¿Cómo el Modelado de Información de Construcción (BIM) contribuye al diseño ecológico y la construcción sostenible?

Introducción

La aplicación de la tecnología del Modelado de Información de Construcción (BIM), en la construcción sostenible, ofrece soluciones integrales que contribuyen al diseño ecológico y permiten mejorar la calidad y reducir los costos asociados a los proyectos. Esta metodología de trabajo colaborativa tiene como objetivo centralizar toda la información de un proyecto de construcción en un modelo de información digital creado por todos los agentes involucrados.

La construcción ecológica ya no puede considerarse como una opción adicional, sino como un requisito fundamental que debe abordarse con seriedad. Cuando los principios de diseño ecológico se aplican de manera adecuada y oportuna, los equipos de diseño y construcción trabajan de forma eficiente y los costos totales pueden ser iguales o inferiores a los métodos tradicionales.

El propósito del artículo es disertar sobre la metodología del Modelado de Información de Construcción (BIM) para abordar los desafíos de la construcción sostenible, con el fin de mejorar la calidad constructiva y asegurar el máximo confort interior con un uso mínimo de recursos.

Beneficios ecológicos de la metodología BIM en la construcción

La adopción de BIM durante la fase de diseño ofrece ventajas significativas con repercusiones globales, incluyendo beneficios para el medio ambiente, como los siguientes:

• Un modelo BIM proporciona los datos necesarios para realizar cálculos precisos y rápidos de energía, lo que permite la evaluación de múltiples escenarios. Esto conduce a un proceso mejorado para lograr un diseño de energía más eficiente, incluyendo la selección de los materiales más adecuados y la orientación óptima del edificio.
• Se asegura el uso óptimo de los materiales para garantizar, por ejemplo, que las tuberías de agua y los conductos de aire acondicionados tengan recorridos mínimos con curvas y uniones mínimas, lo que ahorra materiales, mejora el flujo de aire/agua y minimiza las fugas.
• La reducción del consumo de energía elimina la necesidad de instalar grandes plantas de abastecimiento, lo que a su vez contribuye a la reducción de la contaminación.
• El modelo BIM evoluciona de manera paralela al diseño y registra los datos de construcción en un solo entorno. La documentación ‘as-built’ resultante proporciona información precisa para la generación de manuales de mantenimiento.

Acciones en la aplicación del Modelado de Información de Construcción (BIM)

Para enfretar los retos de la construcción sostenible es importante realizar las siguientes actividades:

1. Evaluar las bondades de la metodología BIM para abordar los desafíos de la construcción ecológica, centrándose en la preservación y el uso sostenible de los recursos naturales.

2. Analizar el uso de BIM para aplicar los principios que favorezcan los requisitos de la construcción sostenible, especialmente en lo que respecta al diseño humanista.

3. Proponer la reorganización de la última etapa del ciclo de vida (LC) de una instalación de construcción sostenible, con el objetivo de optimizar el ciclo de vida de materiales y componentes basados en BIM.

4. Desarrollar un diagrama de proceso de aprendizaje automático para optimizar el diseño ecológico basado en BIM.

Metodología BIM y su impacto en el diseño ecológico

BIM es una metodología que emplea modelos digitales para representar de manera física y funcional un edificio, permitiendo una visión integral de su ciclo de vida, desde la fase de diseño ecológico inicial hasta su eventual demolición. Esta representación digital 3D no solo abarca la estructura del edificio, sino también sus sistemas internos. Las estructuras metálicas son soldadas y atornilladas juntas. En la figura 1 se puede apreciar la representación 3D de la estructura de una obra civil de ingeniería.

La construcción de un edificio tiene un impacto significativo en la economía, el bienestar de las personas y el medio ambiente, tanto en su construcción, uso, rehabilitación y demolición. Este impacto se debe a múltiples factores que intervienen en el ciclo de vida de un edificio. Entre estos factores se incluyen la elección y ocupación del terreno, el consumo de recursos naturales y energía, la producción y transporte de materiales, así como la emisión de contaminantes y la gestión de residuos.

