El sector de la construcción ha ido evolucionando con el paso de los años y, con él, los procesos y productos se han ido adaptando poco a poco a las necesidades del mercado en cada momento. Desde CARTIF llevamos alrededor de treinta años investigando y trabajando en el campo de las infraestructuras y la edificación para transformar la arquitectura, y así poder desarrollar soluciones tecnológicas centradas en la construcción sostenible e inteligente.
Actuamos en diferentes campos de aplicación con especial énfasis en la sensorización y monitorización de infraestructuras, en la integración de energías renovables en edificación, así como en tecnologías de impresión 3D en construcción, dispositivos y redes IoT (Internet of Things o Internet de las Cosas).
En la ruta hacia la búsqueda del hogar inteligente, CARTIF investiga en la rehabilitación y mantenimiento preventivo de edificios, digitalización y medición 3D, en simulación FEM, en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades innovadoras y soluciones para la logística y el transporte.
Una prueba de ello es el proyecto METABUILDING Labs, donde lideramos la construcción de red de bancos de pruebas de componentes de fachadas.
El objetivo principal de este proyecto, financiado por el programa europeo Horizon 2020 y formado por un consorcio de 40 socios procedentes de 13 países europeos, es contribuir un Ecosistema Europeo de Innovación y una red de Bancos de Pruebas de Innovación Abierta (OITB) competitiva, sostenible e inclusiva, que estimule la inversión en tecnologías de vanguardia para envolventes de edificios.
Con la vista puesta en la optimización de la calidad técnica y medioambiental de los productos constructivos, el consorcio del proyecto está impulsando el desarrollo de estas tecnologías, facilitando el acceso a servicios e infraestructuras para la creación de prototipos, testeo y certificación. La plataforma metabuilding.com sirve como acceso virtual y único a este potente ecosistema de innovación, que incluye una amplia red de instalaciones del testeo.
Como complemento, durante el proyecto se han diseñado y desarrollado instalaciones innovadoras, replicables, estandarizadas y rentables, conocidas como O3BET (Open Source/Data/Access Building Envelope Testbench) para poder testear componentes innovadores para envolventes en condiciones reales a escala 1:1.
Desde CARTIF hemos estado involucrados en la definición de los requisitos y especificaciones del prototipo de este O3BET y ha construido el primer y único banco de pruebas de estas características en España, que está ubicado en el Parque Tecnológico de Boecillo, junto a nuestras instalaciones. A través de él se busca continuar trabajando en la puesta en marcha, la definición de ensayos y servicios, el desarrollo del gemelo digital correspondiente, así como en la réplica de este banco de pruebas que será construido en otros siete países más de la Unión Europea.
Este hecho supone un hito que queremos seguir trasladando a todas las empresas del sector de la rehabilitación de edificios, especialmente las PyMES, para facilitar su acceso a herramientas de ensayo altamente innovadoras. Y, en definitiva, para mejorar la sostenibilidad de la construcción.
La reciente European Collaborative Cloud for Cultural Heritage (ECCCH) se origina en 2023 para crear herramientas innovadoras que sirvan para digitalizar todo tipo de objetos del patrimonio cultural, convirtiéndose en un tema estrella en la investigación aplicada de la UE para garantizar la sostenibilidad y la conservación asequible de nuestro legado histórico.
Puedes imaginar que digitalizar el patrimonio cultural implica una amplia variedad de tecnologías y técnicas, algunas de las cuales sirven para analizar aquellas cuestiones que somos capaces de “detectar” con nuestros ojos (lo visible), y otras sirven para descubrir y analizar aquello que no somos capaces de ver (lo invisible). ¿Alguna vez te has preguntado cuáles son? Sigue leyendo mientras comenzamos con las relativas a lo visible. No seas impaciente, te explicaremos las que se utilizan para lo invisible en el siguiente “episodio”.
Europa dice que digitalizar las características visibles de los objetos del patrimonio cultural requiere al menos de esta gama de herramientas y métodos innovadores:
Escaneado 3D de alta resolución: para capturar la forma, textura y geometría de todo tipo de objetos. Para ello se emplean técnicas como el escaneo láser, el escaneo de luz estructurada, la Structure from Motion (SfM, que usa secuencias de imágenes) o la Neural Radiance Field (NERF, que aplica IA a secuencias de imágenes). Todas ellas permiten crear 3D tan detallados como se necesite.
