Encofrado de hormigón aislante

El encofrado de hormigón aislante o encofrado de hormigón aislado (ICF) es un sistema de encofrado para hormigón armado que generalmente se fabrica 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 entre sí de manera similar a los ladrillos de Lego y crean un encofrado para las paredes o pisos estructurales de un edificio. La construcción con ICF se ha vuelto 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 los desastres naturales .

Los primeros encofrados de hormigón celular de poliestireno expandido se desarrollaron a finales de los años 60, con la expiración de la patente original y la aparición de los plásticos de espuma modernos de BASF. El contratista canadiense Werner Gregori presentó la primera patente para un encofrado de hormigón celular en 1966 con un bloque "de 40 cm de alto por 120 cm de largo con un enclavamiento machihembrado, tirantes metálicos y un núcleo de rejilla reticular". ^[1] Es correcto señalar que una forma primordial de encofrado de hormigón celular se remonta a 1907, como lo demuestra la patente titulada "bloque de construcción", cuyo inventor LR Franklin reivindicaba un ladrillo con forma de paralelepípedo que tenía una cavidad cilíndrica central, conectada a las caras superior e inferior mediante un avellanado. ^[2]

La adopción de la construcción con ICF ha aumentado de manera constante desde la década de 1970, aunque inicialmente se vio obstaculizada por la falta de conocimiento, los códigos de construcción y la confusión causada por muchos fabricantes diferentes que vendían diseños de ICF ligeramente diferentes en lugar de centrarse en la estandarización de la industria . La construcción con ICF ahora forma parte de la mayoría de los códigos de construcción y se acepta en la mayoría de las jurisdicciones del mundo desarrollado.

Los encofrados de hormigón aislantes se fabrican a partir de cualquiera de los siguientes materiales:

• Espuma de poliestireno (generalmente expandida o extruida)
• Espuma de poliuretano (incluida la espuma a base de soja) ^[3]
• Fibra de madera aglomerada con cemento
• Perlas de poliestireno unidas con cemento
• Hormigón celular

Las barras de acero de refuerzo ( barras de refuerzo ) se colocan generalmente 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 "capas" de entre 30 y 120 cm de alto para controlar la presión del hormigón y reducir el riesgo de reventones.

Una vez curado el hormigón, los encofrados se dejan en su lugar de forma permanente para proporcionar una variedad de beneficios, dependiendo de los materiales utilizados:

• Aislamiento térmico
• Insonorización
• Buena calificación de características de combustión superficial
• Espacio para colocar conductos eléctricos y de plomería . El material de encofrado a ambos lados de las paredes permite acomodar fácilmente las instalaciones eléctricas y de plomería.
• Respaldo para paneles de yeso u otros acabados en el interior y estuco , ladrillo u otro revestimiento en el exterior.
• Mejora de la calidad del aire interior
• Niveles de humedad regulados y crecimiento de moho mitigado (amortiguador higiénico)

Los encofrados de hormigón aislante se clasifican comúnmente de dos maneras. Las organizaciones cuya principal preocupación se relaciona con el hormigón los clasifican primero por la forma del hormigón dentro del encofrado. ^{[4] [5]} Las organizaciones cuya principal preocupación se relaciona con la fabricación de los encofrados los clasifican primero por las características de los encofrados mismos. ^[6]

En el caso de los sistemas de paredes planas ICF, el hormigón tiene la forma de una pared plana de hormigón armado sólido, similar a la forma de una pared de hormigón construida utilizando encofrados removibles.

Para los sistemas de rejilla de pantalla ICF, 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 sistemas de rejilla tipo gofre ICF, el hormigón tiene la forma de un híbrido entre el hormigón del sistema de rejilla de pantalla y el hormigón del sistema de pared plana, con una rejilla de hormigón reforzado más gruesa y hormigón más delgado en las áreas centrales donde una rejilla de pantalla tendría material ICF sólido.

Para los sistemas de postes y dinteles ICF, el hormigón tiene un elemento horizontal, llamado dintel , solo en la parte superior del muro (el hormigón horizontal en la parte inferior del muro suele estar presente en forma de cimientos del edificio o dintel del muro de abajo) y elementos 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 de ICF suelen ser de mayor tamaño, ya que están hechos de un material que tiene una gravedad específica menor. Muy frecuentemente, los bordes de los bloques de ICF se hacen entrelazados, lo que reduce o elimina la necesidad de utilizar 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 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 Plank tienen el tamaño de los ICF de Bloque en una dimensión y los ICF de Panel en la otra dimensión.

• Fugas de aire mínimas, si las hay, lo que mejora la comodidad y reduce la pérdida de calor en comparación con las paredes sin una barrera de aire sólida
• Alta resistencia térmica ( valor R ) típicamente superior a 3 K⋅m ² /W (en unidades habituales de EE. UU.: R-17 ^[7] ); esto da como resultado un ahorro de energía en comparación con la mampostería sin aislamiento (ver comparación )
• Aislamiento continuo sin puentes térmicos ni “huecos de aislamiento”, como es habitual en la construcción con estructura de madera.
• La masa térmica , cuando se utiliza bien y se combina con un diseño solar pasivo, puede desempeñar un papel importante en mayores reducciones en el uso de energía, especialmente en climas donde es común que las temperaturas exteriores oscilen por encima de las temperaturas interiores durante el día y por debajo de ellas durante la noche.

