Aplicación de cálculo de huella de carbono en un modelo BIM. Parte I
El sector de la construcción (operación y construcción) genera el 38% de las emisiones globales de CO2 relacionadas con la energía¹.
En el año 1997, un conjunto de 84 países firmó el “Protocolo de Kyoto”. Es un protocolo de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático² y acuerdo internacional donde reestablecieron una serie de objetivos para reducir tanto las emisiones de gases que causan el calentamiento global (gases de efecto invernadero o gases GEI, de aquí en adelante), como el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O), y otros tipos de gases industriales fluorados. Los participantes firmaron que, durante el primer acuerdo de compromiso, deberían alcanzar la reducción de al menos un 5% en promedio de las emisiones de gases GEI entre los años 2008-2012, tomando como referencia las emisiones de 1990. En el año 2012, se aprobó la enmienda de Doha al protocolo de Kioto para un segundo periodo de compromiso establecido entre el 2013 y 2020. En este segundo periodo, la Unión Europea comunicó su intención de reducir las emisiones de gases GEI en un 18% respecto 1990.
Sobre la actualidad en España, el pasado 19 de mayo de 2020 el ministerio para la transición ecológica y el reto demográfico (MITECO) del Gobierno de España lanzó el “Proyecto de Ley de Cambio Climático y Transición Energética” para alcanzar la neutralidad de emisiones con fecha limite 2050, permitiendo solo emitir la cantidad de gases invernadero (GEI) que sus sumideros puedan absorber. España ha determinado por ley los objetivos de reducción en un 20% de emisiones de gases de efecto invernadero para 2030 respecto niveles de 1990. De este modo contribuirá a los acuerdos europeos como lleva haciendo desde hace años. Dicho proyecto de ley fue aprobado el pasado 13 de mayo de este año, 2021, dando lugar a “Ley 7/2021, de 20 de mayo, de cambio climático y transición energética”.
Dentro del sector de la edificación podemos hacer uso del indicador de huella de carbono para controlar los valores de las emisiones de CO2 emitidos a la atmosfera. Desde MSI Studio incorporamos el cálculo de huella de carbono al modelo BIM para obtener el impacto ambiental que tiene un edificio. Un modelo creado en base a la metodología BIM (Building Information Modelling), contiene la información que se ha definido en el BIM Execution Plan. Uno de los objetivos de este modelo BIM puede ser obtener la información para la gestión ambiental, que nos ayudará a tomar decisiones sobre los materiales y soluciones constructivas a definir en base a estos valores.
Para llegar a definir la huella de carbono de un edificio se utiliza la metodología de Análisis de Ciclo de Vida (ACV), que consiste en medir los impactos ambientales de manera objetiva y poder tomar decisiones al respecto para la fase de construcción. La metodología analiza los impactos ambientales desde la extracción de materias primas, transporte, construcción, el uso y hasta la deconstrucción, analizándolos por cada una de las etapas hasta que finalmente se obtiene un resultado final por unidad de producto. De esta manera, seremos capaces de cuantificar el impacto ambiental por construcción y analizar posibles actuaciones de mejora en la toma de decisiones. La metodología de Análisis de Ciclo de Vida permite obtener el cálculo de impacto de diferentes indicadores, poniendo en cabeza la huella de Carbono. Existen diferentes softwares, con bases de datos ambientales integradas para realizar dichos análisis de ciclo de vida de las construcciones, por ejemplo, el software TCQ de ITeC través de su módulo de gestión ambiental (GMA).
Los productos comerciales deberían poseer el documento de “declaración ambiental de productos”, cumpliendo con Norma Europea EN 15804 y conforme al Estándar Internacional ISO 14025, donde encontraremos información ambiental de producto como; consumo de energía, y emisiones de CO2, además como Información para el Cálculo del ACV, etapas del ciclo de vida, resultados del ACV, etc.
