An Integrated Decision Framework for Sustainable and Code-Compliant Building Design Using Building Information Modeling and Multi-Criteria Performance Assessment
Este estudio propone un marco de decisión integrado que combina el Modelado de Información de Construcción (BIM), la evaluación del desempeño y el análisis de decisión multicriterio para evaluar simultáneamente el cumplimiento normativo, el desempeño ambiental y la viabilidad constructiva para el diseño de edificios sostenibles, demostrado a través de un conjunto de datos ilustrativo controlado utilizando recursos de referencia existentes.
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Diseñar un edificio rara vez consiste solo en dibujar paredes y elegir un techo. Es un complejo acto de equilibrio donde los arquitectos deben satisfacer una red de demandas que a menudo son contrapuestas. Deben asegurar que la estructura sea segura y cumpla con las leyes locales, que utilice la energía de manera eficiente, que mantenga a las personas cómodas en su interior y que pueda construirse dentro de un presupuesto específico. Durante décadas, estos diferentes objetivos se verificaban a menudo por separado. Un ingeniero podía verificar el uso de la energía, un abogado podía revisar los códigos de incendios y un estimador de costos podía revisar el presupuesto, pero estas comprobaciones ocurrían de forma aislada. Esta separación a menudo generaba conflictos, donde un diseño que parecía perfecto para el ahorro de energía podía fallar en una norma de seguridad, o una opción barata podía resultar incómoda para vivir en ella. El desafío ha sido reunir todas estas diferentes piezas de información en una imagen única y clara para que los diseñadores puedan ver el panorama completo antes de que comience la construcción.
Un nuevo estudio de Md Monasur Rahman propone una forma de resolver esto creando un sistema de toma de decisiones unificado. El enfoque se basa en una tecnología digital llamada Modelado de Información de Construcción (BIM, por sus siglas en inglés), que actúa como un gemelo digital detallado de un edificio, conteniendo cada pieza de información sobre su forma, materiales y sistemas. El estudio combina este modelo digital con un método para verificar las estrictas reglas de edificación y un sistema de puntuación que pondera los diferentes objetivos de rendimiento entre sí. El objetivo no es encontrar un único edificio perfecto, sino proporcionar un proceso claro y paso a paso que ayude a los diseñadores a elegir la mejor opción posible de una lista de candidatos, asegurando que el diseño elegido sea tanto legalmente seguro como de alto rendimiento en todos los demás aspectos.
Los investigadores construyeron un marco de trabajo que comienza recopilando todos los datos necesarios en un solo lugar. Esto incluye la forma física del edificio, los materiales utilizados para las paredes y ventanas, los sistemas de calefacción y refrigeración, y el horario de cómo las personas utilizarán el espacio. A partir de esta fuente digital central, el sistema extrae números específicos para medir cómo funcionará el edificio. Analiza cuánto consumirá energía el edificio, cuánta luz natural entrará en las habitaciones, qué tan cómoda será la temperatura para las personas en su interior y cuánta huella de carbono se emitirá tanto durante la construcción como durante la operación del edificio. También calcula el costo total del edificio a lo largo de toda su vida útil, desde la construcción inicial hasta décadas de mantenimiento.
Una vez recopilados estos números de rendimiento, el sistema aplica un filtro estricto basado en los códigos de edificación. Este es un paso crucial que diferencia este estudio de otros métodos que podrían intentar intercambiar la seguridad por el ahorro. El sistema verifica el diseño frente a seis categorías obligatorias: seguridad contra incendios, accesibilidad para personas con discapacidad, resistencia estructural, normas de zonificación sobre altura y tamaño, rutas de evacuación de emergencia y estándares de eficiencia energética. Si un diseño falla incluso en uno de estos controles, es eliminado inmediatamente de la consideración. Ninguna cantidad de ahorro energético o bajo costo puede compensar un fallo en la seguridad contra incendios o en la integridad estructural. Esto garantiza que solo los diseños que son legales y físicamente seguros avancen a la siguiente etapa.
Para los diseños que pasan este filtro de seguridad, el sistema utiliza un método de puntuación para clasificarlos. Trata los diferentes objetivos de rendimiento —como el uso de energía, el costo y el confort— como una lista única de criterios. En el ejemplo específico mostrado en el estudio, los investigadores dieron la misma importancia a los ocho criterios para demostrar cómo funciona el sistema. Tomaron los números brutos de cada diseño y los convirtieron en una puntuación estandarizada, de modo que una factura de energía baja pudiera compararse justamente con una alta calificación de confort. El diseño con la puntuación total más alta en todas estas áreas se identifica como la mejor opción.
El estudio probó este marco utilizando tres diseños de edificios hipotéticos, etiquetados como A, B y C. Estos no eran edificios reales en construcción, sino ejemplos cuidadosamente creados para mostrar cómo funciona la matemática. El Diseño A tenía el menor uso de energía, la mejor luz natural, las menores emisiones de carbono y las puntuaciones de confort más altas, aunque no era el más barato de construir. El Diseño B tenía el menor costo total durante su vida útil, pero funcionaba peor que el Diseño A en casi todas las demás categorías, incluyendo energía y confort. El Diseño C tenía una mezcla de cifras promedio y deficientes y, críticamente, falló en tres de los controles de seguridad obligatorios: no cumplía con las normas de seguridad contra incendios, las regulaciones de zonificación ni los requisitos del código de energía.
Cuando el sistema procesó los números, el resultado fue claro. El Diseño C fue rechazado inmediatamente porque falló el filtro de seguridad, demostrando que un diseño no puede ser elegido si infringe la ley, sin importar qué tan buenos sean sus otros números. Entre las dos opciones restantes, el Diseño A fue seleccionado como el ganador. Aunque el Diseño B era más barato, el Diseño A obtuvo una puntuación más alta en general porque sobresalía en eficiencia energética, impacto ambiental y confort humano. El estudio muestra que al separar los controles de seguridad obligatorios del ranking de rendimiento, los diseñadores pueden evitar la confusión de intentar sopesar una violación de seguridad frente a un ahorro de costos.
Los investigadores advierten cuidadosamente que este trabajo es una demostración de un método más que una solución final para cada edificio. Los números utilizados para los tres diseños fueron valores ilustrativos creados para mostrar el proceso de cálculo, no mediciones de un edificio real o resultados de una nueva simulación computacional realizada específicamente para este artículo. El estudio se basa en datos públicos existentes y referencias de construcción estándar para definir cómo debe funcionar el sistema. El autor sugiere que, para que el método sea plenamente probado, el trabajo futuro tendría que aplicarlo a proyectos reales con datos de simulación reales y leyes locales específicas. Sin embargo, el marco de trabajo en sí ofrece un camino lógico y sólido. Proporciona una forma de detener la confusión de los objetivos en conflicto y ofrece a los diseñadores una manera clara y consistente de encontrar el mejor edificio posible que sea seguro, sostenible y confortable para las personas que vivirán y trabajarán en su interior.
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