Comunicación presentada al I Congreso Edificios Inteligentes:
Autores
- Antonio Varela Romero, VARARQ taller de arquitectura y urbanismo S.L.P.
- Jose Antonio Blanco Barreiro, ENGASOFT S.L.
Resumen
La aparición del Building Information Modeling (BIM) en el sector de la edificación abre un nuevo campo de gestión del proyecto y el edificio encaminado a la optimización de la gestión de todo el proceso. Si se implantan unos estándares de intercambio suficientemente aceptados por todos los agentes implicados estamos ante una verdadera revolución del sector. En esta comunicación se expone como ejemplo el modelo generado de una vivienda sostenible para la gestión de la información de todos sus elementos, tanto constructivos como de sistemas que la componen. Esta solución es perfectamente escalable a otras tipologías constructivas.
Introducción
¿Cuándo empieza a ser inteligente un edificio? ¿Cuándo deja de serlo?
Es común encontrar definiciones de edificios inteligentes que los consideran como aquellos que son capaces de integrar de modo EFICIENTE diferentes aspectos de su construcción, sus sistemas y subsistemas y su administración, de modo tal que mediante la implementación de determinados niveles de automatismo sean capaces de autorregularse según unos parámetros preestablecidos, en busca de la mejora de su habitabilidad y confort de uso, optimización de su gestión, su coste y su impacto a lo largo de todo su ciclo de vida.
Hasta épocas bien recientes se ha considerado que bastaba con la implementación de automatizaciones en el edificio para considerarlo edificio inteligente. En la actualidad ese concepto está cambiando. Es necesario contar desde el diseño hasta la posterior gestión del edificio con la optimización de los recursos y la adaptabilidad a los cambios en el uso del edificio.
La aparición del BIM (Building Information Modeling) en el entorno de la edificación está cambiando radicalmente el modo de entender la gestión global de los edificios en todo su ciclo de vida.
En esta comunicación se expondrá la ventaja que tiene contar con la existencia de un modelo digital del edificio como gran base de datos, donde reflejaremos tanto los aspectos necesarios para su construcción, “el proyecto”, como los datos que necesitaremos en la fase de gestión del edificio. Además, el modelo digital del edificio redefine los tiempos en los que se debe intervenir y los roles que cada agente implicado en el edificio debe adquirir.
Mediante el modelo digital BIM simulamos desde las etapas más tempranas de la concepción del edificio aspectos cruciales de cara a la sostenibilidad, el coste de producción (construcción), el coste de mantenimiento, el consumo de recursos, etc. las posibilidades son tantas como compleja es la actividad del edificio.
Del modelado al modelo
La realidad es que a día de hoy tiende a confundirse modelar un edificio con crear un modelo. Cuando hablamos del modelo en entornos BIM no nos referimos a una representación vectorial tridimensional de un edificio. El éxito del sistema consiste en generar un prototipo de datos, de información, dónde además de tener las características geométricas de los elementos que lo componen podamos obtener de él la capacidad de contener metadatos del tipo que necesitemos. Creamos geometría, sí, pero también la dotamos de contenido y la interrelacionamos con otros elementos del modelo.
Además dotamos al modelo de información que no necesariamente debe estar modelada en él, y que puede tener orígenes tan diversos como un manual de instrucciones o un histórico de revisiones:
Un equipo generador de climatización instalado tiene unas necesidades de espacio, de potencia, de aporte de fluidos que debemos prever en un proyecto. Tendrá un precio determinado que deberemos considerar en el cálculo de costes. Pero ese equipo estará instalado por un instalador con una garantía determinada. Tendrá un manual de operación. Ese equipo estará controlado por unos sensores que determinaran sus arranques y paradas en función de las lecturas que realicen y según los parámetros que determine un controlador. Deberá ser revisado según un plan de mantenimiento predefinido
En un modelo BIM podemos implementar los datos necesarios para poder gestionar todos estos elementos de un modo que aporte eficiencia a todas las etapas relacionadas: proyecto, estudio de costes, construcción, explotación y uso, hasta incluso la demolición del edificio.
Los modelos BIM deberán ser por lo tanto modelos preparados para soportar diferentes cambios a lo largo de todo el ciclo de vida del edificio, y creados bajo sistemas normalizados y estandarizados para que los diferentes agentes que intervendrán puedan obtener de él los datos que contiene y aportar los datos que necesiten.
Y a mi, ¿me interesa el BIM?
