Hoy en día los edificios son responsables del 40% del consumo de energía en Europa. Con esta realidad como principal motivo, la Unión Europea ha presentado un conjunto de directivas para eliminar los edificios ineficientes, a través de la Directiva de Eficiencia Energética de los Edificios (EPBD), que es el principal instrumento legislativo y político a este respecto.
La Directiva se centra tanto en las construcciones nuevas como en las existentes y determina que estas últimas deben convertirse en edificios de consumo de energía casi nulo para 2050. En este contexto, la interoperabilidad adecuada entre BIM y BEM (Building Energy Modelling) es primordial para integrar el mundo digital en el sector de la construcción y, por tanto, aumentar la competitividad mediante el ahorro de costes.
BEM
Pero, ¿qué es exactamente BEM? Pues una metodología de simulación del uso de la energía en los edificios basado en la física. Un programa BEM toma como entrada una descripción de un edificio que incluye la geometría, los materiales de construcción, las configuraciones de los sistemas de iluminación, HVAC, refrigeración, calentamiento de agua y generación renovable, la eficiencia de los componentes y las estrategias de control. También toma descripciones del uso y funcionamiento del edificio, incluyendo los horarios de ocupación, iluminación, cargas de enchufes y ajustes del termostato.
En definitiva, BEM es una herramienta versátil y polivalente que se utiliza en el diseño de nuevos edificios y en su modernización, en el cumplimiento de códigos, la certificación ecológica, la obtención de créditos fiscales e incentivos de los servicios públicos y en el control de edificios en tiempo real.
Interoperabilidad entre BIM y BEM
La interoperabilidad BIM-BEM es una de las brechas digitales existentes en la fase de diseño. Aunque BIM se considera una herramienta multidisciplinar, los problemas de interoperabilidad todavía impiden muchas aplicaciones de dicha metodología en sectores relevantes. La falta de compatibilidad entre el modelo BIM y las aplicaciones de simulación energética, las repetitivas operaciones manuales necesarias para crear un BEM, y el proceso no estandarizado y subjetivo suelen dar lugar a pérdidas de datos y a interpretaciones erróneas, sobre todo cuando se han tenido en cuenta en la primera fase del diseño.
Un grupo de académicos de la Universidad de Navarra ha evaluado la posibilidad de existencia de un flujo de trabajo automatizado o semiautomatizado de BIM a BEM que pueda mejorar el proceso de diseño de edificios. Concretamente, la idea era experimentar con tres flujos diferentes de BIM a BEM, que tenían en común la misma herramienta de creación de BIM y el mismo motor de cálculo en el software BEM: Energy Plus. Para ello se realizaron modelos 3D en Autodesk Revit 2020 y se escogieron tres programas BEM, a saber: Design Builder, Open Studio y CYPETHERM HE. Además, se utilizó el lenguaje de marcado extensible para edificios ecológicos (gbXML) e IFC.
Estos archivos de transferencia se importaron a un software compatible con el motor EnergyPlus, Design Builder, Open Studio y CYPETHERM HE, en los que se realizaron las simulaciones. Los resultados mostraron que los modelos energéticos se construyeron hasta un 7,50% más pequeños con respecto a BIM y con elementos ausentes en su envoltura térmica, aunque los materiales se transfirieron correctamente a los formatos gbXML e IFC. Además, los resultados de la simulación revelaron una enorme diferencia de valores entre los modelos generados por los esquemas abiertos, concretamente de 6 a 900 veces.
Conclusiones
Se realizó una comparación de los resultados de importación de gbXML y IFC para identificar los puntos fuertes y débiles de la interoperabilidad. Además, se llevó a cabo una evaluación cualitativa de este primer paso, con el fin de comprobar cuál de los tres procesos era más factible, bajo la visión de un arquitecto usuario del software. El último paso fue una comparación de los resultados de la simulación del primer paso. Los archivos del BIM se importaron al software BEM Design Builder y Open Studio para gbXML y CYPETHERM HE para IFC.
Para que la comparación fuera más precisa, la investigación se centró en el rendimiento de la envolvente energética a través de las ventanas y las superficies opacas. De este modo, no se seleccionó ningún dato sobre personas, equipos, luces, infiltraciones o HVAC y, por lo tanto, se exploraron sólo los parámetros afectados por el proceso de construcción de la interoperabilidad con más detalle.
En general, el estudio concluye que existe un flujo de trabajo semiautomatizado de BIM a BEM que no funciona bien para edificios grandes y complejos, ya que presentan grandes problemas al crear el modelo energético. La mayoría de estos problemas fueron errores en la transferencia de datos BIM a archivos gbXML e IFC. Surge por tanto la necesidad de mejorar la compatibilidad entre BIM y los formatos de intercambio de modelos por parte de sus desarrolladores, con el fin de promover la interoperabilidad BIM-BEM.
Fuentes consultadas:
