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.
Bajo las bóvedas de una iglesia gótica, entre los muros gruesos de un monasterio cisterciense, en las yeserías de un palacio renacentista o en las fábricas de tapial y entramado de una casa tradicional, late una misma realidad: el patrimonio construido forma parte esencial de nuestra historia y de nuestra identidad colectiva. Un legado físico hecho de piedra, madera, cal, ladrillo o tierra cruda, que fue concebido con una lógica constructiva sabia y adaptada a su tiempo.
Hoy, sin embargo, buena parte de estos edificios se deterioran, se vacían y, en demasiados casos, desaparecen sin haber tenido una segunda oportunidad. La falta de un uso actualizado, la pasividad, la ausencia de planes de mantenimiento, el coste que suponen y, sobre todo, algo de lo que se habla muy poco o se mantiene de tapadillo: la incomprensión técnica de cómo fueron construidos, están acelerando su pérdida.
Ciclo de vida del Monasterio de Nuestra Señora del Prado (Valladolid), edificio piloto del proyecto INHERIT. Elaboración propia
¿Cómo conservar lo que no se conoce? ¿Cómo mantener con criterio si ignoramos cómo se construyó, el por qué de los materiales o qué lógica estructural hay detrás? La conservación preventiva no es una moda: es una necesidad urgente si queremos preservar nuestra herencia cultural con rigor y responsabilidad.
En CARTIF consideramos esencial investigar y desarrollar soluciones técnicas, innovadoras, pero a la vez realistas y asumibles, que ayuden a afrontar este reto desde el conocimiento y el respeto por lo construido. Queremos contribuir a una conservación más inteligente y más útil que no se base en la improvisación ni en recetas estándar, sino en comprender cómo se construyen las cosas para poder cuidarlas mejor, con la convicción de que la conservación del patrimonio es un proceso colectivo: una forma de valorar lo que nos une, de implicar a la ciudadanía y de reforzar el vínculo con nuestro entorno. Proyectos en los que venimos trabajando , como INHERIT o iPhotoCult, respaldan esta visión y refuerzan la necesidad de ofrecer una nueva mirada tecnológica a la conservación del patrimonio. Ya en nuestro post «La ITV de la edificación histórica» abordamos esta perspectiva; si te interesa profundizar, te recomendamos su lectura.
¿Por qué no sirven los mismos criterios que en edificios contemporáneos?
Los edificios históricos no responden a las reglas de la construcción moderna. Sus materiales: cal, ladrillo, piedra, madera, tierra…, son porosos, naturales, adaptados al clima y al contexto y sus sistemas constructivos, muros portantes, bóvedas, armaduras de cubierta, obedecen a una lógica diferente. Evaluarlos con los mismos criterios técnicos que un edificio de hormigón armado o acero no solo es incorrecto, es injusto.
Necesitamos herramientas que hablen el idioma del patrimonio construido. Una mirada específica que valore su singularidad técnica. Porque la diversidad constructiva, lejos de ser un problema, es un valor añadido.
Una propuesta técnica para conservar desde el conocimiento
Hoy en día, muchas inspecciones diagnósticas dependen casi exclusivamente de la experiencia del técnico que las realiza. Esto es valioso, imprescindible incluso, pero también insuficiente si no se estructura la información de manera homogénea, trazable y útil para procesos posteriores como la planificación del mantenimiento, la rehabilitación o al evaluación del riesgo. No se trata de imponer una única manera de inspeccionar, sino de proponer una estructura técnica común, abierta a evolución, que respete la diversidad y aumente la eficacia de las decisiones.
Flujo de trabajo hacia el mantenimiento preventivo basado en HBIM: de la toma de datos al conocimiento. Elaboración propia
Por ello, consideramos fundamental abrir el debate y avanzar hacia una propuesta metodológica que dé respuesta a las necesidades específicas de este ámbito con criterios técnicos claros y una visión sistemática que permita:
Identificar y valorar los sistemas constructivos históricos desde su propia lógica.
Detectar y estructurar los síntomas de deterioro por ámbitos técnicos (cimentación, estructura, fachada, cubierta, particiones y acabados interiores, cerrajería y carpintería, accesibilidad, e instalaciones y sistemas inteligentes).
Evaluar los riesgos asociados, tanto físicos como funcionales o ambientales.
Generar datos estructurados y reutilizables, que permitan conectar con herramientas digitales como modelos H-BIM o plataformas de mantenimiento.
Este enfoque no se basa en estandarizar por simplificar. Al contrario: propone unificar criterios técnicos de forma inteligente, consensuando entre diferentes profesionales, adaptándose a distintos contextos y tipologías, y respetando la diversidad arquitectónica y cultural del patrimonio construido, siempre alineados al marco normativo actual (como la serie UNE 41805 sobre diagnóstico de edificios) y usando como referencia las recomendaciones del Plan Nacional de Conservación Preventiva del Instituto del Patrimonio Cultural Español (IPCE).
¿Qué beneficios aporta una herramienta técnica bien diseñada?
Adoptar una metodología técnica adaptada al patrimonio ofrece beneficios concretos tanto para técnicos y empresas como para administraciones públicas:
Costes reducidos a medio y largo plazo, al evitar intervenciones de emergencia.
Transparencia y trazabilidad, con datos organizados y comparables entre edificios.
Valoración del conocimiento técnico tradicional, reconociendo la lógica y la eficacia de sistemas y materiales históricos, a la vez que se cubren nichos profesionales absolutamente necesarios, que actualmente carecen de cobertura.
Apoyo real a la toma de decisiones, sin sustituir criterios técnicos profesionales.
Conectividad con modelos digitales y modelos H-BIM, que permiten planificar el mantenimiento, evaluar los riesgos de deterioro, registrar el envejecimiento de materiales, o el comportamiento energético (cuando sea necesario).
Este tipo de herramientas son claves para conseguir una gestión más útil y proactiva, que ayude a planificar mejor, a intervenir menos, y a conservar más, permitiendo alcanzar un patrimonio sostenible, resiliente, eficiente en el uso de recursos y, en definitiva, rentable.
Mirando al futuro: digitalización con sentido
El potencial de este enfoque no termina en la inspección o el diagnóstico. Se abre un camino hacia herramientas digitales capaces de integrar modelos 3D, imágenes geolocalizadas, sensores ambientales, estructurales o de cualquier otro tipo, y monitorización de lesiones o incluso sistemas de IA que anticipen patrones de deterioro.
Flujo de trabajo aplicado a la excolegiata de Nuestra Señora de la Asunción de Roa (proyecto iPhotoCult), con toma de datos mediante plataforma robótica terrestre (UGV)
Pero todo esto solo será útil si parte de una base sólida: datos fiables, técnicos y bien estructurados. Porque la tecnología, por sí sola, no conserva edificios. Lo hacen las personas con criterio, apoyadas por herramientas que respetan lo construido y lo comprenden desde dentro.
El patrimonio edificado no es una colección de piedras antiguas. Es una expresión viva de nuestra identidad, de nuestra manera de habitar, de nuestros oficios, nuestras decisiones y nuestra memoria. Y conservarlo, hoy más que nunca, es una forma de cuidarnos como sociedad.
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.
