La creciente complejidad en la representación de la información en la industria de la construcción ha llevado a la necesidad de crear un marco de trabajo más eficaz y flexible para gestionar y compartir datos. En este contexto, los estándares de la web semántica y los datos vinculados ofrecen soluciones innovadoras para mejorar la interoperabilidad entre diferentes sistemas y herramientas de software en el sector de la construcción.

El concepto de Linked Data (Datos Vinculados) surgió como una extensión del concepto original de la web propuesto por el W3C (World Wide Web Consortium). Su propósito principal es permitir que los datos sean compartidos y reutilizados de manera eficiente entre aplicaciones, empresas y comunidades, facilitando su procesamiento tanto para humanos como para máquinas. Para lograrlo, Linked Data sigue un conjunto de reglas estandarizadas para definir esquemas y terminología, pero también para la publicación y vinculación de los datos. Este enfoque se basa en el uso del Framework de Descripción de Recursos (RDF), que permite que diferentes entidades o conceptos estén interconectados a través de triples (sujeto, predicado, objeto). De esta manera, los datos no solo están organizados de manera estructurada, sino que también pueden ser fácilmente interconectados y consultados.

Dentro del mundo de la construcción, el grupo Linked Building Data (LBD) ha estado investigando cómo aplicar estos estándares para crear un entorno de datos más abierto y descentralizado, en lugar de los enfoques tradicionales, centralizados y basados en archivos. Uno de los ejemplos más destacados de esta aplicación en el sector es el uso de ontologías, como el caso de la ontología IfcOWL, que extiende el esquema de IFC (Industry Foundation Classes) para representar entidades, tipos y propiedades de un edificio de manera que las máquinas puedan interpretarlo con mayor precisión. Esta ontología permite describir de manera exhaustiva las relaciones entre conceptos y elementos dentro de un modelo de construcción, haciendo más eficiente la interoperabilidad entre diferentes herramientas y sistemas.

A pesar de la riqueza y la flexibilidad de herramientas como IfcOWL, una de las dificultades sigue siendo la modularidad y la interoperabilidad entre diferentes ontologías. Por ejemplo, algunas ontologías, como la Building Topology Ontology (BOT), están diseñadas para representar conceptos específicos de la topología de un edificio, pero su capacidad para integrarse con otras ontologías más generales o especializadas puede ser limitada. En cambio, otras iniciativas como Brick, un diccionario de términos abierto, y Project Haystack, un sistema de etiquetado para activos de construcción, tienen enfoques distintos para vincular conceptos, aunque con limitaciones en cuanto a la consistencia y formalidad de su modelado de datos.

Por otro lado, Speckle ha emergido como una plataforma de comunicación de datos web que se centra principalmente en la interoperabilidad y el intercambio de datos geométricos en tiempo real. Creada inicialmente como un proyecto académico, Speckle permite la colaboración en proyectos de diseño y construcción mediante el uso de un servidor centralizado que gestiona el intercambio de datos entre diferentes herramientas de software. Su enfoque modular, basado en Speckle Kits, permite que los usuarios conecten diversos programas de software para compartir datos geométricos y semánticos, pero también presenta desafíos, como la necesidad de desarrollar conversiones ad hoc para cada tipo de datos y cada software con el que se desee interaccionar.

Una de las soluciones que Speckle ha implementado para optimizar este proceso es la creación de un esquema centralizado o Objects Kit, que permite reducir la cantidad de conversiones necesarias entre diferentes modelos de datos. Este esquema se divide en dos grandes categorías: "Geometría" (puntos, líneas, etc.) y "Elementos Construidos" (ductos, vigas, aperturas, etc.). Esta distinción permite una mejor organización y facilita la integración de nuevos tipos de datos a medida que los proyectos evolucionan.

Es esencial comprender que la interoperabilidad no es simplemente un desafío técnico relacionado con el intercambio de datos entre plataformas. En la práctica, la colaboración efectiva entre diferentes disciplinas, como la ingeniería estructural, la arquitectura y la gestión de la construcción, depende de que los datos sean no solo intercambiables, sino también comprensibles y reutilizables en un contexto más amplio. El uso de estándares como Linked Data y las ontologías juega un papel crucial en este proceso al proporcionar una base común para la interpretación y manipulación de la información. Sin embargo, la clave para alcanzar una verdadera interoperabilidad reside en la capacidad de conectar diferentes enfoques y herramientas, aprovechando sus fortalezas y resolviendo sus limitaciones de manera eficiente.

