interoperabilidad de la modelación energética de

Interoperabilidad de la Modelación Energética de Edificaciones (BEM) con el Modelado de

Información de Construcción (BIM): Experiencia con el diseño de un edificio de oficinas en

Colombia

Andrea Prada-Hernández, Universidad de los Andes, Bogotá, 111711, Colombia,

[email protected].

Angélica Ospina M. Ospina-Alvarado, Universidad de los Andes, Bogotá, 111711, Colombia,

[email protected].

Hernando Vargas, Universidad de los Andes, Bogotá, 111711, Colombia, [email protected].

José Luis Ponz-Tienda, Universidad de los Andes, Bogotá, 111711, Colombia, [email protected].

Keywords: Modelación energética de edificaciones (BEM, por sus siglas en inglés), Modelado de

Información de Construcción (BIM, por sus siglas en inglés), Interoperabilidad, Modelos de datos para los

productos de construcción.

Resumen

Desde los años 90, varios autores han reconocido la importancia de la interoperabilidad entre los softwares

de Modelación Energética de Edificaciones (BEM) y con el Modelado de Información de Construcción

(BIM). El presente estudio evalúa el estado actual de la interoperabilidad de los softwares BEM con BIM

en la etapa del diseño detallado de los proyectos de construcción. El artículo presenta un análisis

experimental a partir de pruebas realizadas a paquetes de software relacionados con el diseño de un

edificio de oficinas en Colombia. Este análisis está dividido en dos etapas, un experimento preparatorio y

uno final, y evalúa la transferencia de la geometría de la edificación de BIM a BEM. Se puede concluir

que estos softwares no son interoperables entre sí actualmente, como lo enuncian las compañías

desarrolladoras de los mismos. La transferencia de la geometría, que es el parámetro de entrada más

elemental de BEM, es aún imprecisa. Esta falta interoperabilidad entre BIM y BEM ocasiona que los

proyectos que buscan ser sostenibles, eficientes y con un buen comportamiento energético tengan

dificultad para ser desarrollados y entregados de forma integrada (IPD) por los distintos actores del

proyecto.

Abstract

Since the 90s, several authors have recognized the importance of the interoperability of Building Energy

Modeling (BEM) software with Building Information Modeling (BIM). The present study evaluates the

current state of the interoperability of BEM, in the detailed design phase of building projects. An

experimental assessment is done, based on tests performed on software related to the design of an office

building in Colombia. This assessment is divided in two steps, a preparatory experiment and a final

experiment, and evaluates the transfer results of the building geometry from BIM to BEM. It can be

concluded that, currently, BEM software is not interoperable with BIM. The geometry transfer is

inaccurate, which is the most elemental input parameter for BEM. This lack of interoperability between

BEM and BIM causes that the projects, aiming to be sustainable, efficient, and with good energy

performance, have difficulties on being delivered in an integrated way (IPD) by the main stakeholders.

mailto:[email protected]




Introducción

Los softwares BEM han sido usados desde los años 80 para diseñar edificaciones sostenibles, eficientes y

con un buen comportamiento energético. Así mismo, BIM se desarrolló como una tecnología que permite

el intercambio de información entre los distintos actores de un proyecto para entregar proyectos de forma

integrada (IPD). Una de las características más importantes de BIM es la interoperabilidad de los

softwares que aseguran un intercambio de información sin errores. Por lo que, en los años 90, se crearon

modelos de datos abiertos para ser utilizados como estándares por los softwares BIM.

Crawley et al. (1997) encontraron que la prioridad de los usuarios de los softwares de modelación

energética (BEM) era la interoperabilidad con las herramientas de edificaciones del momento como CAD.

A partir de una revisión del estado del arte vigente de los software disponibles en el mercado, Hitchcock y

Wong (2011) concluyeron que “la interoperabilidad entre el modelado de información de construcción

(BIM) y BEM era una meta aún difícil de alcanzar”. Hoy en día, varios autores han empezado a

desarrollar nuevos modelos de datos para ser usados por los softwares BEM, aunque esta práctica vaya en

contra de la estandarización que se buscó con la creación de la Alianza Internacional para la

Interoperabilidad (IAI, hoy buildingSMART) en el año de 1995 (Bazjanac. y Crawley, 1997).

