¿BIM para renovación?

¿BIM para renovación?

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 como BuildON, 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.

Si quieres conocer más información sobre el origen de los gemelos digitales, puedes leer nuestra entrada anterior del blog: «Del Apolo 13 a los gemelos digitales de los edificios»


1 https://www.bim-speed.eu/en/training-materials

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. Sustainability 2021, 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 paradigma BIM: ¿aplicable al Patrimonio?

El paradigma BIM: ¿aplicable al Patrimonio?

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.

¿Qué tiene que ver la descarbonización con el Patrimonio Cultural?

¿Qué tiene que ver la descarbonización con el Patrimonio Cultural?

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):

  1. 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.
  1. 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.
  1. 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).
  1. 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.
  1. 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.


1 De 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.

Gemelo Digital: la Industria 4.0 en su forma digitalizada

Gemelo Digital: la Industria 4.0 en su forma digitalizada

El gemelo digital se ha convertido en una de las principales tendencias o «modas» en relación con la digitalización. Prácticamente es un sinónimo de producto, algo que puedes adquirir como un bien más para una empresa. En CARTIF, creemos que el concepto de gemelo digital es un sinónimo del paradigma de la industria 4.0, un enfoque «revolucionario» que ha transformado la forma en que concebimos y gestionamos los procesos industriales.

El término «gemelo digital» fue acuñado por John Vickers de la NASA en 2010, pero su predecesor, el ciclo de vida de un producto, fue introducido por Michael Grieves en 2002. Esta filosofía se centraba en gestionar un producto a lo largo de su vida, desde su creación hasta su eliminación. En esencia, el producto físico genera datos que alimentan un espacio virtual, proporcionando información esencial para la toma de decisiones y la optimización del objeto físico.

Una definición de gemelo digital podría ser: «representación digital precisa y completa de objetos físicos, procesos o sistemas con datos en tiempo real y características físicas, comportamientos y relaciones«.

Una pregunta clave es ¿por qué necesitamos gemelos digitales? o ¿cuál es su utilidad? Estas representaciones digitales precisas y en tiempo real ofrecen una serie de ventajas:

  • Recopilación y análisis de datos para obtener información valiosa y generar conocimiento, lo que impulsa la eficiencia y la toma de decisiones informadas.
  • Simulación precisa y dinámica del comportamiento de objetos físicos, lo que posibilita pruebas y experimentos virtuales antes de implementar cambios, como inversiones costosas, en el mundo real.
  • Reducción de costos y riesgos minimizando estos últimos y acelerando la innovación den una amplia gama de sectores, desde la manufactura hasta la atención médica.
  • Actualización en tiempo real de forma constante a medida que se recopilan nuevos datos del objeto físico, lo que garantiza su validez a lo largo de su ciclo de vida.

Al igual que las revoluciones industriales anteriores, la industria 4.0 ha transformado la forma en que trabajamos. Esta cuarta revolución se centra en la interconexión de sistemas y procesos para lograr una mayor eficiencia en toda la cadena de valor. La fábrica ya no es una entidad aislada, sino un nodo en una red global de producción.

Para crear un gemelo digital efectivo, seguimos una receta sistemática de nueve pasos en CARTIF:

  1. Definición del objetivo: identificamos el objeto físico, proceso o sistema que deseamos replicar y comprendemos claramente su propósito y objetivos.
  2. Recopilación de datos: recolectamos todos los datos relevantes del objeto físico utilizando sensores IoT, registros históricos u otras fuentes de información.
  3. Integración de datos: organizamos y combinamos los datos recopilados en un formato adecuado para su procesamiento y análisis.
  4. Modelado y construcción: utilizamos diferentes tecnologías de simulación y modelado para crear una representación digital precisa del objeto físico.
  5. Validación y calibración: verificamos y ajustamos el modelo del gemelo digital utilizando datos de referencia y pruebas comparativas con el objeto físico real.
  6. Integración en tiempo real: establecemos una conexión en tiempo real entre el gemelo digital y los sensores IoT del objeto físico para recopilar datos en tiempo real.
  7. Análisis y simulación: utilizamos el gemelo digital para realizar análisis, simulaciones y pruebas virtuales del objeto físico.
  8. Visualización y acceso compartido: proporcionamos interfaces virtuales y herramientas de acceso compartido para que los usuarios interactúen con el gemelo digital.
  9. Mantenimiento y actualización: mantenemos el gemelo digital actualizado mediante una recopilación de datos en tiempo real, la calibración periódica y la incorporación de mejoras y actualizaciones.