Para avanzar hacia una mayor interoperabilidad en la construcción, se debe prestar especial atención a la flexibilidad y extensibilidad de los marcos y las ontologías utilizadas. Esto implica no solo adoptar tecnologías emergentes, sino también asegurar que los datos compartidos sean ricos en significado semántico, lo que permite a los diversos sistemas realizar inferencias y consultas basadas en el conocimiento implícito en los modelos de datos. Además, la integración temprana de estas tecnologías en las fases de diseño puede reducir significativamente los costos tanto a corto como a largo plazo, proporcionando una base sólida para la toma de decisiones informadas a lo largo de todo el ciclo de vida de un proyecto.

Optimización de Diseño de Fachadas para la Sostenibilidad en Edificaciones de Gran Altura

La optimización de diseño en la arquitectura de rascacielos es esencial para maximizar el confort visual y reducir la carga térmica interna, especialmente en entornos urbanos con condiciones climáticas extremas. La necesidad de combinar transparencia para la iluminación natural y, al mismo tiempo, mitigar el sobrecalentamiento de los espacios interiores, plantea un desafío complejo en el diseño de fachadas. Este proceso de optimización no solo se limita a la estética o el diseño funcional, sino que también incorpora un enfoque integral que abarca la eficiencia energética y la sostenibilidad a largo plazo.

La fase de postprocesamiento de datos, tras la recopilación de los resultados generados en las simulaciones, utiliza una optimización multicláusula que considera tres valores principales para evaluar la eficiencia de cada iteración de fachada: Autonomía Espacial de Luz Natural (Spatial Daylight Autonomy, sDA), Profundidad de Exposición Solar Anual (Annual Sunlight Exposure, ASE) y la Irradiancia Promedio Anual en el Piso (mean irradiance on the floor plate). Estos valores, previamente calculados a partir de las mediciones de iluminación interna horaria, se normalizan en una escala de 0% a 100%, permitiendo la comparación de diferentes diseños de fachadas. La creación de gráficos triangulares en radar permite visualizar y analizar cuál de los modelos es el más eficiente según estos tres parámetros clave.

En este proceso, se busca maximizar los tres índices mediante la comparación de diferentes opciones de fachada, aplicando fórmulas que calculan automáticamente el área del triángulo para cada iteración. El diseño con el mayor valor de área se considera el más óptimo. Este enfoque no solo permite encontrar soluciones para fachadas que proporcionen una mayor cantidad de luz natural, sino también aquellas que reduzcan el riesgo de sobrecalentamiento, un factor crítico en climas cálidos y urbanos densos.

Una aplicación concreta de este flujo de trabajo ha sido realizada en un rascacielos de 220 metros de altura en Hong Kong, un entorno con condiciones climáticas extremas debido al fenómeno de la "isla de calor", que provoca temperaturas significativamente altas. Los edificios en esta ciudad deben ser capaces de reducir las necesidades de refrigeración, las cuales pueden llegar a representar el 55-60% del consumo eléctrico total. De esta forma, los modelos de fachada optimizados no solo buscan mejorar la iluminación natural, sino también mitigar el impacto del calor en el confort interno de los ocupantes, lo cual es crucial para reducir el consumo energético.

El modelo de prueba se centró en una torre de oficinas con una distribución rectangular de planta abierta, de 20 metros de profundidad y 72 metros de ancho. La elevación oeste de este edificio es la que recibe la mayor radiación solar anual (4.5 GWh/año), lo que incrementa significativamente las cargas térmicas. El reto del proceso de optimización fue diseñar una fachada transparente en esta cara del edificio, que permitiera la mayor cantidad posible de luz natural sin generar un sobrecalentamiento interno excesivo.

Para ello, se probaron varias opciones de fachadas, incluyendo aletas horizontales, aletas verticales y una articulación en la fachada (rotación de las unidades en torno a uno o ambos ejes centrales). Las simulaciones se realizaron con diferentes propiedades ópticas de vidrio, considerando factores como el índice de selectividad (LT) y el valor g (transmitancia solar). Los modelos fueron evaluados con mallas de prueba dispuestas a una altura específica, simulando las condiciones de ocupación de los espacios durante la jornada laboral típica, lo que permitió evaluar el confort visual de los ocupantes.

Los resultados de la optimización mostraron que la mejor estrategia pasiva para la fachada del rascacielos en este caso fue la de las aletas horizontales. Estas, cuando se combinan con un vidrio de baja transmitancia (LT) y un diseño denso (9 aletas de 30 cm de profundidad), lograron equilibrar de forma óptima la cantidad de luz natural que entra al edificio y la reducción del riesgo de sobrecalentamiento. En cambio, las aletas verticales fueron más efectivas cuando se utilizaron con un vidrio altamente selectivo y de bajo valor g, debido a que bloqueaban mejor la radiación solar directa durante las horas pico. Por otro lado, la articulación de la fachada funcionó mejor con un vidrio oscuro, sin necesidad de aletas adicionales.