Para evaluar el estado actual de la interoperabilidad de los softwares BIM y BEM en la etapa del

diseño detallado de los proyectos de construcción, se realiza un análisis experimental a partir del uso de

paquetes de software. El análisis está dividido en dos etapas, un experimento preparatorio, usando el

modelo BIM de una edificación elemental, y uno final, usando un modelo BIM más robusto y complejo

del diseño de un edificio de oficinas en Colombia. Se evalúa la transferencia de la geometría de la

edificación del modelo digital desde un software BIM a softwares BEM.

Se utilizó como paquete de software BIM Revit® de Autodesk debido a que este es el más

comúnmente usado en el mercado a nivel mundial, lo cual favorece el potencial de repetición de la

presente investigación. Como paquetes de software BEM, se usaron los softwares IES Virtual

Environment (IESVE) y eQUEST, debido a que estos son los software aprobados por el Green Building

Council más usados en el continente Americano. Adicionalmente, se usó Autodesk® Green Building

Studio (GBS) como software intermediario entre Revit® y eQUEST, ya que este hace parte del

complicado flujo de información que se da entre estos dos softwares.

Se puede concluir que los softwares BIM y BEM no son interoperables actualmente, como lo

enuncian las distintas compañías desarrolladoras de los mismos. La transferencia de la geometría, que es

el parámetro de entrada más elemental de BEM, es aún deficiente. Las vistas de los modelos analíticos de

una edificación en BEM no se actualizan de manera automática con cambios en el modelo BIM, se deben

hacer varias iteraciones de importación y exportación de los archivos, y cambios en el modelo digital de la

construcción desde BIM para que la geometría del mismo sea transferida correctamente.

Esta falta interoperabilidad entre BIM y BEM ocasiona que los proyectos que buscan ser

sostenibles, eficientes y con un buen comportamiento energético a lo largo del ciclo de vida tengan


proyecto, usando BIM.

En la siguiente sección, los autores describen los principales conceptos fundamentales de BIM y

BEM, y la literatura científica relacionada con el tema. En las secciones segunda y tercera, se presenta la

metodología propuesta y el caso de estudio en la que se aplicó. En las secciones cuarta y quinta, se

presentan y se analizan los resultados obtenidos. Finalmente, el artículo concluye con algunos hallazgos

sobre la interoperabilidad entre los softwares BIM y BEM en la actualidad.

Revisión de Literatura

Modelación Energética de Edificaciones (BEM)

Los software BEM estiman el consumo energético de las edificaciones a partir de la simulación de los

flujos de energía y masa en estas (Crawley et al., 2001), lo que contribuye a la toma de decisiones de

diseño en las etapas tempranas de los proyectos. Las herramientas hacen sus modelaciones a partir de

ecuaciones, principios y supuestos termodinámicos complejos, y los parámetros de entrada son

generalmente: la geometría de la edificación, los sistemas y componentes HVAC (Calefacción,

ventilación, y aire acondicionado, por sus siglas en inglés), información del clima, estrategias de

operación y horarios de la edificación, entre otros. La geometría es el parámetro de entrada más elemental

(Bazjanac y Crawley, 1999).

Entre los principales software BEM que hay en el mercado se encuentran: eQUEST,

DesignBuilder, EnergyPlus y Autodesk® Green Building Studio (GBS), que utilizan DOE como motor de

cálculo, además de IES Virtual Environment (IESVE) y Trace 700, que utilizan su propio motor de

cálculo. Aparte de las herramientas mencionadas, en el mundo hay decenas de softwares BEM pero

algunos son más populares y comúnmente usados que otros.

Winkelmann et al. (1993) sugirieron que el principal mercado de estos productos correspondía a

los sistemas de certificación de edificios sostenibles como LEED, BREAM, etc., y que estos sistemas

tendrían una gran influencia en el mercado pues estos aprobarían o no el uso de cada software BEM. Lo

cual sucede hoy en día.

Modelado de Información de Construcción (BIM)

En el 2008, Eastman et al. definieron el modelado de información de construcción (BIM) como la

tecnología de modelación y el conjunto de procesos asociados para producir, comunicar y analizar

modelos digitales de construcción. Ellos concluyeron que BIM es una actividad (modelar) más que un

producto (el modelo digital). Este concepto de BIM existe desde mediados de los años 70, pero sólo desde

los años 80 se le empezó a llamar Modelado de Información de Construcción (BIM).

BIM cumple las siguientes condiciones, por lo que no todas las herramientas CAD en 3D son

tecnologías BIM:

• Contiene datos en 3D y para cada objeto.

• Ajusta la posición y las proporciones de forma automática.

• Refleja los cambios realizados en todas las vistas o planos.

• No requiere de lenguajes de programación para definir nuevos objetos o familias de estos y para

relacionarlos con los objetos existentes.

