NEXT-CER. Industrialización de sistemas cerámicos estructurales de alto rendimiento térmico y geometría optimizada

Abstract

La descarbonización del sector de la edificación exige una reingeniería de los materiales tradicionales. La cerámica estructural, históricamente relegada en la construcción contemporánea por la complejidad de ejecución y los puentes térmicos de los sistemas convencionales, requiere una evolución disruptiva para recuperar su competitividad y afrontar los retos contemporáneos del sector mediante estrategias de industrialización y criterios bioclimáticos. El objetivo principal de la investigación llevada a cabo es generar materiales y soluciones capaces de reducir el consumo energético del edificio durante todo su ciclo de vida, al tiempo que se incrementa la competitividad del sector de la cerámica estructural mediante productos que sean técnica, ambiental y económicamente viables. El póster expone los resultados del proyecto NEXT-CER, una iniciativa de I+D orientada a la creación de un sistema constructivo integral que fusiona la capacidad portante de la fábrica tradicional con la eficiencia de la industrialización y la excelencia térmica de los bloques aligerados de última generación. La metodología empleada combina el análisis de los problemas detectados en los sistemas convencionales con la exploración de los avances recientes en la fabricación de elementos cerámicos. Este proceso incluye el estudio de soluciones tradicionales y contemporáneas, identificando sus limitaciones con el objetivo de establecer los criterios que sientan las bases del nuevo desarrollo. Los aspectos considerados en esta propuesta incluyen la recuperación de la capacidad portante del muro, la eliminación de puentes térmicos, la simplificación del montaje y la adecuación a procesos industrializados. A partir de estos requisitos, se desarrolla un ejercicio de diseño centrado en la geometría y la proporción de la pieza, así como el comportamiento térmico y mecánico del material cerámico. Todo esto orientado al desarrollo de un sistema constructivo que integre en un único elemento las distintas capas que habitualmente componen las fachadas. El resultado de este proceso es un sistema constructivo innovador basado en una pieza cerámica de gran formato que combina la apariencia del ladrillo tradicional con las prestaciones de los bloques aligerados contemporáneos. La pieza integra en un solo elemento las funciones de sustento y cerramiento, recuperando así la lógica constructiva histórica, pero incorporando soluciones que mejoran su rendimiento. El elemento se configura como un ladrillo aligerado de acabado visto, con doble capa aislante en su interior. Además, sus dimensiones están optimizadas para facilitar el montaje y la industrialización, y la simetría bidireccional de las piezas contribuye a agilizar la ejecución y minimizar errores en obra. El interior de la pieza está diseñado para reducir la conductividad del aire y asegurar la rotura del puente térmico en las llagas. La rectificación de sus caras permite el uso de juntas finas, lo que elimina los puentes térmicos en los tendeles. Además, el sistema se completa con dos piezas especiales para facilitar encuentros precisos y garantizar la continuidad del cerramiento, evitando interrupciones. En conclusión, la propuesta demuestra que es posible unir tradición y tecnología para generar un sistema cerámico que simplifica el proceso constructivo, mejora el comportamiento térmico y estructural de la envolvente y avanza hacia modelos más sostenibles.

The decarbonisation of the building sector requires a re-engineering of traditional materials. Structural ceramics, historically relegated in contemporary construction due to the complexity of execution and the thermal bridges of conventional systems, require a disruptive evolution in order to regain competitiveness and address the contemporary challenges of the sector through industrialisation strategies and bioclimatic criteria. The main objective of the research carried out is to generate materials and solutions capable of reducing the building’s energy consumption throughout its life cycle, while increasing the competitiveness of the structural ceramics sector through products that are technically, environmentally and economically viable. The poster presents the results of the NEXT-CER project, an R&D initiative aimed at creating an integral construction system that combines the load-bearing capacity of traditional masonry with the efficiency of industrialisation and the thermal excellence of latest-generation lightweight blocks. The methodology used combines the analysis of the problems detected in conventional systems with the exploration of recent advances in the manufacture of ceramic elements. This process includes the study of traditional and contemporary solutions, identifying their limitations in order to establish the criteria that form the basis of the new development. The aspects considered in this proposal include the recovery of the wall’s load-bearing capacity, the elimination of thermal bridges, the simplification of assembly and adaptation to industrialised processes. Based on these requirements, a design exercise is developed focusing on the geometry and proportion of the unit, as well as the thermal and mechanical behaviour of the ceramic material. All of this is aimed at developing a construction system that integrates into a single element the different layers that usually make up façades. The result of this process is an innovative construction system based on a large-format ceramic unit that combines the appearance of traditional brick with the performance of contemporary lightweight blocks. The unit integrates the functions of support and enclosure into a single element, thus recovering the historical construction logic while incorporating solutions that improve its performance. The element is configured as a lightweight facing brick with a double insulating layer inside. In addition, its dimensions are optimised to facilitate assembly and industrialisation, and the bidirectional symmetry of the units helps to speed up execution and minimise errors on site. The interior of the unit is designed to reduce air conductivity and ensure the interruption of the thermal bridge in the vertical joints. The rectification of its faces allows the use of thin joints, which eliminates thermal bridges in the bed joints. In addition, the system is completed with two special units to facilitate precise junctions and guarantee the continuity of the enclosure, avoiding interruptions. In conclusion, the proposal demonstrates that it is possible to unite tradition and technology to generate a ceramic system that simplifies the construction process, improves the thermal and structural performance of the envelope and moves towards more sustainable models.