Sistema para la preparación, ensamblado y fabricación de elementos modulares a pie de obra,

según el cual se prevé al menos una factoría que se sitúa a pie de obra, capaz de permitir la realización en ella de una serie de elementos o módulos específicos del edificio o de la construcción sin necesidad de montar un taller, cuyas zonas de trabajo se disponen todas ellas en torno o a lo largo de una plataforma (1), provista de medios de rodadura (2) que le proporcionan movilidad para desplazarse de obra en obra

Sistema para la preparación, ensamblado y fabricación de elementos modulares a pie de obra.

Objeto de la invención

La industria de la construcción soporta la fama de ser una industria anticuada, incluso hay quienes cuestionan su carácter de industria. Se le achaca el empleo de sistemas de construcción milenarios y sobre todo que su utilización no ha evolucionado suficientemente hacia modos de construir industrializados.

Se trata de una industria peculiar, que utiliza sistemas que han soportado la crítica del tiempo, que se desarrolla sobre unos presupuestos de costes mínimos (el elevado coste de los edificios normalmente tiene mucho más que ver con la especulación del suelo que con el coste de la edificación propiamente dicha), capaz de proporcionar actividad a la mano de obra menos cualificada y preparada de la sociedad, para producir productos de una gran durabilidad y flexibilidad, adaptados a muy diversos ambientes culturales y que además constituyen verdaderos prototipos que no obstante funcionan notablemente bien en conjunto.

Antecedentes de la invención

En los últimos 50 años, la construcción ha experimentado un importante avance industrial en dos direcciones. Por un lado han aparecido numerosos materiales y sistemas nuevos, producto del avance industrial general en otros ámbitos de la industria. Por otro lado, el trabajo en obra ha experimentado un proceso de mecanización acelerado que, en los países desarrollados, ha disminuido mucho la mano de obra en el tajo, y mejorado además las condiciones de trabajo de la mano de obra que persiste.

Para comprender mejor el papel que en la construcción puede llegar a representar una factoría de obra móvil, ayuda comparar la industria actual de la construcción con la del automóvil, en la que existe una factoría de montaje donde se ensamblan componentes que han sido fabricados en otras factorías y transportados a la factoría de montaje, donde los distintos componentes se van ensamblando secuencialmente hasta formar como producto final el automóvil terminado. Hoy día, los componentes llegan a la factoría de montaje, con un tiempo de anticipación mínimo y no requieren un almacenaje previo en ella. Además, en la cadena de montaje, se ensamblan distintos modelos de la marca, con distintas personalizaciones, pues es habitual fabricar el coche sobre el pedido específico (color y diferentes opciones) del comprador.

Con este sistema se obtiene una producción masiva de automóviles, "just in time" y sobre pedido. El automóvil, es un producto de pequeño tamaño, de gran valor y móvil, por lo que es fácilmente transportable a su destino final.

En la construcción tradicional de edificios, el esquema tiene algunas semejanzas y notables diferencias también:

Lo semejante estriba en que los edificios se construyen con materiales y componentes fabricados, en su mayor parte, en lugares y factorías exteriores a la obra y son transportados a la obra para ser colocados en ella.

Las diferencias comienzan en que la obra es una verdadera factoría de montaje, única por cada edificio, es decir, una factoría de montaje que produce un solo producto, el edificio. Ello significa, que por cada edificio ha sido necesario instalar una nueva factoría de montaje, que al final de la obra ha tenido que desmantelarse. La causa de ello, es que el producto producido, es de gran tamaño y fijo (no es móvil) y además, en proporción a su tamaño, de menor valor que el automóvil.

Cualquiera puede comprender que la construcción de edificios es mucho más difícil de industrializar que la fabricación de automóviles. A ello hay que añadir, que los automóviles se fabrican en una gama de modelos limitada con opciones de personalización también limitadas. Por el contrario, cada edificio es distinto de los demás, y en la inmensa mayoría de los casos constituye un prototipo único.

Un intento de industrializar la construcción es la llamada "construcción modular". En este sistema, se divide el edificio en fragmentos tridimensionales de menor tamaño, que son producidos en una factoría de ensamblaje, en forma similar a los automóviles, a partir de componentes fabricados y transportados desde otras factorías externas. Los distintos fragmentos así producidos son después transportados a la obra y montados allí formando el edificio.

Con ser éste un intento serio de industrializar la construcción de edificios ha tenido poco éxito por varias causas. Por un lado, los fragmentos en que se subdivide el edificio ni pueden ser tan pequeños como un coche ni poseer un valor propio tan alto como este. Esto origina dos tipos de problemas:

Por otro lado, el sistema requiere un montaje en obra que no existe en la industria del automóvil y que grava aún más el sistema.

Con objeto de evitar los costes de transporte, cuando la distancia a transportar es considerable, el número de elementos a fabricar es suficiente, y el espacio disponible en obra lo permite, hoy día se montan plantas y talleres de prefabricación a pie de obra.