Otra de las características que debe cumplir un software BIM es la interoperabilidad, que fue

definida por Baznajac (2001) como la capacidad de intercambiar y compartir información entre

herramientas de software de forma perfecta. Dado que BIM se enfoca en el manejo de distinta información

a través de todo el ciclo de vida de una construcción, la interoperabilidad es importante al permitir

desarrollo y la entrega integrada de proyectos (IPD) mediante el trabajo colaborativo y coordinado de

todos los actores de un proyecto. Los principales softwares BIM de arquitectura son: Revit® de Autodesk,

AECOsim de Bentley®, archiCAD de Graphisoft y digital project de Gehry Technologies, entre muchos

otros existentes en el mercado (Eastman et al., 2008).

Modelos de datos para los productos de construcción

Para asegurar la interoperabilidad entre los distintos softwares, se vio la necesidad de contar con procesos

y estándares informáticos abiertos para todos, por lo que los principales actores de la industria crearon la

Alianza Internacional para la Interoperabilidad en 1995 (IAI, por sus siglas en inglés), la cual adoptó un

modelo de datos neutral - Industry Foundation Classes (IFC)- estandarizado por ISO (Bazjanac y Crawley,

1997).

IFC es un modelo de datos de construcción orientado a objetos que facilita el intercambio de información

entre los software compatibles (Bazjanac y Crawley, 1999). Este modelo consiste en una librería de

objetos y definiciones que representan la geometría, relaciones, procesos, materiales, comportamiento,

fabricación y otras propiedades necesarias para el diseño, producción y análisis de las construcciones

(Eastman et al., 1998).

Algunos autores han encontrado distintas limitaciones en el modelo IFC. Dong et al. (2007)

reconoció que la IAI (hoy llamada buildingSMART) ha enfocado sus esfuerzos en la representación

arquitectónica de una edificación pero otros dominios especializados del sector continúan en desarrollo,

como el de la modelación energética BEM. Por lo que el modelo Green Building XML (gbXML) es el

mayormente usado por las distintas herramientas de simulación BEM. Como se puede ver en la Tabla 1,

gbXML incluye información de: aislamiento, zonas, y equipos mecánicos.

Tabla 1. Interoperabilidad de los modelos de datos para los productos de construcción (Adaptado de:

Osello et al., 2011).

Modelo de datos para los

productos de construcción IFC gbXML

Zona térmica X X

Geometría X X

Localización - X

Tipo de edificación - X

Materiales de la edificación X -

Grosor de los materiales X X

Interoperabilidad entre el Modelado de Información de Construcción (BIM) y la Modelación

Energética de Edificaciones (BEM)

Winkelmann et al. (1993) mostraron su preocupación por la aceptación de los softwares BEM en el

mercado, ya que ingresar la información de la geometría de una edificación al software BEM DOE-2

tomaba 2 semanas-hombre o más. A partir de unos talleres realizados para diseñar un software BEM por

el gobierno de los Estados Unidos; Crawley et al. (1997) encontraron que la prioridad de los usuarios de

los softwares de modelación energética (BEM) era la interoperabilidad con las herramientas de

edificaciones como CAD.

Bazjanac y Crawley (1999) propusieron que la solución a este problema era hacer que los

softwares BEM fueran compatibles con IFC y realizaron una primera demostración de esto con el diseño

de una pequeña edificación usando distintas herramientas de software compatibles con IFC. En aquel

momento no existía una interfaz interactiva para analizar la geometría de una edificación en IFC con los

softwares BEM disponibles.

Maile et al. (2007) testearon la interoperabilidad de los paquetes de software BEM: eQUEST,

DesignBuilder y EnergyPlus, y encontró que hay diferencias entre el modelo de una edificación que fue

creado por un arquitecto (el modelo realizado en una herramienta BIM de arquitectura) y el modelo que se

requiere para realizar una simulación energética (llamado “modelo analítico” para propósitos de este

estudio). Los tres software presentaron problemas al importar la geometría de la edificación: la omisión de

losas, ventanas, muros y de superficies que generan sombras. Finalmente, este autor propuso el flujo de

trabajo ideal para la interoperabilidad entre BIM y BEM presentado en la Figura 1. En el que los modelos

BIM alimentan la información relacionada con la geometría, los materiales y los procesos constructivos,

las cargas espaciales, y los sistemas y componentes HVAC.

