El encofrado de hormigón aislante o encofrado de hormigón aislado (ICF) es un sistema de encofrado para hormigón armado generalmente elaborado con un aislamiento térmico rígido que permanece en su lugar como sustrato interior y exterior permanente para paredes, pisos y techos. Los encofrados son unidades modulares entrelazadas que se apilan en seco (sin mortero ) y se rellenan con hormigón . Las unidades se unen como si fueran ladrillos de Lego y crean una forma para las paredes o pisos estructurales de un edificio. La construcción ICF se ha convertido en algo común tanto para la construcción comercial de poca altura como para la construcción residencial de alto rendimiento a medida que se adoptan códigos de construcción más estrictos en materia de eficiencia energética y resistencia a desastres naturales .
Las primeras formas de pared ICF de poliestireno expandido se desarrollaron a finales de la década de 1960 con la expiración de la patente original y la llegada de las modernas espumas plásticas por parte de BASF. El contratista canadiense Werner Gregori presentó la primera patente para un encofrado de hormigón celular en 1966 con un bloque "que medía 16 pulgadas de alto por 48 pulgadas de largo con un enclavamiento machihembrado, bridas metálicas y un núcleo de rejilla tipo gofre". [1] Es cierto señalar que una forma primordial de encofrado ICF se remonta a 1907, como lo demuestra la patente titulada “building-block”, del inventor LR Franklin. Esta patente reivindica un ladrillo con forma de paralelepípedo que tiene una cavidad cilíndrica central, unida a las caras superior e inferior mediante avellanado. [2]
La adopción de la construcción ICF ha aumentado constantemente desde la década de 1970, aunque inicialmente se vio obstaculizada por la falta de conciencia, los códigos de construcción y la confusión causada por muchos fabricantes diferentes que vendían diseños ICF ligeramente diferentes en lugar de centrarse en la estandarización de la industria . La construcción ICF ahora forma parte de la mayoría de los códigos de construcción y es aceptada en la mayoría de las jurisdicciones del mundo desarrollado.
Los encofrados de hormigón aislante se fabrican con cualquiera de los siguientes materiales:
Las barras de acero de refuerzo ( barras de refuerzo ) generalmente se colocan dentro de los encofrados antes de verter el hormigón para darle resistencia a la flexión , similar a los puentes y edificios de gran altura hechos de hormigón armado. Al igual que otros encofrados de hormigón, los encofrados se rellenan con hormigón en "elevaciones" de 1 a 4 pies de altura para controlar la presión del hormigón y reducir el riesgo de reventones.
Una vez curado el concreto, los encofrados se dejan en su lugar de forma permanente para brindar una variedad de beneficios, según los materiales utilizados:
Las formas de hormigón aislante se clasifican comúnmente de dos maneras. Las organizaciones cuya primera preocupación se relaciona con el hormigón las clasifican primero por la forma del hormigón dentro del molde. [4] [5] Las organizaciones cuya primera preocupación se relaciona con la fabricación de los formularios las clasifican primero por las características de los formularios mismos. [6]
Para los ICF del sistema de pared plana, el concreto tiene la forma de una pared plana de concreto reforzado sólido, similar a la forma de una pared de concreto construida con encofrados removibles.
Para los ICF Screen Grid System, el hormigón tiene la forma del metal en una pantalla, con canales horizontales y verticales de hormigón armado separados por áreas de material de encofrado sólido.
Para los ICF con sistema de rejilla tipo gofre, el concreto tiene la forma de un híbrido entre el concreto del sistema Screen Grid y Flat Wall, con una rejilla de concreto reforzado más grueso y concreto más delgado en las áreas centrales donde una rejilla de pantalla tendría material ICF sólido.
Para los ICF de sistemas de postes y dintel, el concreto tiene un miembro horizontal, llamado dintel , solo en la parte superior de la pared (el concreto horizontal en la parte inferior de la pared a menudo está presente en la forma de la base del edificio o el dintel de la pared). abajo.) y miembros verticales, llamados postes, entre el dintel y la superficie sobre la que descansa el muro.
La forma exterior del ICF es similar a la de una unidad de mampostería de hormigón , aunque los bloques ICF suelen ser de mayor tamaño ya que están hechos de un material que tiene una gravedad específica más baja. Muy frecuentemente, los bordes de los bloques ICF están hechos para entrelazarse, reduciendo o eliminando la necesidad del uso de un material de unión entre los bloques.
Los paneles ICF tienen la forma rectangular plana de una sección de pared plana; a menudo tienen la altura de la pared y tienen un ancho limitado por la manipulabilidad del material en tamaños más grandes y por la utilidad general del tamaño del panel para construir paredes.
Los ICF de tablones tienen el tamaño de los ICF de bloque en una dimensión y los ICF de panel en la otra dimensión.
