Modular Building: benefícios da Construção Modular
4 de abril 2019| 23 min. de leitura
O intuito deste artigo é falar sobre construção modular (modular building).
Estamos na era da impressão 3D, da realidade virtual e aumentada, do BIM, da internet das coisas, da automação, dos robôs e drones autônomos e do uso crescente de aplicativos voltados à produtividade e controle da gestão de projetos, logística e produção.
Conheça as inovações que estão transformando a construção civil
Assim, o modelo tradicional de construção de hotéis, hospitais, shoppings, escolas, laboratórios, indústrias e edificações comerciais e residenciais está gradualmente dando lugar a outro tipo de construção. São sistemas construtivos industrializados e ao subgrupo denominado (modular building).
Essa mudança se fundamenta no combate ao desperdício, à ineficiência na gestão de interfaces e à realização de tarefas que requerem empenho de grande quantidade de mão de obra. Ou seja, a modular building combate atrasos em cronogramas e tem impacto direto nos custos.
Além disso, outra limitação da construção convencional é que esta é caracterizada por uma grande operação de "artesanato construtivo". O seja, não responde elasticamente a aumentos expressivos de demanda. Isso sobretudo em períodos de alto nível de atividade. Ou seja, oposta à modular building.
Já mostramos em artigos anteriores que pesquisas e relatórios recentes, como o da McKinsey, de 2017, "Reinventing Construction: a Route to Higher Productivity", que a construção que emprega 7% da população mundial e gasta, anualmente, US$ 10 trilhões em bens e serviços está na rabeira. Ou seja, puxando para baixo a produtividade global!
A modular building propõe uma alteração radical nesse sentido.
Desde 1945, a produtividade nos setores de manufatura, varejo e agricultura nos Estados Unidos (EUA) cresceu 1.500%. Por outro lado, na indústria da construção ela pouco aumentou. Isso tem custado muito caro para a economia mundial.
Urgência pela industrialização na construção
Há uma resposta direta à necessidade de aceleração da industrialização da construção. Ou seja, buscando eficácia, qualidade e maior controle de custos e prazos.
Nesse sentido, empreendimentos de sucesso tem adotado uma abordagem de linha de fabricação e montagem industrial. Ou seja, incluindo a integração da cadeia de valor, para a construção de edificações.
Neste cenário a construção modular (modular building) ganha um espaço de destaque. Com atividades de manufatura em ambiente de fábrica (off-site) e trabalho de montagem na obra (on site) semelhante ao encaixe de blocos de Lego. Essa é a proposta da modular building.
Técnicas de fast track construction
Isso permite a exploração de técnicas utilizadas em fast-track construction, como a execução simultânea de atividades on site e off-site. Um exemplo é a execução da infraestrutura e das fundações no local da obra enquanto painéis de fechamento, banheiros prontos e componentes industrializados são produzidos na fábrica.
A modular building tem chamado atenção como uma transformação relevante na maneira como o mundo constrói. Ou seja, eliminando o estigma das "casas pré-fabricadas", ganhando terreno em nichos e segmentos importantes como casas e apartamentos de luxo, prédios comerciais, hotéis, hospitais e student housings, dentre outras aplicações.
Tem sido comum que empreendimentos projetados e construídos através de construção modular (modular building) sejam concluídos até 1/3 do tempo do que o necessário para os edificados usando técnicas de construção tradicional.
https://www.youtube.com/watch?v=K9MObObRMlw
Conforme a tipologia da edificação e a escala, ganhos de prazo e de custo muito mais relevantes poderão ser obtidos, permitindo a fabricação e montagem de uma casa em poucas semanas ou até mesmo em alguns dias. Isso para não entrarmos numa seara extrema como as "fábricas de casas" japonesas que confeccionam uma unidade em horas, obviamente numa escala de produção considerável.
Confira um exemplo da cultura construtiva japonesa no artigo sobre o banheiro japonês, de Jonas Medeiros.
Afinal, o que é a construção modular (modular building)?
A construção modular é nada mais do que o processo de conceber, projetar, produzir componentes e módulos de uma casa ou edifício em uma fábrica. Ou seja, sob condições controladas, transportando-os até o local da obra, explorando conceitos e práticas avançadas de logística e integração da cadeia de valor.
