BIM en el impacto energético del diseño arquitectónico
BIM en el impacto energético del diseño arquitectónico. Cerca de cumplir el aniversario del informe especial del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (el IPCC, el organismo de asistencia de la Naciones Unidas en lo que se refiere al estudio científico del cambio climático) cerramos en España uno de los veranos más calurosos de los que se tiene registro histórico. En el siguiente artículo, José Ángel Delgado Torres, arquitecto especializado en Arquitectura Sostenible, Rendimiento y Diseño Arquitectónico por la Universidad de Oxford Brookes; responsable de las áreas de arquitectura orgánica / paramétrica y arquitectura sostenible en butic The New School, se estrena en BIM Channel para hablarnos del impacto energético de la metodología y herramientas BIM en el diseño arquitectónico.
Mientras los países de la Europa del norte anotaban nuevas temperaturas récord en su registros (Francia 46.0ºC, Bélgica 41.8ºC, Luxemburgo 40.8ºC, Reino Unido 38.7ºC u Holanda 40.7ºC), resonaba con fuerza el eco de la voz de alarma que lanzaba el IPCC el pasado 8 de octubre en un tono que, por desgracia, a estas alturas nos parece lo más natural, en cuanto a que viene siendo la tónica general desde su creación en 1988:
- ‘limiting global warming to 1.5ºC would requiere “rapid and far-reaching” transitions in land, energy, industry, buildings, transport, and cities. Global net human-caused emissions of carbon dioxide (CO2) would need to fall by about 45 percent from 2010 levels by 2030’
No es ningún secreto que, desde hace unos años, se viene señalando 2030 como el primer ‘match point’ al que se enfrenta nuestra sociedad en lo referente al cambio climático; una especie de punto de no retorno en lo referente a la consecución de los objetivos en el acuerdo de París. Las cada vez más frecuentes olas de calor que azotan Europa traen cada verano con más fuerza al primer plano de la conciencia social las consecuencias catastróficas que puede suponer el aumento de las temperaturas que la propia sociedad está provocando. El agorero futuro del que los defensores de la lucha contra el cambio climático llevan décadas advirtiendo, es cada vez más cercano y, por ende, más difícil de ignorar; y es que, como decía Gasset, ‘toda realidad ignorada prepara su venganza’.
Gráfico de elaboración propia a partir de la inicitaiva #ShowYourStripes. El pasado mes de septiembre, en plena ola de protestas por la inacción gubernamental contra el cambio climático, se viralizó la iniciativa #ShoYourStripes que pretende difundir el cambio en las temperaturas experimentado a lo largo del último siglo. Las barras representan la temperatura media de cada año desde 1901 hasta 2018, siendo ‘frías’ las barras correspondientes a temperaturas por debajo de la media del siglo y ‘cálidas’ las que se encuentran por encima de la misma.
La arquitectura no es ni mucho menos ajena al debate en cuanto que, en los países desarrollados, una media del 40% de las emisiones de CO2 son responsabilidad directa del uso de los edificios que construimos. Los profesionales de la arquitectura tenemos una cuota de responsabilidad altísima por tanto, dado que el gran margen de reducción en el consumo energético de nuestros edificios está en su propio diseño. Los equipos de climatización y las tecnologías constructivas de los cerramientos juegan, indudablemente, un papel trascendental en la consecución de edificios con consumos de energía acordes al momento en el que vivimos, pero es el propio diseño del edificio, su orientación, la proporción de los huecos, la distribución de los espacios, etc. donde se encuentra el gran pozo energético en el que sumimos a menudo nuestros diseños.
No podría ser más evidente que, en la mayoría de los casos, el propio diseño no forma parte del objeto de crítica durante la revisión del comportamiento energético de los proyectos de arquitectura. Si valoramos los diferentes momentos en los que tienen lugar respectivamente los procesos de proyección y evaluación energética esto se hace especialmente palpable: mientras que la idea pura de proyecto se gesta en los primeros momentos del Anteproyecto, a menudo, la evaluación energética no se produce hasta los últimos coletazos del Proyecto de Básico. A estas alturas la arquitectura del proyecto está totalmente definida. El margen, en lo que a ella respecta, se reduce a ajustar espesores de aislamientos y modificar prescripciones de vidrios. Son en todo caso las instalaciones del proyecto las que acaban soportando, por compensación, la carga de meter en vereda lo desajustes normativos en lo que respecta al cumplimiento de los requisitos en materia de eficiencia energética.
