Física de la construcción

1. Física de la construcción

Este concepto es interpretado de distintas maneras en el mundo, así en países como Chile,  existen institutos de física de la construcción cuyas investigaciones se centran en el mejoramiento de las características de seguridad, habitabilidad y sustentabilidad de las edificaciones.

1.1   Concepto de la física de la construcción

 

Se puede entender la física de la construcción desde distintos planteamientos:

  1. Como medidas de protección física de las construcciones, esto se refiere a las  medidas necesarias que sirven para controlar, regular e inhibir procesos físicos que afectan a la construcción.
  2. Como una aplicación de toda la teoría de la física orientada a la construcción: de la resistencia de materiales, estática, dinámica, hidráulica, calorimetría, termodinámica, entre otras.

Ilustración 1. Señaléctica en parada de metrovía con corrosión en su base

Ilustración 1. Señaléctica en parada de metrovía con corrosión en su base

Ilustración 2. Producto de fuerzas físicas, la señaléctica se ha virado.

  1. Como patología de la construcción entendiéndose como la ciencia que estudio los problemas constructivos, sus procesos y soluciones.

 

Según recomendaciones del RWG (Consejo de Ayuda Mutua Económica de los Estados Socialistas) las medidas de protección deben considerarse en 3 zonas parciales de la física de la construcción:

  1. Protección térmica en la técnica constructiva, como un buen proceso de curado del hormigón.
  2. Protección acústica en la técnica constructiva, referente a la utilización de materiales que proporcionen aislamiento acústico.
  3. Protección contra la humedad, como la utilización de membranas impermeabilizantes de cubiertas, correcta dosificación de morteros en la mampostería.

También otros países consideran necesario la protección de la madera y la protección a la iluminación y alumbrado

Uno de  los problemas más grandes de la física de la construcción es la humedad, debido a que esta desata procesos químicos; la humedad puede presentarse como:

Humedad de obra.- Es aquella que se genera durante el proceso constructivo como al curar, al colocar la cerámica, eflorescencias en la mampostería, etc.

Humedad capilar.- Cuando el agua del subsuelo asciende por los elementos verticales como estos no se impermeabilizaron.

Humedad de filtración.- Aquella que es ocasionada por agentes atmosféricos y que penetra en la edificación por una inadecuada protección de paredes, techos, ventanas

Ilustración 3. Humedad en pared de Edif. Administrativo  de FAU.

Humedad por condensación:- Producida por la condensación del vapor de agua en la edificación.

Humedad accidental.- Es la que se produce por alguna falla en las tuberías que conducen líquidos y afectan una zona determinada de la edificación.

La humedad también trae  problemas químicos en la construcción como lo es la corrosión, el cual es un proceso químico donde el metal reacciona con el oxígeno con el paso de corriente eléctrica y llega a destruir al mismo.

Hay que tener en cuenta que los esfuerzos, variaciones volumétricas, deformaciones y deterioros del material debidos a agentes físicos  son acciones que interesan a la Física de la Construcción. Los profesionales involucrados en la construcción (diseño, proceso constructivo y patología) deben estudiar dichas acciones.

1.2   Problemas físicos de la construcción

 

La calidad de los materiales así como también la economía de la obra no deben ser los más importantes en considerarse en la construcción de obras, sino también la problemática patológica que se pueden controlar, regular o inhibir como lesiones físicas, lesiones mecánicas, así como también las oxidaciones y corrosiones.

Por lo tanto Polonia, por ejemplo, se considera en sus proyectos 3 partes fundamentales que tienen la misma importancia, las cuales son:

  1. Parte arquitectónica
  2. Parte estructural y constructiva
  3. Problemas físicos de la construcción

La lesión es el primer origen patológico de la construcción y este proceso debe eliminarse, anulando la causa y no solo reparando el tipo de lesión presentada, por lo que es necesario eliminar esta causa en el inicio del proyecto.

La industrialización de la construcción no ha disminuido estos defectos, más bien los ha intensificado, porque muchas de estas obras son las peores desde el punto de vista de la física de la construcción, ya que requieren costosas instalaciones técnicas.

Por estos motivos es necesario investigar los procesos físicos como son:

  • Procesos de transmisión de calor
  • Procesos de calentamiento y enfriamiento
  • Procesos de movimientos de la humedad, en su fase líquida y de vapor y,
  • Los elementos y materiales que se utilizan en la construcción.