Desde el modelo BIM se puede cuantificar los datos ambientales de los elementos modelados o incluso llegar a relacionar información del modelo con algunos elementos que no estén definidos en el modelo. Para extraer los datos ambientales del modelo BIM nos podemos referenciar a diversos bancos de datos. El banco de datos referencia a nivel nacional con mayor cantidad de datos ambientales es la llamada base de datos BEDEC (ITeC) que incorpora datos ambientales des del año 2004. Relacionando los modelos BIM con, por ejemplo, la base de datos del ITeC se pueden obtener los datos de impacto ambiental de los elementos y partidas correspondientes de nuestro modelo BIM.
MSI Studio es capaz de mostrar los cálculos de emisión de CO2 en cualquier modelo BIM para dar respuesta a los objetivos de cálculo de impacto que se exige cada vez desde más sectores.
Para más información, contacta con nosotros.
¹ 2020 GLOBAL STATUS REPORT FOR BUILDINGS AND CONSTRUCTION. Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA).
² United Nations Climate Change. (s.f). ¿Qué es el Protocolo de Kyoto? https://unfccc.int/es/kyoto_protocol
Construcción modular: ¿Qué es y cómo proyectarla?
Introducción
Hoy
en día con el constante avance de la industrialización y la estandarización en
busca de reducción de tiempos y costes, se intensifica la demanda de construcciones
modulares, por lo que muchos despachos de arquitectura y consultorías van
retomando estas opciones dentro de su carta de proyectos.
Sobre la construcción modular
El
termino modular normalmente se asocia a términos como repetitivo,
ensamblable, que a su vez suelen ser características de la tipología; es más, podemos
concebir la construcción modular como un juego de lego, que nos permite
ensamblar de forma estable, ayudados de un número usualmente limitado de piezas
con características específicas, una nueva creación, que puede adoptar
infinitas combinaciones, limitadas únicamente por el desafío de la creatividad
misma.
Este
tipo de construcciones aseveran tener las siguientes dádivas: versatilidad,
reducción de tiempos, calidad, ahorro y sostenibilidad. Una de las
modalidades de construcción modular más utilizadas en la actualidad es la
reutilización de los contenedores marítimos, los vemos como residencia
principal -unifamiliares o multifamiliares-, segundas residencias, stands de
ferias, “container truck”, bares, aulas, restaurantes, cafés, hoteles,
residencias universitarias, talleres, estudios, oficinas, tiendas, piscinas,
campings, centros urbanos, hasta en centros comerciales; es decir, que son
perfectamente adaptables a todo tipo de proyecto; sin embargo, se está
denotando un alto índice de uso en las viviendas en que se definen dos
modalidades particulares, que aplican no solo a los contenedores, sino a todas
las tipologías de construcción modular:
1. Adición de un módulo a un inmueble existente, ya sea como construcción auxiliar, adosar una habitación a una vivienda, un siguiente nivel, etc.
2. Proyecto nuevo, que consiste en el diseño desde cero de un inmueble
Ahora
bien, en cuanto sistemas constructivos, los más comunes son: estructura
metálica, que también incluye las estructuras de contenedores, madera o sistema
mixto.
Modelado de la construcción modular
Modelar
esta tipología de construcción no es nada extraordinario, podemos hacerlo a
través de diferentes herramientas de modelado, únicamente debemos tener muy en
cuenta los diversos factores que nos limitan o que nos favorecen, tales como
las dimensiones de los elementos, espesores y propiedades de las capas, las
necesidades a cubrir, los gustos o requerimientos del cliente, acabados,
aislamientos, la ubicación del proyecto, las condiciones climáticas, la
normativa técnica local, y sobre todo,
el propósito del modelo, porque de ello dependerá la estrategia a utilizar.
Si
nos detenemos a pensar, todos los factores antes mencionados, son aspectos a
considerar cuando iniciamos un proyecto de diseño, independientemente
del sistema constructivo; sin embargo, para el caso de la construcción
modular suele haber
una limitante que normalmente es de carácter dimensional; por lo que se
ven estas cuestiones con un poco más de rigurosidad. En nuestro caso, es muy
importante el uso del modelo, ya que en BIM, dependiendo del USO BIM
que pretenda dársele al modelo será la estrategia de modelación; no es lo mismo
trabajar para hacer un render, que hacer un trabajo de fabricación, hacer un
proyecto básico a un ejecutivo; si se contabilizarán materiales o no, si
queremos hacer un análisis energético o un análisis de esfuerzos, si querremos
hacer cambios, generar tipologías y variaciones, si es una vivienda de
unifamiliar o un edificio, etc.
