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Jun 21, 2023

El material de pared compuesto mineral reforzado con fibra de Renco se entrelaza de manera similar a los ladrillos Lego. Las únicas herramientas que necesitaba un equipo de unos 11 trabajadores eran pistolas de pegamento para dispensar un adhesivo patentado y mazos de goma para empujar los bloques a su posición final en un proyecto residencial en Florida. Foto cortesía de Renco USA Inc.

El acero y el hormigón han sido los materiales dominantes para usos estructurales durante los últimos cien años, con la incorporación en la construcción de varios pisos durante los últimos 30 años de madera laminada y madera contralaminada. Pero a medida que la actual escasez de mano de obra y los mercados volátiles tanto para el acero estructural como para el concreto continúan obstaculizando los intentos de los estimadores de mantener los costos bajos, una compañía con sede en Florida está armando un sistema de construcción alternativo, bloque por bloque reforzado con fibra de vidrio.

Renco USA está fabricando un sistema de construcción patentado de compuesto mineral reforzado con fibra (MCFR) que utiliza bloques que se entrelazan como ladrillos Lego para crear de todo, desde paredes estructurales hasta pisos y techos. Los materiales de construcción, que son una combinación de fibras de vidrio recicladas, resina y compuestos de calcio naturales, se fabrican en las instalaciones de fabricación de Renco en Júpiter, Florida, mediante un proceso similar al moldeo por inyección. Este enfoque permite a la empresa darle al material cualquier forma necesaria, desde bloques de construcción para paredes que se unen, hasta vigas de techo, vigas y plataformas de piso que se conectan de manera similar. Lo que fusiona las piezas de MCFR es un agente adhesivo de metacrilato de metilo, similar al que ya se utiliza para conexiones aeroespaciales, marítimas y de camiones grandes. No se necesitan trabajos pesados ​​de corte, soldadura o albañilería, y los contratistas comerciales que instalan equipos mecánicos, eléctricos y de plomería pueden usar los mismos métodos que en la construcción convencional de concreto o acero para colgar conductos e instalar conductos, tuberías, cableado o cajas de conexiones.

El modelo 3D del proyecto Lakewood Road de Renco USA muestra cada ladrillo MCRF, pieza de cubierta y viga de techo, y está codificado por colores para mostrar la secuencia de construcción y qué pieza va a dónde. Modelo 3D cortesía de Renco USA Inc.

Foto cortesía de Renco USA Inc.

Es importante destacar que una vez moldeado en bloques u otras formas, el MCFR funciona bien. Pruebas exhaustivas del material relativamente liviano han demostrado que es excepcionalmente fuerte, al tiempo que exhibe otras propiedades indicativas de durabilidad a largo plazo.

Renco ha probado aún más su producto mediante la construcción de una variedad de prototipos de estructuras en otros países, incluida Turquía, donde se fabricó inicialmente el material. Ahora, Renco está poniendo a prueba su producto en los EE. UU. a través de un proyecto multifamiliar de cuatro edificios de $21 millones que está a punto de completarse en Palm Springs, Florida, cerca de West Palm Beach. La construcción del desarrollo de 96 unidades está a cargo de Coastal Construction. El cofundador de Renco, Tom Murphy, Jr., también es fundador, presidente y director ejecutivo de Coastal Construction Group, que ocupó el puesto 169 en la lista de los 400 principales contratistas de 2023 de ENR. El estudio de arquitectura Arquitectonica, con sede en Miami, diseñó el proyecto.

La construcción del proyecto (o, para ser más precisos, su montaje) ha requerido un equipo de sólo unos 11 trabajadores con distintos niveles de habilidad y experiencia para erigir los edificios de tres pisos utilizando sólo los materiales fabricados y su adhesivo patentado.

Las pistolas de pegamento para aplicar el adhesivo y los mazos de goma para martillar los bloques entrelazados son las únicas herramientas necesarias, y sin necesidad de equipos pesados ​​como grúas y elevadores, el sitio estaba tranquilo en comparación con los lugares de trabajo típicos, dijo Murphy a ENR durante una visita a el proyecto casi terminado a principios de agosto.