Métodos avanzados de obtención de imágenes: esto puede incluir técnicas como imágenes multiespectrales (que usan normalmente entre 3 y 20 bandas no necesariamente contiguas unas a otras), imágenes hiperespectrales (que usan un mayor número de bandas, pero siempre contiguas) o imágenes de transformación de reflectancia (RTI), que revelan detalles, mejoran la precisión del color y proporcionan análisis de materiales.
Realidad Virtual (RV) y Realidad Aumentada (RA): para generar experiencias inmersivas y visualización de objetos del patrimonio cultural. Permiten a los usuarios explorar e interactuar en entornos virtuales con objetos digitalizados, proporcionando una experiencia más atractiva y educativa.
Metadatos y anotaciones semánticas: para garantizar la adecuada documentación, organización y recuperación de los objetos digitalizados. Estas herramientas permiten la descripción, clasificación y vinculación de objetos con información relacionada adicional, como el contexto histórico, información del artista o la importancia cultural.
Soluciones de almacenamiento y gestión de datos:a medida que crece el volumen de objetos del patrimonio cultural digitalizados, se requieren repositorios digitales en la nube para proporcionar almacenamiento escalable y seguro a la gran cantidad de datos generados en la digitalización.
Plataformas colaborativas: para facilitar la cooperación entre múltiples instituciones y expertos, facilitando el intercambio de criterios y opiniones entre profesionales y partes interesadas, lo que permite un acceso fluido a los datos digitalizados.
Todas estas cosas las hacemos en CARTIF. ¿Te atreves a preguntarnos?
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.
La innovación y las nuevas tecnologías traen consigo una variedad de posibilidades, obstáculos y cuestiones desconocidas que, para poder ser abordadas, necesitan formar equipos interdisciplinares que permitan reforzar las destrezas de cada profesional, enriqueciéndose de los conocimientos, experiencias y habilidades de los demás.
Así lo entiende CARTIF, y es todavía más patente cuando se quiere abordar el patrimonio cultural con los ojos del siglo XXI. Para muestra un botón: el área del centro que se dedica a esta tan difícil como apasionante materia está formada, a día de hoy, por ingenieros industriales e informáticos, físicos y arquitectos. Siempre abiertos a nuevas incorporaciones y siempre en estrecha colaboración con las profesiones que tienen su hábitat natural en este campo (historiadores, arqueólogos, etc.). Juntos trabajan para dar respuesta a los seis pilares fundamentales que internacionalmente se consideran para garantizar la sostenibilidad del patrimonio en sus acepciones tangible, intangible y digital.
La I+D+i aplicada y continuada lleva a productos, procesos y servicios que prueban ser útiles por sí mismos a medio plazo en la investigación, protección, conservación, restauración y difusión de los bienes del patrimonio cultural. No ya sólo con tecnologías, sino con metodologías en consonancia, llegando incluso a poderse evaluar sus impactos económicos y sociales tanto en zonas urbanas como rurales. No podríamos estudiar históricamente, ni analizar arquitectónicamente edificios o monumentos sin conocimientos científicos, sin los aparatos creados por ingenieros, ni los programas hechos por informáticos.
De hecho, la digitalización del patrimonio cultural, cuya correcta acepción y traducción tecnológica fue abordada en un blog anterior y ha colocado a CARTIF en primera línea para la definición de las prioridades de investigación científica y técnica de la UE en la materia, se expande ahora con la definición de nuevos modelos de negocio que permitan que ese patrimonio que ahora disfrutamos siga estando ahí para las generaciones venideras.
En cualquier caso, la tecnología y la innovación deber in permanentemente acompañadas de: directivas, guías y recomendaciones que tengan en cuenta a la población local; políticas donde al Patrimonio se le considere verdaderamente un activo; e incentivación de la formación profesional, la difusión, la concienciación y la educación, puesto que es imposible valorar lo que no se conoce.
Es por eso que el patrimonio cultural, lejos de ser algo inmóvil, está en continua evolución, incluso como concepto, y demanda perfiles profesionales actualizados que atiendan a todo lo que hemos comentado. Ahí es nada…Y estos perfiles se empiezan a cocinar en los proyectos colaborativos que venimos haciendo en CARTIF. Siempre contando con la visión empresarial, los requerimientos de las administraciones públicas, la singularidad y sensibilidad que cada sitio requiere, y los lugares y las gentes donde se encuentra. Otra forma de involucrar y hacer futuro con raíces en el pasado para la juventud.
Análisis de una obra pictórica con una cámara de Terahertzios, que tienen aplicaciones que van desde el análisis de materiales y el estado de conservación, hasta la autenticación de obras de arte. Su capacidad para penetrar diferentes materiales y revelar detalles ocultos los convierte en una herramienta tan valiosa como poco frecuente.
