Las nuevas directivas europeas sobre eficiencia energética, que establecen en un 55% la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a alcanzar para el año 2030, están activando los proyectos de renovación profunda de edificios, ya que son en gran medida responsables de estas emisiones. Esta alta demanda de transformación del parque inmobiliario existente nos hace plantearnos la necesidad de ejecutar este tipo de proyectos de renovación en el menor tiempo posible. Además, no podemos olvidar la necesidad de ofrecer un adecuado balance de coste/beneficio para las intervenciones propuestas.
Y en este proceso de transición hacia edificios climáticamente neutros, ¿cómo puede ayudar el uso de nuevas tecnologías y la aplicación de metodologías como BIM (Building Information Modelling en su definición en inglés) en la realización de proyectos de renovación profunda? El uso de modelos BIM, tradicionalmente utilizados en edificios de nueva construcción, puede proporcionarnos una ayuda importante en la toma de decisiones a la hora de escoger las soluciones a implementar en los proyectos de renovación.
Este era uno de los objetivos principales del proyecto H2020 BIM-SPEED , mejorar los proyectos de renovación profunda de edificios residenciales, reduciendo el tiempo y los costes asociados de los mismos, y fomentando el uso de BIM entre los diferentes grupos de personas involucradas. Para ello, se estandarizaron procesos, con la creación de Casos de Uso, y se desarrollaron diferentes herramientas basadas en BIM que formaban parte del ecosistema de la plataforma web BIM-SPEED, así como material de formación sobre uso1. Para afrontar los problemas de interoperabilidad se implementaron diferentes ETLs (Extract, Transform and Load) y conectores BIM.
Marco de interoperabilidad entre las herramientas basadas en BIM (BIM tools) y la plataforma web BIM-SPEED, donde se muestra la conexión con las ETLs y conectores BIM (BIM Con.) implementados, Para garantizar la fiabilidad de los datos, diferentes herramientas de chequeo (Checker) fueron también aplicadas.
Asimismo, se pudo comprobar cómo de beneficioso resulta la combinación de técnicas de Machine Learning con modelos BIM para la toma de decisiones en los proyectos de renovación profunda, permitiendo seleccionar de un modo automático la opción de renovación más adecuada, en función de la regulación existente en cada país vinculada a la envolvente del edificio, así como una serie de parámetros de entrada definidos por el usuario sobre restricciones en la implementación2. También resultó de gran interés por parte de los usuarios finales la combinación del proceso Scan to BIM, con la creación automática de muros en BIM, utilizando nubes de puntos como datos de entrada3.
Y ahora, ¿qué más?
Las posibilidades que tiene el uso de modelos BIM no acaban con la fase de renovación del edificio. Estos modelos también pueden jugar un papel clave en la fase de operación y mantenimiento. El desarrollo de gemelos digitales de edificios basados en modelos BIM puede ayudar a la optimización y control de edificios para mejorar su rendimiento energético. En esta línea comienzan su andadura proyectos comoBuildON, coordinado por CARTIF, y SMARTeeSTORY, éste último centrado en el control y optimización del rendimiento energético de edificios históricos no residenciales. En entradas posteriores os iremos contando los avances al respecto.
2 Mulero-Palencia, S.; Álvarez-Díaz, S.; Andrés-Chicote, M. Machine Learning for the Improvement of Deep Renovation Building Projects Using As-Built BIM Models. Sustainability2021, 13, 6576. https://doi.org/10.3390/su13126576
3 Álvarez-Díaz, S.; Román-Cembranos, J.; Lukaszewska, A.; Dymarski, P. 3D Modelling of Existing Asset Based on Point Clouds: A Comparison of Scan2BIM Approaches. In 2022 IEEE International Workshop on Metrology for Living Environment (MetroLivEn); IEEE, 2022; pp 274–279. https://doi.org/10.1109/MetroLivEnv54405.2022.9826964
El famoso paradigma BIM (Building Information Modelling) está en boca de todos los profesionales de la Arquitectura, la Construcción y la Ingeniería, pero cuando se escarba un poco son muy poquitas las empresas que realmente lo aplican en sus rutinas diarias y, de hacerlo, distan mucho de ser homogéneas. BIM sigue siendo habitualmente confundido con paquetes de software específicos o con un tipo concreto de modelos digitales. Pero es mucho más que “lo último” en delineación por ordenador o que una potente herramienta de visualización 3D.