La responsabilidad de la creación de los modelos de edificios tiende a recaer en los equipos de arquitectura e ingeniería que crean los proyectos. Esto puede generar la idea de que son sólo los equipos proyectistas los que sacan partido a los modelos inteligentes de edificios.
Pero esto no es así. Los modelos contienen información embebida que puede ser utilizada en etapas posteriores al proyecto, e incluso posteriores a la construcción.
También, en etapas anteriores al proyecto en sí, la metodología del trabajo en BIM puede ayudarnos a la toma de decisiones que optimicen los edificios antes incluso de conocer su forma o dimensión.
- Los propietarios de los edificios, los promotores, obtienen desde etapas increíblemente tempranas estimaciones de costes de construcción y mantenimiento. Entienden el edificio (si lo desean) y se pueden implicar en decisiones cruciales para las posteriores etapas de construcción y mantenimiento.
- Los proyectistas generan modelos completos del edificio y resuelven en fases iniciales la coordinación de disciplinas muy difíciles o muy costosas de resolver con otras metodologías de trabajo.
- Los constructores son capaces de simular previamente todas las etapas de la construcción, lo que les permite anticiparse y modificar los aspectos que necesiten. (Además conocen la obra antes de hacerla).
- Los gestores patrimoniales tendrán referido en un modelo adaptado a la construcción final la documentación de gestión del edificio, las lecturas de los sensores que necesiten, los planes de evacuación, el mobiliario instalado…
- Los fabricantes de productos podrán asegurarse que sus elementos contienen los datos necesarios para la correcta disposición, uso y mantenimiento. Podrán obtener un retorno de uso real de sus dispositivos, y de este modo tomar decisiones de cara a su optimización.
¿Cómo se articula el cambio?
Volvamos a la realidad. Un cambio de sistema tan acusado requiere etapas de implantación.
Se deben cambiar los tiempos en los que cada interviniente en un edificio actúa. Es deseable pasar del proyecto de desarrollo según una secuencia lineal (primero el diseño arquitectónico, luego el ingeniero de estructura, luego el ingeniero de sistemas, luego la estimación de costes, luego la construcción…) por edificios creados y gestionados mediante desarrollos integrados de proyecto y gestión, IPD (Integrated Project Delivery), donde se produce desde el inicio una colaboración temprana de todas las disciplinas, que dará como resultado la optimización de costes y recursos, así como edificios más adaptados a los requerimientos de explotación y sostenibilidad.
Algunos países se están planteando desde el nivel administrativo objetivos realmente ambiciosos forzando a todo un sector a actualizarse.
Casos como el de Finlandia, Suecia y Noruega con un nivel de implementación del BIM muy elevado a nivel privado y público, o como Gran Bretaña, donde el propio gobierno ha impuesto una fecha límite para recibir sus proyectos en formato BIM, no son más que el ejemplo del papel dinamizador de las instituciones públicas en la adopción de tecnologías de optimización en el sector de la construcción y la gestión de los edificios.
Una propuesta de aplicación. Ejemplo de gestión a través de un modelo BIM
En la creación y gestión de un edificio confluyen tantas partes implicadas que es necesario generar sistemas abiertos para que el intercambio de datos funcione de modo real y efectivo.
Existen en la actualidad modelos de datos abiertos sobre los que trabajar, de modo tal que nos aseguremos que la información que contiene nuestro modelo pueda llegar a ser entendida por diferentes soluciones con sistemas propietarios.
El estándar abierto con mayor difusión en la actualidad es el IFC (Industry Foundation Classes). Ha sido creado y mantenido por buildingSMART International, una asociación neutral, internacional y sin ánimo de lucro que en España tiene su representación mediante la buildingSMART Spanish Chapter. La especificación IFC 4 está registrada como estándar internacional ISO 16739:2013.
Vamos a presentar un ejemplo de un modelo BIM que hemos creado tomando como base una vivienda experimental bioclimática, promovida por la Fundación Sotavento Galicia, que tiene como objetivos principales promocionar, sensibilizar, difundir y fomentar la divulgación y la investigación en eficiencia energética, y proyectada por el arquitecto Emilio Miguel Mitre del estudio Alia Arquitectura Energía y Medioambiente.
Se trata de una vivienda construida como lugar de experimentación y divulgación, y sin el objetivo de ser habitada, sino pensada para que pueda ser recorrida por diferentes perfiles de visitantes y que comprueben en un edificio real diferentes alternativas de aplicación de medidas bioclimáticas y de ahorro energético.