Las paredes ICF tienen tasas de transmisión acústica mucho más bajas . Las paredes ICF de espesor estándar han mostrado coeficientes de transmisión de sonido (STC) entre 46 y 72 en comparación con 36 para el aislamiento de fibra de vidrio y los paneles de yeso estándar. El nivel de atenuación del sonido logrado es función del espesor de la pared, la masa, los materiales de los componentes y la estanqueidad al aire.
Las paredes ICF pueden tener una clasificación de resistencia al fuego de cuatro a seis horas y propiedades de combustión superficial insignificantes. El Código Internacional de Construcción: 2603.5.2 [8] exige que el aislamiento de espuma plástica (p. ej., espuma de poliestireno, espuma de poliuretano) esté separado del interior del edificio mediante una barrera térmica (p. ej., paneles de yeso ), independientemente de la barrera contra incendios proporcionada por el hormigón central. Los encofrados fabricados con cemento, fibras de madera (por ejemplo, [9] ), perlas de poliestireno (por ejemplo, [10] [11] ) o aire (es decir, hormigón celular, por ejemplo, [12] ) tienen una clasificación de resistencia al fuego inherente.
Debido a que generalmente se construyen sin una lámina de barrera de vapor de plástico, las paredes ICF pueden regular los niveles de humedad, mitigar el potencial de moho y facilitar un interior más cómodo manteniendo un alto rendimiento térmico. Las espumas, sin embargo, pueden desprender gases , algo que no está bien estudiado.
Las paredes ICF se pueden fabricar con una variedad de materiales reciclados que pueden minimizar el impacto ambiental del edificio. El gran volumen de hormigón utilizado en los muros ICF ha sido criticado, ya que la producción de hormigón contribuye en gran medida a las emisiones de gases de efecto invernadero. [13]
Debido a que todo el espacio interior de las paredes ICF está continuamente ocupado (no hay espacios como pueden ocurrir entre el aislamiento soplado o de fibra de vidrio y una pared con estructura de madera), plantean más dificultades para el tránsito ocasional de insectos y alimañas. Además, si bien ocasionalmente se pueden hacer túneles en los encofrados de espuma plástica, los muros interiores de concreto y el cemento Portland de los encofrados aglomerados con cemento crean una barrera mucho más desafiante para los insectos y las alimañas que las paredes hechas de madera.
Al diseñar un edificio que se construirá con muros ICF, se debe considerar soportar el peso de cualquier muro que no descanse directamente sobre otros muros o los cimientos del edificio. También se debe tener en cuenta el entendimiento de que la parte portante de un muro ICF es el hormigón, que, sin preparaciones especiales, no se extiende en ninguna dirección hasta el borde del encofrado. Para sistemas de rejilla, postes y dinteles, la colocación de los miembros verticales del concreto debe organizarse de tal manera (p. ej., comenzando en esquinas o cortes opuestos (p. ej. puertas) y trabajando para unirse en una pared continua) para transferir adecuadamente la carga desde el dintel (o viga de unión) a la superficie que soporta la pared.
En Australia, los productos ICF se consideran combustibles ya que no han pasado las pruebas de laboratorio AS 1530.1-1994. Sin embargo, han obtenido la acreditación AS 1530.8.1-2007 para su uso en algunas zonas propensas a incendios forestales. Su aplicación se limita a viviendas comerciales y residenciales de poca altura. [ cita necesaria ]
La construcción ICF es menos exigente debido a su modularidad . Se puede emplear mano de obra menos calificada para colocar los encofrados ICF, aunque se debe tener cuidado al verter el concreto para asegurarse de que se consolide completamente y se cure uniformemente sin agrietarse. A diferencia de la construcción tradicional con vigas de madera, no se requiere soporte estructural adicional aparte de andamios temporales para aberturas, puertas, ventanas o servicios públicos, aunque modificar la estructura después de que el concreto fragüe requiere herramientas especiales para cortar el concreto.
Los muros ICF se colocan convencionalmente sobre una losa monolítica con pasadores de varilla incrustados que conectan los muros con los cimientos.
Las terrazas ICF se están convirtiendo en una adición cada vez más popular a la construcción general de muros ICF. Las tarimas ICF pesan hasta un 40% menos que los pisos de concreto estándar y brindan un aislamiento superior. Las plataformas ICF también se pueden diseñar junto con las paredes ICF para formar una estructura monolítica continua unida por barras de refuerzo. Los techos de plataforma ICF son populares en áreas de tormentas, [14] pero es más difícil construir techos con formas complejas y el concreto solo se puede verter hasta cierto punto en superficies en ángulo, a menudo con una inclinación máxima de 7:12. [15]
Los muros ICF se construyen una fila a la vez, generalmente comenzando en las esquinas y avanzando hacia el centro de los muros. Luego, los bloques de los extremos se cortan para que encajen y desperdiciar la menor cantidad de material posible. A medida que se eleva el muro, los bloques se escalonan para evitar largas costuras verticales que puedan debilitar el encofrado de poliestireno. [16] Los marcos estructurales conocidos como dólares se colocan alrededor de las aberturas para darles mayor resistencia y servir como puntos de fijación para ventanas y puertas.