Ubicación (clima)

Asignación de zonas y espacios

térmicos

Cargas

Simulación

Sistemas y componentes HVAC

Geometría

Materiales y procesos constructivos

Tipos de espacios

Archivo

de clima

BIM

Fig. 1 Flujo de trabajo ideal para la interoperabilidad entre BIM y BEM (Maile et al., 2007)

En el año 2011, Hitchcock y Wong encontraron, a partir de una revisión del estado del arte vigente

de los softwares disponibles en el mercado, que la principal limitación de la interoperabilidad entre BIM y

BEM es la transformación del modelo arquitectónico a un modelo analítico como se explicó

anteriormente. Ellos enunciaron: “Especificar los procesos y las definiciones del modelo en papel no es

suficiente. Documentar guías de implementación como referencia no es suficiente. Que cada software

BIM implemente su interpretación de las especificaciones no es suficiente”, refiriéndose al problema y

concluyen que “la interoperabilidad entre BIM y BEM es una meta aún difícil de alcanzar” y que se debe

empezar a trabajar en una estandarización más estricta de los modelos de datos para los productos de

construcción.

En el año 2014, Kim et al. desarrollaron una nueva interfaz para hacer una traducción semi-

automática de los modelos BIM a los modelos BEM que a diferencia de IFC no usa objetos. Así mismo,

Ahn et al. (2014) crearon otra interfaz para conectar BIM con EnergyPlus mediante los formatos IFC e

IDF. Lo cual supone que la interoperabilidad entre BIM y BEM no ha sido alcanzada en la primera década

del siglo XVI.

Metodología

Para estudiar la interoperabilidad entre el modelado de información de construcción (BIM) y la

modelación energética de edificaciones (BEM) en la etapa de diseño detallado de los proyectos, se debe

hacer un análisis experimental del uso de los paquetes de software asociados con BIM y BEM sobre el

diseño de un proyecto de construcción. Este análisis está dividido en dos etapas, un experimento

preparatorio y un experimento final.

Experimento preparatorio

Este experimento identifica de forma inmediata de los principales problemas que presenta la

interoperabilidad entre BIM y BEM, usando un modelo BIM de una edificación elemental. La Figura 2

muestra los 4 pasos necesarios para esto.

Inicio del experimento (modelo BIM de una edificación)

1. Seleccionar los paquetes de Software BIM y BEM, y los modelos de datos

2. Realizar la importación del modelo BIM

3. Identificar las limitaciones

4. Realizar cambios al modelo BIM

Son los resultados confiables?

Documentar los resultados

Fin del experimento

NO

SI

Fig. 2 Diagrama de flujo de la metodología de los experimentos sobre la interoperabilidad entre BIM y

BEM en la etapa de diseño detallado.

El primer paso es la selección de los paquetes de Software BIM (e.g., Revit®) y BEM (e.g., IES

Virtual Environment Software, eQUEST, Autodesk® Green Building Studio) a usar, y de los modelos de

datos para los productos de construcción (e.g., gbXML). El segundo paso se basa en la importación del

modelo BIM de la edificación elemental, en el modelo de datos correspondiente, al paquete de software

BEM. El tercer paso es la identificación de las limitaciones y la documentación de los resultados en la

importación de la información de la geometría. Finalmente, si los resultados no son confiables (no se tiene

un modelo con la geometría u otra característica precisa para poder realizar la modelación energética con

el software BEM), se deben realizar cambios al modelo BIM de la edificación elemental y regresar al paso

2. Si los resultados son confiables, se puede proceder a realizar el experimento final.

Experimento final

Este experimento consiste en la identificación de los principales problemas que presenta la

interoperabilidad entre BIM y BEM, usando un modelo BIM más robusto y complejo. La metodología a

seguir es la misma de la Figura 2, aunque se presentan tres diferencias fundamentales con respecto al

experimento preparatorio. La primera consiste en que este experimento inicia una vez haya finalizado el

experimento preparatorio. La segunda diferencia es que, si los resultados no son confiables en la primera

iteración, se deben aplicar los cambios documentados en la importación del modelo BIM de la edificación

elemental durante los experimentos preparatorios. La tercera se debe a que el modelo de una edificación

más compleja presenta mayores tiempos de ejecución en los paquetes de software BIM y BEM, por lo que

se sugiere hacer varios cambios al modelo en cada iteración. Al igual que el experimento preparatorio,

este proceso finaliza después de una serie de iteraciones en la que se realizan y se documentan cambios al

modelo BIM de la edificación (del paso 2 al 4).

Caso de estudio

En el presente estudio, se presentan los experimentos de la interoperabilidad entre BIM y BEM realizados

con un par de edificaciones en Bogotá, Colombia.