El paradigma BIM proporciona una caracterización digital de edificios e infraestructuras a lo largo de todo su ciclo de vida. Las informaciones que manejan diferentes profesionales pueden ser añadidas de forma local o remota en cualquier momento para tomar las decisiones apropiadas, y en el instante apropiado, en base a un modelo 3D que permite un análisis multidimensional: 4D (evolución en el tiempo); 5D (costes); 6D (sostenibilidad -incluyendo eficiencia energética-) y 7D (mantenimiento).
Aunque todavía son escasos los estudios sobre cómo el BIM y sus innovaciones están extendidos a lo largo y ancho de Europa, la Directiva 2014/24/EU impone el llamado “BIM nivel 2” en todos los proyectos sujetos a licitación pública. Esto de “nivel 2” implica que ha de seguirse un proceso colaborativo para dar lugar a modelos específicos útiles y a disciplinas que tienen que sumar esfuerzos para abordar problemas concretos. Estos modelos 3D han de constar de datos gráficos (aquellos representados mediante recursos visuales) y de datos semánticos (aquellos adicionales que son significativos), además de la documentación asociada (por ejemplo, un plan director). Toda esta información ha de ser recogida e intercambiada digitalmente usando formatos estandarizados no propietarios, como es el IFC (Industry Foundation Classes).
En consecuencia, el Patrimonio construido está sujeto también al BIM a efectos de documentación, conservación y difusión, pero el carácter distintivo, la complejidad intrínseca de los inmuebles y la sensibilidad que se requieren para satisfacer sus demandas, conducen inevitablemente a particularizaciones tecnológicas y metodológicas que han llevado a acuñar el concepto de Heritage-BIM (H-BIM, o BIM para Patrimonio). El propósito del H-BIM es proporcionar un modelo 3D que sirva de «contenedor» de toda la información que se va generando a lo largo del tiempo por diferentes procedimientos, por diferentes personas y por diferentes fuentes (tanto hardware como software). El modelo recogería así el carácter multidisciplinar del Patrimonio, muy alejado de la sencillez y modularidad de la construcción convencional, y sería muy útil para estudiar, valorar el estado de conservación y planificar las intervenciones en los bienes de forma rentable. Todo un reto para un sector donde la digitalización es una asignatura pendiente.
Tecnológicamente esto supone afrontar muchos desafíos, empezando por la cantidad mínima de datos gráficos y semánticos que serían adecuados para respaldar las actividades propias del sector. Dos de los más importantes son:
La combinación de datos 3D con diferentes tipos de imágenes (termografías, fotografías de alta resolución o multiespectrales) para dar lugar a un modelo H-BIM útil para el análisis pormenorizado
El texturizado fotorrealista de modelos 3D para tener una representación exacta de la realidad.
Ambos aspectos están siendo trabajados desde CARTIF para ayudar de forma decisiva a empresas, gestores y administraciones públicas en la digitalización del Patrimonio Cultural.
La industria de la construcción está experimentando una revolución silenciosa. Mientras que las grúas y excavadoras siguen siendo protagonistas en las obras, un nuevo tipo de trabajador está ganando terreno: los robots colaborativos, o «cobots». Estos eficientes ayudantes van a transformar la forma en que construimos y rehabilitamos edificios. Pero, ¿qué son exactamente y cómo pueden cambiar las reglas del juego?
Los cobots: Más que simples máquinas
A diferencia de los robots industriales tradicionales, los cobots están diseñados para trabajar codo con codo (o más bien, brazo con brazo) con los humanos. Estos robots están equipados con sensores que les permiten detectar la presencia de personas y objetos en su entorno. De esta forma, pueden adaptar su movimiento y su fuerza para trabajar de forma segura junto a los trabajadores humanos. En el ámbito de la construcción, estos robots pueden ser de gran ayuda, especialmente en las tareas más pesadas, repetitivas y peligrosas.
Rehabilitación de fachadas: un nuevo enfoque
La rehabilitación de fachadas es un área donde los cobots pueden aportar un valor particularmente relevante. Estas tareas suelen ser laboriosas, peligrosas y requieren de una gran precisión. Hay varias tareas donde estos dispositivos podrían ser de mucha utilidad.
Inspección: Equipados con cámaras de alta resolución y sensores, los cobots pueden examinar minuciosamente cada centímetro de una fachada, detectando grietas, humedades o desperfectos que podrían pasar desapercibidos al ojo humano.
Limpieza: Robots especializados pueden limpiar fachadas de forma eficiente y uniforme, sin poner en riesgo a los trabajadores de andamios.