 2. Normativas

 

En la actualidad ya existen numerosas normas, contempladas en sus reglamentos de construcciones y/o edificaciones que han uniformizado las reglas de la Física de la Construcción. Éstas mencionadas normas por ser muy minuciosas constituyen la base de las medidas físicas que se deben tener en cuenta para proteger las construcciones.

Por lo general todo país debe contar con normativas propias según su tipo de clima, materiales de construcción del medio, idiosincrasia, procesos constructivos referentes a construcciones civiles; equipos y maquinarias, para lo cual cuentan con reglamentos de diseños sismo resistentes, de estructuras,  procesos constructivos, ordenamiento territorial, de uso de materiales, ordenanza de construcciones y edificaciones; pero que poco o nada se tiene con respecto a normativas de patología de edificaciones que permitan evitar, controlar e inhibir daños patológicos en las construcciones. (Sin embargo al seguir y respetar los reglamentos establecidos en los distintos campos mencionados, se puede reducir de manera considerable las posibles afectaciones que se producen en las edificaciones, tomando en cuenta que un factor determinante para lograrlo, será el control de la obra.)

Basándonos en los puntos de vista de la física de la Construcción, el controlar las cargas que intervienen en el proceso constructivo que sobrepasen las cargas de diseño incidiendo en futuras patologías de las edificaciones, es parte de una medida de control para garantizar, más que nada la resistencia y durabilidad de los materiales de la misma.

Por ejemplo en un edificio de oficinas la carga de diseño es de 580 Kg/m2 y la carga a la que se llega durante el proceso de vaciado es de hasta 802 Kg/m2.

 

Dentro de la investigación que hemos realizado se encontró que un instituto de construcción chileno, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo de Chile y la Cámara Chilena de la Construcción, que en el año 2005 ha desarrollado una Guía Técnica para la Prevención de Patologías en Viviendas Sociales. En dicha metodología, que no tiene el rango de norma, ya se logra identificar que las causas que originan la presencia de las patologías se sitúan indistintamente en las fases de diseño, suministro de materiales y equipos, proceso constructivo y/o uso y mantenimiento.

Si bien es cierto, esta guía no es una normativa, esta Guía Técnica  hace con frecuencia mención a aspectos que se deben detallar en la etapa de Diseño, incluyendo los proyectos y especificaciones técnicas de arquitectura, cálculo estructural, instalaciones sanitarias. Y sobretodo se hacen referencias a las Normas Chilenas (NCh) y algunas recomendaciones de fabricantes y proveedores de materiales.

En esta guía, que fue revisada en el presente trabajo, divide una edificación desde el punto de vista de sus patologías en cuatro grandes grupos: Obra Gruesa, Terminaciones (Acabados), Instalaciones Sanitarias y Humedades en Viviendas.

También se indagó en la nueva norma colombiana NSR-10 donde se tocan algunos aspectos de diagnóstico, análisis y reforzamiento de estructuras y edificaciones. Aunque más se orienta a la física de la construcción de cara al sismo. Con respecto al control en su artículo A.1.3.9 considera  que las construcciones  deben someterse  a una supervisión técnica. En el Titulo C, artículo C.1.1.1 de esta norma se proporcionan los requisitos mínimos para el diseño y la construcción de elementos de concreto estructural de cualquier estructura. Y finalmente en el artículo C.5 se establecen criterios para la buena calidad del concreto, mezclado y colocación. Estos artículos son importantes porque funcionan como medidas de protección física de las construcciones, lo cual es lo propio de la física de la construcción. Vale decir que de  todas formas no existe un capítulo dedicado expresamente a la patología de las construcciones.

Con respecto al último Reglamento Nacional de Edificaciones RNE del Perú del 2006, en su título III correspondiente a los grandes áreas de Arquitectura, Estructuras, Instalaciones Sanitarias e Instalaciones Eléctricas y Mecánicas se dan normas orientadas al diseño y a la calidad de la construcción, más no hay una normativa vigente considerando el aspecto patológico de las edificaciones. No explica qué hacer cuando se presente cierta patología en algún elemento de la estructura o edificación.

Finalmente se analizó la nueva norma ecuatoriana de la construcción NEC-11 y en su capítulo 1 se dan los  requisitos y normas que deben cumplir los materiales de construcción, así como las cargas (estática) que son parámetros que incumben a la física de la construcción. Las normas relacionadas a estructuras de hormigón armado, acero, mampostería estructural, construcción en madera, vidrio, geotécnica y cimentaciones dan normas que se basan en los principios de la física, por tanto de aplicarse correctamente nos servirían para controlar, regular e inhibir los procesos físicos que ocasionarían patologías en una la construcción. También en el capítulo de seguridad de vida y accesibilidad se da un paso favorable en este tema como lo especifica su objetivo de mejorar y estandarizar la calidad de la construcción en el país, con el fin de salvaguardar la vida y dignidad de las personas; disminuyendo los riesgos que afecten al bienestar de esta por encima de todo pero también la de los bienes materiales.