Como modelo elemental para el experimento preparatorio se seleccionó una edificación residencial

unifamiliar de varios pisos. La Figura 3 muestra el modelo BIM de la edificación usando Revit® (de más

de 6 megabytes de información) y su ambiente circundante.

Fig. 3 Modelo BIM de la orientación de la edificación elemental usando Revit®

El modelo tiene una forma angular, incluye dos pisos y dos sótanos, y la distribución vertical

consiste en una escalera. Esta edificación cuenta con 14 zonas térmicas y se considera como representativa

de las construcciones que se encuentran en la ciudad.

Experimento final

Como modelo a analizar para el experimento final se seleccionó una edificación de uso mixto de varios

pisos cerca del aeropuerto de Bogotá, como se muestra en la Figura 4. Esta edificación se encontraba en

construcción durante la realización del presente artículo.

Fig. 4 Localización geográfica de la edificación a analizar.

El modelo tiene una forma angular. La Tabla 2 reporta otros datos generales de la edificación.

Tabla 2. Datos generales de la edificación a analizar.

Característica Cantidad Unidad

Número de pisos 16

Sótanos 3

Ascensores 11

Escaleras 3

Área 63.653 m2

Porción del área para oficinas 63 %

Porción del área para comercio 2 %

Porción del área para parqueaderos 35 %

Este modelo cuenta con más de 250 zonas térmicas aproximadamente, y la distribución vertical

consiste en 11 ascensores y tres escaleras. La cimentación y estructura del edificio se compone de

concreto reforzado. La Figura 5 muestra el modelo BIM de la edificación usando Revit® (de más de 700

megabytes de información), es decir este es un modelo que es literalmente 100 veces más complejo que el

que el del experimento preparatorio.

Fig. 5 Modelo BIM de la edificación a analizar usando Revit®

Resultados


A continuación, se presentan los resultados obtenidos para esta primera etapa.

1. Seleccionar los paquetes de Software BIM y BEM, y los modelos de datos.

Paquete de software BIM: Se seleccionó el software Revit® debido a que este es el más

comúnmente usado en el mercado a nivel mundial, lo cual favorece el potencial de repetición de la

presente investigación.

Paquetes de software BEM: Se seleccionaron los softwares IES Virtual Environment (IESVE) y

eQUEST, debido a que estos son los software aprobados por LEED más usados en el continente

Americano. En la Figura 6, se puede apreciar el flujo de información de Revit® a IESVE.

Fig. 6 Flujo de información de Revit® a IES Virtual Environment (IESVE). Tomado de la compañía

desarrolladora.

gbXML

Adicionalmente, se usó Autodesk® Green Building Studio (GBS) como software intermediario

entre Revit® y eQUEST, ya que este hace parte del complicado flujo de información que se da

desde Revit® a eQUEST, como se puede apreciar en la Figura 7.

Fig. 7 Flujo de información de Revit® a eQUEST. Tomado de la compañía desarrolladora.

Lo flujos de información presentados anteriormente fueron seguidos durante la realización del

presente estudio.

Modelos de datos: Se seleccionaron los modelos gbXML y .inp. El primero puesto que, como se

presentó en el capítulo de revisión de literatura, es el mayormente usado por los softwares de

modelación energética de edificaciones (BEM). El segundo modelo se utilizó, a pesar de no ser un

modelo de datos para Modelado de Información de Construcción (BIM), por ser el modelo usado

por el popular motor de cálculo DOE, y por lo tanto por eQUEST.

2. Realizar la importación inicial del modelo BIM de la edificación elemental al modelo BEM.

A continuación, se presenta la primera visualización del modelo analítico de la edificación

elemental en los softwares de modelación energética de edificaciones (BEM) seleccionados.

.INP

gbXML

Visualización de la importación desde IES Virtual

Environment Software Visualización de la importación desde EQUEST

Fig. 8 Importación inicial del modelo BIM de la edificación elemental, en los modelos de datos

correspondientes, a cada uno de los paquetes de software BEM seleccionados


Las principales limitaciones en la información de la geometría observadas en los modelos

analíticos de los software BEM (como se puede apreciar en la Figura 8 en comparación con la

Figura 3) corresponden a: la falta de algunas losas, pisos, placas, marcos de las ventanas, sótanos,

puertas, ventanas (o tipos de muros) y de superficies generadoras de sombra. El hecho de que no

se hayan importado los muebles, la topografía, las escaleras, los pasamanos y los equipos

sanitarios no se considera relevante puesto que su ausencia no afecta en gran medida los

resultados de los análisis con softwares BEM. En el reporte generado por IESVE, particularmente,

se encontraron 11 espacios y no 14, como es el modelo en realidad.