La colocación de las losas del piso de los edificios, que están atornilladas al sistema de paredes, por parte del proveedor de concreto Cemex a través del contratista de concreto Woodland Tilt-up, proporcionó los niveles de ruido más notables durante la construcción de los edificios, dice el equipo del proyecto. Todo el exceso de materiales de construcción se llevó a las instalaciones de fabricación de Renco para volver a fundirlos y reutilizarlos en proyectos futuros.

Las secciones de pared, piso y techo de compuesto mineral reforzado con fibra de Renco USA (abajo) se fabrican en un proceso similar al moldeo por inyección en las instalaciones de la compañía en Júpiter, Florida. Estos moldes de acero forman los bloques y las plataformas a partir de materias primas como material triturado reciclado. vaso. Las conexiones (arriba) se probaron sísmicamente hasta que fallaron y revelaron uniones elásticas pero fuertes dentro del sistema general del edificio. Fotos cortesía de Renco USA Inc.

"Trabajamos en este [sistema] durante más de 10 años", le dice Murphy a ENR. "Tuvimos que seguir cambiándolo para hacerlo mejor y más fácil de trabajar", dice. "A medida que lo hacíamos, construir un edificio con él se volvió más rápido y más fácil, y... el edificio se hizo más fuerte cada vez".

Murphy agrega que debido a que los trabajadores no requieren ninguna capacitación especializada (el sistema MCFR utiliza planos codificados por colores y modelos 3D del sistema de enclavamiento que los nuevos trabajadores pueden seguir fácilmente), el sistema también es una opción económica para el contratista desde una perspectiva laboral. como en términos de herramientas y materiales.

Para determinar la resistencia a la flexión del producto bajo el viento, un laboratorio de pruebas disparó un 2x4 de madera a 55 mph contra una pared de Renco. Después de sobrevivir a la prueba del misil, se estimó que la carga de diseño era capaz de soportar vientos de hasta 275 mph. Foto cortesía de Renco USA Inc.

El sistema MCFR de Renco USA califica para puntos LEED por su contenido reciclado, está clasificado para soportar vientos de hasta aproximadamente 275 mph y sus bloques, vigas, plataformas y adhesivos han pasado pruebas en laboratorios certificados por ANSI en cuanto a rendimiento estructural, características físicas y resistencia al fuego. . Debido a la resina en su composición, el material MCFR elimina la humedad en lugar de absorberla. Cuando se probó el material para detectar infestaciones de insectos, un terrario lleno con uno de los componentes de Renco junto con una termita reina y 99 machos se convirtió en un bloque intacto y 100 termitas muertas un mes después.

El 8 de agosto, Renco cerró una primera ronda de financiación mediante la emisión de 18 millones de dólares en notas convertibles, valorando la empresa en 318 millones de dólares. Ese hito, junto con el proyecto de Palm Springs y las instalaciones de fabricación de la empresa en Júpiter, sólo fue posible gracias al trabajo que comenzó hace más de una década.

El punto de partida en el desarrollo de la empresa se produjo hace unos 13 años, cuando el cofundador de Renco, Engin Yesil, a quien Murphy conoció como un conocido social de Miami durante varios años, se acercó al contratista con su idea de un sistema de bloques entrelazados para la construcción. A los pocos meses de que los dos hombres discutieran la idea, Yesil le había proporcionado a Murphy modelos digitales y físicos de un posible sistema de bloques entrelazados.

Una de las primeras contrataciones de Murphy fue el presidente de Renco USA, Kenneth Smuts, ex ejecutivo de Coastal Construction y ejecutivo de bienes raíces del grupo relacionado en Miami antes de eso. Con múltiples títulos de ingeniería, Smuts se puso a trabajar de inmediato en lo que eventualmente se convertiría en una serie de más de 400 pruebas para que el producto fuera aceptado en el Código Internacional de Construcción.

