"Los edificios generan el 38% las emisiones de gases de efecto invernadero en México; consumen 14% del agua, el 25% de la electricidad, el 80% del gas LP y representan el sector de la economía con mayor impacto en los temas de cambio climático, contaminación y riesgo del medio ambiente. Por estas razones, se deben tomar medidas para realizar la construcción de edificios de manera resiliente y para el diseño de las ciudades.”
Para mantener el nivel de vida y confort de nuestra sociedad actual, se necesita un alto consumo energético que, llevado al sector de la construcción, representa aproximadamente el 40% de consumo energético final.
Teniendo esto en cuenta, se han buscado soluciones que puedan contribuir a la conservación del medio ambiente y del cambio climático, logrando así un uso de energía más racional en el sector de la construcción.Actualmente, en México se prevé un incremento dentro del sector de la construcción en los próximos 10 años, por lo que surgen preguntas como: ¿promoverá México la construcción de edificios cero carbonos?, ¿qué herramientas nos puede facilitar el análisis energético de manera preliminar durante la etapa temprana del diseño de una edificación? Ante estos cuestionamientos, podemos abordar como un parteaguas fundamental el tema de la metodología BIM (Building Information Modeling), ya que es un proceso que coordina la gestión de datos de las diferentes disciplinas relacionadas con el ciclo de vida de diseño y construcción de una edificación.
La metodología BIM es una técnica que considera la información como un factor clave relevante a lo largo del ciclo de vida de un proyecto, mediante la elaboración de una base de datos donde cada elemento tiene atributos de visualización asociados a información adjunta como: materiales de construcción, especificaciones técnicas, costos de construcción, entre otros.
Si bien el uso de esta metodología tiene como objetivo fundamental aumentar la eficiencia de la inversión tanto privada como pública, son muchos los aspectos benéficos que probablemente genere su incorporación al proyecto. Estos incluyen la mejora de la gestión documental de proyectos, el mantenimiento a largo plazo de sus instalaciones (facilities), así como, la gestión y resolución de conflictos entre los diferentes agentes implicados en un proyecto, siendo estos los elementos clave que han hecho que BIM esté cada vez más presente en todo el mundo.
La implementación de BIM en el proyecto requiere un nivel de dimensión que podemos describir por dimensiones BIM.
Dimensiones BIM
En BIM se integran varios programas que nos permiten gestionar desde una única herramienta todos los procesos necesarios para la correcta gestión de los documentos permitiéndonos, no solo modelar, sino tener una planificación de costos y tiempos de la obra, sostenibilidad, simulaciones, mantenimiento del edificio, etc.
1D - Idea: En esta primera dimensión se produce el origen del proyecto, lo cual hará que confluyan varios procesos para su posterior puesta en marcha: estudios de mercado, estudios previos, la concepción de la idea de proyecto con los correspondientes estudios de viabilidad, primeros croquis y estimaciones. Aquí se sentarán las bases del futuro proyecto a modelar, ejecutar y mantener.
2D - Vector: En esta dimensión se realizarán los trabajos y estudios para el desarrollo de un proyecto básico que permita avanzar en el proceso de diseño y cálculo.
3D – Modelling: Modelo del proyecto orientado a los objetos (columnas, vigas, muros, etc.), representará la información del diseño arquitectónico y de cada una de las disciplinas que integran el proyecto. Esta fase es de gran importancia en cuanto a la introducción de datos que afectaran a dimensiones posteriores.
4D – Planning: En esta dimensión se analizará la planificación temporal de la obra y cada uno de los trabajos que la integran para llevarla a cabo. Existen varios programas vinculados a ellos, tales como Revit y Navisworks, desarrollados por Autodesk. Esta planificación nos permitirá la visualización del proceso constructivo, mediante gráficas o diagramas de Gantt similares a programas como Project Management y Primavera e incluso videos del proceso.
5D – Control de Costos: Abarca el control de costos y estimación de gastos de un proyecto. Va directamente relacionado a mejorar la rentabilidad del proyecto; lo podemos controlar a partir de programas como Cost-it. Influyen directamente las dimensiones 4D y 5D. BIM nos permite controlar el costo total del ciclo de vida y almacenar información exacta durante su uso/mantención.
6D – Sustentabilidad: Simula el comportamiento de los sistemas de ahorro energético y la gestión de recursos, entregando información fundamental para la toma de decisiones. Gracias a esto es posible seleccionar las mejores técnicas y tecnologías para cada proyecto, optimizando el consumo de energía y reduciendo lo más posible los daños al medio ambiente.
Cuando hablamos de la sexta dimensión del BIM o 6D, no debemos pensar solo en conceptos relacionados con la construcción sostenible o el ahorro energético, sino también en la optimización de los sistemas constructivos, sistemas estructurales y las instalaciones, buscando grandes ahorros económicos (ya sea en fase de construcción y/o fases posteriores de explotación) mediante modificaciones clave en los sistemas o instalaciones sin perder en ningún momento el carácter del proyecto.
7D – Aplicaciones Facility Management: Permite gestionar el ciclo de vida de un proyecto, mantenimiento y sus servicios asociados.
Existen diversos programas para el desarrollo de análisis energético en BIM para edificios, tanto existentes como de nueva construcción como son:(EnergyPlus, Design Builder, Green Building Studio, IES VE, HAP, Open Studio, Sefaria, etc).