Es en este momento de la reflexión en el que entra en escena la metodología BIM como un potencial aliado. Desde el mismo momento en que nos planteamos la pregunta clave que deriva de todo lo expuesto anteriormente: ¿Por qué la evaluación energética no forma una parte activa durante la fase inicial de diseño?
A la hora de diseñar, los arquitectos consideramos puntos de apoyo para sustentar el edificio (aseguramos la viabilidad estructural del edificio) y prevemos huecos para el paso de instalaciones (las consideramos a la hora de determinar las alturas libres y reservamos espacios de forma consciente a fin de ubicar los equipos de servicio de los edificios). Sin embargo, no consideramos de forma activa medidas de diseño pasivo; no evaluamos el comportamiento energético del edificio que deriva de su diseño, ni tomamos decisiones de forma consecuente. Sin duda esto se debe al enorme esfuerzo que requiere realizar este tipo de evaluaciones que, en el contexto en el que hablamos, son sinónimo de simulaciones.
Las simulaciones energéticas son enormemente costosas en todos sus términos: se basan software que a menudo resulta poco asequible y requieren en cualquier caso de personal especializado con un conocimiento muy concreto. Las interfaces de simulación más reconocidas, como puede ser por ejemplo ‘DesignBuilder’ resultan ser enormemente complejas no sólo en su utilización, sino también en la interpretación de los resultados, haciendo así necesario disponer de personal especializado que, además, esté familiarizado con el proyecto para reconocer de inmediato cuáles son los puntos susceptibles de modificación. Evidentemente, esta circunstancia reduce enormemente la viabilidad de ejecutar análisis energéticos como una herramienta más de diseño.
Gráfico de elaboración propia. Diferentes fases de un proyecto de arquitectura convencional junto con diagramas circulares que representan en cada fase del proyecto la influencia del arquitecto sobre el diseño, la influencia de posibles cambios en el diseño sobre el consumo energético, y el consumo energético derivado del propio proyecto.
En cualquier caso, si lo anterior la reduce, es sin duda el tiempo necesario para preparar y ejecutar el análisis el que liquida definitivamente cualquier viabilidad. Independientemente de la plataforma que utilizara el proyectista para trabajar, el análisis energético ha venido siendo tradicionalmente sinónimo de empezar el modelado desde cero. Las plataformas de simulación han sido, durante muchos años, totalmente ajenas a los formatos ‘cad’ convencionales aunque paulatinamente han acabado incorporando medidas de ayuda al modelado (que no de exportación completa) dando posibilidades como la de importar líneas guía para utilizarlas como base en el modelado energético.
Evidentemente, como en cualquier negocio, la rentabilidad del proyecto aumenta a medida que se reduce el tiempo invertido en desarrollarlo, lo cual, unido a la presión constante que soportamos los profesionales de la arquitectura, supone una barrera infranqueable que dilapida cualquier opción de incorporar este tipo de flujos de trabajo durante el proceso de proyección.
Gráficos de elaboración propia. Diferentes estudios preliminares de características medioambientales planteados de forma previa al inicio de la fase de Anteproyecto para un encargo de reforma de un edificio de oficinas con cambio de uso a edificio residencial en Helsinki (Finlandia).
Y es aquí donde BIM, en lo referente a la evaluación energética, puede cambiar el paradigma en nuestro modo de entender el proceso de proyección. Las herramientas de metodología Building Information Modeling ya manejan en sus modelos la vasta mayoría de la información que requiere cualquier simulación energética, máxime si lo que se requiere no es un resultado milimétrico, sino una idea general de potenciales aspectos de mejora en el diseño.