"[Realizar las pruebas y la certificación] fue un retroceso a mi educación y formación como ingeniero", dijo Smuts. Más de una década de pruebas y perfeccionamiento del sistema hicieron que Smuts “viajara por todo el país y trabajara a través de todas estas diferentes organizaciones”, dice.

Smuts añade que se realizaron decenas de pruebas de productos, en cuatro direcciones, para encontrar posibles puntos débiles. "Sólo las pruebas de materiales fueron algo más de 100", estima.

El conjunto de piso-techo de Renco que contiene un sistema de piso de carga MCFR cumplió con las condiciones de aceptación descritas en ASTM E119 durante un total de 60 minutos. La prueba se llevó a cabo en Intertek en Texas.Fotos cortesía de Renco USA Inc.

Encontrar un adhesivo que conectara suficientemente los distintos componentes del sistema resultó complicado. “Necesitamos 20 adhesivos diferentes”, dice Smuts. Una sugerencia ofrecida a Smuts y Murphy fue utilizar un adhesivo aprobado por criterios de aceptación, como los de los paneles estructurales aislados, pero eso no fue lo que finalmente funcionó. Mirando más allá de la construcción, Murphy leyó sobre adhesivos para conexiones marinas, de camiones y de aviación. "Terminamos trabajando en las industrias de la aviación, la marina y la construcción de camiones, y se nos ocurrió este adhesivo de metacrilato de metilo que funciona extremadamente bien", añade Smuts.

William O'Donnell, director general de las oficinas de Miami y San Francisco de DeSimone Consulting Engineers, ayudó a Smuts y Murphy a tomar la decisión de utilizar el adhesivo de metacrilato de metilo. O'Donnell se desempeñó como ingeniero registrado mientras el equipo de Renco llevó el desarrollo del producto (incluidas las más de 400 pruebas y numerosos ajustes) hasta su diseño y producción finales.

Los equipos pueden ensamblar paredes usando bloques Renco USA que se instalan con mazos y un adhesivo de dos partes que fusiona los bloques. Este proyecto en Palm Springs, Florida, proporcionará viviendas asequibles para la zona. Fotos cortesía de Renco EE.UU.

El ingeniero dice que el ejercicio de diseñar un material de construcción y un sistema de construcción completamente nuevo "fue intelectualmente muy interesante". O'Donnell se preguntaba, por ejemplo: “¿Cómo será este edificio? ¿Cómo se sentirá esto cuando esté en el edificio? ¿Se siente como si estuvieras en un edificio de plástico?'”

Una vez dentro de uno de los edificios terminados de Palm Springs, O'Donnell dice que la estructura “es sólida a medida que el día es largo” y la describió como “un sistema de muro de carga exterior soldado químicamente que es increíblemente fuerte. Y las vigas Renco pultruidas y la plataforma pultruida también son increíblemente fuertes”.

O'Donnell señala que el equipo descubrió durante las pruebas que el uso del adhesivo de metacrilato de metilo por parte del sistema para conectar los elementos estructurales del edificio en realidad hace que las paredes sean esencialmente monolíticas. Smuts dijo que si bien los muros son fuertes, debido a las conexiones positivas del sistema de construcción, aún así pasaron las pruebas para las Categorías de Diseño Sísmico A y B y actualmente se están probando para obtener la certificación en las categorías C y D.

O'Donnell, que anteriormente formó parte de un equipo del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología que estudiaba la adopción de materiales compuestos en infraestructura sostenible, dice que en sí mismo, el uso de este adhesivo de dos componentes para soldar bloques químicamente es "un logro notable". avances en la tecnología de la construcción”.

En el lugar de trabajo, todas las paredes están atornilladas a la losa, dice Brett Perry, superintendente de Construcción Costera de los edificios de Palm Springs. “Los pisos son losa a nivel y están hundidos 12 pulgadas hacia abajo para soportar los muros de carga y de corte. Esas piezas del alféizar miden aproximadamente 6 pies de largo, dependiendo de dónde esté construyendo. La carga de viento determina la cantidad de anclajes. Lo pasamos por toda la base, las puertas, todo”.

Foto cortesía de Renco USA Inc.