La preocupación creciente por la conservación ambiental y el desarrollo sostenible ha impulsado un cambio en el mundo de la arquitectura en los últimos años, llevando a un replanteamiento en el diseño ecológico, construcción y uso de los edificios, con la adopción de prácticas más ecológicas.

Esto se refleja en lo que hoy se conoce como construcción sostenible, la cual se caracteriza por:

• Ser respetuosa con el entorno y adaptarse a sus condiciones.
• Ahorrar recursos mediante el uso de materiales de bajo impacto ambiental y social a lo largo de su ciclo de vida.
• Reducir el consumo energético a través de estrategias de bioconstrucción, el empleo de energías renovables y la eficiencia energética.
• Garantizar el bienestar de sus usuarios, proporcionando un ambiente seguro y cómodo.

Principios y normas en la construcción sostenible

A medida que la tendencia hacia la construcción y el diseño ecológico continúa creciendo, se vuelve fundamental el papel de las normas y sistemas de calificación de construcción sustentable. Estos estándares y sistemas de calificación experimentan un creciente cumplimiento y una constante actualización, reflejando el compromiso de muchos países y organizaciones con la sostenibilidad.

En la mayoría de los países, las normas de construcción existen para garantizar el diseño ecológico y las construcciones seguras y eficientes, estableciendo criterios de evaluación que proporcionan requisitos mínimos para diversas fases del proyecto, tipologías y componentes de diseño. Dentro de estas normas, se encuentra el estándar de construcción sustentable, el cual se enfoca en orientar a arquitectos, ingenieros, contratistas y desarrolladores hacia el diseño ecológico sostenible. Este estándar busca promover prácticas que contribuyan a la sostenibilidad ambiental y/o sustentabilidad.

Las características más comunes de la construcción sustentable y el diseño ecológico incluyen la eficiencia energética, el ahorro de agua, el mínimo daño al medio ambiente, la dependencia de recursos renovables, el uso de materiales de construcción no tóxicos, el uso eficiente del espacio y uso responsable de materiales.

La eficiencia energética y las estrategias de diseño pasivo

Las normas de construcción ecológica no solo se centran en la eficiencia energética y la reducción de emisiones de carbono, sino que también consideran la salud y el bienestar de los ocupantes. De esta manera, los edificios ecológicos ofrecen mayor comodidad, productividad y bienestar general a quienes los ocupan. La eficiencia energética lograda a través de la construcción ecológica puede disminuir la cantidad de energía adquirida, lo que a su vez representa ahorros a largo plazo para los propietarios. Asimismo, el uso de energías renovables conlleva beneficios similares. En general, los edificios con diseño ecológico generan un alto retorno de la inversión al ser considerados edificios de alto rendimiento.

A continuación, se presenta un video informativo sobre cómo planificar, diseñar, construir y gestionar infraestructuras más eficientes y sostenibles mediante el uso del Modelado de Información de Construcción (BIM). Fuente: Video cortesía de Autodesk BIM.

Las estrategias de diseño pasivo comprenden un conjunto de técnicas arquitectónicas destinadas a disminuir la dependencia de sistemas mecánicos para calefacción, refrigeración e iluminación en los edificios, logrando incrementar la eficiencia energética y el diseño ecológico de un edificio al aprovechar los elementos y recursos naturales del entorno, con el fin de maximizar el confort y minimizar el consumo energético.

El enfoque fundamental en el desarrollo de una edificación pasiva es utilizar al máximo el clima local. Los métodos de diseño pasivo se basan en el aprovechamiento del potencial energético físico de un edificio, considerando su ubicación, el clima circundante y las propiedades de los materiales de construcción. El propósito principal es mejorar la eficiencia energética de los edificios.