Los acabados y fachadas interiores y exteriores se fijan directamente a la superficie ICF o a los tirantes, según el tipo de ICF. Las fachadas de ladrillo y mampostería requieren una repisa extendida o un ángulo de estante en el nivel del piso principal, pero por lo demás no son necesarias modificaciones. Las superficies interiores de las paredes de poliestireno ICF deben cubrirse con paneles de yeso u otros revestimientos para paredes. [17] Durante los primeros meses inmediatamente después de la construcción, pueden ser evidentes problemas menores con la humedad interior a medida que el concreto cura, lo que puede dañar el panel de yeso. La deshumidificación se puede lograr con pequeños deshumidificadores residenciales o utilizando el sistema de aire acondicionado del edificio.
Dependiendo de la experiencia del contratista y de la calidad de su trabajo, el aislamiento de espuma exterior instalado incorrectamente podría ser un fácil acceso para el agua subterránea y los insectos. Para ayudar a prevenir estos problemas, algunos fabricantes fabrican bloques de espuma tratados con insecticida y promueven la instalación de láminas de drenaje y otros métodos de impermeabilización. Se instalan tejas de drenaje para eliminar el agua.
Los conductos eléctricos y de plomería se pueden colocar dentro de los moldes y verterlos en su lugar, aunque los problemas de asentamiento podrían causar que las tuberías se rompan, generando reparaciones costosas. Por esta razón, los cables de plomería y conductos, así como los cables eléctricos, generalmente se incrustan directamente en la espuma antes de aplicar el revestimiento de las paredes. Comúnmente se usa un cuchillo caliente o una motosierra eléctrica para crear aberturas en la espuma para colocar tuberías y cables. Los cables eléctricos se insertan en el ICF utilizando un perforador de cables. [18] mientras que los ICF hechos de otros materiales generalmente se cortan o fresan con herramientas simples de carpintería. Se fabrican versiones de herramientas de carpintería simples adecuadas para encofrados de cemento para uso similar con hormigón celular esterilizado en autoclave .
El costo inicial de utilizar ICF en lugar de técnicas de construcción convencionales es sensible al precio de los materiales y la mano de obra, pero la construcción con ICF puede agregar entre un 3 y un 5 por ciento al precio total de compra en comparación con la construcción con estructura de madera. [19] En la mayoría de los casos, la construcción de ICF costará aproximadamente un 40% menos que la construcción convencional (sótano) debido al ahorro de mano de obra al combinar múltiples pasos en uno solo. Por encima del nivel del suelo, la construcción ICF suele ser más costosa, pero cuando se agregan aberturas grandes, la construcción ICF se vuelve muy rentable. Las aberturas grandes en la construcción convencional requieren grandes cabeceras y postes de soporte, mientras que la construcción ICF reduce el costo, ya que solo se necesita acero de refuerzo directamente alrededor de la abertura.
La construcción de ICF puede permitir que unidades de calefacción y refrigeración hasta un 60% más pequeñas den servicio a la misma superficie, lo que puede reducir el coste de la casa final en aproximadamente 0,75 dólares por pie cuadrado. Por lo tanto, el costo adicional neto estimado puede oscilar entre $ 0,25 y $ 3,25. [20] [21] Las viviendas ICF también pueden calificar para créditos fiscales en algunas jurisdicciones ((cn)), lo que reduce aún más los costos.
Los edificios ICF son menos costosos con el tiempo, ya que requieren menos energía para calentar y enfriar espacios del mismo tamaño en comparación con una variedad de otros métodos de construcción comunes. Además, los costos del seguro pueden ser mucho más bajos, ya que las casas ICF son mucho menos susceptibles a daños por terremotos, inundaciones, huracanes, incendios y otros desastres naturales. Los costes de mantenimiento y conservación también se reducen, ya que los edificios ICF no contienen madera, que puede pudrirse con el tiempo o ser atacada por insectos y roedores. [22]
En áreas sísmicas y propensas a huracanes, la construcción ICF proporciona solidez, resistencia a impactos, durabilidad, excelente aislamiento acústico y hermeticidad. La construcción ICF es ideal en climas moderados y mixtos con importantes variaciones de temperatura diarias, en edificios diseñados para beneficiarse de estrategias de masa térmica . [23]
El valor R del aislamiento por sí solo ( valor R ) de los ICF varía de R-12 a R-28, lo que puede ser un buen valor R para paredes. [24] El ahorro de energía en comparación con las paredes con marco está en un rango del 50% al 70%. [25] [26]
En el Reino Unido, los edificios construidos con ICF pueden no ser adecuados para propietarios que deseen liberar capital mediante la liberación de capital . [27]