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Una infraestructura inteligente es un sistema o estructura física que, mediante el Big Data y el IoT, es capaz de gestionar integralmente todos los elementos que engloba. Gracias a los datos capturados por sensores, puede recopilar, almacenar, analizar e implementar soluciones en tu ciudad. Así, es como se llegan a cumplir los objetivos propuestos sobre eficiencia, sostenibilidad, productividad y seguridad.

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La conectividad ya no solo se encuentra en los ordenadores y en los dispositivos móviles. Está en la televisión, en los relojes, en los despertadores, en los coches, en cualquier objeto de la vida cotidiana. Vivimos en la época del Internet of the Things (IoT). Un momento único para aprovechar la tecnología para mejorar nuestro día a día.

El IoT es clave para el desarrollo de las infraestructuras inteligentes que permitan a las ciudades beneficiarse de todas las ventajas de ser smart city.

Estas infraestructuras son necesarias para que una ciudad pueda aprovecharse de la tecnología y las soluciones smart y así mejorar el día a día de sus ciudadanos. Por éste motivo, cada vez más empresas e instituciones están apostando por ellas y adaptándose. Se calcula que el mercado global de smart cities alcanzará la cifra de 1,56 billones de dólares el año 2025.

¿Qué son las infraestructuras inteligentes?

Una infraestructura inteligente se podría definir, como un sistema ciberfísico que ofrece una gestión integral de todos los elementos que engloba a través de distintas herramientas tecnológicas que ayudan a recopilar y analizar datos para cumplir los objetivos de eficiencia,sostenibilidad, productividad y seguridad.

Una definición que puede completarse con los apuntes de la Royal Academy of Engineering del Reino Unido, la cual profundizó sobre esta cuestión, añadió estos matices a la definición:

"Una infraestructura inteligente es un sistema inteligente que utiliza un ciclo de retroalimentación de datos para mejorar la toma de decisiones sobre un asunto. Un sistema que puede monitorizar, medir, analizar, comunicar y actuar en función de los datos capturados por sensores".

Las infraestructuras inteligentes se basan no sólo en su estructura física (cableado, sensores... ) sino también en cuatro principios: datos, analítica, feedback (retroalimentación) y adaptabilidad.

Datos: Es el elemento básico para que un sistema inteligente funcione y la materia prima que necesita una infraestructura inteligente para funcionar.

Analítica: El análisis de la información es clave para la obtención de información útil para la toma de decisiones.

Feedback: El ciclo de retroalimentación de datos es fundamental para cualquier sistema inteligente. Este feedback se pone de manifiesto cuando se recopila información sobre la manera en que se utiliza un activo y se usa esta información para mejorar como opera el sistema.

Adaptabilidad: Los sistemas inteligentes son aquellos que no solo se adaptan a las demandas actuales, sino que se ajustan a las necesidades del futuro.

Descubre cómo lograr la mejor infraestructura para una Smart City

¿Cuántos tipos de infraestructuras inteligentes existen?

Podemos decir que existen distintos tipos de infraestructuras de ciudad inteligente en función del grado de participación humana en la toma de decisiones.

Estos tipos de infraestructuras dependiendo del nivel de control o automatización los ha desglosado la Real Academia de Ingeniería del Reino Unido y son los siguientes:

Infraestructura semi-automatizada

Esta es una infraestructura que recoge y registra datos sobre su propio uso, el comportamiento estructural y las condiciones del entorno, pero no tiene ninguna habilidad para tomar decisiones basándose en la información obtenida. Ejemplos de esta infraestructura serían los mapas que registran la polución de una ciudad o el tráfico rodado de vehículos.

Infraestructura automatizada

Hacen referencia a sistemas que recolectan datos para procesar y presentar la información de tal modo que ayude a un operador humano a tomar decisione s. Un ejemplo de esta estructura sería el sistema de tráfico que detecta la congestión del tráfico e informa a los conductores para que puedan tomar mejores decisiones al volante.

Infraestructura inteligente

Se trata de una infraestructura que recoge datos, procesa información, toma acciones apropiadas de un modo completamente autónomo (sin intervención humana) y dinámico y se adapta a las condiciones cambiantes. En esta clasificación se suelen incluir redes inteligentes, edificios inteligentes, infraestructuras civiles inteligentes o playas inteligentes.

Redes inteligentes

Una red inteligente, es aquella que puede incorporar de forma eficiente el comportamiento y acciones de todos los usuarios que están conectados a la misma, de tal forma que hayan pocas pérdidas y una alta calidad y seguridad del suministro. Un ejemplo sería la red de transporte de energía en alta tensión que gracias a su red inteligente goza de una mayor automatización, integración y gestión de todos los dispositivos conectados a la misma, con lo que se consigue una distribución eficiente y sostenible.

Edificios inteligentes

Los edificios inteligentes son aquellos producidos con una instalación y sistemas tecnológicos avanzados. Una tecnología con la que se pueden automatizar muchos procesos internos como por ejemplo la calefacción, ventilación, iluminación, seguridad y otros sistemas dentro del edificio.

Infraestructuras civiles inteligentes

Las infraestructuras civiles inteligentes incorporan dispositivos electrónicos que transmiten información que luego puede ser utilizada para mejorar su propio funcionamiento o el comportamiento de otros sistemas relacionados.

Playas inteligentes

Existen distintos proyectos para crear playas inteligentes. En España, Telefónica está liderando un proyecto que permitirá obtener información en tiempo real para mejorar la experiencia de los bañistas en las playas españolas. Se trata de un proyecto que utilizará sensores, drones, aparcamientos inteligentes y semáforos inteligentes, entre las tecnologías más destacadas.

Las infraestructuras inteligentes son necesarias en las smart cities porque aportan muchos beneficios.

¿Qué ventajas y funcionalidades tienen estas infraestructuras?

Distintos autores han abordado el tema de las infraestructuras de ciudad inteligentes y los beneficios que aportan. Según publicaron en Research Gate los expertos en infraestructuras inteligentes, estas son las principales utilidades que presentan:

Autocontrol y precisión en la toma de decisiones: Son sistemas que controlan de manera automática la estructura interna y la salud de los materiales de un activo y las condiciones ambientales y de uso a las que están expuestos para mejorar la precisión y la rapidez en la toma de decisiones. Un ejemplo en una ciudad inteligente sería el conocimiento del estado del tráfico municipal, del transporte público y del aparcamiento, para trazar la mejor ruta en transporte público o en coche propio.

Eficiencia y ahorro de costes: Estos sistemas inteligentes permiten a las organizaciones aprovechar mejor los recursos para producir más con menos. Por ejemplo el control del consumo eléctrico o de la calefacción en los edificios.

Fiabilidad: Hace referencia a la reducción de las caídas del sistema y todos aquellos inconvenientes surgidos de manera espontánea que permita que las organizaciones sigan ofreciendo sus servicios con la mejores garantías.

Seguridad y resiliencia: Implica mantener procesos y diseños que se adapten a los cambios que mantengan la infraestructura y los usuarios seguros y resilientes ante fallos humanos o desastres naturales. Cómo por ejemplo el control de aforo en grandes eventos.

Interacción y empoderamiento del usuario: Las infraestructuras inteligentes mejoran la experiencia de usuario y proveen servicios que se adaptan a las necesidades cambiantes de los consumidores. Un ejemplo en las smart cities sería la APP del ciudadano o whatsapp municipal donde los ciudadanos se pueden informar de ofertas o de noticias locales e interactuar con algunos de los servicios.

Sostenibilidad: Esta ventaja hace referencia al hecho de optimizar la toma de decisiones para asegurar el uso sostenible de todos los recursos gestionados. Como por ejemplo la gestión eficiente de residuos, agua o energía en las ciudades.

Para que los beneficios de las infraestructuras inteligentes puedan hacerse realidad es necesario el desarrollo de un lenguaje común que permita coordinar todos los procesos que intervienen en una ciudad.

Requieren plataformas que se encarguen de administrar toda la información que interviene en una ciudad para mejorar los procesos y la vida cotidiana de sus habitantes. Demandan soluciones inteligentes como Nexus Integra.

Nexus Integra es la plataforma de operaciones integrada que facilita a las empresas y a las instituciones públicas la implementación con éxito de la infraestructura inteligente que necesita una ciudad para llegar a ser una smart city. ¡No dudes en contactarnos para resolver todas tus dudas!

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Infraestructuras inteligentes: la clave para las ciudades inteligentes

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Una infraestructura inteligente se define como un sistema ciberfísico que ofrece una gestión integral de todos los elementos. Descubre todas las ventajas

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La impresión de construcciones o impresión 3D en construcción puede significar dos cosas: el uso de una impresora 3D conectada a un brazo que construye activamente un proyecto en obra o el uso de impresoras en una fábrica para crear los componentes de un proyecto de construcción que se ensamblan posteriormente.

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A primera vista, parece ser la estructura de un edificio a medio terminar. Pero, si se mira más de cerca, se ve que no hay ladrillos. En su lugar, las capas de material se pegan unas sobre otras para crear una estructura intrincada. Este es el mundo futurista de la impresión 3D en construcción, donde brazos robóticos colocan automáticamente capas de cemento, plástico u otro material sobre cimientos y "construyen" una estructura.
Índice
En este momento, este enfoque de construcción sigue teniendo un uso muy reducido: solo existen algunos de prototipos de casas y oficinas impresas en 3D en todo el mundo. Sin embargo, representa un cambio emocionante y potencialmente significativo en nuestra forma de construir.

¿En qué consiste la impresión 3D en construcción, cuál es su potencial?

Qué es la impresión 3D en construcción

La impresión de construcciones o impresión 3D en construcción puede significar dos cosas: el uso de una impresora 3D conectada a un brazo que construye activamente un proyecto en obra o el uso de impresoras en una fábrica para crear los componentes de un proyecto de construcción que se ensamblan posteriormente.

Como concepto, la impresión 3D no es nueva: se desarrolló por primera vez en la década de los años 80. Sin embargo, fue solo en la última década que la tecnología mejoró lo suficiente (y los costes disminuyeron de forma significativa) como para que se convierta en algo habitual.

Las impresoras 3D son similares a las impresoras de inyección de tinta. De cierto modo, un programa informático indica a la impresora las dimensiones del producto final. Luego, la impresora inyecta el material en una plataforma según ese plano. Las impresoras 3D suelen utilizar metales líquidos, plásticos, cemento y otros materiales que luego se enfrían o se secan para formar una estructura.

Para la impresión 3D en construcción, un software CAD o BIM le dice a la impresora 3D lo que debe imprimir, y la máquina empieza a colocar capas de material según el plano.

Cómo funciona la impresión 3D en construcción

Como concepto, crear usando impresoras 3D significa extrudir por capa una mezcla específica a partir de un modelo tridimensional generado por ordenador.

Una combinación preparada de cemento, relleno, plastificante y otras sustancias se coloca en la tolva del dispositivo y se suministra al cabezal de impresión. La mezcla se pulveriza sobre la superficie de la obra o las capas impresas previamente. Así es como funciona la mayoría de las impresoras 3D de construcción. Existen tres tipos de dispositivos destinados a la impresión 3D:

Impresoras 3D de pórtico. Se componen de un marco, tres pórticos y un cabezal de impresión. Con estas impresoras, es posible imprimir una parte o la totalidad de las edificaciones.

Impresoras Delta. No se limitan por el modelo tridimensional y pueden producir formas más complejas. El cabezal de impresión se cuelga de unas palancas sujetas a unas guías verticales.

Impresoras robóticas. Estas cuentan con un robot o una red de robots, como un manipulador industrial, con extrusores y control por ordenador.

Ejemplos construcciones 3D

En la actualidad, solo se han realizado unos pocos proyectos de impresión 3D en la industria de la construcción. Estos son tres de los ejemplos más prometedores:

Edificio de oficinas de la Municipalidad de Dubái, EAU

En diciembre de 2019, la empresa de robots de impresión 3D Apis Cor anunció que había completado el edificio individual impreso en 3D más grande del mundo. El bloque de oficinas, construido en los Emiratos Árabes Unidos, tiene 9,5 metros de altura y una superficie de 640 metros cuadrados.

Se usó una grúa para desplazar la impresora 3D de Apis Cor por la obra al aire libre y así construir las diferentes partes de la estructura.

Otro impresionante edificio impreso en 3D en los Emiratos Árabes Unidos es la Oficina del futuro, una estructura única que actualmente alberga, pertinentemente, la Fundación del Futuro de Dubái.

Para este edificio, la impresión propiamente dicha se realizó fuera de las instalaciones, y todas las piezas se crearon en 17 días. El personal de obra instaló todo el edificio en solo 48 horas.

Casas impresas en 3D de WinSun, China

La empresa china de impresión 3D WinSun también utiliza impresoras 3D en fábricas para construir viviendas para humanos. La empresa ha creado un puñado de diseños de viviendas, incluido un pequeño bloque de pisos. Los usuarios del diseño pueden imprimir las piezas de forma rápida y económica antes de instalarlas. La empresa calcula que l a impresión de uno de sus bloques de cinco pisos podría costar alrededor de 160.000 euros.