Assim, os módulos são transportados para o local da obra e a montagem, por sua vez, é realizada de forma planejada, controlada, segura, eficaz e muito rápida. Ou seja, na construção de casas modulares, por exemplo, os módulos são apenas montados no local da obra. E estes podem ser feitos de diversos materiais, como madeira, concreto, perfis de aço, dentre outros.
Dessa forma, a construção modular tem amplo campo de aplicação em projetos com escala e de maior complexidade, beneficiando-se da repetição. Banheiros prontos e cozinhas modulares se constituem em um bom exemplo de módulos.
Isso porque sua complexidade e repetição levaram à criação de "pods" por meio de indústrias especializadas, que podem ser adquiridos até mesmo como elementos industrializados a serem inseridos na construção tradicional, objetivando a sua racionalização e agilização.
Apesar dos benefícios, para a maximização de resultados, a construção civil requer um outro nível de projeto e controle. Por exemplo, os sistemas de instalações prediais – geralmente especiais e de montagem rápida – são inseridos concomitantemente à produção dos painéis de fechamento.
https://www.youtube.com/watch?v=E9KrFBIcEg4
Uma edificação modular (modular building) possui nichos, shafts, bandejas e canaletas específicas para que os componentes hidro-sanitários, elétricos, itens do sistema de ar condicionado, bem como os referentes às instalações especiais sejam encaixados nos painéis conforme necessário. Tudo durante a sua produção na fábrica.
Assim, cada componente precisa ser estudado, planejado e projetado conforme padrões rigorosos, de forma que os encaixes sejam perfeitos e que sejam obedecidos os níveis de segurança, conforto termo-acústico, durabilidade e de resistência estabelecidos pela Norma de Desempenho (NBR 15575, 2013). Esta abrange os principais sistemas de uma edificação: estrutura, pisos, vedações, cobertura e instalações.
Vale lembrar que os usuários têm responsabilidade sobre o correto uso e manutenção da edificação, em atendimento às disposições da norma de Manutenção de Edificações (NBR 5674, 2012).
Ou seja, não podendo efetuar modificações sem prévia consulta a profissionais especializados e ao fabricante dos módulos, devendo manter em arquivo a documentação comprobatória das atividades de manutenção realizadas durante a vida útil.
Pré-Construção e BIM nos projetos de Construção Modular
A Pré-Construção traz importantes contribuições aos projetos de Construção Modular (modular building). Isso porque há total entendimento pela equipe de Pré-Construção das necessidades e das funcionalidades de uma determinada edificação a ser projetada e construída.
Isso permite a rápida análise de alternativas e o desenvolvimento das melhores soluções para cada projeto. Ou seja, empregando técnicas de Engenharia e Análise do Valor (EAV), buscando sempre a forma mais rápida e econômica de se chegar ao produto pretendido.
Por meio dos esforços de Pré-Construção e da Modelagem da Informação da Construção (BIM) podemos agregar valor substancial aos projetos.
Confira como o Governo Federal vai passar a exigir o uso da Plataforma BIM a partir de 2021.
Na prática, faz isso produzindo um modelo da edificação, incluindo os detalhes referentes a cada componente, fabricando-a e montando-a virtualmente, entendendo o seu comportamento, mesmo antes da sua produção e montagem.
Ganhos de tempo e avanços consideráveis na montagem modular e na simulação do seu sequenciamento são obtidos pela visualização e animação em 3D, garantindo que as peças acabadas, componentes e módulos tenham dimensões e fabricação precisa e se encaixem perfeitamente.
As vantagens são nítidas em relação à construção convencional, com maior segurança para os profissionais envolvidos. Outra vantagem é que a fabricação é realizada de acordo com um sistema de garantia da qualidade, ao longo do processo de produção.
Não se trata de controlar a qualidade do produto acabado, o que consumiria maior quantidade de tempo.
A fabricação off-site de componentes e módulos tem cada vez mais trazido novas perspectivas e benefícios para o processo de projeto e construção dos mais variados tipos de edificação. Isso é possível desde que haja escala no próprio projeto ou na repetição dos mesmos módulos em outros empreendimentos.
