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COLUMNA | Seis herramientas para optimizar diseños ambiental y energéticamente

2021-04-26 Alejandro Grajeda, ArchData Lab
herramientas para optimizar diseno arquitectonico

Image from Pixabay

Tecnología y Datos

Uno de los factores que están permitiendo hacer proyectos cada vez más eficientes, tanto  energéticamente como en el aspecto económico, es la tecnología. El aumento del poder de cómputo,

el acceso a la nube y lo asequibles que se han vuelto las opciones de almacenamiento de datos en los últimos años han facilitado adoptar un enfoque de diseño respaldado por datos, lo cual facilita optimizar los resultados alejándose de las suposiciones y acercándose a las decisiones de diseño informadas.

Los pasos de este enfoque de diseño son, en general, los siguientes (de Aditazz):

  • Evaluación y formulación
  • Recopilación y análisis de datos
  • Creación de modelos y validación
  • Análisis de escenario “¿Qué pasa si…?”
  • Reporte final con recomendaciones claras para la mejora

 

Herramientas tecnológicas para lograr diseños energéticamente eficientes

Como ya mencioné, en la actualidad tenemos lo necesario desde el punto de vista tecnológico para adoptar y desarrollar procesos de diseño con los cuales obtengamos como resultado proyectos

eficientes y sostenibles. A continuación, nombraré específicamente algunas herramientas que hoy puedes comenzar a utilizar en tus proyectos. Se trata de herramientas que pueden ser utilizadas en distintas etapas del proyecto (aunque siempre es mejor comenzar a hacer este tipo de análisis desde el comienzo de este), antes de modelar cualquier muro y como complemento a distintos softwares de modelado (ya sea BIM o CAD).

 

Ladybug Tools para Rhino/Grasshopper

Comienzo por platicarte sobre Ladybug Tools, ya que actualmente es el conjunto de herramientas/aplicaciones informáticas con enfoque en el medio ambiente con mayor presencia en empresas de arquitectura que realizan este tipo de análisis como parte fundamental en el desarrollo de sus proyectos, incluyendo a algunas muy reconocidas como Foster + Partners, BIG, hok, WOODS BAGOT y GRIMSHAW, entre muchas otras, y universidades como la Architectural Association School of Architecture y Harvard University… por algo será.

Este conjunto de herramientas se conforma de 4 plug-ins de Grasshopper (Rhinoceros), específicos para distintos tipos de análisis:

 

1. Ladybug

Esta primera herramienta, que lleva el nombre del conjunto de herramientas, está enfocada en análisis de datos climáticos de la zona en la que se realizará el proyecto, partiendo de un archivo EPW (Energy Plus Weather), que ayuda a tomar mejores decisiones al evaluar las diversas opciones de diseño con apoyo en gráficos 2D y 3D.

Con Ladybug se pueden realizar estudios de radiación solar, análisis de vistas, modelado de horas de luz solar; todo esto de forma muy dinámica, ya que al ser utilizado dentro de Grasshopper —una potente herramienta de programación visual para modelado paramétrico de Rhinoceros— nos da la posibilidad de iterar de forma muy ágil entre diversas opciones de diseño, realizando estos análisis de forma automática en cada opción de diseño, cada vez que cambiamos alguno de los parámetros.

Lo más recomendable es hacer estos análisis justo al iniciar el proyecto, ya que ayudará a evitar invertir horas en el desarrollo de un proyecto con volúmenes y orientación ineficientes.

 

2. Honeybee

Este segundo plug-in de las Ladybug Tools está enfocado en el estudio de iluminación natural y termodinámica, realiza estudios de iluminación diurna y modelado energético. Utiliza EnergyPlus / OpenStudio como motor para el modelado energético y Radiance para las simulaciones de luz diurna y aunque funciona mejor para etapas un más avanzadas del proyecto, con mayor definición, también aquí tenemos ese gran dinamismo en la visualización de los resultados de cada análisis realizado, con cada cambio de algunos de los parámetros del diseño

 

3. Butterfly

Este plug-in crea simulaciones computacionales de dinámica de fluidos y modelos de turbulencia, útiles para el diseño de edificios, simulaciones al aire libre para modelar patrones de viento urbano, así como simulaciones para modelar el confort térmico en interiores y estudiar la ventilación.