La lámpara de Wood emite luz ultravioleta (UV) y es una herramienta de diagnóstico que se emplea en dermatología para determinar si una persona tiene una patología micótica (producida por hongos) o bacteriana en la piel o en el cuero cabelludo. De ser así, el área iluminada por la lámpara de Wood se volverá fluorescente, haciéndose patentes distintos colores que se asocian con las distintas patologías. Quizá te hayas sometido a esta prueba alguna vez. Te habrán mandado cerrar los ojos para proteger tu vista y habrán apagado la luz de la sala donde te encontrases para resaltar la fluorescencia. Entre otras posibilidades, si te ha salido azul claro es que tienes piel normal y sana; amarillo es piel grasa con acné; marrón indica pigmentaciones y puntos negros; y si aparecen manchas blancas bebe más agua, que tienes la piel deshidratada.
Pero seguro que no te habías parado a pensar que esta técnica también es aplicable para diagnosticar patologías similares en bienes muebles de patrimonio cultural compuestos de materiales orgánicos, por ejemplo, esculturas de madera o resina, o pinturas recubiertas de barnices hechos también de resinas de árboles. El paso de los años, las inadecuadas condiciones de conservación y la suciedad son aspectos definitorios en la aparición de hongos o el amarilleamiento de los barnices, de forma que si iluminamos esculturas o cuadros con una lámpara de Wood, podremos distinguir claramente las afecciones por hongos y la extensión de la suciedad incluso donde no son perceptibles todavía a simple vista, o si ha habido retoques en una pintura porque el amarilleamiento de los barnices antiguos se vuelve fluorescente.
Corazón de Jesús inspeccionado con lámpara de Wood
En el proyecto ITEHIS se ha utilizado una lámpara de Wood que emite entorno a los 365nm (UV) y produce una fluorescencia entorno a los 500nm (perceptible por ojo humano) para inspeccionar una talla del Corazón de Jesús de finales del XIX, validándose la afección por hongos (fundamentalmente moho) y conociendo su verdadera extensión.
Una lámpara de Wood se convierte así en un medio absolutamente eficaz, fácil de usar, no invasivo y económicamente admisible incluso para una persona como tú y yo, de cara a ayudar a la limpieza y restauración de nuestro patrimonio. Un auténtico ejemplo de técnica «low-cost» para hacer que siga ahí. Pero aquí no acaba todo, porque se requiere un poco más de I+D para asociar nuevos colores a nuevas patologías ahora que el cambio climático y la globalización humana traen «bichos» que no se corresponden a las latitudes donde aparecen. Pero de eso tranquilo, que ya nos ocupamos nosotros desde CARTIF.
«Divide et impera», consigna popular romana atribuida posteriormente a la figura del emperador romano Julio César. «Divide y domina» o más conocida como «Divide y vencerás», fue el fundamento estratégico sobre el cual se forjó el imperio romano (27 aC-476 dC). Casi nada. Acorde a la relevancia política y bélica de esta consigna, en el ámbito matemático, dio nombre a una de las ocho estrategias heurísticas clásicas de resolución de problemas junto a la codificación, organización, experimentación, analogía, introducción de elementos auxiliares, búsqueda de regularidades y suposición del problema resuelto.
La estrategia resolutiva en cuestión basada en fraccionar un problema en un conjunto de sub-problemas más pequeños, resolver estos sub-problemas, y combinar las soluciones. Es una metodología muy empleada en diversos campos científicos y que bajo diferentes nombres, teoremas, o métodos, como el método de integración por partes (calculo integral) o principio de los trabajos virtuales (resistencia de materiales), ha promovido la resolución de problemas complejos convirtiéndolos en múltiples problemas «fácilmente» resolubles.
Si por algo se caracteriza el mundo de la ingeniería es precisamente por este afán de transformar los problemas. Todos hemos oído alguna vez el chiste de cómo calcula un ingeniero el volumen de una vaca y cómo, frente a las funciones de aproximación a una superficie y su posterior integración que realizaría un matemático o la actuación de un físico empleando el principio de Arquímedes y metiendo la vaca en una piscina, el ingeniero daría su solución aproximando la vaca a una esfera.
En el campo de la ingeniería estructural, rama encargada del diseño y cálculo de elementos y sistemas estructurales para asegurar de antemano una respuesta estructural óptima (segura, resistente y funcional) aplica la mecánica de medios continuos, un modelo de cálculo super bonito en el mundo «académico» cuya aplicación en la vida real es muy «chunga». Por eso recurrimos al método de los elementos finitos, otro ensalzamiento ingenieril del «divide y vencerás», en el que la estrategia es convertir el medio continuo en un número finito de partes, «elementos», cuyo comportamiento se especifica mediante un número finito de parámetros en ciertos puntos característicos o «nodos». Comúnmente se llama a esto «simulación», aunque como mínimo debería ponerse el apellido de numérica.