Aplicación de materiales: Ya sea pintura, selladores o revestimientos, los cobots pueden aplicar materiales con alta precisión y consistencia. Además, se reduce significativamente el desperdicio de materiales, ya que utilizarían la cantidad exacta necesaria en cada caso.
Reparaciones: Algunos cobots avanzados pueden realizar reparaciones menores, como rellenar grietas o reemplazar elementos deteriorados.
Impresión 3D: La impresión 3D utilizando cobots permite crear formas y patrones intrincados que serían extremadamente difíciles o costosos de lograr con métodos tradicionales. De esta forma, cada fachada puede ser único, adaptada perfectamente a las necesidades estéticas y funcionales del edificio y su entorno. Además, es posible imprimir directamente elementos como aislamiento térmico o acústico dentro de la estructura de la fachada. En este contexto, proyectos europeos en los que colabora CARTIF, como INPERSO, trabajan activamente en la integración de cobots para la rehabilitación e impresión 3D de fachadas.
Beneficios más allá de la eficiencia
La introducción de cobots en la rehabilitación de fachadas no solo mejora la eficiencia y la calidad del trabajo, sino que también aporta otros beneficios. En el ámbito de la seguridad, por ejemplo, ya que, al realizar las tareas más peligrosas, los cobots reducen significativamente el riesgo de accidentes laborales. También ayudan en la sostenibilidad, aplicando de forma optimizada la cantidad de material necesaria y reduciendo así los desperdicios. Por último, también facilitan la trazabilidad y documentación del trabajo realizado. Los datos recopilados durante las inspecciones robóticas proporcionan un valioso registro digital del estado del edificio.
Desafíos y consideraciones
A pesar de su potencial, el uso de robots colaborativos en construcción aún enfrenta algunos retos. Uno de ellos es el relacionado con las regulaciones existentes. Las normativas de construcción deben adaptarse para incluir esta nueva tecnología. Este problema es habitual en muchos ámbitos donde las innovaciones van por delante de las normas. También es necesario investigar sobre el comportamiento a largo plazo de los nuevos materiales asociados a estas técnicas y la durabilidad de las estructuras creadas. Finalmente, es necesario considerar los costes iniciales de estos sistemas robóticos. Aunque a largo plazo puede ser más económico, la inversión inicial en esta tecnología puede ser significativa y requiere un tiempo de retorno que hay que valorar.
El factor humano
A pesar de todos estos avances, es importante recordar que los cobots no están aquí para reemplazar a los trabajadores humanos, sino para complementarlos. Los profesionales de la construcción siguen siendo esenciales para la planificación, la toma de decisiones y las tareas que requieren un toque humano y creatividad. Uno de los objetivos del uso de este tipo de robots es liberar a los trabajadores de las tareas más pesadas, repetitivas y peligrosas.
Mirando hacia el futuro
A medida que la tecnología avanza, podemos esperar ver cobots aún más sofisticados en nuestras obras. Imaginemos robots que puedan comunicarse entre sí para coordinar tareas complejas, o que utilicen inteligencia artificial para adaptar sus métodos de trabajo a las condiciones específicas de cada edificio. La colaboración entre humanos y robots en la construcción y rehabilitación de edificios no es solo una tendencia pasajera, sino el futuro de la industria. Con cada fachada rehabilitada y cada edificio construido, los cobots están demostrando su valor, avanzando hacia un futuro más sostenible y seguro para el sector de la construcción. Estas tecnologías no solo pueden cambiar la forma en que construimos, sino también cómo concebimos la función y el diseño de los edificios. A medida que la tecnología avanza, podemos esperar ver edificios que no solo son estructuras, sino verdaderas obras de arte funcionales y sostenibles.
En un mundo en el que la sostenibilidad ocupa un lugar cada vez más destacado entre nuestras preocupaciones, la necesidad de soluciones innovadoras para transformar nuestro entorno construido es más acuciante que nunca. El estado actual del parque edificatorio de la UE supone un reto importante, actuando como uno de los mayores consumidores de energía de Europa y responsable de más de un tercio de las emisiones de la UE.
Reconociendo la urgencia de la situación, la Comisión Europea desvela una nueva estrategia en octubre de 2020: «Una ola de renovación para Europa: edificios más verdes, crear empleo y mejorar vidas» Esta estrategia representa un paso adelante crucial, con el objetivo de incentivar las inversiones en renovación y apoyar la implementación de métodos y tecnologías eficientes.