En
el caso de nuestra herramienta de trabajo, Revit, tenemos diversas
metodologías que nos facilitan la tarea, como pueden ser los grupos, que nos
permitirán hacer edición en los módulos y optimizarán el flujo de trabajo, la utilización
de familias propias que se van a adaptar mejor a nuestras necesidades, la
utilización de vínculos para la réplica de modelos o tipologías ya definidas, etc.
Pero
habremos de situarnos en el punto de partida, la herramienta es una cosa, más conocer los insumos con los
cuales estamos trabajando es de vital importancia; por ejemplo, para el
caso de un proyecto con contenedores, fácilmente podremos encontrar
familias de Revit a las que podamos añadir mobiliario y jugar con la
distribución, mas no deja de ser una familia que ofrece facilidades y
limitantes, podremos poner y quitar componentes según lo que queramos, pero nos
podemos complicar o facilitar la vida dependiendo del camino que elijamos para
conseguir exactamente el mismo objetivo.
Caso Práctico
Siguiendo el caso de un proyecto con
contenedores, si quisiéramos ser muy puristas, habríamos de modelar la chapa, pero si
buscamos entre las opciones de materiales, para ver gráficamente la sección de
una lámina troquelada, únicamente lo encontraremos en la herramienta de
suelos, más no en muros, y debemos recordar que a las familias no podremos
insertarles las familias convencionales de puertas y ventanas. Por lo que debemos valorar según
nuestro objetivo si es o no necesario modelar la chapa, si bastaría con que
tomásemos en cuenta sus dimensiones para tener datos reales, así mismo,
verificar si las dimensiones de la familia coinciden con las reales del
contenedor, no sea nos llevemos un chasco al darnos cuenta que nos faltan 5cm
para que quepa el mueble del salón en nuestra “Brand new house”.
Caso
contrario es, si nuestro objetivo es desarrollar planos de fabricación,
en que es muy conveniente tener clara la ubicación de los canales y los marcos
de la estructura principal para facilitar la inserción de los marcos de
carpinterías. Cabe mencionar que para la adaptación de los contenedores hay que
tomar en cuenta muchos factores estructurales para no debilitar la estructura
principal y las pantallas de la chapa, además de las buenas prácticas para
añadir huecos de puertas y ventanas.
Si la fabricación es nuestro caso, debemos pensar en una opción diferente para grafiar la chapa de manera que permita ver la ubicación precisa de las aberturas en cada pantalla. Una opción podría ser modelar las chapas como componentes in situ, asignándoles la categoría de muros para poder hacer la inserción de carpinterías; sin embargo, habrá que tener en cuenta el ancho de los canales pues si son muy estrechos las carpinterías no permiten la inserción y esto nos lleva a otra opción que es apoyarnos en una familia basada en cara, y trabajar con la familia directamente.
Que
dependiendo de la magnitud de trabajo que nos genere una u otra serán una
opción viable o no, opciones hay muchas, invitamos a pensar en otras opciones
de edición de muros u otras herramientas que nos pudiesen servir.
Conclusión
Como
podemos ver, formas de construir hay muchas, la imaginación y la innovación
siempre buscarán nuevas opciones, existirán nuevos materiales y nuevas
tecnologías, pero las herramientas serán más o menos las mismas, el hecho que
sea modular no lo hace tan diferente del resto de proyectos, habrá que tomar
las mismas consideraciones del resto y hacer un par de verificaciones extras y será
cuestión fundamental discernir nuestros objetivos para poder establecer una
estrategia de trabajo que nos permita sacar el mayor provecho de nuestro
proyecto.
BIM 6D: Sostenibilidad y eficiencia energética a través de Revit
Preparación y niveles de definición de un modelo energético en Revit
Revit da la oportunidad de conocer el
comportamiento de un edificio desde el punto de vista energético. Estos
resultados son muy importantes puesto que nos darán mucha información, la cual
será muy útil a la hora de tomar ciertas decisiones o realizar ciertas acciones
de mejora sobre el edificio. Estas acciones o toma de decisiones se traducen en
ahorro económico y energético, dos aspectos que cada vez están más
ligados.