Estas herramientas nos permiten llevar a cabo análisis energéticos de manera autónoma, pero también nos ofrecen la posibilidad de exportar la información contenida en nuestro modelo a otras herramientas externas específicas para este fin.
Fases del análisis energético
El análisis energético de un edificio pasa por diferentes fases con relación al estado del proyecto. Podemos llevar a cabo diferentes tipos de análisis, siendo los que se realizan en etapas iniciales del proyecto los que más impacto pueden tener en el rendimiento de nuestro diseño.
En etapas iniciales de diseño conceptual los análisis energéticos deben enfocarse en aspectos globales de diseño, como volumen general, orientación y estrategias pasivas. En esta etapa podemos llevar a cabo un análisis de sombreamiento general, donde solo se requiere la definición general de masas y forma del edifico (LOD 0/100) teniendo en cuenta también la definición del entorno.
Cuando el diseño pasa a una etapa esquemática se pueden estudiar estrategias de sombreamiento específicas, incidencia solar y diferentes opciones de diseño de la envolvente en su conjunto. Para este tipo de análisis debemos tener un modelo (LOD 200) donde huecos, espacios interiores, elementos de protección solar, suelos, muros y dimensiones ya están definidos.
Por último, durante el estado de desarrollo del proyecto nos podemos enfocar en estudios de incidencia de luz natural, consumos energéticos, rendimiento y análisis térmico, y definición de los sistemas de sombreado. Con estos análisis debemos añadir información a nuestro modelo (LOD 300), como propiedades térmicas de los materiales y el modelado de particiones interiores.
Conforme avanzamos en el desarrollo del proyecto, la incidencia sobre el rendimiento del edificio, de las decisiones de diseño que hagamos será menor. Cuando un proyecto ya está en etapa de documentación constructiva, los análisis energéticos han de pasar a un segundo plano, ya que generan una sobrecarga de trabajo que no se ve recompensada, por esto, debemos focalizar nuestros esfuerzos de análisis energéticos en las primeras etapas de diseño conceptual, esquemático y de desarrollo del proyecto.
Formatos de intercambio
En los últimos años, los diferentes softwares BIM han llevado a cabo el desarrollo de herramientas internas para el análisis energético, mismas que nos permiten exportar la información contenida en nuestro modelo a programas específicos. En función del estudio y del programa que vayamos a utilizar debemos considerar cual será el más adecuado, del mismo modo que la definición del modelo deberá ser la adecuada teniendo en cuenta el tipo de análisis que se llevará a cabo.
El formato más extendido para el intercambio de información entre plataformas de análisis energético es el gbMXL Green Building XML, diseñado especialmente para transferir propiedades de los proyectos desarrollados en BIM; su estructura se basa en habitaciones, muros, suelos, falsos techos, superficies de sombreado y ventanas con sus propiedades térmicas y de localización. Todos estos elementos deben estar debidamente modelados y conectados para una correcta exportación, incluyendo definición de grosores, propiedades de transmitancias térmicas de materiales o coeficientes de ganancia de calor para ventanas.
Para estudios del entorno es importante la definición geométrica de los edificios colindantes para contextualizar el edificio de análisis. Lo más conveniente para exportar estas geometrías es utilizar el formato de exportación DXF. Este formato permite obtener la posición, forma y definición general volumétrica que será la información necesaria para obtener los datos de sombreamiento sobre nuestro edificio.
Una vez que se tienen los archivos exportados en los diferentes formatos deseados, en muchos casos es necesario hacer modificaciones dentro del programa específico de análisis energético.
CONCLUSIONES
El objetivo final de estos análisis energéticos es mejorar el rendimiento global del edificio durante su vida útil, reduciendo el gasto energético y mejorando el confort térmico, acústico y visual de los ocupantes. Para que estos estudios preliminares de las diferentes estrategias de mejora sean de uso generalizado en el proceso de diseño han de ser compatibles con los métodos de trabajo habitual utilizados por los diseñadores.
Desde la aparición de herramientas que permiten realizar directamente estos análisis energéticos con el modelo BIM, su generación es más sencilla, menos costosa y por lo tanto más extendida.
Es importante realizar de manera correcta y organizada el modelo BIM a estudiar. Todos los elementos, información y los datos registrados en el modelo son muy importantes para un correcto estudio energético. Es necesario una revisión exhaustiva de la información colaborativa, ya que, por elemento no ejecutado, un modelo o parametrizado puede influir en el resultado de estudios de eficiencias energéticas.
Eduardo Ricaño
Modelador BIM-MEP
Eduardo es un arquitecto con experiencia de 4 años en modelado y coordinación BIM. Especializado en las tecnologías de la arquitectura, ha destacado su participación en diferentes sedes de WeWork, Tecnológico de Monterrey (ITESM), NIKE, UBER México y PARQUE 10 en Guatemala. Además, ha participado activamente en la implementación BIM -MEP y la metodología de servicios de CAD/ REVIT bajo demanda.
Eduardo tiene una pasión por la gestión de proyectos, las tecnologías aplicadas a la arquitectura y a la sustentabilidad, además, disfruta mucho practicar crossfit, tocar ukulele y cocinar.