A pesar de estos esfuerzos, la realidad sigue siendo cruda – más del 75% del parque inmobiliario de la Unión Europea no es eficiente energéticamente, y el índice anual de renovación languidece en un mero 1%. La estrategia enfatiza en la necesidad de renovaciones profundas, es decir, que reduzcan el consumo de energía en más de un 60%. ¿El objetivo general? Duplicar los índices anuales de renovación energética en la próxima década, no sólo para reducir las emisiones, sino para mejorar la calidad de vida de los residentes y crear empleos ecológicos en el sector de la construcción.
Para alcanzar la profundidad y volumen de renovación necesarios, es esencial contar con un sector de la construcción fuerte y competitivo. Adoptar la innovación y sostenibilidad es primordial para incrementar la calidad y reducir los costes de producción e instalación. El partenariado europeo Built4People destaca tres pilares cruciales para este empeño:
Soluciones tecnológicas industrializadas: Adopción de tecnologías avanzadas para optimizar los procesos de construcción.
Digitalización del sector de la construcción: Aprovechando herramientas digitales como el Building Information Modelling (BIM) para mejorar la transparencia y eficiencia.
Integración de los principios de circularidad: Incorporación de principios de economía circular en toda la cadena de valor, desde el aprovisionamiento de materiales hasta la gestión de residuos.
En medio de esta necesidad apremiante de innovación en materia de renovación, REHOUSE emerge como un faro de esperanza. Coordinado por CARTIF y en el marco del programa Horizonte Europa, REHOUSE está preparado para liderar la innovación en el sector de la construcción. Con un enfoque centrado en las renovaciones profundas y los principios de circularidad, REHOUSE tiene como objetivo desarrollar y demostrar ocho paquetes de renovación que incorporan innovaciones tecnológicas prometedoras hasta TRL 7 (sistema piloto integrado demostrado).
Estos paquetes de renovación están meticulosamente diseñados para superar las principales barreras que impiden mejorar los actuales ratios de renovación de la UE. A través de la integración de elementos activos/pasivos, la prefabricación y la construcción fuera de obra, REHOUSE busca ofrecer soluciones de renovación asequibles y sostenibles con la flexibilidad necesaria para abordar casi el 100% de los retos de renovación de edificios a nivel de la UE.
Pero lo que realmente distingue a REHOUSE es su enfoque centrado en las personas. Al implicar activamente a los residentes y propietarios de edificios durante el proceso de renovación, el proyecto asegura que las soluciones no solo sean sostenibles, sino también asequibles, satisfactorias y atractivas.
REHOUSE está ahora en su ecuador, demostrando notables avances y logros. El proyecto ya ha establecido las bases para de la estrategia de innovación social, ha detallado las especificaciones de las soluciones innovadoras, y ha elaborado versiones digitales de los paquetes de renovación. Además, se ha completado un marco de evaluación innovador y un diagnóstico técnico de los edificios de demostración. La validación de los paquetes de renovación (RP) está en marcha para alcanzar el TRL6 (sistema prototipo verificado), acompañada del desarrollo de directrices para su industrialización. Además, el proyecto está definiendo activamente las especificaciones del Libro de Registro Digital de Edificios, diseñando y preparando los cimientos para la posterior construcción de los sitios de demostración, y definiendo el camino hacia la consecución del mercado una vez concluido el proyecto. Estos esfuerzos marcan el comienzo del camino para revolucionar los procesos de renovación, impulsados por la innovación y la colaboración.
Únete a nosotros en este viaje transformador para allanar el camino hacia un mañana más verde y brillante con REHOUSE. Juntos podemos remodelar nuestro entorno construido, crear espacios sostenibles y preservar nuestro planeta para las generaciones venideras.
Este proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte Europa de la Unión Europea bajo el acuerdo No 101079951.
Descarbonización es el «trending topic» de los términos relacionados con la sostenibilidad, la energía y el medio ambiente. Podemos entenderlo como el proceso de disminuir la cantidad de dióxido de carbono (CO2) liberado a la atmósfera, lo que reduce el cambio climático y la dependencia de los combustibles fósiles, que son precisamente los que emiten CO2 cuando se queman (claros ejemplos son el petróleo y el carbón). La descarbonización implica el uso de fuentes de energía más limpias, pero también la adopción de tecnologías y de métodos que protejan el medio ambiente y reduzcan esas emisiones (la tan nombrada «huella de carbono»).