Profesionalmente, trabajo en este campo para diseñar «cosas» de forma óptima. Pero cuando esas cosas son conjuntos de elementos configurables o catálogos de productos, y se quieren abarcar todas las opciones para ofrecer la mejor, podríamos hablar de la necesidad de desarrollo de aplicaciones de dimensionamiento o configuradores de cálculo de sistemas y productos. Pues bien, tras años trabajando en estos desarrollos para diferentes sectores, puedo decir, sin miedo, que desmembrar un proyecto entre los diferentes equipos de conocimiento sería el iceberg que nos deje congelados. Parece lógico pensar, que si estamos hablando del desarrollo de alguna aplicación de validación resistente de un producto configurable necesitemos quien conozca a la perfección dicho producto, con todas sus variantes y sus posibilidades, su terminología, su sentido, su coste y hasta su alma, si se me permite decir. Del mismo modo que se necesita, a ese nivel de conocimiento, alguien capaz de calcular y validar el producto en términos resistentes y funcionales y de quien sepa transformar, transcribir o visualizar adecuadamente esa validación numérica en alguna plataforma de fácil manejo. PUES NO, preparen los botes salvavidas. Una dosis de realidad difícil de digerir para un ingeniero y acérrimo defensor de los proyectos multidisciplinares como yo y de parcelar los problemas.
La experiencia profesional con sangre, sudor y lágrimas incluidas, ha mejorado nuestra concepción de la estrategia evitando estrategias sectoriales que dirigen el objetivo global, y en definitiva el producto, a un segundo plano. Y para entenderlo, nada más nuestro que esa conocida expresión de «zapatero a tus zapatos». ¿Sabéis de lo que os estoy hablando? ¿Aún no?
Esa compartimentación del proyecto es contraproducente frente a la detección temprana de errores, inevitables por otro lado y derivados de la falta de concepción y entendimiento entre profesionales (por ejemplo, los arquitectos y los ingenieros no hablan ni siquiera en la misma escala). Además relega las funciones del «experto» del producto a marcar las normas, reglas o rangos de consideración, lo cual parece bastante ilógico pues se aparta al experto del transcurrir del proyecto y claro, ¿Cómo detectamos los fallos?, y lo más importante ¿cuándo? en la evaluación final…o sea que seguimos, cual músicos del Titanic, hasta el final y luego ya veremos cómo nos trata el océanos de correcciones y versiones finales en la que nos veremos sumergidos por fallos e imprevistos que de unos derivan en la carga de trabajo de otros. Ahora sí sabemos de lo que estamos hablando, ¿verdad? Y esto sin entrar en las responsabilidades que también se han visto diluidas. Es culpa de…,Si me hubiese indicado que…
Es imposible ofrecer un servicio en este sentido, dirigido al desarrollo de una aplicación de verificación de cumplimiento de un producto configurable, si este no es concebido como un proyecto exclusivo de ingeniería de cálculo. O el todo incluido o «nada», y me refiero al verbo. Ahora bien, para obtener esta exclusividad, como ingenieros debemos comprender bien el producto, entender aspectos en los que quizá ni el cliente, con 30 años en el negocio, había tenido tiempo de pensar, debemos hacernos expertos y pensar. Es la única forma de afrontar con éxito un servicio de estas características. Aunque no quería usar el término holístico, por su uso indiscriminado, en este cometido encaja como un guante. Esa concepción del «todo», todo se debe considerar en todas sus partes, evitando interpretaciones, vorágines casuísticas, lecciones de bestialismo computacional o transcripciones y visualizaciones erróneas (el cliente nunca sabe lo que quiere hasta que lo tiene), pero sobre todo, el objetivo debe ser actuar en tiempo frente a posibles fallos.
¿Y dónde vamos a encontrar a alguien que quiera aprender, que plantee preguntas, que quiera mejorar el producto y el rendimiento de otras empresas, que tenga la capacidad para hacerlo, bien a nivel computacional o mediante técnicas experimentales o científicas y que encima pueda implementarlo en alguna plataforma para que su usabilidad, mejore por ejemplo, la competitividad de los diferentes departamentos técnicos y de ventas de otras empresas? ¿Te imaginas dar a un botón para obtener el trabajo semanal de un técnico?