La impresión 3D en construcción parece ser interesante, pero ¿Qué ventajas tiene este enfoque?

Qué beneficios tiene la impresión en 3D en construcción

Los partidarios de los diseños de casas y oficinas comerciales impresas en 3D señalan varias ventajas de este enfoque:

Construcción sin residuos

En el Reino Unido, casi un tercio de los residuos del país es generado por la industria de la construcción. Según el grupo Transparency Market Research, se prevé que la industria de la construcción produzca 2.200 millones de toneladas de residuos en todo el mundo de aquí a 2025. Aunque una buena parte proviene de la demolición, las obras de construcción también suelen generar residuos. Es habitual pedir más materiales de los que se necesitan, lo cual resulta costoso e ineficaz.

En cambio, la impresión 3D tiene la capacidad de eliminar los residuos casi por completo. Una impresora 3D solo utiliza el material necesario para imprimir la estructura, ni más ni menos. Esto podría traducirse en un gran ahorro.

Reducción del consumo de energía

La impresión 3D en construcción fomenta el uso de materiales naturales y disponibles localmente. Esta práctica podría ayudar a ahorrar energía en el transporte, la construcción y la fabricación, ya que la mayoría de los materiales locales se procesan e se instalan utilizando menos energía. Si los materiales tradicionales que contienen sustancias químicas tóxicas se sustituyen por materiales naturales, se podría reducir la toxicidad en obra.

Además, los materiales locales suelen ser apropiados para las condiciones climáticas del lugar y pueden contribuir a reducir las cargas de calefacción y refrigeración, lo que a su vez ahorra costes de construcción.

Reducción de tiempo y costes

Al igual que ocurre con la IA en construcción, una impresora 3D puede trabajar 24 horas al día, 7 días a la semana. Esto significa que los proyectos de construcción podrían completarse mucho más rápido, y se podrían evitar ciertos costes de mano de obra poco cualificada.

Compatibilidad con diseños inusuales

Una de las características más atractivas de las impresoras 3D es su capacidad de crear diseños complejos e inusuales, y hasta únicos. Debido a que las impresoras 3D funcionan colocando capas de material, pueden programarse para crear formas inusuales que serían mucho más difíciles de construir con técnicas tradicionales.

Reducción de los errores humanos y mejora de la seguridad

Según las estadísticas de lesiones laborales de la BLS publicadas en 2020, la construcción es una de las industrias con las tasas de incidencia más altas. De media, mueren aproximadamente 15 trabajadores en obras cada día. Es probable que las lesiones y muertes laborales disminuyan con la impresión 3D, ya que hace que la construcción sea más programable y automatizada. La construcción robótica requiere una información de construcción digital estandarizada, precisa y completa, lo que hace que el enfoque de la impresión 3D sea más preciso y eficiente, con una necesidad mínima de realizar correcciones por errores humanos o cualquier conflicto de información. La posibilidad de que se produzcan daños en los materiales almacenados, en los montajes o en las tareas en curso se reduce porque no hay almacenamiento ni movimiento de materiales en obra.

Apertura de nuevos mercados

El uso de impresoras 3D también permite a las empresas constructoras entrar en sectores empresariales que antes no estaban a su alcance. Y, para las empresas constructoras nuevas, tener una impresora 3D a mano se convierte en una ventaja competitiva. Además, la impresión 3D es una forma excelente para una empresa constructora de mejorar su reputación de marca frente a quienes se preocupan por el impacto medioambiental de la construcción de hormigón en el planeta.

El auge de la impresión de estructuras 3D

Usar la impresión 3D para reforzar la estructura, los componentes a microescala y el acero estructural puede revolucionar el ámbito del diseño, la construcción y la exploración espacial. Y más allá de eso, la Agencia Espacial Europea (ESA) cree que los metales impresos en 3D pueden construir formas complejas de alta calidad a una fracción del coste y hacerse virales.

La ESA, junto con la Comisión Europea, ha creado un proyecto para perfeccionar la impresión de componentes metálicos aptos para el espacio. Existen 28 socios industriales europeos que se han reunido en el proyecto AMAZE (fabricación aditiva para adoptar la estrategia de residuo cero y lograr una producción eficiente de productos metálicos de alta tecnología). Casi todo puede ser diseñado por un ordenador, por lo que AMAZE tiene claro el deseo de instalar una impresora 3D a bordo de una nave espacial: cuando un astronauta necesita una herramienta determinada, esta puede ser diseñada e impresa fácilmente.

Impresión 3D en ingeniería civil

En ingeniería civil, la impresión 3D ha ganado popularidad en las industrias aeroespacial y biomédica durante la última década. La promesa de esta revolucionaria técnica de fabricación reside en su capacidad para construir cualquier forma geométrica sin restricciones formales, minimizar los residuos de materiales y mejorar el rendimiento y los resultados. Últimamente, el avance de la industria de la construcción hacia la automatización ha logrado varios hitos importantes, como la creación de las primeras estructuras con brazos robóticos y la tecnología de impresión 3D.

Usar métodos de impresión 3D para crear elementos estructurales de materiales poliméricos, hormigón y metales es cada vez más común. Estas técnicas en ingeniería civil pueden generar formas libres y formas arquitectónicas innovadoras gracias al uso de software informático integrado en el CAD. Sin embargo, a pesar de los importantes esfuerzos de investigación en ingeniería aeroespacial y biomédica para evaluar este mecanismo, todavía no se conocen los usos, las aplicaciones y el impacto de los materiales impresos en 3D en relación con las estructuras de obra civil, tanto en términos de propiedades de los materiales como de respuesta estructural.

Construcción de casas Wikihouse: Detrás del concepto

WikiHouse es un proyecto innovador creado por un pequeño grupo de diseñadores en Londres en 2011. Ofrece un sistema de construcción digital de código abierto que permite a los usuarios crear, descargar, compartir diseños e imprimir sus propias casas. Para usar el kit, no es necesario realizar ninguna formación ni tener habilidades especiales, y puede construirse en un solo día. Los componentes pueden cortarse de forma digital a partir de una lámina de material convencional, como la madera contrachapada, utilizando una máquina CNC, lo que reduce el tiempo, el coste y la experiencia necesarios en la construcción tradicional. Una casa estándar de dos dormitorios puede construirse por menos de 60.000 euros, y pueden añadirse componentes adicionales a la estructura, como revestimientos, servicios, aislamiento y ventanas. La primera casa construida con la tecnología de código abierto de WikiHouse fue un edificio de dos plantas impreso en 3D. Se presentó en el London Design Festival en 2014.

El movimiento WikiHouse es liderado por Alastair Parvin, cuya presentación TED Architecture for the people, by the people explica el potencial de la impresión 3D en construcción. Para los creadores de este proyecto, WikiHouse puede ayudar a resolver los problemas de vivienda y es muy útil en situaciones de emergencia, como después de un terremoto (existen pruebas de que las casas impresas en 3D puede soportar un terremoto de magnitud 8,0). En el futuro, podría convertirse en una buena alternativa para suministrar viviendas económicas y, al mismo tiempo, poner al cliente en control del diseño.

Impresión 3D: ¿Un futuro sostenible para la construcción?

La impresión 3D tiene la capacidad de alterar fundamentalmente la estructura de las cadenas de suministro al cambiar la forma de diseñar y fabricar los productos. Según las investigaciones, la impresión 3D puede ayudar al sector de la construcción a ahorrar recursos y a ser más eficiente y sostenible. Los académicos de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Saxion Ivo Kothman y Niels Faber afirman que la tecnología de impresión 3D "cambia las reglas del juego". Realizaron un estudio sobre la viabilidad del hormigón impreso en 3D, y sus conclusiones pueden resumirse a continuación:

Ejemplo de casa ecosostenible impresa en 3D, Tecla, de WASP y Mario Cucinella Architects

La impresión 3D acorta la cadena de suministro y todo el proceso de diseño. Gracias a la impresión 3D en obra, es posible eliminar varias etapas del proceso de diseño que requieren mucho tiempo. Los arquitectos, ingenieros, contratistas, clientes y ejecutivos, que normalmente deben dar su opinión durante el proceso de diseño de la edificación, ya no deben intervenir con la impresión 3D. Esto se debe a que todas las tareas pueden combinarse y ser responsabilidad del arquitecto que utiliza técnicas de simulación y modelado para asegurar la integridad estructural.

La instalación de tuberías y electricidad se vuelve más sencilla y eficaz. Los sistemas de calefacción, aislamiento, agua corriente y electricidad en la construcción tradicional requieren una instalación en obra y mucha mano de obra. Sin embargo, con la impresión 3D, algunas de estas funcionalidades pueden incorporarse en el proceso de impresión 3D. La impresión de paredes huecas requiere menos recursos, mejora el aislamiento y puede permitir el uso de canales impresos en 3D para transportar agua caliente o fría. Además, al eliminar la necesidad de realizar instalaciones en obra, se pueden reducir los residuos.

El proceso logístico se optimiza. La impresión 3D tiene la capacidad de eliminar tres problemas clave relacionados con la logística de los envíos. En primer lugar, muchos componentes se dañan durante el transporte, lo que podría evitarse con la impresión en obra. En segundo lugar, para soportar el envío, las piezas deben crearse usando técnicas de sobreingeniería, lo que supone un coste adicional. El uso de estas técnicas no sería necesario con la impresión 3D en obra.

Un mercado más amplio puede acceder a las viviendas a medida. Tradicionalmente, construir una casa con la ayuda de un arquitecto ha sido demasiado costoso para muchos. Con la impresión 3D de hormigón, no importa la forma que se necesite imprimir: es irrelevante para el coste. Eso significa que, en el futuro, más personas podrán comprar viviendas a medida que se ajusten a sus necesidades.

Más allá de la ilusión

Aunque la impresión 3D es un concepto muy atractivo, es importante manejar las expectativas. Los escépticos señalan que la tecnología tiene varias limitaciones:

Costes de investigación y desarrollo

La mayoría de las empresas constructoras operan con márgenes de beneficio relativamente estrechos. La inversión necesaria para utilizar los diseños de impresión 3D de forma generalizada sería enorme.

Confianza entre los clientes

Las casas, oficinas, tiendas y otras estructuras impresas en 3D suelen ser impresionantes a la vista. Pero ¿acaso la mayoría de las personas querría vivir o trabajar allí de verdad? Por razones culturales, muchos aún prefieren los edificios hechos de ladrillos. Otras tecnologías, como las casas prefabricadas, también han llamado la atención en el pasado, pero no han logrado imponerse a pesar de ser, a menudo, más económicas que la norma actual.

Dificultades de integración con otros componentes

Las impresoras 3D son buenas para seguir diseños únicos e interesantes. Sin embargo, si se quiere construir una edificación que incorpore una variedad de medios o tenga varios elementos que no se presten a la impresión 3D, sería difícil incorporar una impresora 3D en el proceso de construcción.

Escasez de mano de obra cualificada

Con la escasez de mano de obra actual en la industria de la construcción, la impresión 3D requiere un conjunto de habilidades aún más especializado que tendría que provenir de un nicho más pequeño de candidatos. Por consiguiente, encontrar trabajadores cualificados para trabajar en obras de construcción con impresión 3D podría convertirse en una tarea difícil en el futuro.

Control de calidad de construcción

Las condiciones meteorológicas pueden ralentizar el proceso de construcción tradicional, pero la situación puede ser peor con la impresión 3D. Los factores ambientales podrían hacer que la impresión 3D en la construcción comercial sea un fracaso en lugar de un éxito. Además, el control de calidad en construcción puede ser una tarea difícil, que requiere una supervisión constante realizada por humanos.

Falta de códigos y normativas

Aunque últimamente se ha hablado mucho de la impresión 3D, esta tecnología aún no ha tenido una influencia significativa en la industria de la construcción. La cuestión de la responsabilidad puede surgir al emplear impresoras en lugar de humanos para realizar algunas tareas de construcción. En la actualidad, existe mucha ambigüedad sobre este aspecto de la impresión 3D en construcción. Hasta que no se establezcan claramente las normativas, es poco probable que la impresión 3D se convierta en un método popular dentro de la industria de la construcción.
Integración de la impresión 3D en la construcción
Ahora hay pruebas sólidas que demuestran que la impresión 3D es creíble y aplicable en la industria de la construcción, y es probable que la tecnología empiece a verse cada vez más en la industria en los próximos años.

Es incierto hasta qué punto estas máquinas acabarán utilizándose en obra o si continuarán siendo, en gran medida, una herramienta usada en prefabricación. Pero, para el tipo de proyecto adecuado, puede esperarse que las impresoras 3D se unan al arsenal de herramientas disponibles para los constructores.

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Impresión 3D en construcción: Ventajas para la industria - PlanRadar

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¿Revolucionará la impresión 3D la construcción? Analizamos cómo se ha utilizado esta tecnología y si cambiará la forma de diseñar los edificios.