4. Realizar un cambio al modelo BIM

Para solucionar estas primeras limitaciones identificadas, se volvió a abrir el modelo BIM en el

software Revit®. Pero, este software no permitía realizar ningún cambio al modelo. Por lo que,

como primer cambio, se usó la herramienta “Desenlazar de archivo central” de Revit® MEP.

Documentación de resultados del experimento preparatorio

A continuación, se presenta la documentación obtenida correspondiente al experimento

preparatorio:

Primera iteración

Cambio realizado: “Desenlazar de archivo central” en Revit® MEP.

Resultado obtenido: Se podían iniciar las modificaciones al modelo BIM en Revit®.

Segunda iteración

Cambio realizado: Borrar las vistas o “views” con los elementos que no están relacionados con el análisis

de la energía (mobiliario, ascensores, equipos sanitarios, etc.).

Resultado obtenido: Disminuyó el tiempo de generación del archivo gbXML.

Tercera iteración

Cambio realizado: Definir los espacios y zonas térmicas con la herramienta “Place space” de Revit®

MEP.

Resultado obtenido: Aparecieron algunas de las ventanas y puertas faltantes anteriormente, como se puede

apreciar en la Figura 9, comparada con respecto a la visualización de la primera iteración. Ahora, el

reporte muestra un espacio más, por lo que ahora se cuentan 12 espacios.



Fig. 9 Tercera importación del modelo BIM de la edificación elemental, en los modelos de datos

correspondientes, a cada uno de los paquetes de software BEM seleccionados.

Cuarta iteración

Cambio realizado: Ajustar el nivel 0 al último sótano.

Resultado obtenido: No pasó nada, no aparecieron los sótanos como se esperaba (No es una solución).

Quinta iteración

Cambio realizado: Usar familias de objetos para modelar los sótanos y no usar la opción “Building Pad”

para esto.

Resultado obtenido: Como se puede apreciar en la Figura 10, aparece un solo sótano grande sin placas

divisorias entre los pisos.



Fig. 10 Quinta importación del modelo BIM de la edificación elemental, en los modelos de datos


Sexta iteración

Cambio realizado: Definir los sótanos como espacios y zonas térmicas con la herramienta “Place space”

de Revit® MEP.

Resultado obtenido: Aparece la placa que separa los sótanos. Ahora se cuentan 14 espacios. En la Figura

11, se presenta el resultado de las visualizaciones del modelo elemental después de haber realizados los

cambios documentados. Al comparar la Figura 11 con la visualización de la importación inicial, se puede

ver que se corrigieron algunos problemas importantes del paso de la información de la geometría.



Fig. 11 Importación final del modelo BIM corregido de la edificación elemental, en los modelos de datos


Se encontró que, para el software eQUEST y el software intermediario Autodesk® Green

Building Studio (GBS) se obtuvo la misma documentación de soluciones y resultados en el modelo

elemental que con el software IESVE.

Experimento final

Después de haber realizado el experimento preparatorio con el modelo elemental, se procede a

iniciar el experimento final con el modelo complejo a analizar en el presente caso de estudio.

1. Seleccionar los paquetes de Software BIM y BEM, y los modelos de datos. Se seleccionaron los

mismos paquetes que en el experimento preparatorio:

Paquete de software BIM: Revit®.

Paquete de software BEM: IES Virtual Environment Software y eQUEST. Se usó Autodesk®

Green Building Studio como un software intermediario entre Revit® y eQUEST.

Modelos de datos: gbXML y el formato .inp.

2. Realizar la importación inicial del modelo BIM de la edificación a analizar

A continuación, se presentan los resultados del modelo analítico de la edificación compleja en los

softwares de modelación energética de edificaciones (BEM) seleccionados.

No se pudo visualizar ningún modelo. En el

software Autodesk® Green Building Studio

(GBS), apareció el error “Invalid gbXML file”:

“Openings have duplicate vertices

defined”.

“Surfaces have duplicate vertices

defined”.



Fig. 12 Importación inicial del modelo BIM de la edificación compleja, en los modelos de datos



La principal limitación que se encontró es que el modelo no pudo ser importado a GBS y por lo

tanto no pudo ser visualizado en el software eQUEST. Con respecto al software IES Virtual

Environment (IESVE), la principal limitación es la ausencia de los 3 pisos de sótanos, los cuales

son de gran importancia al ser espacios que generalmente presentan ventilación mecánica.