Como ya se ha dicho en otras publicaciones del Blog de MSI Studio, hablar de la sexta dimensión del BIM va más allá de la
construcción sostenible o del ahorro energético. El 6D del BIM busca,
también, grandes ahorros económicos a través de pequeñas modificaciones clave
en los sistemas o las instalaciones del edificio, sin perder en ningún momento
el carácter inicial del proyecto.
Uno de los puntos
fuertes de Revit desde el punto de vista del 6D es que nos permite introducir
estos cambios en cualquier etapa del ciclo de vida de un edificio
gracias a los tres estadios que contempla para la realización de análisis
energéticos.
Análisis energético
Más adelante
hablaremos sobre estos niveles de definición, pero veamos primero cómo
funcionan los análisis energéticos con Revit.
El flujo de trabajo
a seguir cuando se realiza un análisis energético en Revit pasa siempre por:
- Modelado.
- Configuración energética.
- Modelo energético.
Estos pasos son siempre los mismos, indistintamente
del estadio en el que nos encontremos, pero el desarrollo de estos variará.
A fin de cuentas, cuando se prepare un modelo para el
análisis, el objetivo será obtener un modelo analítico de energía, el
cual contendrá toda la información que más tarde será leída para realizar los
análisis. Por lo tanto, es muy importante realizar todas las acciones
anteriores como el modelado o la configuración energética acorde con el estadio
en el que se encuentre el proyecto o por el contrario los resultados serán
erróneos.
Escenarios
Como ya hemos comentado anteriormente, es muy
importante conocer el estadio en el que se encuentra el proyecto antes de
comenzar con las acciones relacionadas con el análisis energético, ya que esto
marcará nuestra forma de trabajar.
A cada uno de los tres estadios le corresponde un tipo
de diseño (conceptual, esquemático y detallado). Estos diseños son
los que marcarán cómo se debe introducir la información en el modelo.
Pasos previos al modelado
Todos
los tipos de diseño comparten una configuración común previa al modelado que se
pude resumir como:
- Ubicación:definiendo la ubicación del edificio en Revit conseguiremos que en el análisis se utilicen los datos climáticos registrados por la estación meteorológica más cercana. Esta estación puede ser cambiada por otra si el usuario así lo desea.
- Entorno: en algunos casos es interesante definir el entorno más cercano al edifico para conocer cómo las sombras que este produce afectan al edificio. El entorno puede ser modelado con masas conceptuales.
- Definición del edificio: este paso consiste en introducir todos los datos que hacen referencia a la configuración energética. Este paso sí puede diferir dependiendo del estadio del proyecto puesto que en algunos apartados puede ser que no contemos con la información necesaria para rellenarlo. Dependiendo del estadio, introduciremos información fiel a la realidad o, simplemente, introduciremos distintos datos para realizar diferentes análisis y comprobar cuál es la mejor opción.
Definición del edificio
Como
ya se ha dicho más arriba, en este paso se debe definir con más exactitud el
edificio a nivel energético. En Revit esto recibe el nombre de “Datos de
construcción” y en él encontraremos:
- El tipo de edificio: definiendo el tipo de edificio (oficina, colegio, almacén, etc., de entre otros muchos), le indicaremos a Revit todas las propiedades predefinidas que debe asociar a nuestro edificio. De entre todas las propiedades que utilizará Revit para calcular, cabe destacar el área por persona, la densidad de carga de potencia y las tablas de planificación.
- La tabla de planificación de operaciones: en este apartado se fija la intensidad de uso de las instalaciones, definiendo el número de horas y de días que están en funcionamiento.
- El sistema de climatización: Revit permite escoger un tipo de sistema de climatización predefinido por él mismo y, en este caso, no se puede editar o crear de nuevo. Por eso es importante escoger un sistema con un rendimiento lo más parecido al que tenga la instalación real.
