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Del modelo BIM a BEM: Revit y DesignBuilder aplicado a la optimización energética y la edificación sostenible

Noticias BIM 10 mayo, 2022

Cuando se trabaja en un modelo en Revit, nos pueden surgir dudas tales como ¿es igual el modelo BEM y el modelo BIM? O ¿voy a poder exportar el modelo BEM al modelo BIM, y viceversa, de forma fácil?

A través de la masterclass “Revit/DesignBuilder aplicado a la optimización energética”, que se celebró el pasado miércoles 4 de mayo de 2022, José Ángel Delgado, arquitecto en Ruiz Barbarin Arquitectos y Coordinador del Área de Sostenibilidad y Eficiencia Energética en butic The New School, y Germán Campos Gordillo, profesional especializado en eficiencia energética en edificación y formador en simulación energética avanzada y certificación energética de edificios en la consultora Aurea Consulting, compañía que representa a la multinacional DesignBuilder en España, nos dieron una demostración de cuál es el potencial de análisis energético a través de la conexión entre Revit y DesignBuilder, acompañando este análisis con un ejemplo práctico con el que se pudo comprobar este crucial intercambio de datos entre ambas aplicaciones líderes.

Introducción al BIM y al BEM

Cuando hablamos de estos dos términos, vemos que son similares pero con objetivos distintos, siendo el BIM la metodología que genera datos de un edificio u obra durante su ciclo de vida, gestionándose todo ello en un modelo digital compartido por varios agentes. Y cuando hablamos del modelo BEM, nos referimos al análisis de datos que hace referencia a las condiciones ambientales de un edificio desde la perspectiva de su evaluación energética.

Podríamos plantearnos si un modelo BEM está contenido en un modelo BIM, y la verdad es que prácticamente podría decirse que sí, dado que todos los elementos que contiene el modelo BIM (como por ejemplo la geometría, los materiales, la localización, así como el emplazamiento o la orientación) servirían para el modelo BEM, y viceversa. Se podría pensar que pasar de un modelo a otro se podría realizar de una forma muy simple, pero veremos que va a existen una serie de particularidades para realizar correctamente este proceso de transformación de modelos.

Caso práctico de Revit a DesignBuilder: la Casa Farnsworth

Para realizar el paso de un modelo en Revit a DesignBuilder, vamos a partir de la famosa Casa Farnsworth (1951), del arquitecto Mies van der Rohe, para explicar este proceso.

Casa Farnsworth

Tenemos que seguir estos 4 pasos:

De BIM a BEM

  1. Partimos de un modelo base, dependiendo de lo que estemos modelando, que será nuestro modelo en Revit (.rvt).
  2. Llevamos a cabo la preparación del modelo, para lo que tendremos que saber qué elementos vamos a pasar a DesignBuilder, con el fin de configurarlos y poder realizar la correcta exportación del modelo.
  3. El siguiente paso será la configuración de la exportación. Los modelos en DesignBuilder se exportan con la extensión .XML, y Revit exportará en .gbmXML.
  4. Por último, se importará el modelo en DesignBuilder.

Visualmente podemos sintetizar este proceso a través de estos tres modelos: (1) a la izquierda tenemos el modelo en Revit, que está modelado como si fuera a construir:  (2) el modelo intermedio hace referencia a un modelo simplificado, que dependiendo del proyecto puede ser el propio modelo que hayamos purgado o bien que sea un modelo que volvamos a replantear, y (3) el modelo a la derecha, que representa el modelo energético.

Modelo Revit

Por lo tanto, se pasará de un modelo energético exportado en Revit (modelo de la izquierda) a la importación a DesignBuilder (modelo de la derecha).

Modelo Revit

Pasos a seguir para la exportación de Revit a DesignBuilder

En Revit trabajaremos en dos zonas concretas del panel. Una de ellas es la Optimización de energía, dónde se va a configurar toda la exportación del modelo energético, y por otro lado, tendremos el plugin de DesignBuilder (descarga en este mismo programa), y dónde se podrá exportar de forma automática el archivo a DesignBuilder.

Optimización de la energía

  • En la pestaña de Optimización de la energía, nos iremos directamente a la opción “configuración de la energía“, dónde habrá que vigilar las primeras líneas del modelo analítico-energía, que hacen referencia al modelo, plano de suelo y fase de proyecto. Y otro elemento importante, que está en la parte de propiedades avanzadas, es cómo vamos a exportar los elementos materiales del modelo.