 Cabe destacar que tanto las normas de construcción tanto chilena, colombiana, peruana como la ecuatoriana no tienen una normativa clara, específica y orientada a la física y patología de las construcciones. Se podría decir en chile se ha dado ya un paso adelante al elaborar la Guía Técnica para la Prevención de Patologías en Viviendas Sociales antes ya mencionada.

Entre las normativas de control de la construcción en nuestra ciudad, tenemos la Ordenanza Sustitutiva de Edificaciones y Construcciones del Cantón Guayaquil, promulgada por la M.I. Municipalidad de Guayaquil en el año 2000. En ella se incluyen algunos aspectos de los que estamos tratando en el presente módulo de maestría y en la presente temática de investigación.

El objetivo fundamental de la mencionada norma es el establecer normas básicas sobre edificaciones y construcciones, así como también, regular las funciones técnicas y administrativas que le corresponden a la Municipalidad. En lo que respecta al tema de la habitabilidad, la normativa se orienta a la preservación de la calidad ambiental, detallada a continuación:

 

Funcionabilidad de las edificaciones

Iluminación y ventilación natural.

Depósito y preservación temporal de desechos sólidos.

Dimensionamientos mínimos

Protección térmica.

Control de emisiones.

Condiciones sanitarias.

Protección acústica.

 

Ventilación artificial

Protección contra la humedad

 

 

Funcionalidad de las edificaciones: Son normas que de cumplirse permitirán calificar la aptitud del edificio para el uso declarado, o para la reclasificación o cambio de uso de una edificación.

 

Dimensionamientos mínimos

Corresponden

a:

Áreas de plantas por usuario

Altura de piso a tumbado por locales

Ancho y altura de escaleras, corredores y medios de egreso en general.

 

Iluminación y ventilación natural: Relación mínima entre el área de ventana y la del piso para cada tipo de local. Volumen de aire requerido por persona y suministro de aire fresco, en litros por persona.

 

Ventilación artificial: Renovación del aire (recirculación, en m3/minuto/persona); climatización artificial.

 

Condiciones sanitarias: Dotación de unidades sanitarias en atención al tipo de edificios y número de usuarios; estándares para redes.

 

Protección térmica: Aislamiento y ganancia térmica; control de la temperatura y de la humedad.

 

Protección acústica: Normas relacionadas con el control del sonido y de las vibraciones, para lo cual se atenderá a lo siguiente:

 

La ubicación de los locales

La disposición de barreras y materiales de absorción

La utilización de elementos para el amortiguamiento

 

Protección contra la humedad: Control de la humedad ascendente y proveniente del suelo, y aquélla producto de las precipitaciones.

 

Depósito y preservación temporal de desechos sólidos: Normas relativas a la separación de desechos en la fuente; dimensionamientos para el área de bodegaje temporal y, o de retiro de los desechos; localización y características de las áreas de depósito temporal; procesamiento preliminar en la fuente, con control de humo, olores y partículas en suspensión.

 

Control de emisiones: Normas relativas al control de emisiones, tanto en el proceso constructivo como en el funcionamiento de los edificios, relacionados, entre otros, con partículas en suspensión, aceites, material radioactivo, humos, olores, etc.

 

 

También existe la Ordenanza Municipal de Suelo Territorial donde se puede notar que la construcción sobre suelos no aptos para urbanizar genera problemas térmicos, acústicos y de humedad, en las edificaciones implantadas sobre ellos, lo cual se traduce en hundimientos, fisuras de paredes, elevadas temperaturas, problemas con la pintura, pudrición de las estructuras de madera, entre otros.

 

Podríamos concluir que en nuestro país cuenta con algunas normativas que en parte controlan, y regulan ciertas causas de patologías, porque de no cumplirse, traerán como consecuencia dichas enfermedades; más faltan muchas otras que  controle, regulen y/o inhiban de manera clara las causas que generan las patologías de las construcciones desde el diseño del proyecto hasta la entrega definitiva de la obra y durante el tiempo de vida de la obra, razones por la cual es necesario recomendar a las autoridades competentes a nivel de gobierno y a nivel de estudios avanzados direccionar a los profesionales de la construcción a la investigación, a la manera de la experiencia chilena.