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Es un sistema constructivo que promueve alteraciones conscientes en el entorno, de forma a atender las necesidades de habitación y uso de espacios del hombre moderno, preservando el medioambiente y los recursos naturales, garantizando calidad de vida para las generaciones actuales y futuras.

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Mucho se habla sobre las construcciones sustentables, pero poco se deja en claro cómo baja el impacto ambiental cuando se utilizan materiales y diseños eco-amigables, es decir, que buscan estar en equilibrio con la salud del planeta. Por ejemplo: ¿cómo utilizamos y ponemos a circular el agua durante el desarrollo del proyecto?, y ¿cómo la gestionamos una vez que el edificio ya está habitado?

Lo bueno es que con el crecimiento de la consciencia sobre cómo transformamos el ambiente cuando construimos, la sustentabilidad hoy está en boca tanto de desarrolladores como de compradores, y esto se ve tanto en el ámbito de viviendas como de oficinas. Incluso, no hay que pasar por alto el auge de los glampings, que son hospedajes que no solo están rodeados de un paisaje deslumbrante, sino que también están completamente en sintonía con él. Es por eso que crece el uso de materiales sustentables y de diseños que mejores el rendimiento térmico de los espacios.
Jeans sustentables, CEOs verdes, pymes y gobiernos conscientes: tendencias de lo sostenible para 2022

Hay que tener en cuenta que este tipo de construcciones van más allá del inmueble, deben pensarse en relación con el entorno (sin importar si es urbano o inmerso en zonas con más verde), con los hábitos de quienes lo utilizarán (por ejemplo, van al trabajo en bicicleta o en autos eléctricos: qué espacios les daremos para que los estacionen) y, por supuesto, al equipamiento en sí.

Ahora bien, por qué al encarar una obra deberíamos preferir que sea sustentable ya de origen.

Las ventajas son varias:

* Con un buen diseño de gestión de energía se puede reducir considerablemente la necesidad de ventilación o climatización artificial. Por ejemplo, al utilizar poliuretano como aislante se baja la temperatura interna de los ambientes hasta 10ºC en comparación con el afuera durante los meses cálidos. Esto hace que por mes se gaste un 73% menos de energía que solamente se consume para climatizar.

* Si al construir tenemos en cuenta la gestión del agua, se puede evitar utilizar litros extras y, al mismo tiempo, se puede reciclar el 100%, devolviendo al medio ambiente agua sin contaminantes.

* Algunos tipos de construcción, como la de paneles o el steel framing acortan los tiempos de obra, lo que permite reducir el impacto en el ambiente.

* En algunos municipios, las obras que se presentan con sus planes sustentables acceden a mejores financiamientos y también pueden aplicar a beneficios impositivos durante los primeros años.

* Es bueno saber que cuando uno encara una obra sustentable entonces pone el foco en qué materiales utilizará, pero también en hacerlo en la cantidad justa. Esto también tiene un beneficio económico, ya que se compensa el pequeño costo adicional que pueda tener elegir materia prima de mejor calidad.

* Por supuesto, esto hace que al tener calculado cuánto material se usará, también implica generar menos residuos, lo que es menor contaminación.

Por último, al equipar, siempre es preferible elegir electrodomésticos de eficiencia energética y también aquellos dispositivos que nos provean de energías de fuentes limpias, como los paneles solares. Esto hará que la cuenta de los servicios se reduzca en un 50%, aproximadamente.

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Qué es la construcción sustentable y cuáles son los beneficios de esta tendencia que crece

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Por qué al encarar una obra deberíamos preferir que sea sustentable ya de origen.

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Una infraestructura inteligente es un sistema o estructura física que, mediante el Big Data y el IoT, es capaz de gestionar integralmente todos los elementos que engloba. Gracias a los datos capturados por sensores, puede recopilar, almacenar, analizar e implementar soluciones en tu ciudad. Así, es como se llegan a cumplir los objetivos propuestos sobre eficiencia, sostenibilidad, productividad y seguridad.

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La conectividad ya no solo se encuentra en los ordenadores y en los dispositivos móviles. Está en la televisión, en los relojes, en los despertadores, en los coches, en cualquier objeto de la vida cotidiana. Vivimos en la época del Internet of the Things (IoT). Un momento único para aprovechar la tecnología para mejorar nuestro día a día.

El IoT es clave para el desarrollo de las infraestructuras inteligentes que permitan a las ciudades beneficiarse de todas las ventajas de ser smart city.

Estas infraestructuras son necesarias para que una ciudad pueda aprovecharse de la tecnología y las soluciones smart y así mejorar el día a día de sus ciudadanos. Por éste motivo, cada vez más empresas e instituciones están apostando por ellas y adaptándose. Se calcula que el mercado global de smart cities alcanzará la cifra de 1,56 billones de dólares el año 2025.

¿Qué son las infraestructuras inteligentes?

Una infraestructura inteligente se podría definir, como un sistema ciberfísico que ofrece una gestión integral de todos los elementos que engloba a través de distintas herramientas tecnológicas que ayudan a recopilar y analizar datos para cumplir los objetivos de eficiencia,sostenibilidad, productividad y seguridad.

Una definición que puede completarse con los apuntes de la Royal Academy of Engineering del Reino Unido, la cual profundizó sobre esta cuestión, añadió estos matices a la definición:

"Una infraestructura inteligente es un sistema inteligente que utiliza un ciclo de retroalimentación de datos para mejorar la toma de decisiones sobre un asunto. Un sistema que puede monitorizar, medir, analizar, comunicar y actuar en función de los datos capturados por sensores".

Las infraestructuras inteligentes se basan no sólo en su estructura física (cableado, sensores... ) sino también en cuatro principios: datos, analítica, feedback (retroalimentación) y adaptabilidad.

Datos: Es el elemento básico para que un sistema inteligente funcione y la materia prima que necesita una infraestructura inteligente para funcionar.

Analítica: El análisis de la información es clave para la obtención de información útil para la toma de decisiones.

Feedback: El ciclo de retroalimentación de datos es fundamental para cualquier sistema inteligente. Este feedback se pone de manifiesto cuando se recopila información sobre la manera en que se utiliza un activo y se usa esta información para mejorar como opera el sistema.

Adaptabilidad: Los sistemas inteligentes son aquellos que no solo se adaptan a las demandas actuales, sino que se ajustan a las necesidades del futuro.

Descubre cómo lograr la mejor infraestructura para una Smart City

¿Cuántos tipos de infraestructuras inteligentes existen?

Podemos decir que existen distintos tipos de infraestructuras de ciudad inteligente en función del grado de participación humana en la toma de decisiones.

Estos tipos de infraestructuras dependiendo del nivel de control o automatización los ha desglosado la Real Academia de Ingeniería del Reino Unido y son los siguientes:

Infraestructura semi-automatizada

Esta es una infraestructura que recoge y registra datos sobre su propio uso, el comportamiento estructural y las condiciones del entorno, pero no tiene ninguna habilidad para tomar decisiones basándose en la información obtenida. Ejemplos de esta infraestructura serían los mapas que registran la polución de una ciudad o el tráfico rodado de vehículos.

Infraestructura automatizada

Hacen referencia a sistemas que recolectan datos para procesar y presentar la información de tal modo que ayude a un operador humano a tomar decisione s. Un ejemplo de esta estructura sería el sistema de tráfico que detecta la congestión del tráfico e informa a los conductores para que puedan tomar mejores decisiones al volante.

Infraestructura inteligente

Se trata de una infraestructura que recoge datos, procesa información, toma acciones apropiadas de un modo completamente autónomo (sin intervención humana) y dinámico y se adapta a las condiciones cambiantes. En esta clasificación se suelen incluir redes inteligentes, edificios inteligentes, infraestructuras civiles inteligentes o playas inteligentes.

Redes inteligentes

Una red inteligente, es aquella que puede incorporar de forma eficiente el comportamiento y acciones de todos los usuarios que están conectados a la misma, de tal forma que hayan pocas pérdidas y una alta calidad y seguridad del suministro. Un ejemplo sería la red de transporte de energía en alta tensión que gracias a su red inteligente goza de una mayor automatización, integración y gestión de todos los dispositivos conectados a la misma, con lo que se consigue una distribución eficiente y sostenible.

Edificios inteligentes

Los edificios inteligentes son aquellos producidos con una instalación y sistemas tecnológicos avanzados. Una tecnología con la que se pueden automatizar muchos procesos internos como por ejemplo la calefacción, ventilación, iluminación, seguridad y otros sistemas dentro del edificio.

Infraestructuras civiles inteligentes

Las infraestructuras civiles inteligentes incorporan dispositivos electrónicos que transmiten información que luego puede ser utilizada para mejorar su propio funcionamiento o el comportamiento de otros sistemas relacionados.

Playas inteligentes

Existen distintos proyectos para crear playas inteligentes. En España, Telefónica está liderando un proyecto que permitirá obtener información en tiempo real para mejorar la experiencia de los bañistas en las playas españolas. Se trata de un proyecto que utilizará sensores, drones, aparcamientos inteligentes y semáforos inteligentes, entre las tecnologías más destacadas.

Las infraestructuras inteligentes son necesarias en las smart cities porque aportan muchos beneficios.

¿Qué ventajas y funcionalidades tienen estas infraestructuras?

Distintos autores han abordado el tema de las infraestructuras de ciudad inteligentes y los beneficios que aportan. Según publicaron en Research Gate los expertos en infraestructuras inteligentes, estas son las principales utilidades que presentan:

Autocontrol y precisión en la toma de decisiones: Son sistemas que controlan de manera automática la estructura interna y la salud de los materiales de un activo y las condiciones ambientales y de uso a las que están expuestos para mejorar la precisión y la rapidez en la toma de decisiones. Un ejemplo en una ciudad inteligente sería el conocimiento del estado del tráfico municipal, del transporte público y del aparcamiento, para trazar la mejor ruta en transporte público o en coche propio.

Eficiencia y ahorro de costes: Estos sistemas inteligentes permiten a las organizaciones aprovechar mejor los recursos para producir más con menos. Por ejemplo el control del consumo eléctrico o de la calefacción en los edificios.

Fiabilidad: Hace referencia a la reducción de las caídas del sistema y todos aquellos inconvenientes surgidos de manera espontánea que permita que las organizaciones sigan ofreciendo sus servicios con la mejores garantías.

Seguridad y resiliencia: Implica mantener procesos y diseños que se adapten a los cambios que mantengan la infraestructura y los usuarios seguros y resilientes ante fallos humanos o desastres naturales. Cómo por ejemplo el control de aforo en grandes eventos.

Interacción y empoderamiento del usuario: Las infraestructuras inteligentes mejoran la experiencia de usuario y proveen servicios que se adaptan a las necesidades cambiantes de los consumidores. Un ejemplo en las smart cities sería la APP del ciudadano o whatsapp municipal donde los ciudadanos se pueden informar de ofertas o de noticias locales e interactuar con algunos de los servicios.

Sostenibilidad: Esta ventaja hace referencia al hecho de optimizar la toma de decisiones para asegurar el uso sostenible de todos los recursos gestionados. Como por ejemplo la gestión eficiente de residuos, agua o energía en las ciudades.

Para que los beneficios de las infraestructuras inteligentes puedan hacerse realidad es necesario el desarrollo de un lenguaje común que permita coordinar todos los procesos que intervienen en una ciudad.

Requieren plataformas que se encarguen de administrar toda la información que interviene en una ciudad para mejorar los procesos y la vida cotidiana de sus habitantes. Demandan soluciones inteligentes como Nexus Integra.

Nexus Integra es la plataforma de operaciones integrada que facilita a las empresas y a las instituciones públicas la implementación con éxito de la infraestructura inteligente que necesita una ciudad para llegar a ser una smart city. ¡No dudes en contactarnos para resolver todas tus dudas!

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Infraestructuras inteligentes: la clave para las ciudades inteligentes

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Una infraestructura inteligente se define como un sistema ciberfísico que ofrece una gestión integral de todos los elementos. Descubre todas las ventajas

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La impresión de construcciones o impresión 3D en construcción puede significar dos cosas: el uso de una impresora 3D conectada a un brazo que construye activamente un proyecto en obra o el uso de impresoras en una fábrica para crear los componentes de un proyecto de construcción que se ensamblan posteriormente.

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A primera vista, parece ser la estructura de un edificio a medio terminar. Pero, si se mira más de cerca, se ve que no hay ladrillos. En su lugar, las capas de material se pegan unas sobre otras para crear una estructura intrincada. Este es el mundo futurista de la impresión 3D en construcción, donde brazos robóticos colocan automáticamente capas de cemento, plástico u otro material sobre cimientos y "construyen" una estructura.
Índice
En este momento, este enfoque de construcción sigue teniendo un uso muy reducido: solo existen algunos de prototipos de casas y oficinas impresas en 3D en todo el mundo. Sin embargo, representa un cambio emocionante y potencialmente significativo en nuestra forma de construir.

