La estructura tradicional de trabajo en la industria de la arquitectura, ingeniería y construcción (AEC), caracterizada por una jerarquía de etapas y disciplinas compartimentadas, limita en gran medida la eficacia de los intercambios mutuos y la retroalimentación integrada. Este capítulo ofrece una nueva lectura de los avances digitales en la industria AEC, con el objetivo de fomentar una interconexión más amplia entre herramientas, una reciprocidad más integral entre disciplinas y un avance hacia un modelo de diseño horizontalmente integrado y distribuido.

Para lograr una mayor integración, es necesario reconsiderar los sistemas convencionales utilizados en la entrega de proyectos arquitectónicos, de modo que se pueda establecer una red de dependencias interconectadas. Este modelo puede imaginarse como un rizoma (del griego ῥίζωμα, "masa de raíces"): una red no jerárquica que "conecta cualquier punto con cualquier otro punto" (Deleuze y Guattari). Al ir más allá de las etapas y disciplinas tradicionalmente compartimentadas, se permite un proceso de diseño enredado donde el resultado emerge de interacciones informadas en lugar de una fuente centralizada. Los nodos del rizoma —disciplinas, fases, partes interesadas, aspiraciones y desempeños— crean una red de dependencias y interacciones sistémicas, un modelo generativo basado en el crecimiento y la propagación. Esta concatenación horizontal es potencialmente infinita, expandiéndose más allá de las fases tradicionalmente separadas y logrando un sistema completamente integrado.

Los esfuerzos creativos más recientes demuestran cómo la invención y la innovación residen en la interrelación entre disciplinas tradicionalmente separadas. Desde esta perspectiva, la aplicación sistémica y generalizada de un modelo distribuido en el sector de la construcción, inherentemente multidisciplinario y que involucra una multitud de aspiraciones, puede proporcionar los medios para desarrollar soluciones novedosas que den forma al entorno edificado y logren resultados significativos, especialmente desde la perspectiva ambiental. La concatenación resultante es extensa, y la falta de una estructura jerárquica clara la hace parecer intrincada; sin embargo, el potencial de crear un sistema de propagación verdaderamente creativo en la arquitectura exige el desarrollo de un mapeo técnico que abarque esta multiplicidad y permita a los diseñadores realizar síntesis específicas para cada proyecto.

En cuanto a las herramientas digitales, bajo diferentes premisas y objetivos, los protocolos digitales actuales —como el diseño computacional, la modelización de información de construcción (BIM) y las tecnologías de gemelos digitales— han promovido la integración y la interoperabilidad entre disciplinas, ampliando el espectro de influencia entre las fases del proyecto. Sin embargo, aún es necesario lograr una mayor interconexión para conseguir una integración horizontal completa entre todos los nodos y asegurar que los datos se propaguen efectivamente y puedan informar a todos los agentes del proceso.

El diseño computacional ha marcado un cambio fundamental en el diseño y la ingeniería, sustituyendo la representación por la generación y simulación. Esto ha permitido a los diseñadores integrar conjuntos de información cada vez más sofisticados entre todas las disciplinas y reducir progresivamente la distancia entre el diseño y la fabricación. Las herramientas computacionales, ya sean paramétricas, generativas o algorítmicas, han ampliado las posibilidades de diseño en arquitectura, tanto técnicas como compositivas, y han permitido una exploración más profunda de formas geométricas, materiales y agentes ambientales, haciendo posible que toda esta información se integre y active en los resultados mediante códigos generados por los diseñadores.

Por otro lado, en el contexto de la introducción generalizada de metodologías de fabricación digital y robótica, la computación ha proporcionado una conexión lingüística y lógica entre la conceptualización y la materialización. De hecho, ha permitido una polinización cruzada activa de información entre estas etapas: los diseños se informan mediante las herramientas y metodologías que se implementarán en su realización, mientras que las entradas del diseño pueden convertirse en instrucciones de fabricación y medios para organizar la producción.