Configuración optimización de la energía

Una vez configurado todo esto, nos iremos a archivo, exportar gbXML, y exportaremos elementos de habitaciones/espacios.

Optimización de la energía

Preparación de un modelo a través de un ejemplo práctico

A continuación, vamos a realizar una serie de tareas para confirmar que el modelo que vamos a llevar a DesignBuilder esté acorde con dicha exportación.

  • Unificar capas de cerramientos (si tuviéramos distintas capas).
  • Simplificar espacios (en caso de que haya espacios con recovecos o con geometrías complicadas).
  • Analizar detalles constructivos.
  • Insertar habitaciones.
  • Posicionar nivel del terreno.

Disponiendo del modelo de la Casa Farnsworth, dispuesto como si se fuera a construir, en un principio no podríamos exportarlo a un modelo BEM, porque DesignBuilder nos pediría una dimensión analítica cuyas superficies definan el cerramiento o el límite de ese espacio o bloque a través del cuál se está produciendo un intercambio de energía tanto del interior como del exterior. Por lo que si intentamos obtener un modelo energético o analítico, el programa no va a poder procesar bien estos datos.

Modelo para exportar

Para poder solucionar esto, tendremos que proceder a la tarea de modelado para tener ese modelo BEM sobre la base del modelo BIM. Por lo que, antes de purgar el modelo, hay que utilizar este modelo como una base de calco para realizar un modelo simplificado de forma rápida, y sobre la base de este modelo, iremos definiendo los elementos perimetrales que vamos a precisar, como la fachada, la cubierta y el solado.

Modelo energético

Hay que tener en cuenta también que, para que se pueda exportar el modelo de forma correcta, hay que tener mucho cuidado con las propiedades analíticas, ya que si no les asignamos elementos térmicos,  no nos va a dejar exportarlo. Por lo que tendremos que meter los diferentes parámetros, para que Revit nos lo configure automáticamente. Al igual que pasaría si no se configuran correctamente los materiales.

Una vez que tenemos configurado el modelo, es decir, tenemos preparados los cerramientos, los suelos y las cubiertas, va a ser muy importante ubicar el suelo. Porque en este ejemplo, el edificio está “flotando” sobre el suelo, y eso el programa no lo detecta, por lo que no va a dejar exportarlo. Un truco para solucionar esta cuestión es que coloquemos un pequeño edificio a modo de test que estará ubicado en el suelo, y el otro que esté flotando sobre el suelo, y de esa forma podré exportar correctamente el archivo.

Una cuestión importante es colocar habitaciones en todos los espacios porque cuando exportemos de Revit a DesignBuilder, éste último lo va a traducir como que se tratara de una exportación de las habitaciones, y de esa forma analizará los cerramientos que delimitan esa habitación, para que a partir de ahí genere el modelo analítico. Otra opción sería exportar por elementos constructivos, como la cubierta de vídrio, pero no sería muy aconsejable porque suele dar muchos errores, salvo que fuese un edificio muy sencillo. Por lo tanto, lo mejor sería realizar la exportación por habitaciones.

Antes de la exportación, un paso previo requiere configurar esa exportación en el apartado “Optimización de la energía” y en configuración de la energía, tenemos que operar con parámetros como el modo de exportación (utilizar habitaciones o espacios), el plano de suelo (Suelo) o la fase de proyecto (va a depender de si tienes varias fases del proyecto).

Después, en opciones avanzadas, se tendrá que marcar la opción de “elementos detallados“, y teniendo toda esta configuración ya nos genera el modelo energético.

Modelo energético

Por último, ya podríamos exportarlo de Revit para poderlo importarlo a DesignBuilder.

DesignBuilder: Importación del modelo y su simulación energética

Lo primero será realizar la importación del modelo que se ha generado con anterioridad en Revit.

Para poder hacer esa simulación como edificio energético, hay que tener en cuenta que la Casa Farnsworth no reúne muchas condiciones de eficiencia energética, porque es un edificio totalmente acristalado realizado con vidrio que apenas tiene aislamiento.

El primer paso para esa transformación energética sería el análisis del clima, rasgo muy importante para saber si un edificio puede cumplir o no con nuestro objetivo de eficiencia energética. El resultado podría arrojar un modelo que requiera un gran consumo de la calefacción, por lo que no cumple con las condiciones deseadas.