¿En qué consiste la impresión 3D en construcción, cuál es su potencial?

Qué es la impresión 3D en construcción

La impresión de construcciones o impresión 3D en construcción puede significar dos cosas: el uso de una impresora 3D conectada a un brazo que construye activamente un proyecto en obra o el uso de impresoras en una fábrica para crear los componentes de un proyecto de construcción que se ensamblan posteriormente.

Como concepto, la impresión 3D no es nueva: se desarrolló por primera vez en la década de los años 80. Sin embargo, fue solo en la última década que la tecnología mejoró lo suficiente (y los costes disminuyeron de forma significativa) como para que se convierta en algo habitual.

Las impresoras 3D son similares a las impresoras de inyección de tinta. De cierto modo, un programa informático indica a la impresora las dimensiones del producto final. Luego, la impresora inyecta el material en una plataforma según ese plano. Las impresoras 3D suelen utilizar metales líquidos, plásticos, cemento y otros materiales que luego se enfrían o se secan para formar una estructura.

Para la impresión 3D en construcción, un software CAD o BIM le dice a la impresora 3D lo que debe imprimir, y la máquina empieza a colocar capas de material según el plano.

Cómo funciona la impresión 3D en construcción

Como concepto, crear usando impresoras 3D significa extrudir por capa una mezcla específica a partir de un modelo tridimensional generado por ordenador.

Una combinación preparada de cemento, relleno, plastificante y otras sustancias se coloca en la tolva del dispositivo y se suministra al cabezal de impresión. La mezcla se pulveriza sobre la superficie de la obra o las capas impresas previamente. Así es como funciona la mayoría de las impresoras 3D de construcción. Existen tres tipos de dispositivos destinados a la impresión 3D:

Impresoras 3D de pórtico. Se componen de un marco, tres pórticos y un cabezal de impresión. Con estas impresoras, es posible imprimir una parte o la totalidad de las edificaciones.

Impresoras Delta. No se limitan por el modelo tridimensional y pueden producir formas más complejas. El cabezal de impresión se cuelga de unas palancas sujetas a unas guías verticales.

Impresoras robóticas. Estas cuentan con un robot o una red de robots, como un manipulador industrial, con extrusores y control por ordenador.

Ejemplos construcciones 3D

En la actualidad, solo se han realizado unos pocos proyectos de impresión 3D en la industria de la construcción. Estos son tres de los ejemplos más prometedores:

Edificio de oficinas de la Municipalidad de Dubái, EAU

En diciembre de 2019, la empresa de robots de impresión 3D Apis Cor anunció que había completado el edificio individual impreso en 3D más grande del mundo. El bloque de oficinas, construido en los Emiratos Árabes Unidos, tiene 9,5 metros de altura y una superficie de 640 metros cuadrados.

Se usó una grúa para desplazar la impresora 3D de Apis Cor por la obra al aire libre y así construir las diferentes partes de la estructura.

Otro impresionante edificio impreso en 3D en los Emiratos Árabes Unidos es la Oficina del futuro, una estructura única que actualmente alberga, pertinentemente, la Fundación del Futuro de Dubái.

Para este edificio, la impresión propiamente dicha se realizó fuera de las instalaciones, y todas las piezas se crearon en 17 días. El personal de obra instaló todo el edificio en solo 48 horas.

Casas impresas en 3D de WinSun, China

La empresa china de impresión 3D WinSun también utiliza impresoras 3D en fábricas para construir viviendas para humanos. La empresa ha creado un puñado de diseños de viviendas, incluido un pequeño bloque de pisos. Los usuarios del diseño pueden imprimir las piezas de forma rápida y económica antes de instalarlas. La empresa calcula que l a impresión de uno de sus bloques de cinco pisos podría costar alrededor de 160.000 euros.

La impresión 3D en construcción parece ser interesante, pero ¿Qué ventajas tiene este enfoque?

Qué beneficios tiene la impresión en 3D en construcción

Los partidarios de los diseños de casas y oficinas comerciales impresas en 3D señalan varias ventajas de este enfoque:

Construcción sin residuos

En el Reino Unido, casi un tercio de los residuos del país es generado por la industria de la construcción. Según el grupo Transparency Market Research, se prevé que la industria de la construcción produzca 2.200 millones de toneladas de residuos en todo el mundo de aquí a 2025. Aunque una buena parte proviene de la demolición, las obras de construcción también suelen generar residuos. Es habitual pedir más materiales de los que se necesitan, lo cual resulta costoso e ineficaz.

En cambio, la impresión 3D tiene la capacidad de eliminar los residuos casi por completo. Una impresora 3D solo utiliza el material necesario para imprimir la estructura, ni más ni menos. Esto podría traducirse en un gran ahorro.

Reducción del consumo de energía

La impresión 3D en construcción fomenta el uso de materiales naturales y disponibles localmente. Esta práctica podría ayudar a ahorrar energía en el transporte, la construcción y la fabricación, ya que la mayoría de los materiales locales se procesan e se instalan utilizando menos energía. Si los materiales tradicionales que contienen sustancias químicas tóxicas se sustituyen por materiales naturales, se podría reducir la toxicidad en obra.

Además, los materiales locales suelen ser apropiados para las condiciones climáticas del lugar y pueden contribuir a reducir las cargas de calefacción y refrigeración, lo que a su vez ahorra costes de construcción.

Reducción de tiempo y costes

Al igual que ocurre con la IA en construcción, una impresora 3D puede trabajar 24 horas al día, 7 días a la semana. Esto significa que los proyectos de construcción podrían completarse mucho más rápido, y se podrían evitar ciertos costes de mano de obra poco cualificada.

Compatibilidad con diseños inusuales

Una de las características más atractivas de las impresoras 3D es su capacidad de crear diseños complejos e inusuales, y hasta únicos. Debido a que las impresoras 3D funcionan colocando capas de material, pueden programarse para crear formas inusuales que serían mucho más difíciles de construir con técnicas tradicionales.

Reducción de los errores humanos y mejora de la seguridad

Según las estadísticas de lesiones laborales de la BLS publicadas en 2020, la construcción es una de las industrias con las tasas de incidencia más altas. De media, mueren aproximadamente 15 trabajadores en obras cada día. Es probable que las lesiones y muertes laborales disminuyan con la impresión 3D, ya que hace que la construcción sea más programable y automatizada. La construcción robótica requiere una información de construcción digital estandarizada, precisa y completa, lo que hace que el enfoque de la impresión 3D sea más preciso y eficiente, con una necesidad mínima de realizar correcciones por errores humanos o cualquier conflicto de información. La posibilidad de que se produzcan daños en los materiales almacenados, en los montajes o en las tareas en curso se reduce porque no hay almacenamiento ni movimiento de materiales en obra.

Apertura de nuevos mercados

El uso de impresoras 3D también permite a las empresas constructoras entrar en sectores empresariales que antes no estaban a su alcance. Y, para las empresas constructoras nuevas, tener una impresora 3D a mano se convierte en una ventaja competitiva. Además, la impresión 3D es una forma excelente para una empresa constructora de mejorar su reputación de marca frente a quienes se preocupan por el impacto medioambiental de la construcción de hormigón en el planeta.

El auge de la impresión de estructuras 3D

Usar la impresión 3D para reforzar la estructura, los componentes a microescala y el acero estructural puede revolucionar el ámbito del diseño, la construcción y la exploración espacial. Y más allá de eso, la Agencia Espacial Europea (ESA) cree que los metales impresos en 3D pueden construir formas complejas de alta calidad a una fracción del coste y hacerse virales.

La ESA, junto con la Comisión Europea, ha creado un proyecto para perfeccionar la impresión de componentes metálicos aptos para el espacio. Existen 28 socios industriales europeos que se han reunido en el proyecto AMAZE (fabricación aditiva para adoptar la estrategia de residuo cero y lograr una producción eficiente de productos metálicos de alta tecnología). Casi todo puede ser diseñado por un ordenador, por lo que AMAZE tiene claro el deseo de instalar una impresora 3D a bordo de una nave espacial: cuando un astronauta necesita una herramienta determinada, esta puede ser diseñada e impresa fácilmente.

Impresión 3D en ingeniería civil

En ingeniería civil, la impresión 3D ha ganado popularidad en las industrias aeroespacial y biomédica durante la última década. La promesa de esta revolucionaria técnica de fabricación reside en su capacidad para construir cualquier forma geométrica sin restricciones formales, minimizar los residuos de materiales y mejorar el rendimiento y los resultados. Últimamente, el avance de la industria de la construcción hacia la automatización ha logrado varios hitos importantes, como la creación de las primeras estructuras con brazos robóticos y la tecnología de impresión 3D.

Usar métodos de impresión 3D para crear elementos estructurales de materiales poliméricos, hormigón y metales es cada vez más común. Estas técnicas en ingeniería civil pueden generar formas libres y formas arquitectónicas innovadoras gracias al uso de software informático integrado en el CAD. Sin embargo, a pesar de los importantes esfuerzos de investigación en ingeniería aeroespacial y biomédica para evaluar este mecanismo, todavía no se conocen los usos, las aplicaciones y el impacto de los materiales impresos en 3D en relación con las estructuras de obra civil, tanto en términos de propiedades de los materiales como de respuesta estructural.

Construcción de casas Wikihouse: Detrás del concepto

WikiHouse es un proyecto innovador creado por un pequeño grupo de diseñadores en Londres en 2011. Ofrece un sistema de construcción digital de código abierto que permite a los usuarios crear, descargar, compartir diseños e imprimir sus propias casas. Para usar el kit, no es necesario realizar ninguna formación ni tener habilidades especiales, y puede construirse en un solo día. Los componentes pueden cortarse de forma digital a partir de una lámina de material convencional, como la madera contrachapada, utilizando una máquina CNC, lo que reduce el tiempo, el coste y la experiencia necesarios en la construcción tradicional. Una casa estándar de dos dormitorios puede construirse por menos de 60.000 euros, y pueden añadirse componentes adicionales a la estructura, como revestimientos, servicios, aislamiento y ventanas. La primera casa construida con la tecnología de código abierto de WikiHouse fue un edificio de dos plantas impreso en 3D. Se presentó en el London Design Festival en 2014.

El movimiento WikiHouse es liderado por Alastair Parvin, cuya presentación TED Architecture for the people, by the people explica el potencial de la impresión 3D en construcción. Para los creadores de este proyecto, WikiHouse puede ayudar a resolver los problemas de vivienda y es muy útil en situaciones de emergencia, como después de un terremoto (existen pruebas de que las casas impresas en 3D puede soportar un terremoto de magnitud 8,0). En el futuro, podría convertirse en una buena alternativa para suministrar viviendas económicas y, al mismo tiempo, poner al cliente en control del diseño.

Impresión 3D: ¿Un futuro sostenible para la construcción?

La impresión 3D tiene la capacidad de alterar fundamentalmente la estructura de las cadenas de suministro al cambiar la forma de diseñar y fabricar los productos. Según las investigaciones, la impresión 3D puede ayudar al sector de la construcción a ahorrar recursos y a ser más eficiente y sostenible. Los académicos de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Saxion Ivo Kothman y Niels Faber afirman que la tecnología de impresión 3D "cambia las reglas del juego". Realizaron un estudio sobre la viabilidad del hormigón impreso en 3D, y sus conclusiones pueden resumirse a continuación:

Ejemplo de casa ecosostenible impresa en 3D, Tecla, de WASP y Mario Cucinella Architects

La impresión 3D acorta la cadena de suministro y todo el proceso de diseño. Gracias a la impresión 3D en obra, es posible eliminar varias etapas del proceso de diseño que requieren mucho tiempo. Los arquitectos, ingenieros, contratistas, clientes y ejecutivos, que normalmente deben dar su opinión durante el proceso de diseño de la edificación, ya no deben intervenir con la impresión 3D. Esto se debe a que todas las tareas pueden combinarse y ser responsabilidad del arquitecto que utiliza técnicas de simulación y modelado para asegurar la integridad estructural.

La instalación de tuberías y electricidad se vuelve más sencilla y eficaz. Los sistemas de calefacción, aislamiento, agua corriente y electricidad en la construcción tradicional requieren una instalación en obra y mucha mano de obra. Sin embargo, con la impresión 3D, algunas de estas funcionalidades pueden incorporarse en el proceso de impresión 3D. La impresión de paredes huecas requiere menos recursos, mejora el aislamiento y puede permitir el uso de canales impresos en 3D para transportar agua caliente o fría. Además, al eliminar la necesidad de realizar instalaciones en obra, se pueden reducir los residuos.

El proceso logístico se optimiza. La impresión 3D tiene la capacidad de eliminar tres problemas clave relacionados con la logística de los envíos. En primer lugar, muchos componentes se dañan durante el transporte, lo que podría evitarse con la impresión en obra. En segundo lugar, para soportar el envío, las piezas deben crearse usando técnicas de sobreingeniería, lo que supone un coste adicional. El uso de estas técnicas no sería necesario con la impresión 3D en obra.