Las herramientas de modelización de información de construcción (BIM) han permitido la incorporación sistemática de información en los modelos de diseño, creando una representación digital aumentada de los proyectos que gestiona de manera eficiente un sistema complejo y multidisciplinario de datos a través de las diferentes etapas del ciclo de vida. La estructura organizada y multifacética de los datos ha fomentado el uso de BIM más allá de las fases de diseño, abarcando la gestión de todo el ciclo de vida del edificio —incluyendo la gestión de costos, la construcción y gestión de proyectos, la operación de sistemas y edificios, así como las evaluaciones ambientales— y proporcionando a todas las entidades del proceso la capacidad de gestionar y centralizar la información. Si bien estas plataformas han mejorado indudablemente la capacidad de colaboración de los diseñadores, arquitectos, ingenieros y todos los agentes involucrados, la interoperabilidad de estas plataformas con protocolos computacionales y software de análisis —en todos los niveles y entre disciplinas— sigue siendo limitada desde una perspectiva de diseño, lo que no permite que sean instrumentos potentes para exploraciones generativas.

La introducción de los gemelos digitales en la industria AEC, como una réplica digital sincronizada de objetos reales, amplía el alcance de la modelización digital más allá de las fases de diseño y construcción, integrando datos operacionales y de uso en tiempo real. Los gemelos digitales pueden utilizarse como una conexión bidireccional entre el mundo digital y el físico para la monitorización, simulación, integración, pruebas, predicción y operación, con el objetivo de lograr una gestión del ciclo de vida del producto cada vez más precisa basada en datos analíticos. Esta sincronización del edificio con su gemelo digital permite la integración de datos en tiempo real dentro de un modelo holístico de aprendizaje que analiza la información actual y refina los ajustes operacionales. Esta interconexión activa es crucial para la aplicación efectiva de sistemas adaptativos y, en general, para hacer que los edificios sean capaces de optimizar su comportamiento según los datos puntuales, las condiciones ambientales cambiantes y los requisitos de los usuarios.

La creación de una infraestructura digital que respalde una concatenación horizontal completa, desde la concepción de un proyecto hasta su desmantelamiento, puede abrir nuevas posibilidades para que todo el sector construya de manera más eficiente, más sostenible y más creativa. A medida que la información está cada vez más disponible y su propagación es rastreable, se pueden identificar dos patrones fundamentales: las estrategias sostenibles informadas por los datos que se retroalimentan hacia el concepto de diseño y los datos del proyecto —materiales, sistemas, contexto— que avanzan y vinculan el diseño con la fabricación.

En cuanto a la sostenibilidad, debe reconocerse que este concepto no puede limitarse a evaluaciones ambientales o a optimizaciones localizadas con un impacto reducido en el diseño general. Es imperativo que la industria de la construcción reconozca su responsabilidad, ya que representa aproximadamente el 40% de todas las emisiones mundiales, lo que equivale a unos 12 mil millones de toneladas de CO2 al año, el 60% del consumo de recursos naturales y más de la mitad de los desechos generados a nivel mundial. La clave está en diseñar edificios que no solo ofrezcan un rendimiento superior, sino que también tengan en cuenta cómo los recursos se emplean de manera más eficiente y responsable.

¿Cómo optimizar la eficiencia y la seguridad en la renovación de fachadas? Un caso del edificio F10 de la Universidad de Sídney.

El Edificio F10 de la Universidad de Sídney, completado en 2009, se destacó desde su inauguración por su diseño innovador que priorizaba la interacción, la colaboración y la flexibilidad. Su fachada de doble piel con sombreado de madera integrado y ventilación mixta fue reconocida internacionalmente, convirtiéndose en un referente en el ámbito académico. Sin embargo, tras varios incidentes de incendios en edificios de gran altura, como la Torre Grenfell en 2017 y el incendio en el edificio Lacrosse de Melbourne en 2014, el sector de la construcción y los responsables políticos se vieron obligados a reconsiderar el uso de materiales combustibles en las fachadas. Esto resultó en la introducción de normativas más estrictas en cuanto a seguridad contra incendios, con un enfoque particular en el tipo de materiales empleados en las fachadas de los edificios.

El caso del Edificio F10 es un ejemplo de cómo los cambios en las normativas pueden impactar significativamente en la renovaciones de edificios, especialmente aquellos diseñados con materiales combustibles en su fachada. A raíz de la revisión normativa y la creciente preocupación por la seguridad, la Universidad de Sídney identificó al Edificio F10 como una estructura prioritaria para ser rectificada. En 2022, comenzaron las obras de reemplazo del revestimiento combustible, como los paneles de aluminio compuesto y las láminas de madera, por alternativas no combustibles. Este proceso es un ejemplo claro de cómo la seguridad debe ser integrada a lo largo del ciclo de vida de los edificios, no solo desde su diseño inicial, sino también a través de renovaciones y actualizaciones periódicas.