Definiciones como qué cerramiento es exterior y cuál interior, la diferenciación entre forjados y paramentos verticales, la determinación de los huecos de ventana o las propiedades higrotérmicas de la envolvente y su ubicación geográfica, son inherentes al concepto de la metodología. El manejo de la información del edificio (no la simple representación de sus características geométricas) es la propia piedra angular que da sentido a la metodología BIM y es precisamente el talón de Aquiles de la integración de la evaluación energética durante el proceso de diseño.
Las herramientas más reconocibles del mercado empiezan ya a mostrar síntomas de haber entendido esta realidad. ‘Autodesk Revit’, por ejemplo, incorpora ya por defecto su herramienta de análisis energético, ‘Revit Insight’. La complejidad que la acompaña se reduce únicamente a entender que el análisis se produce en la nube, por lo que será necesario disponer de una cuenta Autodesk que nos dé acceso a la misma, a efectos de visualizar los resultados.
La metodología BIM tiene potencial para erradicar por completo la problemática ya expuesta en lo referente a las evaluaciones energéticas. Los modelos contienen por sí mismos, sin necesidad de esfuerzos adicionales (y el caso de ‘Revit Insight’, tampoco conocimientos profundos de sostenibilidad energética) toda la información necesaria para ejecutar cualquier análisis, reduciendo de este modo las grandes barreras (coste, conocimiento, tiempo) que presenta su integración en los primeros momentos del proceso de proyección.
Imagen de elaboración propia. Modelo energético generado en Autodesk Revit con la herramienta de análisis integrada a partir del modelo de ejemplo de Proyecto de Arquitectura en Revit 2019.
A día de hoy, herramientas como ‘Revit Insight’ quedan todavía a una gran distancia de herramientas puras de evaluación energética como pueda ser el anteriormente citado ‘DesignBuilder’: sus resultados son en ocasiones algo contradictorios y su perfil de presentación, aunque enormemente amigable para el usuario, también acaba siendo increíblemente frustrante para un usuario experimentado que ande buscando entornos donde disponer de datos de mayor calado como puedan ser resultados de flujos de calor, temperaturas resultantes, radiación de los paramentos, etc.
A pesar de sus limitaciones actuales, y de ser sin duda uno de los mejores ejemplos de lo que en arquitectura sostenible se denomina como ‘black box’ (o lo que es lo mismo, una caja opaca donde obtener resultados determinados sin capacidad para analizar su proceso de cálculo ni trasfondo), el paradigma de ‘Revit Insight’ es sin duda sintomático de cómo la metodología BIM puede contribuir a introducir los análisis energéticos de una manera rápida, efectiva y natural en el flujo de trabajo normalizado de cualquier proceso de proyección.
Sin duda estamos ante la punta de lanza de algo que en los próximos años seguirá desarrollándose hasta empezar a competir con los simuladores tradicionales, lo cual, a su vez, forzará a los mismos a mejorar sus flujos de trabajo en su lucha por no desaparecer. En el caso de Autodesk, el inteligente movimiento de integrar todo el proceso de simulación en la nube, puede, a priori, resultar algo tedioso, pero señala indefectiblemente en la dirección que apuntamos: que la plataforma es consciente del potencial y el camino por recorrer, y que ha asentado las bases para ir introduciendo mejoras en la profundidad y potencia de análisis sin tener que alterar ni cargar excesivamente su programa madre, ‘Revit’.
Creo firmemente que la metodología BIM puede revolucionar (está ya revolucionando) la manera en la que los profesionales de la arquitectura encaramos el proceso de diseño en todo lo que se refiere a la vertiente de la sostenibilidad energética.
La cuestión ahora es si estamos preparados y si no hemos llegado tarde.
Jose Ángel Delgado Torres es arquitecto por la Universidad de Alcalá y está especializado en Arquitectura Sostenible; Rendimiento y Diseño por la Universidad de Oxford Brookes.
Es el responsable de las áreas de Arquitectura Orgánica y Paramétrica y Arquitectura Sostenible en butic The New School.