Un mercado más amplio puede acceder a las viviendas a medida. Tradicionalmente, construir una casa con la ayuda de un arquitecto ha sido demasiado costoso para muchos. Con la impresión 3D de hormigón, no importa la forma que se necesite imprimir: es irrelevante para el coste. Eso significa que, en el futuro, más personas podrán comprar viviendas a medida que se ajusten a sus necesidades.

Más allá de la ilusión

Aunque la impresión 3D es un concepto muy atractivo, es importante manejar las expectativas. Los escépticos señalan que la tecnología tiene varias limitaciones:

Costes de investigación y desarrollo

La mayoría de las empresas constructoras operan con márgenes de beneficio relativamente estrechos. La inversión necesaria para utilizar los diseños de impresión 3D de forma generalizada sería enorme.

Confianza entre los clientes

Las casas, oficinas, tiendas y otras estructuras impresas en 3D suelen ser impresionantes a la vista. Pero ¿acaso la mayoría de las personas querría vivir o trabajar allí de verdad? Por razones culturales, muchos aún prefieren los edificios hechos de ladrillos. Otras tecnologías, como las casas prefabricadas, también han llamado la atención en el pasado, pero no han logrado imponerse a pesar de ser, a menudo, más económicas que la norma actual.

Dificultades de integración con otros componentes

Las impresoras 3D son buenas para seguir diseños únicos e interesantes. Sin embargo, si se quiere construir una edificación que incorpore una variedad de medios o tenga varios elementos que no se presten a la impresión 3D, sería difícil incorporar una impresora 3D en el proceso de construcción.

Escasez de mano de obra cualificada

Con la escasez de mano de obra actual en la industria de la construcción, la impresión 3D requiere un conjunto de habilidades aún más especializado que tendría que provenir de un nicho más pequeño de candidatos. Por consiguiente, encontrar trabajadores cualificados para trabajar en obras de construcción con impresión 3D podría convertirse en una tarea difícil en el futuro.

Control de calidad de construcción

Las condiciones meteorológicas pueden ralentizar el proceso de construcción tradicional, pero la situación puede ser peor con la impresión 3D. Los factores ambientales podrían hacer que la impresión 3D en la construcción comercial sea un fracaso en lugar de un éxito. Además, el control de calidad en construcción puede ser una tarea difícil, que requiere una supervisión constante realizada por humanos.

Falta de códigos y normativas

Aunque últimamente se ha hablado mucho de la impresión 3D, esta tecnología aún no ha tenido una influencia significativa en la industria de la construcción. La cuestión de la responsabilidad puede surgir al emplear impresoras en lugar de humanos para realizar algunas tareas de construcción. En la actualidad, existe mucha ambigüedad sobre este aspecto de la impresión 3D en construcción. Hasta que no se establezcan claramente las normativas, es poco probable que la impresión 3D se convierta en un método popular dentro de la industria de la construcción.
Integración de la impresión 3D en la construcción
Ahora hay pruebas sólidas que demuestran que la impresión 3D es creíble y aplicable en la industria de la construcción, y es probable que la tecnología empiece a verse cada vez más en la industria en los próximos años.

Es incierto hasta qué punto estas máquinas acabarán utilizándose en obra o si continuarán siendo, en gran medida, una herramienta usada en prefabricación. Pero, para el tipo de proyecto adecuado, puede esperarse que las impresoras 3D se unan al arsenal de herramientas disponibles para los constructores.

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Impresión 3D en construcción: Ventajas para la industria - PlanRadar

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¿Revolucionará la impresión 3D la construcción? Analizamos cómo se ha utilizado esta tecnología y si cambiará la forma de diseñar los edificios.

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Carreteras inteligentes en la ingeniería civil

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Carreteras inteligentes en la ingeniería civil

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Las carreteras inteligentes buscan mejorar la movilidad, reducir los accidentes e incluso generar energía, el desarrollo de estas carreteras permitirán la comunicación entre los vehículos y la propia infraestructura, de esta manera se crean caminos seguros y sostenibles.

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Carreteras inteligentes: Innovación en los proyectos viales | Konstruedu

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Las carreteras inteligentes buscan mejorar la movilidad, reducir los accidentes e incluso generar energía, el desarrollo de estas carreteras permitirán la comunicación entre los vehículos y la propia infraestructura, de esta manera se crean caminos seguros y sostenibles. Aunque el párrafo inicial te…

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Es un sistema constructivo que promueve alteraciones conscientes en el entorno, de forma a atender las necesidades de habitación y uso de espacios del hombre moderno, preservando el medioambiente y los recursos naturales, garantizando calidad de vida para las generaciones actuales y futuras.

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Mucho se habla sobre las construcciones sustentables, pero poco se deja en claro cómo baja el impacto ambiental cuando se utilizan materiales y diseños eco-amigables, es decir, que buscan estar en equilibrio con la salud del planeta. Por ejemplo: ¿cómo utilizamos y ponemos a circular el agua durante el desarrollo del proyecto?, y ¿cómo la gestionamos una vez que el edificio ya está habitado?

Lo bueno es que con el crecimiento de la consciencia sobre cómo transformamos el ambiente cuando construimos, la sustentabilidad hoy está en boca tanto de desarrolladores como de compradores, y esto se ve tanto en el ámbito de viviendas como de oficinas. Incluso, no hay que pasar por alto el auge de los glampings, que son hospedajes que no solo están rodeados de un paisaje deslumbrante, sino que también están completamente en sintonía con él. Es por eso que crece el uso de materiales sustentables y de diseños que mejores el rendimiento térmico de los espacios.
Jeans sustentables, CEOs verdes, pymes y gobiernos conscientes: tendencias de lo sostenible para 2022

Hay que tener en cuenta que este tipo de construcciones van más allá del inmueble, deben pensarse en relación con el entorno (sin importar si es urbano o inmerso en zonas con más verde), con los hábitos de quienes lo utilizarán (por ejemplo, van al trabajo en bicicleta o en autos eléctricos: qué espacios les daremos para que los estacionen) y, por supuesto, al equipamiento en sí.

Ahora bien, por qué al encarar una obra deberíamos preferir que sea sustentable ya de origen.

Las ventajas son varias:

* Con un buen diseño de gestión de energía se puede reducir considerablemente la necesidad de ventilación o climatización artificial. Por ejemplo, al utilizar poliuretano como aislante se baja la temperatura interna de los ambientes hasta 10ºC en comparación con el afuera durante los meses cálidos. Esto hace que por mes se gaste un 73% menos de energía que solamente se consume para climatizar.

* Si al construir tenemos en cuenta la gestión del agua, se puede evitar utilizar litros extras y, al mismo tiempo, se puede reciclar el 100%, devolviendo al medio ambiente agua sin contaminantes.

* Algunos tipos de construcción, como la de paneles o el steel framing acortan los tiempos de obra, lo que permite reducir el impacto en el ambiente.

* En algunos municipios, las obras que se presentan con sus planes sustentables acceden a mejores financiamientos y también pueden aplicar a beneficios impositivos durante los primeros años.

* Es bueno saber que cuando uno encara una obra sustentable entonces pone el foco en qué materiales utilizará, pero también en hacerlo en la cantidad justa. Esto también tiene un beneficio económico, ya que se compensa el pequeño costo adicional que pueda tener elegir materia prima de mejor calidad.

* Por supuesto, esto hace que al tener calculado cuánto material se usará, también implica generar menos residuos, lo que es menor contaminación.

Por último, al equipar, siempre es preferible elegir electrodomésticos de eficiencia energética y también aquellos dispositivos que nos provean de energías de fuentes limpias, como los paneles solares. Esto hará que la cuenta de los servicios se reduzca en un 50%, aproximadamente.

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Qué es la construcción sustentable y cuáles son los beneficios de esta tendencia que crece

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Por qué al encarar una obra deberíamos preferir que sea sustentable ya de origen.

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La construcción modular es un enfoque innovador en la industria de la construcción que implica la fabricación de componentes o módulos prefabricados en una ubicación controlada, como una fábrica, y luego ensamblar estos módulos en el sitio de construcción para crear edificios completos. En lugar de construir una estructura de manera tradicional, pieza por pieza en el lugar, la construcción modular se basa en la idea de crear partes estandarizadas y repetibles que se pueden unir en diversas configuraciones.

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Qué es una construcción modular: qué es y cuáles son sus ventajas

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Te explicamos qué es la construcción modular, en qué consiste, qué diferencias tiene con la construcción tradicional y cuáles son sus ventajas.

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Una infraestructura inteligente es un sistema o estructura física que, mediante el Big Data y el IoT, es capaz de gestionar integralmente todos los elementos que engloba. Gracias a los datos capturados por sensores, puede recopilar, almacenar, analizar e implementar soluciones en tu ciudad. Así, es como se llegan a cumplir los objetivos propuestos sobre eficiencia, sostenibilidad, productividad y seguridad.

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La conectividad ya no solo se encuentra en los ordenadores y en los dispositivos móviles. Está en la televisión, en los relojes, en los despertadores, en los coches, en cualquier objeto de la vida cotidiana. Vivimos en la época del Internet of the Things (IoT). Un momento único para aprovechar la tecnología para mejorar nuestro día a día.

El IoT es clave para el desarrollo de las infraestructuras inteligentes que permitan a las ciudades beneficiarse de todas las ventajas de ser smart city.

Estas infraestructuras son necesarias para que una ciudad pueda aprovecharse de la tecnología y las soluciones smart y así mejorar el día a día de sus ciudadanos. Por éste motivo, cada vez más empresas e instituciones están apostando por ellas y adaptándose. Se calcula que el mercado global de smart cities alcanzará la cifra de 1,56 billones de dólares el año 2025.

¿Qué son las infraestructuras inteligentes?

Una infraestructura inteligente se podría definir, como un sistema ciberfísico que ofrece una gestión integral de todos los elementos que engloba a través de distintas herramientas tecnológicas que ayudan a recopilar y analizar datos para cumplir los objetivos de eficiencia,sostenibilidad, productividad y seguridad.

Una definición que puede completarse con los apuntes de la Royal Academy of Engineering del Reino Unido, la cual profundizó sobre esta cuestión, añadió estos matices a la definición:

"Una infraestructura inteligente es un sistema inteligente que utiliza un ciclo de retroalimentación de datos para mejorar la toma de decisiones sobre un asunto. Un sistema que puede monitorizar, medir, analizar, comunicar y actuar en función de los datos capturados por sensores".

Las infraestructuras inteligentes se basan no sólo en su estructura física (cableado, sensores... ) sino también en cuatro principios: datos, analítica, feedback (retroalimentación) y adaptabilidad.

Datos: Es el elemento básico para que un sistema inteligente funcione y la materia prima que necesita una infraestructura inteligente para funcionar.

Analítica: El análisis de la información es clave para la obtención de información útil para la toma de decisiones.

Feedback: El ciclo de retroalimentación de datos es fundamental para cualquier sistema inteligente. Este feedback se pone de manifiesto cuando se recopila información sobre la manera en que se utiliza un activo y se usa esta información para mejorar como opera el sistema.

Adaptabilidad: Los sistemas inteligentes son aquellos que no solo se adaptan a las demandas actuales, sino que se ajustan a las necesidades del futuro.

Descubre cómo lograr la mejor infraestructura para una Smart City

¿Cuántos tipos de infraestructuras inteligentes existen?

Podemos decir que existen distintos tipos de infraestructuras de ciudad inteligente en función del grado de participación humana en la toma de decisiones.

Estos tipos de infraestructuras dependiendo del nivel de control o automatización los ha desglosado la Real Academia de Ingeniería del Reino Unido y son los siguientes:

Infraestructura semi-automatizada

Esta es una infraestructura que recoge y registra datos sobre su propio uso, el comportamiento estructural y las condiciones del entorno, pero no tiene ninguna habilidad para tomar decisiones basándose en la información obtenida. Ejemplos de esta infraestructura serían los mapas que registran la polución de una ciudad o el tráfico rodado de vehículos.

Infraestructura automatizada

Hacen referencia a sistemas que recolectan datos para procesar y presentar la información de tal modo que ayude a un operador humano a tomar decisione s. Un ejemplo de esta estructura sería el sistema de tráfico que detecta la congestión del tráfico e informa a los conductores para que puedan tomar mejores decisiones al volante.

Infraestructura inteligente

Se trata de una infraestructura que recoge datos, procesa información, toma acciones apropiadas de un modo completamente autónomo (sin intervención humana) y dinámico y se adapta a las condiciones cambiantes. En esta clasificación se suelen incluir redes inteligentes, edificios inteligentes, infraestructuras civiles inteligentes o playas inteligentes.

Redes inteligentes

Una red inteligente, es aquella que puede incorporar de forma eficiente el comportamiento y acciones de todos los usuarios que están conectados a la misma, de tal forma que hayan pocas pérdidas y una alta calidad y seguridad del suministro. Un ejemplo sería la red de transporte de energía en alta tensión que gracias a su red inteligente goza de una mayor automatización, integración y gestión de todos los dispositivos conectados a la misma, con lo que se consigue una distribución eficiente y sostenible.