Además de las medidas pasivas de protección bioclimática, la vivienda cuenta con diferentes sistemas combinados de generación de energía tanto térmica como eléctrica, muchos de ellos redundantes y sobredimensionados para una vivienda real, pero que en el caso de una vivienda con una fuerte componente de investigación y divulgación están perfectamente justificados.
En este ejemplo desarrollaremos la instalación térmica. Se compone de tres sistemas de generación, todos ellos alimentados con energías renovables: captación solar térmica, captación geotérmica y caldera de biomasa. Además, para la generación de frío cuenta con un refrigerador evaporativo.
La energía térmica acumulada es utilizada para calefacción mediante suelo radiante y para el calentamiento de agua caliente sanitaria. Las necesidades de ACS en esta vivienda son mínimas, dado que conviene recordar que su fin es divulgativo, pero las necesidades de calefacción, son exigentes, debido a la ubicación de la vivienda, situada en un parque eólico de la provincia de Lugo con una altitud que ronda los 700 metros.
Cada una de las instalaciones están sensorizadas convenientemente con sondas de temperatura, caudal, radiación, analizadores de red y contadores de energía. De este modo se puede conocer el consumo, la eficiencia y aporte real de cada una de ellas al acondicionamiento general de la vivienda. Los datos recibidos por los distintos sensores se presentan en tiempo real mediante pantallas interactivas, además son integrados y almacenados en bases de datos para posteriores análisis.
Todo el sistema de monitorización y control es fundamental en este proyecto. La integración de las diferentes instalaciones en un único sistema de control, la complejidad de los datos generados, y la necesidad de comparación de los mismos hace que sea necesaria una plataforma única que nos ayude a comprender la composición de todo el sistema.
Mediante el modelado BIM, que en este caso se ha hecho a posteriori, podemos dotar a cada elemento del modelo de la información precisa para comunicar las diferentes lecturas y controles de cada uno de los sistemas.
Desde cualquier visualizador de archivos IFC (hay distintas soluciones gratuitas en el mercado) podemos observar el modelo y solicitar información a todos los componentes modelados.
Para los equipos térmicos se ha preparado una vinculación directa mediante un enlace web de modo que nos permiten acceder desde el modelo a las lecturas que está dando en tiempo real, de cualquiera de las que están monitorizadas: temperaturas de entrada y salida de los equipos, temperaturas de los circuitos solares, entrada y salida de la caldera de biomasa, contadores de energía, temperaturas en los cerramientos, etc.
Además hemos vinculado a los diferentes equipos documentos en formato digital que nos interesa que estén relacionados con ellos: su manual de uso, datos del instalador, etc.
Al haber preparado el modelo digital para ser capaz de incorporar toda esa documentación estamos centralizando y simplificando la gestión del edificio.
Estas soluciones son perfectamente escalables a otras tipologías de edificios, y abren un campo de investigación y desarrollo de gran interés.
Conclusiones
El modelo digital BIM comienza a ser una realidad y se configura como una herramienta imprescindible en un futuro próximo para la gestión de todos los procesos que se relacionan con el edificio.
Desde VARARQ y ENGASOFT hemos trabajado en diferentes líneas de desarrollo de los sistemas digitales de control y monitorización.
Las soluciones basadas en desarrollo de visualizadores propios puede dar mayor control para ocasiones específicas, pero consideramos que no aporta hoy por hoy una vía de trabajo para la generalización del sistema BIM y su gestión mediante estándares de código abierto.
Actualmente nos parece más viable la preparación de los modelos en las fases iniciales del proyecto de modo tal que permitan, bien desde el software de modelado con implementaciones vía API, bien desde reescritura sobre el archivo IFC, para vincularlo con los datos que se requieran posteriormente. Sería deseable en este sentido que se trabajase en una estandarización real y efectiva, y que las administraciones públicas se posicionasen en una situación de cabeza como promotores del cambio.
La tendencia actual de servicios a través de internet, basados en gestión a distancia, posibilitará además la centralización de la gestión de la información de los edificios, y la consulta y control de los datos tanto históricos como en tiempo real para la administración del edificio.
Creemos firmemente en el desarrollo a través de sistemas abiertos (open source) que permitan unificar y recopilar datos de los diferentes sistemas propietarios permitiendo una coexistencia tranquila.
Agradecimientos
Se agradece a la Fundación Sotavento Galicia la cesión de los datos de su vivienda bioclimática para esta comunicación.