El diseño del F10 se caracteriza por una fachada orientada principalmente hacia el este y el oeste, con una exposición significativa a la radiación solar. Para mitigar los efectos de esta radiación, el edificio cuenta con un sistema de sombreado automatizado con lamas verticales distribuidas a lo largo de la fachada. Sin embargo, los componentes mecánicos del sistema de sombreado no funcionaban correctamente en muchos de los casos, lo que resultaba en condiciones subóptimas de calidad ambiental interior: en algunos espacios se carecía de luz natural, mientras que en otros se experimentaba deslumbramiento excesivo o sobrecalentamiento.

La renovación de la fachada no solo supuso el reemplazo de materiales combustibles, sino también una oportunidad para mejorar las condiciones de habitabilidad interior del edificio. La solución elegida consistió en la instalación de un sistema de sombreado fijo no combustible, con el objetivo de reducir los costos de mantenimiento y mejorar la calidad ambiental interna. En este contexto, se emplearon métodos digitales para optimizar el diseño de la fachada y encontrar un equilibrio entre factores como la visualización del exterior, la cantidad de luz natural, el deslumbramiento y la radiación solar.

El enfoque adoptado por el equipo de diseño, que incluía tanto a la Universidad de Sídney como a Mott MacDonald, integró el uso de flujos de trabajo digitales en el proceso de toma de decisiones. Entre las herramientas empleadas se incluyeron el modelado paramétrico, estudios de rendimiento en escritorio, optimización multivariable y la realidad virtual para involucrar a los usuarios en la evaluación de los posibles diseños. Este enfoque permitió realizar una serie de prototipos mediante impresión 3D para probar diferentes mecanismos de fijación y garantizar la viabilidad del diseño antes de su implementación.

El análisis de la percepción de los usuarios fue una parte clave del proceso. A través de una encuesta en línea, los ocupantes del edificio fueron consultados acerca de su confort térmico y visual, el uso de los sistemas de sombreado y la importancia de factores como la accesibilidad a las vistas, la cantidad de luz natural y la protección contra el deslumbramiento. Este tipo de retroalimentación directa resultó fundamental para asegurar que las soluciones propuestas no solo cumplieran con los estándares de seguridad, sino también con las expectativas y necesidades de los usuarios.

El estudio de caso del Edificio F10 demuestra cómo las renovaciones de edificios, especialmente en un contexto de cambios normativos, requieren una planificación integral que combine el cumplimiento de nuevas regulaciones con la mejora de la calidad de vida de los ocupantes. Es crucial reconocer que, más allá de la seguridad estructural, la experiencia del usuario y el rendimiento ambiental son factores fundamentales a considerar al realizar renovaciones en edificios existentes.

Además, es importante entender que la implementación de tecnologías digitales en el diseño y la renovación de edificios no solo mejora la eficiencia, sino que también permite realizar un análisis más detallado de las implicaciones a largo plazo de las decisiones tomadas. La simulación y la visualización en 3D, la optimización en tiempo real y la evaluación de las percepciones de los usuarios abren nuevas posibilidades para el diseño de espacios más sostenibles, cómodos y seguros.

¿Cómo la fabricación aditiva por arco de alambre está transformando la industria de la construcción?

La fabricación aditiva por arco de alambre (WAAM, por sus siglas en inglés) es una tecnología emergente que, en los últimos años, ha demostrado un potencial significativo para revolucionar la manufactura de componentes metálicos. A través de un proceso en el que se utiliza un arco eléctrico para fundir un material de alambre de aportación, WAAM ofrece beneficios similares a otras técnicas de fabricación aditiva (AM), como la flexibilidad y la posibilidad de reducir costos, al mismo tiempo que se adapta a un mundo de fabricación cada vez más digitalizado. En la industria de la Arquitectura, Ingeniería y Construcción (AEC), esta tecnología ya se ha utilizado para fabricar elementos estructurales geométricamente complejos que no podrían producirse mediante los métodos tradicionales.