Edificios inteligentes

Los edificios inteligentes son aquellos producidos con una instalación y sistemas tecnológicos avanzados. Una tecnología con la que se pueden automatizar muchos procesos internos como por ejemplo la calefacción, ventilación, iluminación, seguridad y otros sistemas dentro del edificio.

Infraestructuras civiles inteligentes

Las infraestructuras civiles inteligentes incorporan dispositivos electrónicos que transmiten información que luego puede ser utilizada para mejorar su propio funcionamiento o el comportamiento de otros sistemas relacionados.

Playas inteligentes

Existen distintos proyectos para crear playas inteligentes. En España, Telefónica está liderando un proyecto que permitirá obtener información en tiempo real para mejorar la experiencia de los bañistas en las playas españolas. Se trata de un proyecto que utilizará sensores, drones, aparcamientos inteligentes y semáforos inteligentes, entre las tecnologías más destacadas.

Las infraestructuras inteligentes son necesarias en las smart cities porque aportan muchos beneficios.

¿Qué ventajas y funcionalidades tienen estas infraestructuras?

Distintos autores han abordado el tema de las infraestructuras de ciudad inteligentes y los beneficios que aportan. Según publicaron en Research Gate los expertos en infraestructuras inteligentes, estas son las principales utilidades que presentan:

Autocontrol y precisión en la toma de decisiones: Son sistemas que controlan de manera automática la estructura interna y la salud de los materiales de un activo y las condiciones ambientales y de uso a las que están expuestos para mejorar la precisión y la rapidez en la toma de decisiones. Un ejemplo en una ciudad inteligente sería el conocimiento del estado del tráfico municipal, del transporte público y del aparcamiento, para trazar la mejor ruta en transporte público o en coche propio.

Eficiencia y ahorro de costes: Estos sistemas inteligentes permiten a las organizaciones aprovechar mejor los recursos para producir más con menos. Por ejemplo el control del consumo eléctrico o de la calefacción en los edificios.

Fiabilidad: Hace referencia a la reducción de las caídas del sistema y todos aquellos inconvenientes surgidos de manera espontánea que permita que las organizaciones sigan ofreciendo sus servicios con la mejores garantías.

Seguridad y resiliencia: Implica mantener procesos y diseños que se adapten a los cambios que mantengan la infraestructura y los usuarios seguros y resilientes ante fallos humanos o desastres naturales. Cómo por ejemplo el control de aforo en grandes eventos.

Interacción y empoderamiento del usuario: Las infraestructuras inteligentes mejoran la experiencia de usuario y proveen servicios que se adaptan a las necesidades cambiantes de los consumidores. Un ejemplo en las smart cities sería la APP del ciudadano o whatsapp municipal donde los ciudadanos se pueden informar de ofertas o de noticias locales e interactuar con algunos de los servicios.

Sostenibilidad: Esta ventaja hace referencia al hecho de optimizar la toma de decisiones para asegurar el uso sostenible de todos los recursos gestionados. Como por ejemplo la gestión eficiente de residuos, agua o energía en las ciudades.

Para que los beneficios de las infraestructuras inteligentes puedan hacerse realidad es necesario el desarrollo de un lenguaje común que permita coordinar todos los procesos que intervienen en una ciudad.

Requieren plataformas que se encarguen de administrar toda la información que interviene en una ciudad para mejorar los procesos y la vida cotidiana de sus habitantes. Demandan soluciones inteligentes como Nexus Integra.

Nexus Integra es la plataforma de operaciones integrada que facilita a las empresas y a las instituciones públicas la implementación con éxito de la infraestructura inteligente que necesita una ciudad para llegar a ser una smart city. ¡No dudes en contactarnos para resolver todas tus dudas!

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Infraestructuras inteligentes: la clave para las ciudades inteligentes

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Una infraestructura inteligente se define como un sistema ciberfísico que ofrece una gestión integral de todos los elementos. Descubre todas las ventajas

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En Italia se está explorando el potencial de la energía cinética en las carreteras. Han desarrollado una tecnología llamada Lybra. Se refiere a un pavimento de goma similar a un neumático que convierte la energía cinética producida al mover vehículos en energía eléctrica. Funciona siguiendo el principio de que un automóvil al frenar disipa energía cinética. Es capaz de recolectar y convertir esta energía en electricidad antes de pasarla a la red eléctrica. Además de mejorar la seguridad vial, el dispositivo actualiza y promueve la sostenibilidad del tráfico rodado.

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La empresa milanesa Underground Power Srl ha desarrollado una tecnología capaz de convertir en electricidad (corriente alterna para mayor precisión) la energía generada por la desaceleración de un vehículo. Todo a partir del movimiento de las olas del mar.

Viento, hidroeléctrica, geotérmica y así sucesivamente. Los tipos de fuentes de energía renovables y alternativas en el mundo son ahora los más dispares, pero el concebido por un grupo de ingenieros italianos es, en efecto, más singular que raro. Los muchachos del startup de Paderno Dugnano (Milán) "Underground Power Srl", fundada en 2011 por Andrae Pirisi, CEO y por los socios Massimiliano Nosenzo y Andrea Mario Corneo, han logrado desarrollar una tecnología capaz de convertir en electricidad (corriente alterna para precisión) la energía generada por la desaceleración de un vehículo. ¿Cómo? Con lo que inicialmente era una especie de movimiento de cámara lenta, luego se optimizó y se transformó en una plataforma de carretera plana. Su nombre Lybra.
Pero, ¿cómo funciona? El mismo número uno de "Underground Power", Andrea Pirisi, nos lo explicó:

"Cuando el vehículo pasa sobre "Lybra", la velocidad y la masa del vehículo comprimen la superficie. Esta compresión se deforma verticalmente unos 3 cm, y genera dos efectos: el vehículo disminuye la velocidad, lo que aumenta el esfuerzo que debe realizar la rueda para avanzar, y la compresión de la superficie impulsa el generador eléctrico ".

La primera instalación de Lybra, en la vía de acceso de un centro comercial en Rescaldina (Milán), se remonta a febrero de 2014 y, gracias a numerosas pruebas, permitió la certificación del Ministerio de Infraestructura y Transporte. Más recientemente, también se han instalado dos plantas en la entrada de un centro comercial en Altavilla Vicentina (Vicenza).

La novedad es que, por primera vez, esta tecnología se adoptará en el area de peaje de una autopista, para ser más precisos, la de Cordignano en la A28, en concesión a Autovie Venete y donde hay unos 5.600 tránsitos por día. En resumen, no está mal para probar este "convertidor de tráfico" y de hecho, "se estima que la capacidad de producción de los dos dispositivos (uno que ingresa a la estación de peaje y otro que sale) puede generar hasta 15 mil 767 kWh por año, lo que equivale, por ejemplo, a la necesidad de alrededor de cinco casas habitadas por cuatro personas. Además, se producirán menos, 11,000 toneladas de dióxido de carbono, ya que el sistema, al actuar como un retardador, permitirá un menor uso de los frenos y el consiguiente calor generado durante el frenado ", dijo Autovie Venete "Esta es la primera salida de autopista en el mundo que está equipada con una tecnología como la nuestra", explica Marco Krieziu de Intermatica.

El proyecto ya está en marcha y está siguiendo los procedimientos de autorización necesarios. Después de la instalación, seguirán nueve meses de pruebas, después de lo cual, si todo va bien, se firmará el contracto de aceptación del proyecto. Si la prueba confirma los datos de las proyecciones, "Lybra" se extenderá gradualmente a todas las cabinas de peaje de la red Autovie Venete, comenzando con la barrera Lisert Trieste.

Pero retrocedamos un poco, porque lo que se encuentra hoy en una calle estaba destinado inicialmente para el mar. Eso es correcto.

"Todo comenzó en 2010, dice Andrea Pirisi. Acababa de terminar mi doctorado en el Politécnico de Milán y con mi grupo de investigación estaba desarrollando un sistema capaz de producir energía a partir del movimiento de las olas del mar, una especie de boya inteligente. El sistema funcionó así: la ola arrastraba la boya hacia arriba y hacia abajo, dentro de la cual había un generador eléctrico que convertía este movimiento en energía eléctrica. Comenzamos a hacer un poco de ingeniería, presentamos el proyecto a los inversores, pero poco después nos dimos cuenta de que el problema principal era el contexto en el que lo estábamos instalando: el entorno marino era impredecible y agresivo y las pruebas eran muy caras ".

Entonces, de repente, frente a una jarra de cerveza en el pub con amigos, aquí está el "destello de genio" "En la noche, dice Pirisi, cuando se habla con amigos en un bar, la bombilla se enciende: el generador funciona, pero en el mar es imposible crear un modelo predictivo (y, por lo tanto, encontrar una inversión), entonces ¿por qué no hacerlo en la calle?" El resto es historia. Y pensar que también lo intentaron en Gran Bretaña, Canadá, Estados Unidos e Israel, pero solo los chicos de "Underground Power" han tenido éxito con Lybra al pasar las pruebas de laboratorio dando vida a una tecnología capaz de convertir energía del tránsito de vehículos. Y parte del crédito va obviamente al diseño original de la boya.

Pero ¿cuánto cuesta Lybra y cuánta energía produce?
Se necesitan aproximadamente 35 mil euros para construir un sistema Lybra a partir de dos módulos "llave en mano", es decir, que incluyen el diseño y las obras civiles y eléctricas, pero "cada proyecto debe hacerse ad hoc, subraya Krieziu, y en la fase de planificación, el flujo de tráfico siempre debe ser evaluado. Con base en este parámetro, se pueden hacer casos de negocios apropiados "¿Y para el mantenimiento? "Es suministrado por empresas certificadas; por nuestros técnicos especializados", explica Krieziu.

Hablando de números, (que es lo que cuenta), ¿cuánta energía produce una planta Lybra? En el centro comercial Rescaldina, por ejemplo, donde se produce un promedio de 8.500 vehículos por día, se produjeron alrededor de 100 mil kilovatios / año: el equivalente de aproximadamente la energía suministrada por un sistema fotovoltaico de 80 kW (que con tecnologías ocuparía un área de unos 400 metros cuadrados o, si tomamos el petróleo como unidad de medida, unas 19 toneladas de crudo. Obviamente, por ejemplo, en comparación con la energía fotovoltaica, la energía con "Lybra" se produce las 24 horas del día, los 365 días del año. Por lo tanto, no es una alternativa a la energía eólica, fotovoltaica o hidroeléctrica, pero ciertamente es una solución complementaria interesante.

La energía acumulada se consume inmediatamente en el sitio, por ejemplo, en el caso del centro comercial en Rescaldina, cada Kwh producido se usa instantáneamente en el edificio y lo mismo valdrá para la instalación en la pendiente de "Telepass en Cordignano", donde gracias a "Lybra" se integrará el consumo de toda la barrera.
Incluso en el extranjero en el futuro, Lybra se instalará en zonas de desaceleración, por lo que antes de una intersección, una parada, un semáforo, un cruce de peatones, una rotonda, una salida de la autopista, y así sucesivamente.

Actualmente no se tienen en cuenta los caminos rectos de alta velocidad porque, para que el sistema produzca el 100% de su potencial, es necesario que los vehículos transiten a una velocidad de entre 20 y 70 km / h. Mientras tanto, Intermatica está evaluando nuevos proyectos con los municipios de Recco (GE), Roma, Milán, Messina, Reggio Calabria y gigantes como Terna, Tim, Poste Italiane. Lybra también ha atraído las sirenas de los Emiratos Árabes Unidos y Canadá, con quienes ya han comenzado las primeras negociaciones.

Fuente: Bussiness Insider, s.f.

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CAMCIG | En Italia, La primera salida de la autopista que genera energía limpia, gracias al movimiento de las olas.

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La impresión de construcciones o impresión 3D en construcción puede significar dos cosas: el uso de una impresora 3D conectada a un brazo que construye activamente un proyecto en obra o el uso de impresoras en una fábrica para crear los componentes de un proyecto de construcción que se ensamblan posteriormente.

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A primera vista, parece ser la estructura de un edificio a medio terminar. Pero, si se mira más de cerca, se ve que no hay ladrillos. En su lugar, las capas de material se pegan unas sobre otras para crear una estructura intrincada. Este es el mundo futurista de la impresión 3D en construcción, donde brazos robóticos colocan automáticamente capas de cemento, plástico u otro material sobre cimientos y "construyen" una estructura.
Índice
En este momento, este enfoque de construcción sigue teniendo un uso muy reducido: solo existen algunos de prototipos de casas y oficinas impresas en 3D en todo el mundo. Sin embargo, representa un cambio emocionante y potencialmente significativo en nuestra forma de construir.

¿En qué consiste la impresión 3D en construcción, cuál es su potencial?

Qué es la impresión 3D en construcción

La impresión de construcciones o impresión 3D en construcción puede significar dos cosas: el uso de una impresora 3D conectada a un brazo que construye activamente un proyecto en obra o el uso de impresoras en una fábrica para crear los componentes de un proyecto de construcción que se ensamblan posteriormente.