Así como las revoluciones industriales anteriores requerían tecnologías habilitadoras, la industria 4.0 necesita sus propios habilitadores digitales. Como hemos dicho al principio consideramos al gemelo digital una forma digitalizada del paradigma industria 4.0 porque los habilitadores digitales son fundamentales para la creación de gemelos digitales de forma eficaz. En CARTIF, hemos acumulado casi 30 años de experiencia aplicando estas tecnologías en diversos sectores, desde la industria hasta la salud.

Las tecnologías habilitadores digitales se dividen en cuatro categorías principales:

  1. Tecnologías de creación: estas tecnologías permiten la creación de gemelos digitales mediante ecuaciones físicas, datos, modelado 3D o eventos discretos.
  2. Fuentes de datos: para alimentar los gemelos digitales, utilizamos plataformas de integración de datos, interoperabilidad con fuentes de datos y tecnología IoT.
  3. Optimización: la optimización se logra a través de métodos como la programación lineal/no lineal, simulaciones, algoritmos de IA y enfoques heurísticos.
  4. Presentación: la información generada puede presentarse a través de soluciones comerciales, herramientas de código abierto como Grafana o Apache Superset o incluso visualizaciones de realidad aumentada.

A pesar de los avances, el desafío de mantener los gemelos digitales actualizados sigue siendo un área de desarrollo. La actualización automática para reflejar la realidad es un objetivo que requiere una inversión significativa en investigación y desarrollo.

En resumen, los gemelos digitales son el corazón de la industria 4.0, impulsando la eficiencia y la toma de decisiones informadas. En CARTIF, estamos comprometidos a seguir liderando el camino en este emocionante campo, ayudando a diversas industrias a abrazar el futuro digital.

Recuperando nuestro vínculo con la naturaleza

Recuperando nuestro vínculo con la naturaleza

¡Al final no pude resistirme…fui a ver AVATAR 2, y en 3D! La sola idea de rememorar las sensaciones vividas hace ya 13 años, como espectador de uno de los más grandes avances tecnológicos de la animación del siglo XXI, pudo con la pereza de meterme en un cine la friolera de 3 horas. Sin embargo, esta vez quería ver cómo había evolucionado algo que ya en la primera película de la saga me llamó la atención: ser capaces de establecer un vínculo directo con la naturaleza. ¡Impresionante!

Vista la «peli», y de vuelta a la realidad, creo que nunca hemos perdido nuestro vínculo con la naturaleza, pero lo hemos ignorado pensando que ya no nos era necesario y que únicamente los avances tecnológicos harían de este mundo un sitio mejor, prescindiendo de nuestra esencia natural.

Es importante saber que toda medida desarrollada para proteger un ecosistema y la biodiversidad que lo habita nos protegerá, como parte de esa variedad de seres vivos y no hará otra cosa que mejorar nuestras condiciones de vida.

Fuente: Raúl Sánchez Francés

Actualmente hay una creciente necesidad de contactar con la naturaleza, bien por hartazgo ante una vida sedentaria y demasiado urbanita, bien por practicar deporte o bien por el mero hecho de entrar en contacto con la naturaleza y los árboles que la habitan; pero sin saber de los múltiples beneficios que ese «baño de bosque o naturaleza» está proporcionando. Aunque se cree que el concepto de baño de bosque (Shinrin-yoku en japonés) parece tener un origen ancestral, no fue hasta los cercanos años 80 del siglo XX cuando las autoridades forestales japonesas promocionaron el concepto para acercar a la gente los beneficios del bosque.