Para idear un proceso de fabricación que hiciera que los bloques, las plataformas, las vigas y otros materiales de construcción fueran lo suficientemente fuertes para la construcción, Renco desarrolló procesos patentados de pultrusión y moldeo a granel que suspenden elementos continuos de refuerzo de filamentos dentro del bloque, las plataformas y las vigas. Esto se combina para hacer que la parte inferior sea tan fuerte como la parte superior, explica Smuts.

Los moldes que componen el material se fabrican en Turquía. Smuts estaba mirando dibujos de moldes mientras hablaba con ENR: “Cada molde es enorme; pesan varias toneladas cada una y las propias máquinas [de las cuales los moldes son sólo una parte] también son enormes”, afirma.

La empresa obtiene la maquinaria y el equipo necesarios para fabricar el producto de construcción en Turquía y en Estados Unidos, afirma Smuts.

Parte del proceso de levantar la fábrica fue encontrar una manera de producir los productos de construcción con mano de obra menos intensa. El proveedor turco de Renco puede producir 400 máquinas al año. Hoy en día sólo hay 12 en Júpiter. "Acabamos de pedir 57 moldes para la planta de Júpiter", afirmó Smuts.

La planta de fabricación ha creado 100 puestos de trabajo en Júpiter y Smuts dijo que es la punta de lo que necesitarán para abastecer un sector multifamiliar fuerte en el sudeste y posiblemente otros mercados.

Bernardo Fort-Brescia, director de Arquitectonica, con sede en Miami, dice que la participación de su empresa en el proyecto representó otra prueba para el producto.

"Querían saber cómo podían diseñar algo que fuera estéticamente aceptable en el mercado", dice Fort-Brescia. A veces, con los sistemas prefabricados, añade, “la gente se pregunta si son adaptables a la arquitectura tal como la conocemos”.

Al principio, dice Fort-Brescia, “como todo arquitecto, teníamos sospechas”. Pero las preocupaciones pronto desaparecieron.

Foto cortesía de Renco USA Inc.

"Era como tratar con cualquier otro sistema, excepto que era más adecuado y más rápido de construir", afirma. "Francamente, todo lo que intentamos hacer no fue diferente de lo que haríamos con la construcción normal, excepto que era un material diferente".

Dado que los códigos de construcción y otros factores hacen que las estructuras de concreto sean omnipresentes en todo el sur de Florida, el hecho de que el proyecto se construiría con material que ayudaría a que los edificios residenciales permanecieran más frescos que si se construyeran con bloques de concreto también atrajo a Fort-Brescia, dijo el arquitecto.

Para la ciudad de Palm Springs, el proyecto significa viviendas muy necesarias.

"Nos entusiasmó escuchar acerca de un proyecto que era más asequible y que podía realizarse más rápidamente que la construcción estándar", dijo la vicealcaldesa de Palm Springs, Kimberly Glas-Castro. Cuando los funcionarios de la ciudad recorrieron los edificios terminados, "dijeron: 'no sabrías lo que hay debajo'".

Smuts y Murphy reconocen que los nuevos materiales o procesos de fabricación por sí solos no resolverán la escasez de viviendas en el país.

"Jupiter podrá producir material para 6.000 viviendas al año", afirmó Smuts. “Hay 1,5 millones de viviendas iniciadas en Estados Unidos sobre una base anualizada. Hay aproximadamente 5 millones de retrasos en la construcción de viviendas y no creo que nadie vaya a poder ponerse al día”.

Scott Judy es editor adjunto de Regiones y editor de ENR Southeast, una de las 10 publicaciones regionales de Engineering News-Record. Sus aproximadamente 27 años como periodista de construcción comenzaron con un período de 11 años cubriendo proyectos de construcción en el Medio Oeste. En 2000, Judy ayudó a lanzar la publicación que ahora se conoce como ENR Southeast. A menudo profundiza en aspectos controvertidos de la industria de la construcción, como quiebras y accidentes mortales, y desearía no tener que cubrir otro accidente, pero sospecha que podría hacerlo.