Como concepto, la impresión 3D no es nueva: se desarrolló por primera vez en la década de los años 80. Sin embargo, fue solo en la última década que la tecnología mejoró lo suficiente (y los costes disminuyeron de forma significativa) como para que se convierta en algo habitual.

Las impresoras 3D son similares a las impresoras de inyección de tinta. De cierto modo, un programa informático indica a la impresora las dimensiones del producto final. Luego, la impresora inyecta el material en una plataforma según ese plano. Las impresoras 3D suelen utilizar metales líquidos, plásticos, cemento y otros materiales que luego se enfrían o se secan para formar una estructura.

Para la impresión 3D en construcción, un software CAD o BIM le dice a la impresora 3D lo que debe imprimir, y la máquina empieza a colocar capas de material según el plano.

Cómo funciona la impresión 3D en construcción

Como concepto, crear usando impresoras 3D significa extrudir por capa una mezcla específica a partir de un modelo tridimensional generado por ordenador.

Una combinación preparada de cemento, relleno, plastificante y otras sustancias se coloca en la tolva del dispositivo y se suministra al cabezal de impresión. La mezcla se pulveriza sobre la superficie de la obra o las capas impresas previamente. Así es como funciona la mayoría de las impresoras 3D de construcción. Existen tres tipos de dispositivos destinados a la impresión 3D:

Impresoras 3D de pórtico. Se componen de un marco, tres pórticos y un cabezal de impresión. Con estas impresoras, es posible imprimir una parte o la totalidad de las edificaciones.

Impresoras Delta. No se limitan por el modelo tridimensional y pueden producir formas más complejas. El cabezal de impresión se cuelga de unas palancas sujetas a unas guías verticales.

Impresoras robóticas. Estas cuentan con un robot o una red de robots, como un manipulador industrial, con extrusores y control por ordenador.

Ejemplos construcciones 3D

En la actualidad, solo se han realizado unos pocos proyectos de impresión 3D en la industria de la construcción. Estos son tres de los ejemplos más prometedores:

Edificio de oficinas de la Municipalidad de Dubái, EAU

En diciembre de 2019, la empresa de robots de impresión 3D Apis Cor anunció que había completado el edificio individual impreso en 3D más grande del mundo. El bloque de oficinas, construido en los Emiratos Árabes Unidos, tiene 9,5 metros de altura y una superficie de 640 metros cuadrados.

Se usó una grúa para desplazar la impresora 3D de Apis Cor por la obra al aire libre y así construir las diferentes partes de la estructura.

Otro impresionante edificio impreso en 3D en los Emiratos Árabes Unidos es la Oficina del futuro, una estructura única que actualmente alberga, pertinentemente, la Fundación del Futuro de Dubái.

Para este edificio, la impresión propiamente dicha se realizó fuera de las instalaciones, y todas las piezas se crearon en 17 días. El personal de obra instaló todo el edificio en solo 48 horas.

Casas impresas en 3D de WinSun, China

La empresa china de impresión 3D WinSun también utiliza impresoras 3D en fábricas para construir viviendas para humanos. La empresa ha creado un puñado de diseños de viviendas, incluido un pequeño bloque de pisos. Los usuarios del diseño pueden imprimir las piezas de forma rápida y económica antes de instalarlas. La empresa calcula que l a impresión de uno de sus bloques de cinco pisos podría costar alrededor de 160.000 euros.

La impresión 3D en construcción parece ser interesante, pero ¿Qué ventajas tiene este enfoque?

Qué beneficios tiene la impresión en 3D en construcción

Los partidarios de los diseños de casas y oficinas comerciales impresas en 3D señalan varias ventajas de este enfoque:

Construcción sin residuos

En el Reino Unido, casi un tercio de los residuos del país es generado por la industria de la construcción. Según el grupo Transparency Market Research, se prevé que la industria de la construcción produzca 2.200 millones de toneladas de residuos en todo el mundo de aquí a 2025. Aunque una buena parte proviene de la demolición, las obras de construcción también suelen generar residuos. Es habitual pedir más materiales de los que se necesitan, lo cual resulta costoso e ineficaz.

En cambio, la impresión 3D tiene la capacidad de eliminar los residuos casi por completo. Una impresora 3D solo utiliza el material necesario para imprimir la estructura, ni más ni menos. Esto podría traducirse en un gran ahorro.

Reducción del consumo de energía

La impresión 3D en construcción fomenta el uso de materiales naturales y disponibles localmente. Esta práctica podría ayudar a ahorrar energía en el transporte, la construcción y la fabricación, ya que la mayoría de los materiales locales se procesan e se instalan utilizando menos energía. Si los materiales tradicionales que contienen sustancias químicas tóxicas se sustituyen por materiales naturales, se podría reducir la toxicidad en obra.

Además, los materiales locales suelen ser apropiados para las condiciones climáticas del lugar y pueden contribuir a reducir las cargas de calefacción y refrigeración, lo que a su vez ahorra costes de construcción.

Reducción de tiempo y costes

Al igual que ocurre con la IA en construcción, una impresora 3D puede trabajar 24 horas al día, 7 días a la semana. Esto significa que los proyectos de construcción podrían completarse mucho más rápido, y se podrían evitar ciertos costes de mano de obra poco cualificada.

Compatibilidad con diseños inusuales

Una de las características más atractivas de las impresoras 3D es su capacidad de crear diseños complejos e inusuales, y hasta únicos. Debido a que las impresoras 3D funcionan colocando capas de material, pueden programarse para crear formas inusuales que serían mucho más difíciles de construir con técnicas tradicionales.

Reducción de los errores humanos y mejora de la seguridad

Según las estadísticas de lesiones laborales de la BLS publicadas en 2020, la construcción es una de las industrias con las tasas de incidencia más altas. De media, mueren aproximadamente 15 trabajadores en obras cada día. Es probable que las lesiones y muertes laborales disminuyan con la impresión 3D, ya que hace que la construcción sea más programable y automatizada. La construcción robótica requiere una información de construcción digital estandarizada, precisa y completa, lo que hace que el enfoque de la impresión 3D sea más preciso y eficiente, con una necesidad mínima de realizar correcciones por errores humanos o cualquier conflicto de información. La posibilidad de que se produzcan daños en los materiales almacenados, en los montajes o en las tareas en curso se reduce porque no hay almacenamiento ni movimiento de materiales en obra.

Apertura de nuevos mercados

El uso de impresoras 3D también permite a las empresas constructoras entrar en sectores empresariales que antes no estaban a su alcance. Y, para las empresas constructoras nuevas, tener una impresora 3D a mano se convierte en una ventaja competitiva. Además, la impresión 3D es una forma excelente para una empresa constructora de mejorar su reputación de marca frente a quienes se preocupan por el impacto medioambiental de la construcción de hormigón en el planeta.

El auge de la impresión de estructuras 3D

Usar la impresión 3D para reforzar la estructura, los componentes a microescala y el acero estructural puede revolucionar el ámbito del diseño, la construcción y la exploración espacial. Y más allá de eso, la Agencia Espacial Europea (ESA) cree que los metales impresos en 3D pueden construir formas complejas de alta calidad a una fracción del coste y hacerse virales.

La ESA, junto con la Comisión Europea, ha creado un proyecto para perfeccionar la impresión de componentes metálicos aptos para el espacio. Existen 28 socios industriales europeos que se han reunido en el proyecto AMAZE (fabricación aditiva para adoptar la estrategia de residuo cero y lograr una producción eficiente de productos metálicos de alta tecnología). Casi todo puede ser diseñado por un ordenador, por lo que AMAZE tiene claro el deseo de instalar una impresora 3D a bordo de una nave espacial: cuando un astronauta necesita una herramienta determinada, esta puede ser diseñada e impresa fácilmente.

Impresión 3D en ingeniería civil

En ingeniería civil, la impresión 3D ha ganado popularidad en las industrias aeroespacial y biomédica durante la última década. La promesa de esta revolucionaria técnica de fabricación reside en su capacidad para construir cualquier forma geométrica sin restricciones formales, minimizar los residuos de materiales y mejorar el rendimiento y los resultados. Últimamente, el avance de la industria de la construcción hacia la automatización ha logrado varios hitos importantes, como la creación de las primeras estructuras con brazos robóticos y la tecnología de impresión 3D.

Usar métodos de impresión 3D para crear elementos estructurales de materiales poliméricos, hormigón y metales es cada vez más común. Estas técnicas en ingeniería civil pueden generar formas libres y formas arquitectónicas innovadoras gracias al uso de software informático integrado en el CAD. Sin embargo, a pesar de los importantes esfuerzos de investigación en ingeniería aeroespacial y biomédica para evaluar este mecanismo, todavía no se conocen los usos, las aplicaciones y el impacto de los materiales impresos en 3D en relación con las estructuras de obra civil, tanto en términos de propiedades de los materiales como de respuesta estructural.

Construcción de casas Wikihouse: Detrás del concepto

WikiHouse es un proyecto innovador creado por un pequeño grupo de diseñadores en Londres en 2011. Ofrece un sistema de construcción digital de código abierto que permite a los usuarios crear, descargar, compartir diseños e imprimir sus propias casas. Para usar el kit, no es necesario realizar ninguna formación ni tener habilidades especiales, y puede construirse en un solo día. Los componentes pueden cortarse de forma digital a partir de una lámina de material convencional, como la madera contrachapada, utilizando una máquina CNC, lo que reduce el tiempo, el coste y la experiencia necesarios en la construcción tradicional. Una casa estándar de dos dormitorios puede construirse por menos de 60.000 euros, y pueden añadirse componentes adicionales a la estructura, como revestimientos, servicios, aislamiento y ventanas. La primera casa construida con la tecnología de código abierto de WikiHouse fue un edificio de dos plantas impreso en 3D. Se presentó en el London Design Festival en 2014.

El movimiento WikiHouse es liderado por Alastair Parvin, cuya presentación TED Architecture for the people, by the people explica el potencial de la impresión 3D en construcción. Para los creadores de este proyecto, WikiHouse puede ayudar a resolver los problemas de vivienda y es muy útil en situaciones de emergencia, como después de un terremoto (existen pruebas de que las casas impresas en 3D puede soportar un terremoto de magnitud 8,0). En el futuro, podría convertirse en una buena alternativa para suministrar viviendas económicas y, al mismo tiempo, poner al cliente en control del diseño.

Impresión 3D: ¿Un futuro sostenible para la construcción?

La impresión 3D tiene la capacidad de alterar fundamentalmente la estructura de las cadenas de suministro al cambiar la forma de diseñar y fabricar los productos. Según las investigaciones, la impresión 3D puede ayudar al sector de la construcción a ahorrar recursos y a ser más eficiente y sostenible. Los académicos de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Saxion Ivo Kothman y Niels Faber afirman que la tecnología de impresión 3D "cambia las reglas del juego". Realizaron un estudio sobre la viabilidad del hormigón impreso en 3D, y sus conclusiones pueden resumirse a continuación:

Ejemplo de casa ecosostenible impresa en 3D, Tecla, de WASP y Mario Cucinella Architects

La impresión 3D acorta la cadena de suministro y todo el proceso de diseño. Gracias a la impresión 3D en obra, es posible eliminar varias etapas del proceso de diseño que requieren mucho tiempo. Los arquitectos, ingenieros, contratistas, clientes y ejecutivos, que normalmente deben dar su opinión durante el proceso de diseño de la edificación, ya no deben intervenir con la impresión 3D. Esto se debe a que todas las tareas pueden combinarse y ser responsabilidad del arquitecto que utiliza técnicas de simulación y modelado para asegurar la integridad estructural.

La instalación de tuberías y electricidad se vuelve más sencilla y eficaz. Los sistemas de calefacción, aislamiento, agua corriente y electricidad en la construcción tradicional requieren una instalación en obra y mucha mano de obra. Sin embargo, con la impresión 3D, algunas de estas funcionalidades pueden incorporarse en el proceso de impresión 3D. La impresión de paredes huecas requiere menos recursos, mejora el aislamiento y puede permitir el uso de canales impresos en 3D para transportar agua caliente o fría. Además, al eliminar la necesidad de realizar instalaciones en obra, se pueden reducir los residuos.

El proceso logístico se optimiza. La impresión 3D tiene la capacidad de eliminar tres problemas clave relacionados con la logística de los envíos. En primer lugar, muchos componentes se dañan durante el transporte, lo que podría evitarse con la impresión en obra. En segundo lugar, para soportar el envío, las piezas deben crearse usando técnicas de sobreingeniería, lo que supone un coste adicional. El uso de estas técnicas no sería necesario con la impresión 3D en obra.

Un mercado más amplio puede acceder a las viviendas a medida. Tradicionalmente, construir una casa con la ayuda de un arquitecto ha sido demasiado costoso para muchos. Con la impresión 3D de hormigón, no importa la forma que se necesite imprimir: es irrelevante para el coste. Eso significa que, en el futuro, más personas podrán comprar viviendas a medida que se ajusten a sus necesidades.

