcadas con separación de colores y anotación tridimensional BIM para localizar rápidamente el punto de falla durante el mantenimiento. Además, se puede realizar la monitorización en tiempo real y el mantenimiento preventivo del estado estructural mediante redes de sensores y tecnología de diagnóstico inteligente. La fábrica incorpora sensores de temperatura, humedad, tensión, deformación y vibración que, combinados con algoritmos de IA, permiten predecir riesgos potenciales como el aflojamiento de pernos y la fatiga de la soldadura.
Eficiencia: el objetivo principal de la construcción de fábricas modulares
- Modularidad del espacio edificado
La modularización del espacio de construcción implica dividir la fábrica en unidades funcionales estandarizadas, integrar sistemas internamente y contar con tuberías y equipos preenterrados en algunos módulos. La ventaja de esto es que se consideran con antelación diversos problemas de la construcción posterior, antes de la producción, lo que reduce considerablemente el tiempo de comunicación entre los fabricantes de componentes y los constructores, y mejora significativamente la eficiencia del montaje in situ.
- Estandarización de procesos de producción
Dado que la mayoría de los componentes y piezas de la construcción de fábricas modulares se producen en líneas de montaje, un flujo de proceso estandarizado puede mejorar considerablemente la eficiencia de la producción. Cada componente se fabrica según el mismo estándar, lo que garantiza una calidad estable, cumple con los requisitos de precisión de instalación y facilita el mantenimiento posterior.
- Montaje de construcción de edificios
La ventaja de la construcción modular en fábrica reside en su alta eficiencia constructiva, por lo que el montaje in situ es fundamental. El punto clave es la conexión, que abarca dos aspectos. El primero es la conexión entre el módulo y el proyecto in situ. Generalmente, la cimentación del edificio modular se realiza in situ, por lo que la conexión entre el módulo preinstalado y el sistema estructural in situ plantea un problema: cómo lograr la precisión de instalación del módulo con la precisión in situ. El segundo es la conexión entre los módulos. La precisión y el rendimiento de esta conexión influyen considerablemente en la resistencia del sistema estructural general.
Sostenibilidad: el valor central de la construcción de fábricas modulares
A medida que los países de todo el mundo prestan cada vez más atención a la protección del medio ambiente, la construcción de fábricas modulares se ha convertido gradualmente en una solución importante para el futuro desarrollo sostenible en el sector de la construcción. Ofrece ventajas como la conservación de recursos, el control de la contaminación, el reciclaje y el uso intensivo de la tierra.
En primer lugar, el acero es un material respetuoso con el medio ambiente. Gracias a las máquinas herramienta CNC y la tecnología BIM, se puede alcanzar una tasa de utilización de material superior al 95 %. En segundo lugar, la tecnología de construcción de fábricas modulares puede reducir la proporción de trabajo en húmedo en todo el proceso de construcción, reduciendo así eficazmente la contaminación y el consumo de energía en la obra. Gracias al reciclaje de materiales residuales, se puede reutilizar más del 80 % del acero restante, lo que reduce considerablemente el desperdicio de recursos. Además, las unidades modulares pueden desplegarse repetidamente, lo que permite la transformación funcional o la ampliación del espacio sin destruir el edificio en su conjunto. Por último, la tecnología de construcción de fábricas modulares se caracteriza por su disposición apilada y su rápido desmontaje, lo que puede reducir la ocupación del terreno y el daño ecológico.
Construcción de fábrica modular con estructura de acero XTD
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