• Los encofrados de hormigón aislante crean una pared de hormigón estructural, ya sea monolítica o de postes y vigas, que es hasta diez veces más resistente que las estructuras con estructura de madera.
• Integridad estructural para una mejor resistencia a las fuerzas de la naturaleza, en comparación con los muros enmarcados.
• Los componentes de los sistemas ICF (tanto el hormigón vertido como el material utilizado para fabricar el ICF) no se pudren cuando se mojan.

Las paredes de ICF tienen índices de transmisión acústica mucho más bajos . Las paredes de ICF de espesor estándar han mostrado coeficientes de transmisión acústica (STC) entre 46 y 72 en comparación con 36 para el aislamiento de fibra de vidrio estándar y los paneles de yeso. El nivel de atenuación acústica logrado es una función del espesor de la pared, la masa, los materiales de los componentes y la hermeticidad.

Las paredes de 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] requiere que el aislamiento de espuma plástica (por ejemplo, espuma de poliestireno, espuma de poliuretano) esté separado del interior del edificio por una barrera térmica (por ejemplo, paneles de yeso ), independientemente de la barrera contra incendios proporcionada por el hormigón central. Los encofrados hechos de cemento unido: 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 inherentemente.

Debido a que generalmente se construyen sin una barrera de vapor de plástico, las paredes de ICF pueden regular los niveles de humedad, mitigar la posibilidad de moho y facilitar un interior más cómodo, manteniendo al mismo tiempo un alto rendimiento térmico. Las espumas, sin embargo, pueden emitir gases , algo que no se ha estudiado en profundidad.

Las paredes de 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 las paredes de 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 de ICF está ocupado continuamente (no hay espacios como los que pueden existir entre el aislamiento soplado o de fibra de vidrio y una pared con estructura de madera), presentan más dificultades para el tránsito casual de insectos y alimañas. Además, si bien en ocasiones se pueden hacer túneles en los encofrados de espuma plástica, las paredes interiores de hormigón y el cemento Portland de los encofrados de tipo aglomerado 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 de ICF, se debe tener en cuenta la posibilidad de soportar el peso de los muros que no se apoyan directamente sobre otros muros o sobre los cimientos del edificio. También se debe tener en cuenta que la parte que soporta la carga de un muro de ICF es el hormigón, que, sin preparaciones especiales, no se extiende en ninguna dirección hasta el borde del encofrado. Para los sistemas de rejilla y de poste y dintel, la colocación de los elementos verticales del hormigón se debe organizar de tal manera (por ejemplo, comenzando en esquinas opuestas o cortes (por ejemplo, puertas) y trabajando para encontrarse en un muro continuo) que transfiera adecuadamente la carga desde el dintel (o viga de unión) a la superficie que sostiene el muro.

En Australia, los productos ICF se consideran combustibles, ya que no han superado las pruebas de laboratorio de la norma AS 1530.1-1994. No obstante, han obtenido la acreditación AS 1530.8.1-2007 para su uso en algunas zonas propensas a incendios forestales. Su aplicación se limita a edificios residenciales y comerciales de poca altura. ^{[ cita requerida ]}

La construcción con ICF es menos exigente debido a su modularidad . Se puede emplear mano de obra menos calificada para colocar los encofrados de ICF, aunque se debe tener mucho cuidado al verter el hormigón para asegurarse de que se consolide por completo y se cure de manera uniforme sin agrietarse. A diferencia de la construcción tradicional con vigas de madera, no se requiere ningún soporte estructural adicional, salvo un andamio temporal , para las aberturas, puertas, ventanas o servicios públicos, aunque modificar la estructura después de que el hormigón se haya curado requiere herramientas especiales para cortarlo.

Los muros de ICF se colocan convencionalmente sobre una losa monolítica con pasadores de refuerzo incrustados que conectan los muros a la base.

Las cubiertas de ICF se están convirtiendo en un complemento cada vez más popular para la construcción general de paredes de ICF. Las cubiertas de ICF pesan hasta un 40 % menos que los pisos de hormigón estándar y proporcionan un aislamiento superior. Las cubiertas de ICF también se pueden diseñar junto con paredes de ICF para formar una estructura monolítica continua unida mediante barras de refuerzo. Los techos de cubiertas de ICF son populares en áreas con riesgo de tormentas, ^[14] pero es más difícil construir formas de techo complejas y el hormigón se puede verter solo hasta un punto en superficies en ángulo, a menudo con una inclinación máxima de 7:12. ^[15]

Los muros de ICF se construyen una hilera a la vez, generalmente comenzando en las esquinas y avanzando hacia el centro de los muros. Luego se cortan los bloques de los extremos para que encajen de manera de desperdiciar la menor cantidad de material posible. A medida que se eleva el muro, se colocan los bloques escalonados para evitar juntas verticales largas que pueden debilitar el encofrado de poliestireno. ^[16] Los marcos de estructura conocidos como marcos se colocan alrededor de las aberturas para darles mayor resistencia y servir como puntos de sujeción para ventanas y puertas.