La sensación de bienestar que percibimos paseando por el monte tiene una explicación científica comprobada. Ya a mediados del siglo XX se demostró que ciertas coníferas eran capaces de depurar/desinfectar su entorno, generando un antibiótico natural (fitoncidas), como respuesta principalmente al ataque que continuamente reciben de los hongos. Esto tiene como consecuencia directa que la presencia de árboles en zonas residenciales mejora la salud de sus habitantes.

Fuente: Raúl Sánchez Francés

Existen claras evidencias acerca del papel esencial que juegan los espacios verdes y azules en el fomento de un estilo de vida más saludable y sostenible. En áreas urbanas y periurbanas, los espacios naturales disminuyen la exposición a factores potencialmente dañinos como el calor excesivo, ruido y la contaminación del aire. Los estudios han demostrado que las zonas verdes circundantes a espacios urbanos se asocian con una menor mortalidad. Del mismo modo, diversos estudios experimentales y observacionales han demostrado que la exposición a la naturaleza se asocia con mejoras cognitivas, de la actividad cerebral, de la presión arterial, del sueño, y de la actividad física y salud mental. Especial relevancia adquiere la mejora de la salud mental (ansiedad, depresión y estrés) debido a la actividad en la naturaleza.

Un aumento de espacios verdes/azules bien diseñados, equitativamente distribuidos y accesibles, como promueve el concepto de soluciones basadas en la naturaleza (NBS), constituye un factor importante para preservar y mejorar la salud mental y el bienestar.

La pandemia de COVID-19 y la posterior recesión económica han afectado a la salud mental de la población, con un aumento de los síntomas de ansiedad y trastornos depresivos y han revelado la necesidad de mejorar la comprensión de los tipos y características específicos de los espacios naturales que son claves para la salud mental.

Desde CARTIF llevamos tiempo trabajando en la re-naturalización de nuestras ciudades, entornos y todos aquellos espacios habitados que han perdido su carácter natural, con el propósito de hacer nuestras urbes más habitables… pero de manera natural y en convivencia con la naturaleza, proyectos como URBAN GreenUP, MyBuildingisGreen, NATMED… son una muestra de ello.

Teniendo en cuenta todo esto, la receta médica de baños de bosque, de soluciones basadas en la naturaleza o lo que hemos llamado terapias basadas en la naturaleza (Nature based Therapies) está cada vez más cerca.

Recientemente tuve la oportunidad de charlar con Odile Rodríguez de la Fuente, hija de Félix Rodríguez de la Fuente, sobre el vínculo con la naturaleza que su padre les inculcó a ella y sus hermanas y que aún mantiene, desde su faceta de divulgadora de la naturaleza, la cual realiza de una manera fantástica. Fue sin duda Félix quien percibió la desconexión ser humano-naturaleza en un momento clave del crecimiento del país, lo que hizo aún más difícil su trabajo pero que le ha permitido dejar una huella más profunda y duradera, sentando las bases del buscado vínculo con la naturaleza.

Se trata de explorar conexiones reales y profundas entre el ser humano y el mundo natural, que vayan más allá de los trabajos culturales en campo o de algunas experiencias de jardinería como la errónea percepción de que las tomateras engordan despacio al ser acariciadas…como si de una prueba de amor se tratara. Nada más lejos de la realidad, al acariciar una tomatera a diario su crecimiento en vertical se ralentiza y su tallo se engrosa, pero no es más que una reacción natural a una carga ficticia del viento.

Sin embargo, aún estamos a tiempo para proteger la naturaleza que nos rodea, para acercarla a nuestras ciudades y espacios habitados, y para volver a conectar, a vincularnos con ella.