Pero esto, ¿qué tiene que ver con el Patrimonio Cultural?. Pues te vas a sorprender, pero resulta que el Patrimonio aporta a la descarbonización muchas e importantes cosas: la preservación de los edificios históricos, la reutilización de espacios, la promoción del transporte sostenible, el fomento del turismo cultural y la innovación tecnológica para su valoración y conservación. O sea, que resulta que ofrece un enfoque respetuoso con el medio ambiente en la planificación urbana y el desarrollo rural.
Si entramos en un poco más de detalle, verás que el Patrimonio Cultural puede desempeñar un papel significativo en la descarbonización y la lucha contra el cambio climático. Te ponemos en bandeja cinco formas de hacerlo, pero seguro que se te ocurre alguna más (dínoslo, por favor):
Innovación tecnológica en la conservación1 de edificios históricos (donde CARTIF tiene mucho que decir): aquí la sensibilidad que requiere la edificación histórica implica el desarrollo de técnicas y tecnologías específicas, que pueden tener aplicaciones más amplias en la reducción de emisiones de carbono en otros campos de la construcción y de la gestión del entorno. La inspección técnica, la conservación preventiva y la intervención de base digital empleando H-BIM evitan tanto su ruina y/o demolición, como las construcciones alternativas de nuevo cuño, lo que reduce significativamente los recursos materiales y energéticos que pudieran destinarse a esos fines. Además, y esto es importantísimo, los edificios antiguos fueron diseñados y construidos con técnicas y materiales que son inherentemente sostenibles, aprovechándose aspectos que hemos «redescubierto» hoy en día como la orientación, la ventilación natural y el uso de materiales autóctonos.
Reutilización de espacios: Los sitios y edificios históricos pueden ser adaptados para nuevos usos y transformados en espacios habitables o de trabajo con un nivel de confort adecuado al siglo XXI, lo que a medio-largo plazo ahorra recursos en comparación con la construcción de nuevas estructuras sustitutivas. Esta reutilización contribuye a una mayor eficiencia energética y a la reducción de emisiones de carbono.
Adaptación y transcripción de técnicas profesionales antiguas: los lugares históricos son ejemplos de cómo las sociedades del pasado se adaptaron a los desafíos medioambientales (que han existido siempre) y cómo se pueden adoptar en la actualidad lecciones aprendidas en el pasado a través de la comprensión y la reconversión tecnológica de las técnicas y usos tradicionales (tanto materiales como métodos).
Fomento del transporte sostenible: La preservación de los cascos históricos en las ciudades promueve cada vez más la movilidad sostenible. De hecho, fueron concebidos para moverse andando, a caballo o en carromatos, carrozas y carruajes. Por tanto, favorecen absolutamente la accesibilidad peatonal y el uso del transporte público en lugar del vehículo privado. Esto reduce la dependencia de los combustibles fósiles y disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero.
Desarrollo del turismo cultural sostenible: está más que probado que el turismo cultural sostenible puede desempeñar un papel importante en la economía local e incluso de una región, fomentando prácticas más respetuosas con el medio ambiente como la gestión de residuos, la conservación de la biodiversidad y la promoción agroalimentaria y artesanal de calidad.
Pero, ¿realmente el Patrimonio Cultural da para tanto? Pues resulta que si. Y mucho. En línea con las prioridades del pacto verde europeo (European Green Deal) y el marco sobre el clima para 2030 y 2050 de la UE, surgió precisamente en 2021 el libro verde del Patrimonio Cultural Europeo, donde ya se le considera como motor de la descarbonización y espejo sobre el que la ciudadanía ha de verse reflejada como actor principal de las acciones que se necesitan emprender en este sentido.
Edificación histórica y descarbonización es un binomio sobre el que viene trabajando el Comité de Regeneración y Patrimonio Cultural de la Plataforma Europea de la Construcción (a cuya junta ejecutiva pertenece CARTIF desde hace muchos años). Su última agenda de investigación, que cubre el periodo 2021 a 2027, así lo refiere. Y es un asunto sobre el que se está profundizando en las últimas asambleas plenarias. No es para menos cuando el 24% de los edificios residenciales del viejo continente son anteriores a 1945, cerca de la mitad de ellos tienen valor histórico, y de entre estos últimos, el 73% se encuentran en las ciudades, que es precisamente donde se genera la mayor huella de carbono.
¿A que a partir de ahora ves al Patrimonio con todavía una acepción más aparte de la cultural, religiosa o turística?. Pues otra cosa que sabes.
1De acuerdo con la terminología de UNESCO y el ICOMOS sobre el patrimonio tangible, la conservación se considera un término general que cubre las actividades de preservación, conservación, restauración, (re) utilización, interpretación y gestión.