- Información del aire exterior: este apartado se define el aire que la instalación introducirá del exterior al interior del edificio para proporcionar una calidad del aire óptima. Este valor afecta directamente al consumo energético puesto que, a más caudal de aire que deba desplazar la máquina, mayor será el consumo.
Estadio 1: Diseño conceptual
Este
estadio es típico de proyectos que se encuentran en fases muy iniciales, con lo
que es posible que no se sepa ni la forma definitiva del edificio. En un
estadio así, los análisis se utilizan, principalmente, para tomar decisiones,
consiguiendo diseños más óptimos y sostenibles.
Como
el nivel de definición es tan bajo, el modelo se realiza mediante una masa
conceptual a la que se le deberán asignar unos suelos, unas paredes y unas
cubiertas. Además, los materiales de estos elementos los definirá el
programa a través de un listado predefinido del cual obtendrá las transmitancias.
Para ello habrá que indicarle al software, en las propiedades térmicas de
materiales, que nos encontramos en un modelo de diseño conceptual.
Estadio 2: Diseño esquemático
El
diseño esquemático se relaciona con un nivel de definición media del proyecto,
donde puede que se tengan algunos elementos de edificación modelados o más
información. Por lo cual, es posible que ya podamos fijar más características
del edificio.
Se
podrán definir de manera más detallada ciertos elementos del modelo, que
seguirán siendo soluciones predefinidas por el programa, introduciendo, incluso,
algunos elementos arquitectónicos como muros o ventanas.
En
Tipos Esquemática no se debe prestar tanta atención a la solución constructiva
en sí como a la transmitancia térmica de estas. Si no se selecciona alguna
de las soluciones que propone Revit, el análisis se realizará con la solución
presente en Tipos conceptuales. El software nunca dejará un campo vacío.
Estadio 3: Diseño detallado
En
este escenario lo más posible es que ya contemos con un modelo definido, tanto
a nivel constructivo como conceptual. La parte que más varía respecto a los
demás escenarios es la cantidad de información que manejaremos. Se definirán
con mayor rigurosidad los espacios y los elementos constructivos.
En
este caso, para el análisis se obtendrán los datos directamente de los
materiales asociados a los distintos elementos constructivos. Por lo tanto, es
necesario que estos materiales cuenten con propiedades térmicas, de lo
contrario, la información se buscará en la configuración esquemática. De no
encontrarla ahí, la obtendrá de la configuración conceptual.
Espacios
Por
último, cabe destacar que en análisis más detallados conviene también utilizar
espacios (Diseño detallado y, aunque menos común, esquemático). Se deben colocar
espacios en todas las áreas del modelo para que se tenga en cuenta el volumen
total del modelo de construcción. Esto incluye espacios desocupados como plénums, volúmenes
de cavidades, agujeros, etc.
Una
vez colocados todos los espacios, se deben configurar y asignar a cada espacio
un tipo.
Los
aspectos más importantes de un espacio desde el punto de vista energético, son:
- Su ocupación.
- El tipo de acondicionamiento.
- El tipo de espacio (ver ocupación del espacio).
Una
vez hecho todo esto, ya podríamos generar un modelo analítico de energía.
Conclusión
Revit
es una herramienta muy potente y, como se puede ver, no se queda corta en el
6D. Esta es una dimensión muy extensa y muy densa donde la mejor manera de
aprender a manejarse con ella es… ¡Lanzándose a la piscina!
Nuestra
experiencia en esta dimensión nos ha enseñado que, para preparar el modelo
energético, Revit es muy aconsejable por su velocidad y potencia, pero siempre
recomendamos el uso de plugins. Trabajar solo desde Revit puede es más indicado
si buscamos hacer distintas pruebas a la hora de tomar decisiones, pero para un
análisis energético como tal, pensamos que el método de cálculo que utiliza no
es el más idóneo puesto que no es muy preciso (un ejemplo sería el método de
cargas instantáneas).
No
hay que menospreciar las grandes ventajas que puede aportar a nuestro edificio
realizar análisis y pruebas en etapas tempranas del proyecto puesto que cuanto
más avanzado se encuentre el proyecto, más caras y menos efectivas serán las
intervenciones en él.