 

4. Dragonfly

Por último tenemos Dragonfly, con un enfoque de mayor escala que permite la realización de análisis a nivel urbano y la estimación de fenómenos climáticos. Utiliza motores termodinámicos urbanos y se vincula a varios conjuntos de datos como el del National Climatic Data Center (NCDC).

Quizá Dragonfly y Butterfly sean herramientas con un enfoque muy específico que no todos los arquitectos necesitaremos, pero Ladybug y Honeybee sí que son dos herramientas que considero que a cualquier oficina de arquitectura podrían ayudar a lograr proyectos más eficientes. Cabe mencionar que todas las Ladybug Tools son herramientas gratuitas.

 

5. Sefaira para SketchUp

Una opción a las poderosas Ladybug Tools para los usuarios de SketchUp es Sefaira, un software para diseño energéticamente eficiente. Sefaira es un plug-in que aprovecha los modelos de SketchUp para realizar simulaciones anuales. Aunque el flujo de trabajo para la creación y análisis de opciones de diseño no se basa en modelado paramétrico como en Rhino/Grasshopper, con el uso de SketchUp-Sefaira se puede mantener cierta agilidad en la creación y análisis de opciones, debido a la facilidad y rapidez de modelado conceptual (masas) y esquemático de SketchUp y la rapidez de análisis de Sefaira (en cuestión de minutos).

Los análisis que se pueden realizar con Sefaira son los siguientes:

  • Uso de energía y emisiones de carbono
  • Confort térmico
  • Luz natural
  • Climatización

A diferencia de Ladybug Tools, Sefaira es una herramienta de paga.

 

6. Insight 

Insight es la siguiente herramienta para realizar análisis enfocados al diseño medioambiental y desempeño energético y la podemos utilizar tanto en Formit como en Revit.

Hablaremos primero de su uso en Formit, ya que el uso de esta herramienta de modelado BIM conceptual está enfocado justamente en las primeras etapas del proyecto. Al igual que en SketchUp, en Formit podemos realizar el modelado conceptual (masas) y esquemático con facilidad y rapidez.

A diferencia de las herramientas de las que hablamos anteriormente, Insight no es un plug-in, sino que es una plataforma basada en la nube, a la cual podemos enviar los modelos realizados en Formit para ser analizados. Insight busca guiar al diseñador para obtener un menor consumo energético y mejor desempeño ambiental, a través del ciclo de vida del edificio.

El tipo de análisis que realiza Insight son similares a los anteriormente mencionados, con un enfoque muy notorio en el costo monetario al que se traducen los resultados del análisis de cada opción de diseño. Los resultados de los análisis hechos en Insight son bastante gráficos e interactivos y aunque no se basan en un enfoque de modelado paramétrico como en la opción Rhino-Grasshopper-LadybugT, tienen la característica de mostrarnos no sólo el resultado de la opción que tenemos modelada, sino que también nos permite hacer cambios en el tablero de resultados, modificar los parámetros que definen el edificio, como orientación, proporción muro-ventana de cualquiera de las fachadas, y visualizar los resultados que obtendríamos al realizar esos cambios en el proyecto. También podemos compartir el tablero de resultados de los análisis con cualquier involucrado en el proyecto que tenga una cuenta de Autodesk.

 

Insight para Revit

Es básicamente la misma plataforma que utilizamos para analizar los modelos de Formit, pero en ella podemos también analizar modelos de Revit, con la particularidad de que en Revit tenemos la opción de usar modelos hechos con masas, para etapas muy tempranas (al igual que en Formit), pero también tenemos la posibilidad de seguir realizando estos análisis con un modelo mucho más definido, con elementos constructivos como muros, losas, plafones, cubiertas, etc., con la misma capacidad de hacer iteraciones en los parámetros que definen el proyecto, desde el tablero de resultados y la misma capacidad de compartirlo con cualquiera que tenga una cuenta de Autodesk.

Insight es un servicio en la nube incluido con la licencia de Revit, o bien con la colección AEC de Autodesk.

 

Seguramente existen más herramientas con un enfoque similar. Estas son algunas de las que uso y conozco y que a mi parecer tienen más presencia en la industria actualmente. Te invito a que elijas la que mejor se adapte a tus flujos de trabajo y tus herramientas de modelado y la implementes en tus proyectos para que te faciliten un resultado óptimo.

 

Autor: Alejandro Grajeda, ArchData Lab

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