Em tempo, a concentração de boa parte do trabalho de produção off-site e o emprego de técnicas modernas de logística industrial, também são explorados na atividade de Fast-track Construction, que tem muita afinidade com a Construção Modular (modular building).
Os fabricantes de edificações modulares de maior expressão mundial agregam um bom pacote de novas tecnologias e inovação em seus produtos. Os módulos são projetados obedecendo critérios de desempenho previamente definidos.
Geralmente são compostos por ambientes compactos, bem planejados e equipados e incluem aparelhos e acessórios modernos. O projeto é minucioso e preciso.
Assim como nos demais projetos de engenharia mecânica, há mais uma etapa além do projeto executivo. Trata-se do projeto de fabricação, rico em detalhes para definir "como fazer".
São muitas as possibilidades de explorar recursos e inserir um pacote substancial de tecnologia embarcada, incluindo automação e segurança, integrando o sistema de inteligência da edificação a aplicativos específicos para a gestão e acionamento de equipamentos e de sistemas eletroeletrônicos, mesmo a distância.
A segurança do trabalho sempre é uma grande preocupação para a indústria da construção. Afinal esta, por natureza, concentra algumas atividades de maior risco. O modelo de fabricação e montagem de edificações modulares proporciona um ambiente mais seguro e melhores condições de trabalho, além do menor nível de ruído e de poluição do ar, com impacto direto na diminuição do risco de acidentes.
A economia obtida em construções modulares pode ser significativa e é proporcional à escala de produção.
Como a maior parte do trabalho de produção e acabamento ocorre off-site, aplica-se simultaneidade na fabricação dos subsistemas dos módulos e componentes. Sem desperdício de tempo e de mão de obra, há reduções consideráveis de custo nesta etapa.
Na obra (on site), a velocidade de montagem, com equipamentos precisos e bem dimensionados, conforme sequência planejada, garante a compactação do tempo de construção. Esta se dá numa operação de encaixe de componentes e módulos, com baixo consumo de mão de obra e mínimo desperdício de materiais, reduzindo contingências para cobrir atrasos comuns na construção tradicional.
O menor tempo de produção e montagem, gera menores custos indiretos. Com isso, tem sido comum a transferência para o cliente de uma economia de 10 a 20% em relação a uma construção tradicional, com tamanho, acabamentos e design equivalente.
Os edifícios modulares são extremamente flexíveis e adaptáveis às necessidades dos clientes e usuários. Isso se viabiliza pelo design bem estudado e personalizado.
Uma grande vantagem é que funcionalidades ou novos espaços podem ser facilmente agregados a qualquer momento pela inclusão de novos módulos.
Assim, o sistema modular permite ainda opções de personalização e escolha de acabamentos, texturas, cores e equipamentos. Sempre conforme padrão ou preferência do cliente. E sem impacto na velocidade de produção. Isso desde que as decisões de personalização sejam feitas nas fases preliminares do projeto.
As opções de materiais e acabamentos, se não forem conhecidas pela empresa fabricante e montadora, devem ser analisadas. Se necessário, revisadas, testadas em protótipos e ajustadas. Sempre objetivando durabilidade, confiabilidade, funcionalidade e eficácia do produto acabado.
Uma característica inerente à produção de componentes e módulos em uma fábrica é a qualidade e uniformidade. Isso por meio de processos com tolerâncias rígidas e sob um sistema de garantia da qualidade.
De acordo com o ciclo de vida da edificação, o projeto e seleção de materiais e insumos considera normas e requisitos de desempenho.
Cuidados especiais são tomados em relação ao conforto termo-acústico dos painéis de fechamento e dos pisos. Da mesma forma, na concepção, projeto e execução dos sistemas de proteção contra incêndio.
A gestão e controle da montagem dos módulos on site garantem benefícios. Ou seja, que os atributos de projeto e fabricação sejam transferidos ao produto acabado.
A remoção de boa parte da atividade de construção do local da obra reduz significativamente a movimentação de caminhões. Por consequência, reduz também a poluição sonora e partículas do ar no local da obra e no seu entorno.
Se a edificação for referente a obra de expansão de escola ou hospital, por exemplo, o benefício é ainda maior. Afinal, propiciará menor nível de desconforto de alunos ou pacientes.