La decisión es sencilla, basta comparar los costes de transporte de los elementos a prefabricar, desde la factoría externa más cercana, y compararlos con los costes de implantación y desmantelamiento (al final de la obra) de una planta de prefabricación a pie de obra.

Descripción de la invención

Se trata de sustituir esta práctica de instalar una factoría a pie de obra, para prefabricados de hormigón, para tabiquerías tipo mampara y para otros diversos elementos de obra por una factoría móvil, capaz de trasladarse de una obra a otra con unos costes mínimos.

El número de elementos o componentes de un edificio que pueden fabricarse en factoría a pie de obra es muy numeroso. Entre ellos se encuentran ciertos núcleos (que suelen situarse junto a ciertas paredes) de instalaciones verticales de agua, desagües, ventilación y evacuación de humos, que dan servicio a cuartos de baño, cocinas y "áreas húmedas" de los edificios. Para ello, dichos núcleos se subdividen en porciones o módulos que se corresponden con cada una de las plantas del edificio. Fabricados estos módulos, se montan conectando cada uno de ellos con los inmediatos superior e inferior.

El empleo de este sistema de construcción basado en pequeñas factorías móviles situadas a pie de obra permite:

Pero además, una factoría móvil, reúne todas las ventajas del trabajo en factoría frente al trabajo en obra: creación de un ambiente de trabajo más sano, seguro y controlado, lo que se traduce en una mejora de las condiciones de trabajo, de la calidad del producto, y de la productividad del sistema.

Las características generales más relevantes de la factoría móvil derivan de su propio concepto. Las principales características de la factoría móvil son:

1. Sistema para la preparación, ensamblado y fabricación de elementos modulares a pie de obra, caracterizado porque para su desarrollo se prevé al menos una factoría que se sitúa a pie de obra, capaz de permitir la realización en ella de una serie de elementos o módulos específicos del edificio o de la construcción sin necesidad de montar un taller, cuyas zonas de trabajo se disponen todas ellas en torno o a lo largo de una plataforma, provista de medios de rodadura que le proporcionan movilidad para desplazarse de obra en obra.

2. Sistema, según la reivindicación anterior, caracterizado porque la factoría que se prevé para su desarrollo comprende al menos tres áreas diferenciadas de trabajo: a) un área de alimentación y preprocesado de materiales; b) un área compuesta por una célula robotizada de ensamblaje; y c) una zona para la inspección, acabado final y entrega del módulo finalizado.

3. Sistema, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el producto obtenido en la factoría en la que se desarrolla este sistema es un producto completamente acabado, que no necesita ninguna tarea de ensamblaje del producto final.

4. Sistema, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la factoría móvil que lo integra es autónoma en suministro de energía, al estar dotado de un sistema de generación de energía que le permite operar con independencia de las condiciones de suministro de energía del lugar de trabajo.

5. Sistema, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la factoría móvil que lo integra está dotada de un centro de control instalado en ella con el cual se supervisa y modificar el proceso de producción, presentado dicho centro de control un sistema de comunicaciones con una oficina de diseño conectada de forma remota con la planta.

6. Sistema, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en al menos una factoría de las previstas en este sistema se fabrican módulos en los que existe una concentración de instalaciones con agua, que conforman un módulo por planta en el que se incorporan durante el proceso de fabricación los circuitos de agua fría y caliente, conjuntamente con los desagües, la instalación de ventilación y la de evacuación de humos, los cuales, una vez conectados entre sí, conforman un núcleo vertical de instalaciones del edificio.

7. Sistema, según la reivindicación 6, caracterizado porque dicha factoría dispone de unos medios de alimentación y corte de piezas tubulares, donde las piezas tubulares son cortadas a la medida adecuada de forma automática, de un área de disposición de conectores y una zona de preensamblado, disponiéndose en ella los conectores clasificados de manera que faciliten el proceso automatizado para ser llevados a la zona de preensamblado para su unión previa con una pieza tubular.

8. Sistema, según las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque dicha factoría cuenta con una célula robotizada cuenta con un robot industrial ABB IRB2400 y una mesa de trabajo rotativa donde se ensambla el módulo de instalaciones. La característica principal de esta célula es la fijación del módulo ("fixture"). Es necesaria la fijación de la estructura a la mesa. Normalmente esta fijación es un sistema mecánico previamente realizado y en el cual se van disponiendo las piezas para su unión. En esta célula la fijación va incluida en el diseño del módulo y dentro del proceso de ensamblaje. La estructura es autoportante y actúa de fijación ("Self-fixturing"). El proceso de ensamblado es, a su vez, de fijación.

9. Sistema, según las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque la célula robotizada cuenta con un sistema de intercambio de herramientas que permite la realización de distintas tareas asociadas a la realización de un producto completo y totalmente acabado.