4. Realizar un cambio al modelo BIM

Al igual que para el modelo de la edificación elemental, en el modelo complejo a analizar, se

procedió a “Desenlazar de archivo central” y a borrar las vistas o “views” con los elementos que

no están relacionados con el análisis de la energía (mobiliario, ascensores, equipos sanitarios, etc.)

en Revit®.

Documentación de resultados del experimento final

Para este experimento final, se debe tener en cuenta que se agregaron varios cambios dentro cada

iteración ya que cada proceso de importación y exportación del modelo complejo (más de 700 gigabytes

de información) consumía bastante tiempo de ejecución. A continuación, se presenta la documentación

obtenida correspondiente al experimento final.

Primera iteración

Cambios realizados: “Desenlazar de archivo central” en Revit® MEP y borrar las vistas o “views” con los

elementos que no están relacionados con el análisis de la energía.

Resultado obtenido: Se logró iniciar las modificaciones al modelo BIM en Revit® y se disminuyó el

tiempo de generación del archivo gbXML.

Segunda iteración

Cambios realizados: Por sugerencia de la compañía desarrolladora de GBS, se decidió restablecer el

origen (0,0,0) de Revit® a un punto más cercano al modelo.

Resultado obtenido: Se redujo la cantidad de errores de forma considerable. Sólo aparecen errores del

tipo: “Surfaces have duplicate vertices defined”. En IESVE, no pasó nada (No es una solución).

Tercera iteración

Cambios realizados: Usar familias de objetos para modelar los sótanos y no usar la opción “Building Pad”,

además de otras soluciones planteadas por la compañía desarrolladora de IES Virtual Environment

Software:

Asegurarse de que todas las habitaciones están ajustadas en sus límites superiores, es decir que

están atadas al nivel inferior. Este problema se debe corregir en las columnas también.

Disminuir el tamaño del cuadro delimitador que contiene el modelo, eliminando placas y otros

elementos exteriores desactivando la opción “room bounding” o usando la opción “hide in view”

de Revit®.

Localizar y corregir los elementos faltantes. Se gira el modelo 3D y con la opción “edit

boundary”, se pueden eliminar los huecos en las placas por ejemplo..

Asegurarse de que todas las salas y habitaciones están asignadas a un espacio o zona térmica,

activando la opción “cálculos de áreas y volúmenes” y la opción “cálculo de área a habitación en

acabado de muro”.

Resultado obtenido: En IESVE, aparecen 3espacios más (los sótanos) y se aprecia un modelo sin huecos

ni tantos elementos sobrantes. En GBS, no pasó nada (No es una solución).

Visualización de la importación desde IES Virtual Environment Software

Fig. 13 Tercera importación del modelo BIM de la edificación compleja, en los modelos de datos

correspondientes, sólo para IESVE.

Cuarta iteración

Cambios realizados: Estas soluciones fueron planteadas por la compañía desarrolladora de Revit® y GBS:

Controlar la visualización del modelo desde Revit® y seleccionar sólo las categorías o “model

categories” que se usan en la creación del modelo analítico BEM. Se pueden desactivar categorías

como: canaletas, imágenes ráster, paisaje, entre otros. Esto permite corregir más fácilmente el

modelo que es leído por los softwares BEM.

Aumentar la resolución del modelo con la opción “analytical resolution” en Revit® para evitar la

presencia de numerosas pequeñas superficies.

Resultado obtenido: El modelo en GBS pudo ser importando en eQUEST, pero presentó una muy

mala visualización ya que hicieron falta varios muros, placas y columnas de la edificación y los

sótanos no aparecieron. El modelo en IESVE siguió igual.



Fig. 14 Cuarta importación del modelo BIM de la edificación compleja, en los modelos de datos


Discusión de Resultados

La Figura 15 presenta los resultados obtenidos después del experimento preparatorio con 6 iteraciones y 6

cambios, y del experimento final con 4 iteraciones y 12 cambios al modelo BIM del caso de estudio para

generar un modelo analítico BEM con la geometría correcta.