Los acabados interiores y exteriores y las fachadas se fijan directamente a la superficie del ICF o a los extremos de los tirantes, según el tipo de ICF. Las fachadas de ladrillo y mampostería requieren una cornisa o un ángulo de repisa extendidos en el nivel del piso principal, pero por lo demás no es necesario realizar modificaciones. Las superficies interiores de las paredes de poliestireno ICF deben cubrirse con paneles de yeso u otros revestimientos de pared. ^[17] Durante los primeros meses inmediatamente posteriores a la construcción, pueden evidenciarse pequeños problemas con la humedad interior a medida que se cura el hormigón, 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, un aislamiento de espuma exterior instalado incorrectamente podría ser un acceso fácil para el agua subterránea y los insectos. Para ayudar a prevenir estos problemas, algunos fabricantes fabrican bloques de espuma tratados con insecticidas y promueven la instalación de láminas de drenaje y otros métodos de impermeabilización. Se instalan tejas de drenaje para eliminar el agua.

Los conductos de plomería y electricidad se pueden colocar dentro de los moldes y verterlos en su lugar, aunque los problemas de asentamiento podrían hacer que las tuberías se rompan, creando reparaciones costosas. Por esta razón, los conductos de plomería y los cables eléctricos generalmente se incrustan directamente en la espuma antes de aplicar los revestimientos de las paredes. Se suele utilizar 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 enrutan con herramientas de carpintería simples. Se fabrican versiones de herramientas de carpintería simples adecuadas para moldes de tipo aglomerado con cemento para un uso similar con hormigón celular curado en autoclave .

El costo inicial de usar ICF en lugar de técnicas de construcción convencionales es sensible al precio de los materiales y la mano de obra, pero construir usando ICF puede agregar entre un 3 y un 5 por ciento al precio total de compra en comparación con construir con estructura de madera. ^[19] En la mayoría de los casos, la construcción con ICF costará aproximadamente un 40% menos que la construcción convencional (sótano) debido al ahorro de mano de obra al combinar múltiples pasos en un solo paso. Sobre el nivel del suelo, la construcción con ICF suele ser más cara, pero cuando se agregan aberturas grandes, la construcción con ICF se vuelve muy rentable. Las aberturas grandes en la construcción convencional requieren cabezales grandes y postes de soporte, mientras que la construcción con ICF reduce el costo, ya que solo se necesita acero de refuerzo directamente alrededor de la abertura.

La construcción con ICF puede permitir que unidades de calefacción y refrigeración hasta un 60% más pequeñas presten servicio a la misma superficie, lo que puede reducir el coste de la casa final en unos 0,75 dólares por pie cuadrado. Por tanto, el coste neto adicional estimado puede ser de entre 0,25 y 3,25 dólares. ^{[20] [21]} Las casas con ICF también pueden optar a créditos fiscales en algunas jurisdicciones ((cn)), lo que reduce aún más los costes.

Los edificios de ICF son menos costosos a largo plazo, ya que requieren menos energía para calentar y enfriar un espacio del mismo tamaño en comparación con una variedad de otros métodos de construcción comunes. Además, los costos de seguro pueden ser mucho más bajos, ya que las casas de ICF son mucho menos susceptibles a daños por terremotos, inundaciones, huracanes, incendios y otros desastres naturales. Los costos de mantenimiento y conservación también se reducen, ya que los edificios de ICF no contienen madera, que puede pudrirse con el tiempo o ser atacada por insectos y roedores. ^[22]

En zonas propensas a terremotos y huracanes, la construcción con ICF proporciona resistencia, resistencia a impactos, durabilidad, excelente aislamiento acústico y hermeticidad. La construcción con ICF es ideal en climas moderados y mixtos con variaciones significativas de temperatura diaria, en edificios diseñados para beneficiarse de estrategias de masa térmica . ^[23]

El valor R de aislamiento solo ( valor R ) de los ICF varía de R-12 a R-28, lo que puede ser un buen valor R para las paredes. ^[24] El ahorro de energía en comparación con las paredes enmarcadas está en un rango de 50% a 70%. ^{[25] [26]}

En el Reino Unido, los edificios construidos utilizando ICF pueden no ser adecuados para los propietarios que deseen liberar capital mediante la liberación de capital . ^[27]

• Poliestireno
• Hormigón armado
• Aislamiento térmico
• Eficiencia de conversión de energía
• Conservación de energía

• Angeli C., "SEGURIDAD, EFICIENCIA Y AHORRO DE COSTOS EN LA CONSTRUCCIÓN - Estudios científicos sobre el sistema constructivo ICF - Encofrado de Hormigón Aislante" - Youcanprint, 2020, ISBN 978-88-31668-54-5