El resultado final destacó una fachada con aletas horizontales como la más eficiente en términos de confort visual y reducción del riesgo de sobrecalentamiento, lo cual se reflejó en el gráfico triangular de radar, donde esta configuración alcanzó el área más grande, indicativa de una solución optimizada.

Es importante comprender que la optimización de fachadas en edificios de gran altura no es una tarea unidimensional, sino que involucra un balance entre varios factores, como la iluminación natural, el control térmico, la estética arquitectónica y la sostenibilidad energética. Cada cambio en el diseño de la fachada, por pequeño que sea, puede tener un impacto significativo en el rendimiento general del edificio, tanto en términos de confort interior como en la reducción de la huella de carbono del mismo. Además, cada ciudad o región tendrá sus propias condiciones climáticas y urbanísticas que deben ser consideradas en el proceso de diseño.

La integración de estos elementos en el proceso de diseño no solo mejora la eficiencia de los edificios, sino que también contribuye a un futuro más sostenible, donde el diseño arquitectónico y la eficiencia energética van de la mano.

¿Cómo la fabricación digital y los materiales reciclados están transformando la arquitectura sostenible?

El proyecto Re/place Pavilion se enmarca en una exploración innovadora sobre el diseño y la construcción sostenible, aprovechando la fabricación digital y la reutilización de materiales. En este caso, no fue posible utilizar los materiales del edificio original escaneado en 3D, lo que obligó a un enfoque creativo en la producción modular y la pre-ensamblaje para pruebas. La fabricación de los módulos fue gestionada por el laboratorio de fabricación de la universidad, que implementó la tecnología de corte CNC para las vigas de madera, lo que permitió una producción precisa y repetitiva (Fig. 12). La fabricación digital, especialmente el uso de máquinas CNC, ha permitido que los equipos de diseño transformen de manera eficiente y económica materiales como la madera en elementos funcionales y adaptados a las necesidades de cada módulo.

El ensamblaje final de todos los módulos se realizó en Albury, con el apoyo activo del Ayuntamiento de la ciudad, que desde el principio mostró su compromiso con el pensamiento de diseño circular y la reutilización de materiales. Este apoyo fue fundamental a lo largo de todo el proyecto. En lugar de imponer requisitos estéticos específicos, la principal preocupación del Consejo fue garantizar que el diseño cumpliera con los estándares de seguridad y cumplimiento, lo que dio a los diseñadores una mayor libertad creativa sin comprometer la seguridad estructural.

El intercambio constante de modelos e información entre los involucrados, incluyendo a los investigadores de la Universidad de Sídney y la Universidad Swinburne, resultó en una colaboración fluida que favoreció el éxito del proyecto. Estos académicos aportaron su experiencia en el crecimiento y uso del micelio dentro del diseño circular, contribuyendo de manera significativa al avance del proyecto.

La participación activa de estas universidades, junto con el esfuerzo continuo de las partes involucradas, permitió que todas las fases del diseño y la construcción se desarrollaran sin contratiempos. La intervención del estudio de Chris Fox en la gestión de la fase de ensamblaje, en colaboración con los instaladores, garantizó una ejecución eficiente, lo que subraya la importancia de la coordinación interdisciplinaria en proyectos complejos. La capacidad de ajustar los procesos de fabricación digital a los requisitos específicos del diseño y garantizar la alineación entre las diferentes partes del equipo fue clave para que el proceso de fabricación e instalación se llevara a cabo sin contratiempos.

En este contexto, se debe reconocer que, más allá de la ejecución técnica, el enfoque en el diseño circular y la utilización de recursos de manera eficiente abre nuevas posibilidades para la arquitectura sostenible. El uso de materiales reciclados y la implementación de técnicas de fabricación digital como el corte CNC no solo optimizan los tiempos y los costos, sino que también representan un avance significativo hacia la creación de estructuras más sostenibles y resilientes. En el caso del Re/place Pavilion, la colaboración entre el sector público y privado, así como la constante investigación en nuevos materiales y tecnologías, permitió alcanzar un resultado que va más allá de una simple instalación arquitectónica: es una manifestación del futuro del diseño sostenible.

Además de las innovaciones tecnológicas y el uso de materiales reciclados, es fundamental que los arquitectos y diseñadores adopten un enfoque integral y colaborativo. La constante comunicación y el trabajo en equipo son esenciales para garantizar que todos los aspectos del proyecto, desde la concepción hasta la instalación final, se alineen con los objetivos de sostenibilidad y funcionalidad. En este sentido, la capacitación y el desarrollo de habilidades en el campo de la fabricación digital son cruciales para afrontar los retos del futuro de la construcción. Este tipo de proyectos, como el Re/place Pavilion, no solo demuestra el potencial de la fabricación digital, sino que también actúa como un modelo para futuras iniciativas de diseño circular que podrían transformar la manera en que concebimos las construcciones y el uso de los recursos.

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