Para comprobar cómo se comporta el edificio, tendríamos que realizar un análisis previo, estudiando cómo sería el edificio sin instalaciones, sin calefacción, sin refrigeración, ni personas o equipos, además de plantear qué uso va a tener esta edificación. Por tanto, tendría que utulizar el apartado de “Actividad“, dónde van a estar todos los aspectos relacionados con el uso del edificio, tales como los datos de niveles de ventilación o temperaturas interiores o exteriores.

En este ejemplo, realizando una simulación de las semanas más extremas en invierno y en verano, se puede comprobar que, tras analizar la temperatura, ya podemos intuir que como modelo energético no sería el más adecuado, porque si cerrásemos el edificio, veríamos que la temperaturas serían altas, por lo que no tendríamos las condiciones más adecuadas.

Configuración del clima

En cambio, si planteamos una simulación más real, es decir, que la vivienda tenga ocupación de personas, tendremos que crear una programación que determine en qué momentos va a estar ocupada la vivienda, si va a estar activa o no, su iluminación o la calefacción. Se puede trabajar con distintas formas para definir las ocupaciones de la vivienda a través de distintos perfiles de ocupación; por ejemplo, si se hace un uso sólo en fin de semana versus que se haga un uso diario, ya que con esos datos, se va a tener una percepción de cuál va a ser el consumo energético real.

Además de poderse configurar en DesignBuilder todo el modelo de simulación, el programa también nos va a dar la posibilidad de poder visualizar el modelo en 3D, ver el diagrama solar, visualizar las sombras, y poder inspeccionar, por ejemplo, si los cerramientos están colocados de forma adecuada.

Modelo solar

Uno de los elementos fundamentales en este programa sería el de poder realizar dos cálculos elementales, como son el de la calefacción requerida, que con ello se podría calcular la potencia máxima que podemos tener, o bien calcular la refrigeración necesaria, para comprobar cuál es la potencia adecuada que debo instalar. El otro cálculo fundamental sería el de simulación total del edificio, dónde se podrían analizar las condiciones temporales globales, como en el hora a hora o minuto a minuto, además de otros aspectos como los consumos o las mediciones de temperaturas.

Por último, y no menos importante, abordaríamos el módulo de la optimización, ya que ello va a permitir minimizar el carbono de las emisiones de CO2 o maximizar los niveles de confort, lo que va a ayudar a buscar qué condiciones van a ser las mejores para lograr esa eficiencia energética.

Conclusión

La búsqueda del ahorro energético en los edificios es hoy en día primordial para poder reducir el consumo total de la energía, ya que actualmente los edificios en España suponen un 36 % del consumo total de la energía y un tercio de las emisiones totales de CO2.

Para conseguir esa eficiencia energética es fundamental realizar un estudio exhaustivo del edificio, y uno de los mejores software del mercado actualmente es DesignBuilder, en el que a través de una serie de datos, como el consumo, los costes de la energía, o los balances energéticos, se puede generar un modelo energético cuyo principal fin será la reducción de los costes desde la fase inicial del diseño del proyecto.

Os compartimos la presentación que se utilizó durante la másterclass en directo y que os será de gran ayuda a la hora de examinar el vídeo de la misma que puedes ver más arriba.

Si quieres especializarte y certificarte en este ámbito: Nuevo Máster BIM en sostenibilidad oficial de Autodesk y DesignBuilder (Octubre de 2022)

Fruto de la evidente necesidad de cualificación de profesionales formados en simulación y análisis energético para el sector AECO, en 2021 butic y DesignBuilder España firmaron un contrato para establecer las bases de programas de colaboración académica y difusión tecnológica, conjuntar esfuerzos y recursos, compartir conocimientos e información para fortalecer las capacidades afines y complementarias asegurando un sólido desarrollo de las actividades de DB ESPAÑA y de BUTIC, con la finalidad primordial de dar acceso a la sociedad a la formación más vanguardista impartida por BUTIC así como ayudar DB ESPAÑA y por ende a sus clientes, en su proceso de adopción tecnológica y transformación digital.

Como tal, butic se convirtió en el año 2021 en el primer y único “partner autorizado de formación” de la multinacional líder de tecnología aplicada a este fin en España:

Y comenzará en octubre de 2022 la primera promoción de profesionales BIM especializados en edificación sostenible.

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