Importancia y aplicacion de estrategias del Modelado de Información de Construcción (BIM)

La introducción activa del Modelado de Información de Construcción (BIM) en el sector de la construcción facilita el diseño de edificios sostenibles. Esta tecnología permite visualizar, modelar y simular el diseño y los parámetros de los edificios, al tiempo que posibilita el intercambio de información entre todas las partes interesadas, la coordinación del diseño, la coherencia de las tareas, la detección de colisiones y el seguimiento del proceso de gestión.

El uso de un modelo de construcción virtual en forma de modelo paramétrico de información y documentos relacionados contribuye a la mejora en el acceso a la información, la coordinación controlada y el seguimiento de los procesos.

La implementación de un enfoque basado en el Modelado de Información de Construcción (BIM) para la construcción sostenible conlleva una serie de estrategias que tienen como objetivo reducir el tiempo y el costo de diseño de nuevas instalaciones, así como minimizar el impacto ambiental. Algunas de estas estrategias incluyen:

Diseño eficiente de edificios: La construcción de edificios compuestos por varias secciones reduce el consumo de calor, el uso de materiales de construcción, la longitud de los servicios públicos y las vías de acceso. Por ejemplo, la inclusión de un patio abierto en un edificio residencial puede contribuir a este fin. En la figura 2, se aprecia una imagen fotografica del Centro de Convenciones de Vancouver, es un edificio abierto con pasarelas, carriles bici, plazas y parques. El edificio está ubicado junto al Canada Place.

Uso de materiales locales y energías renovables: Con el aumento del costo de la energía, el uso de materiales locales se vuelve más rentable. La implementación de fuentes de energía renovable, como paneles solares y generadores eólicos, puede reducir significativamente el consumo de energía. El empleo de cálculos preliminares basados en BIM junto con la realidad aumentada facilita la evaluación de la efectividad de los paneles solares y los generadores eólicos en una región específica.

Aislamiento térmico mejorado y selección de materiales: El aislamiento térmico mejorado es una estrategia altamente eficaz, ya que resulta más rentable ahorrar energía que generar nueva energía. Emplear aislamiento en paredes y ventanas, así como el uso de vidrio de bajo consumo con protección solar, contribuye a este fin. Además, al elegir materiales para el acabado exterior e interior mediante BIM, se pueden considerar sus propiedades para maximizar la eficiencia energética.

Gestión eficiente del agua y techos verdes: La recogida de agua de lluvia y agua subterránea para las necesidades domésticas, junto con la instalación de bombas para el suministro de agua caliente que acumulan el calor del suelo, aumenta la eficiencia del sistema de suministro de agua.

Los techos verdes también son una estrategia efectiva, ya que pueden ahorrar energía al mantener las habitaciones frescas en climas cálidos y reducir el costo de calefacción en climas fríos debido a sus buenas propiedades de aislamiento térmico. Estas estrategias, cuando se aplican mediante el uso de BIM, contribuyen significativamente a la construcción sostenible al minimizar el impacto ambiental y mejorar la eficiencia energética de las instalaciones.

Conclusiones

El uso activo del Modelado de Información de Construcción (BIM) es fundamental para la gestión eficiente de la construcción de edificios. Las soluciones de diseño apropiadas basadas en BIM pueden tener un impacto significativo en la minimización de residuos y en las características de rendimiento de los edificios al final de su vida útil.

El enfoque del estudio se centra en revelar las capacidades de BIM que garantizan mecanismos eficientes de toma de decisiones con respecto a la deconstrucción durante la etapa de diseño. Además, será factible optimizar los recursos de gestión en la etapa final del ciclo de vida utilizando herramientas BIM.

El análisis detallado de las capacidades de BIM en la toma de decisiones para la deconstrucción durante la etapa de diseño, así como la optimización de los recursos de gestión en la etapa final del ciclo de vida, se perfila como un aspecto crucial para mejorar la eficiencia y sostenibilidad en la industria de la construcción.

Referencias

1. https://universidadeuropea.com/blog/construccion-sostenible/
2. https://www.novatr.com/blog/green-building-standards-and-certifications