En el experimento preparatorio, se obtuvo la misma documentación de soluciones y resultados con

el software IESVE que con el software eQUEST. En los resultados obtenidos en el experimento final, se

obtuvo una documentación muy distinta para los dos softwares BEM. Se tuvo dificultad en lograr la

visualización del modelo en eQUEST puesto que sólo después de 12 cambios al modelo en Revit® se

pudo realizar la importación del modelo BIM. Esta presentó una visualización deficiente con muros,

placas, columnas, sótanos y otros elementos faltantes. Lo más preocupante de este resultado obtenido con

el software eQUEST es que, una vez importado al software, el modelo no puede ser modificado de ningún

modo. En cambio, con el software IESVE, el modelo pudo ser visualizado desde la primera iteración y

presentó una geometría precisa después de la tercera iteración con 10 modificaciones al modelo. Esto

demuestra que la interoperabilidad presentada por un software BEM se ve afectada por el tamaño del

modelo digital.

Software Antes Después

Revit®

eQUEST

No se pudo visualizar ningún modelo. En el

software Autodesk® Green Building

Studio (GBS), apareció el error “Invalid

gbXML file”:

“Openings have duplicate vertices

defined”.

“Surfaces have duplicate vertices

defined”.

IESVE

Fig. 15 Resultados obtenidos después de 12 cambios realizados en Revit® para generar un modelo

analítico BEM con la geometría correcta.

Conclusiones

En el presente estudio, se analizó la interoperabilidad entre distintos softwares de modelación energética

de edificaciones (BEM) con el modelado de información de construcción (BIM) a partir del caso de

estudio del diseño de un edificio de oficinas en Colombia. Se estudió la transferencia de la geometría del

modelo de la edificación desde un software BIM a softwares BEM.

Se reconoció que existen diferencias importantes en la interoperabilidad que presentan distintos

softwares BEM. Por ejemplo, en el caso de estudio de este artículo, se encontró que el software IESVE

presenta una mejor interoperabilidad con BIM que el software eQUEST, puesto que este último requirió

de un software intermedio y de varias iteraciones para poder importar y generar un modelo analítico.

Se encontró que la interoperabilidad presentada por un software BEM se ve afectada por el

tamaño del modelo digital, por lo que las compañías desarrolladoras deben realizar pruebas de sus

softwares con modelos de edificaciones robustos y complejos para dar informes certeros acerca de las

interoperabilidad que presentan sus softwares.

Se puede concluir que los softwares BIM y BEM no son interoperables actualmente, como lo

enuncian las distintas compañías desarrolladoras de los mismos. Esto se debe a que el paso de la

geometría, que es el parámetro de entrada más elemental de BEM, es deficiente. Las vistas de los modelos

analíticos de una edificación en BEM no se actualizan de manera automática, se deben hacer varias

iteraciones de importación y exportación de los archivos, y cambios en el modelo digital de la

construcción desde BIM para que la geometría del mismo sea transferida correctamente a BEM.

Esta falta interoperabilidad entre BIM y BEM ocasiona que los proyectos que buscan ser

sostenibles, eficientes y con un buen comportamiento energético a lo largo de su ciclo de vida tengan


proyecto. Esta incompatibilidad que presentan los softwares, junto con los costos asociados a los equipos,

las licencias de software y las capacitaciones del personal, desincentiva el uso frecuente de los softwares

BIM y BEM.

En futuras investigaciones, se debe indagar acerca las causales de esta falta de interoperabilidad a

partir de análisis detallados del funcionamiento y los procesos de intercambio de los modelos de datos

para los productos de construcción. Se debe intentar mejorar los modelos de datos existentes, antes de

empezar a desarrollar nuevos modelos, para favorecer la estandarización que se buscó con la creación de

la Alianza Internacional para la Interoperabilidad (buildingSMART) en los años 90.

Hace falta estudiar otros posibles problemas de interoperabilidad de BEM identificados por

expertos de otras áreas de la ingeniería y la construcción ya que el uso de softwares BEM requieren de un

trabajo multidisciplinario en el que participen, además de arquitectos, ingenieros civiles e ingenieros

ambientales (como en este estudio), ingenieros mecánicos, eléctricos y de sistemas.

Finalmente, valdría la pena realizar un protocolo en el que se relacionen las familias de objetos

manejadas por BIM con los parámetros de entrada manejados por BEM. Ya que, así como la geometría (el

parámetro de entrada básico de BEM) no es leída correctamente por los softwares BEM, las familias de

objetos no pueden ser traducidas correctamente en algunas otras variables analizadas por los software

BEM.

Agradecimientos

Los autores desean agradecerle a la Universidad de los Andes y a su Grupo de Investigación en Ingeniería

y Gerencia de la Construcción (IN2GECO) por su contribución a esta investigación, además a la compañía

desarrolladora del proyecto usado como caso de estudio.

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