Destaca-se ainda o menor potencial de infecção por vírus e bactérias em obras hospitalares em relação a construções tradicionais.
Edifícios modulares, dentro de uma tendência mais moderna, têm sido concebidos com design sustentável. Estes produtos são geralmente projetados com espaços compactos. Tem critérios de eficiência energética e de economia de água.
A possibilidade do uso de materiais reciclados e madeira certificada também colocam estes produtos dentro do conceito de ecologicamente corretos. O processo de construção off-site, em linha de montagem, consome menos energia que a construção tradicional, com menos desperdício.
Edificações modulares também geram menor quantidade das emissões de gases de efeito estufa, de poeira, detritos e resíduos. Isso é inerente ao próprio processo de fabricação e montagem, minimizando o impacto ambiental.
Construções modulares são produtos de engenharia e construção. Podem ser facilmente ajustados para obterem certificações ambientais. Ou seja, se enquadrarem no conceito de Green Building.
É preciso considerar o processo de produção. Feito em ambiente controlado, o uso de componentes de desempenho conhecido e a montagem especializada. As edificações modulares tem qualidade e durabilidade superior. Isso implica em menor custo de manutenção ao longo de sua vida útil.
Há adoção de critérios rigorosos de eficiência energética e de economia de água. Também há cuidado maior no isolamento termo-acústico. Isso gera menor consumo de energia, de água e de ar condicionado. Há impacto positivo e expressivo no custo de operação.
A facilidade de desmontar uma edificação modular e de remontá-la em outro local abre amplas perspectivas no mercado imobiliário. As edificações modulares podem ser utilizadas, portanto, como edifícios temporários ou portáteis. Assim, constituindo-se, em situações específicas, como uma alternativa melhor do que a construção convencional.
Nestas situações, as construções modulares relocáveis ​​devem ser projetadas considerando que serão reutilizadas e transportadas para diferentes locais várias vezes. Ou seja, de forma que sua estrutura e componentes possuam maior resistência, adequando-as a esta condição.
Outra vantagem do emprego de construções modulares relocáveis é a redução do uso de matérias-primas. Além disso, a minimização da quantidade de energia gasta para construir um outro edifício. Isso gera impacto positivo direto no meio ambiente, com ganhos de sustentabilidade.
Análise sobre modular building
O uso crescente de edificações modulares industrializadas é uma resposta inteligente à necessidade de produzir edificações eficazes. Ou seja, de qualidade e desempenho superior. Logo, com custos menores e controlados, em prazos muito reduzidos e de forma mais sustentável.
A indústria da construção modular (modular building) está em processo de transformação. E isso se dá em escala global para se adaptar às necessidades das novas gerações e negócios.
Para estudar estas mudanças, traçar diretrizes e apoiar o desenvolvimento, há instituições como o Modular Building Institute, fundado em 1983. É uma organização internacional sem fins lucrativos cuja missão é expandir o uso da construção off-site.
De olho nas tendências e mudanças no cenário mundial alguns empresários brasileiros já embarcaram no mundo da modular building. Estes enxergam uma grande gama de aplicações. Mais que isso, os benefícios decorrentes de uma operação off-site e on site bem estruturada e gerenciada. Entendem o significativo potencial deste negócio.
Vale destacar uma nota conjunta. Esta elaborada, de um lado, pelo National Institute of Standards and Technology (NIST). Esta uma agência governamental não regulatória da administração de tecnologia do Departamento de Comércio dos Estados Unidos, voltada à inovação e a competitividade industrial. De outro, o National Research Council (NRC). Ou seja, a maior organização de pesquisa do Governo do Canadá que apoia a inovação indústria e o desenvolvimento tecnológico:
"A fabricação de componentes de construção off-site fornece condições mais controladas e permite melhor qualidade e precisão na fabricação."
Nossa expectativa é que a indústria da construção brasileira e os órgãos de pesquisa e inovação abracem esta causa. Ou seja, impulsionando o desenvolvimento da construção industrializada e modular. Sempre de forma efetiva. Para contribuir com a produtividade, qualidade ,redução do desperdício. Além disso, contribui com o custo de operação e manutenção do patrimônio público e privado construído.