La tecnología WAAM funciona mediante el uso de una soldadura por arco metálico gasificado (GMAW). En este proceso, un electrodo de alambre es alimentado a través de una antorcha de soldadura. Al crear un arco eléctrico de alta temperatura entre el electrodo y una base metálica, el extremo del alambre se funde, formando una gota de material fundido. Esta gota se deposita de manera precisa en capas, utilizando máquinas controladas por CNC o brazos robóticos. Además, se utiliza un gas protector para evitar que el material fundido se oxide al entrar en contacto con la atmósfera circundante, lo cual podría generar defectos en la estructura soldada.

En la industria, la capacidad de fabricar estructuras metálicas a una tasa de producción de hasta 10 kg/h, utilizando aleaciones como acero, aluminio y titanio, ha convertido a WAAM en un proceso de fabricación atractivo para sectores como la aeroespacial, el petróleo y gas, y la investigación y el desarrollo. Por ejemplo, en 2015, ingenieros aeroespaciales de Stelia utilizaron WAAM para reforzar una lámina de aluminio de fuselaje, aprovechando la optimización topológica para generar patrones de refuerzo estructuralmente optimizados que de otro modo serían inviables con métodos convencionales. En 2022, un equipo de investigación colaboró con el Instituto Max-Planck y la Universidad de Waterloo para fabricar materiales funcionalmente gradados en acero y cobre utilizando el proceso Twin-Wire Arc Additive Manufacturing (T-WAAM), abriendo nuevas posibilidades para materiales altamente personalizados.

En el ámbito de la Arquitectura, Ingeniería y Construcción, WAAM ha encontrado una aplicación cada vez más atractiva debido a su capacidad para fabricar estructuras geométricamente complejas en una variedad de materiales y escalas. Esto es en parte posible gracias a la creciente adopción de herramientas de diseño computacional. La implementación de WAAM en la industria AEC va de la mano con la transición hacia procesos y tecnologías avanzadas de diseño y fabricación digital, los cuales definen la cuarta revolución industrial en la que nos encontramos.

Uno de los primeros adoptantes de esta tecnología en AEC fue el grupo holandés MX3D, que en 2013 presentó los planes para la primera estructura de puente producida mediante WAAM. Este puente, de 12 metros de largo, fue instalado en los canales de Ámsterdam en 2021 y, hasta la fecha, sigue siendo la parte más grande producida con WAAM en el sector AEC. Además de la producción de estructuras de gran escala, WAAM también se ha utilizado para detalles y uniones de elementos de acero estándar. Los investigadores de la ETH Zurich utilizaron un proceso de soldadura robótica por puntos para unir secciones estándar de acero en configuraciones geométricamente complejas en tres dimensiones. Asimismo, la Universidad de Bolonia, en colaboración con MX3D, utilizó un proceso similar para crear estructuras de columnas en celosía estructuralmente optimizadas, demostrando el potencial de WAAM para la personalización masiva y la integración funcional.

Los proyectos realizados hasta ahora demuestran la versatilidad de WAAM y su aplicabilidad en diversos aspectos de la industria de la construcción. Desde la fabricación de estructuras complejas y la personalización masiva, hasta la integración funcional y la fabricación en sitio, WAAM presenta un futuro prometedor para la industria AEC. A pesar de sus grandes ventajas, también existen desafíos significativos. La fabricación de estructuras metálicas de gran tamaño requiere una precisión extrema y la superación de obstáculos técnicos, como la gestión de la deformación térmica y la resolución de problemas relacionados con la soldadura, lo que implica un alto grado de especialización. A medida que la tecnología avanza, se requieren investigaciones adicionales para mejorar la calidad del material, la precisión del proceso y la integración de WAAM en proyectos de gran escala.

Es importante señalar que WAAM no es una solución definitiva ni un reemplazo para todos los procesos tradicionales. Su aplicación efectiva depende de factores como el tipo de material, el diseño estructural y las necesidades específicas del proyecto. Además, aunque la fabricación aditiva ofrece oportunidades para la personalización masiva y la optimización del rendimiento de los materiales, la integración de estas tecnologías en las prácticas convencionales de construcción aún enfrenta barreras, tanto tecnológicas como normativas.

¿Cómo funciona realmente una URL y cómo se organiza el tráfico en Internet?
¿Cómo funcionan los protocolos de transmisión adaptativa como DASH y HLS?
Lecciones de los Grandes Fraudes Financieros y Desastres: Reflexiones sobre la Historia Económica
¿Cómo sobrevivió Trump al juicio político y qué reveló su estrategia de poder?