Más allá de la ilusión

Aunque la impresión 3D es un concepto muy atractivo, es importante manejar las expectativas. Los escépticos señalan que la tecnología tiene varias limitaciones:

Costes de investigación y desarrollo

La mayoría de las empresas constructoras operan con márgenes de beneficio relativamente estrechos. La inversión necesaria para utilizar los diseños de impresión 3D de forma generalizada sería enorme.

Confianza entre los clientes

Las casas, oficinas, tiendas y otras estructuras impresas en 3D suelen ser impresionantes a la vista. Pero ¿acaso la mayoría de las personas querría vivir o trabajar allí de verdad? Por razones culturales, muchos aún prefieren los edificios hechos de ladrillos. Otras tecnologías, como las casas prefabricadas, también han llamado la atención en el pasado, pero no han logrado imponerse a pesar de ser, a menudo, más económicas que la norma actual.

Dificultades de integración con otros componentes

Las impresoras 3D son buenas para seguir diseños únicos e interesantes. Sin embargo, si se quiere construir una edificación que incorpore una variedad de medios o tenga varios elementos que no se presten a la impresión 3D, sería difícil incorporar una impresora 3D en el proceso de construcción.

Escasez de mano de obra cualificada

Con la escasez de mano de obra actual en la industria de la construcción, la impresión 3D requiere un conjunto de habilidades aún más especializado que tendría que provenir de un nicho más pequeño de candidatos. Por consiguiente, encontrar trabajadores cualificados para trabajar en obras de construcción con impresión 3D podría convertirse en una tarea difícil en el futuro.

Control de calidad de construcción

Las condiciones meteorológicas pueden ralentizar el proceso de construcción tradicional, pero la situación puede ser peor con la impresión 3D. Los factores ambientales podrían hacer que la impresión 3D en la construcción comercial sea un fracaso en lugar de un éxito. Además, el control de calidad en construcción puede ser una tarea difícil, que requiere una supervisión constante realizada por humanos.

Falta de códigos y normativas

Aunque últimamente se ha hablado mucho de la impresión 3D, esta tecnología aún no ha tenido una influencia significativa en la industria de la construcción. La cuestión de la responsabilidad puede surgir al emplear impresoras en lugar de humanos para realizar algunas tareas de construcción. En la actualidad, existe mucha ambigüedad sobre este aspecto de la impresión 3D en construcción. Hasta que no se establezcan claramente las normativas, es poco probable que la impresión 3D se convierta en un método popular dentro de la industria de la construcción.
Integración de la impresión 3D en la construcción
Ahora hay pruebas sólidas que demuestran que la impresión 3D es creíble y aplicable en la industria de la construcción, y es probable que la tecnología empiece a verse cada vez más en la industria en los próximos años.

Es incierto hasta qué punto estas máquinas acabarán utilizándose en obra o si continuarán siendo, en gran medida, una herramienta usada en prefabricación. Pero, para el tipo de proyecto adecuado, puede esperarse que las impresoras 3D se unan al arsenal de herramientas disponibles para los constructores.

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Impresión 3D en construcción: Ventajas para la industria - PlanRadar

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¿Revolucionará la impresión 3D la construcción? Analizamos cómo se ha utilizado esta tecnología y si cambiará la forma de diseñar los edificios.

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Es un sistema constructivo que promueve alteraciones conscientes en el entorno, de forma a atender las necesidades de habitación y uso de espacios del hombre moderno, preservando el medioambiente y los recursos naturales, garantizando calidad de vida para las generaciones actuales y futuras.

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Mucho se habla sobre las construcciones sustentables, pero poco se deja en claro cómo baja el impacto ambiental cuando se utilizan materiales y diseños eco-amigables, es decir, que buscan estar en equilibrio con la salud del planeta. Por ejemplo: ¿cómo utilizamos y ponemos a circular el agua durante el desarrollo del proyecto?, y ¿cómo la gestionamos una vez que el edificio ya está habitado?

Lo bueno es que con el crecimiento de la consciencia sobre cómo transformamos el ambiente cuando construimos, la sustentabilidad hoy está en boca tanto de desarrolladores como de compradores, y esto se ve tanto en el ámbito de viviendas como de oficinas. Incluso, no hay que pasar por alto el auge de los glampings, que son hospedajes que no solo están rodeados de un paisaje deslumbrante, sino que también están completamente en sintonía con él. Es por eso que crece el uso de materiales sustentables y de diseños que mejores el rendimiento térmico de los espacios.
Jeans sustentables, CEOs verdes, pymes y gobiernos conscientes: tendencias de lo sostenible para 2022

Hay que tener en cuenta que este tipo de construcciones van más allá del inmueble, deben pensarse en relación con el entorno (sin importar si es urbano o inmerso en zonas con más verde), con los hábitos de quienes lo utilizarán (por ejemplo, van al trabajo en bicicleta o en autos eléctricos: qué espacios les daremos para que los estacionen) y, por supuesto, al equipamiento en sí.

Ahora bien, por qué al encarar una obra deberíamos preferir que sea sustentable ya de origen.

Las ventajas son varias:

* Con un buen diseño de gestión de energía se puede reducir considerablemente la necesidad de ventilación o climatización artificial. Por ejemplo, al utilizar poliuretano como aislante se baja la temperatura interna de los ambientes hasta 10ºC en comparación con el afuera durante los meses cálidos. Esto hace que por mes se gaste un 73% menos de energía que solamente se consume para climatizar.

* Si al construir tenemos en cuenta la gestión del agua, se puede evitar utilizar litros extras y, al mismo tiempo, se puede reciclar el 100%, devolviendo al medio ambiente agua sin contaminantes.

* Algunos tipos de construcción, como la de paneles o el steel framing acortan los tiempos de obra, lo que permite reducir el impacto en el ambiente.

* En algunos municipios, las obras que se presentan con sus planes sustentables acceden a mejores financiamientos y también pueden aplicar a beneficios impositivos durante los primeros años.

* Es bueno saber que cuando uno encara una obra sustentable entonces pone el foco en qué materiales utilizará, pero también en hacerlo en la cantidad justa. Esto también tiene un beneficio económico, ya que se compensa el pequeño costo adicional que pueda tener elegir materia prima de mejor calidad.

* Por supuesto, esto hace que al tener calculado cuánto material se usará, también implica generar menos residuos, lo que es menor contaminación.

Por último, al equipar, siempre es preferible elegir electrodomésticos de eficiencia energética y también aquellos dispositivos que nos provean de energías de fuentes limpias, como los paneles solares. Esto hará que la cuenta de los servicios se reduzca en un 50%, aproximadamente.

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Qué es la construcción sustentable y cuáles son los beneficios de esta tendencia que crece

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Por qué al encarar una obra deberíamos preferir que sea sustentable ya de origen.

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conduce a una mejora temprana y significativa en la compresibilidad del concreto con grandes cantidades de cenizas volantes, y el llenado a nanoescala de los poros entre las cenizas volantes grandes y las partículas de cemento, lo que resulta en una distribución de tamaño de poro más estrecha.

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Aplicación de la nanotecnología en la construcción

La nanotecnología es Sistemas funcionales a escala molecular.

La nanotecnología se ocupa de objetos de 1 a 100 nm de tamaño. (nanómetro)

1 nanómetro - 1 x 10⁻⁹ metro.

Hay muchas aplicaciones de la nanotecnología en la ingeniería civil. Algunas de las aplicaciones se detallan a continuación.

Aplicación específica:

Agregar materiales a nanoescala al cemento puede mejorar el rendimiento del cemento. El uso de nano-SiO2 conduce a una mejora temprana y significativa en la compresibilidad del concreto con grandes cantidades de cenizas volantes, y el llenado a nanoescala de los poros entre las cenizas volantes grandes y las partículas de cemento, lo que resulta en una distribución de tamaño de poro más estrecha. mejorado. Las dispersiones/lechadas de nanosílice amorfa se utilizan para mejorar la resistencia a la segregación del hormigón autocompactante. También se ha informado que la adición de una pequeña cantidad (1% en peso) de nanotubos de carbono puede mejorar tanto la resistencia a la compresión como a la flexión.

Las grietas son una preocupación importante para muchas estructuras. La Universidad de Illinois en Urbana-Champaign está trabajando en polímeros curativos que contienen agentes curativos microencapsulados y desencadenantes químicos catalíticos. Cuando las microcápsulas se rompen por grietas, el agente curativo se libera en las grietas y entra en contacto con el catalizador. Se produce la polimerización y se unen las caras de las grietas. Los polímeros de autorreparación son particularmente aplicables para reparar microfisuras en pilares y columnas. Sin embargo, requiere una costosa inyección de epoxi.

El acero es el principal material de construcción. Propiedades como la fuerza, la resistencia a la corrosión y la soldabilidad son muy importantes para el diseño y la construcción. Es posible el desarrollo de nuevos aceros de alto rendimiento (HPS) con bajo contenido de carbono. Se desarrolló un nuevo acero con resistencia a la corrosión y soldabilidad mejoradas mediante la introducción de nanopartículas de cobre de los límites de grano del acero.

Se han desarrollado recubrimientos que incorporan nanopartículas o nanocapas específicas para fines específicos. Esta es una de las principales aplicaciones de la nanotecnología en la construcción. Por ejemplo, el TiO2 se utiliza en revestimientos de ventanas debido a sus propiedades antisépticas y antiincrustantes. TiO2 descompone y descompone la suciedad orgánica con una fuerte reacción catalítica. Además, al ser hidrofílico, el agua se esparce uniformemente sobre la superficie, arrastrando la suciedad previamente descompuesta. También se han desarrollado otros recubrimientos especiales, como anti-pelusa, control de calor, aserrado de energía y recubrimientos antirreflectantes.

Los sensores se desarrollan y utilizan en la construcción para monitorear y/o controlar las condiciones ambientales y el desempeño de los materiales/estructuras. Una de las ventajas de estos sensores es su tamaño (10 ⁻⁹m a 10-Cinco metros). Estos sensores se pueden incrustar en estructuras durante el proceso de construcción. El agregado inteligente, un dispositivo multifuncional basado en piezocerámica de bajo costo, se ha aplicado para monitorear las propiedades tempranas del concreto, como la humedad, la temperatura, la humedad relativa y el desarrollo temprano de la resistencia. Los sensores también se pueden usar para monitorear la corrosión y el agrietamiento del concreto. Los agregados inteligentes también se pueden usar para monitorear la salud estructural. El sistema descrito puede controlar las tensiones internas, grietas y otras fuerzas físicas de una estructura durante la vida útil de la estructura. Proporciona una indicación temprana de la salud estructural antes de que ocurra la falla estructural.

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Aplicaciones de la nanotecnología en la ingeniería civil

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Una infraestructura inteligente es un sistema o estructura física que, mediante el Big Data y el IoT, es capaz de gestionar integralmente todos los elementos que engloba. Gracias a los datos capturados por sensores, puede recopilar, almacenar, analizar e implementar soluciones en tu ciudad. Así, es como se llegan a cumplir los objetivos propuestos sobre eficiencia, sostenibilidad, productividad y seguridad.

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La conectividad ya no solo se encuentra en los ordenadores y en los dispositivos móviles. Está en la televisión, en los relojes, en los despertadores, en los coches, en cualquier objeto de la vida cotidiana. Vivimos en la época del Internet of the Things (IoT). Un momento único para aprovechar la tecnología para mejorar nuestro día a día.

El IoT es clave para el desarrollo de las infraestructuras inteligentes que permitan a las ciudades beneficiarse de todas las ventajas de ser smart city.

Estas infraestructuras son necesarias para que una ciudad pueda aprovecharse de la tecnología y las soluciones smart y así mejorar el día a día de sus ciudadanos. Por éste motivo, cada vez más empresas e instituciones están apostando por ellas y adaptándose. Se calcula que el mercado global de smart cities alcanzará la cifra de 1,56 billones de dólares el año 2025.

¿Qué son las infraestructuras inteligentes?

Una infraestructura inteligente se podría definir, como un sistema ciberfísico que ofrece una gestión integral de todos los elementos que engloba a través de distintas herramientas tecnológicas que ayudan a recopilar y analizar datos para cumplir los objetivos de eficiencia,sostenibilidad, productividad y seguridad.

Una definición que puede completarse con los apuntes de la Royal Academy of Engineering del Reino Unido, la cual profundizó sobre esta cuestión, añadió estos matices a la definición:

"Una infraestructura inteligente es un sistema inteligente que utiliza un ciclo de retroalimentación de datos para mejorar la toma de decisiones sobre un asunto. Un sistema que puede monitorizar, medir, analizar, comunicar y actuar en función de los datos capturados por sensores".

Las infraestructuras inteligentes se basan no sólo en su estructura física (cableado, sensores... ) sino también en cuatro principios: datos, analítica, feedback (retroalimentación) y adaptabilidad.

Datos: Es el elemento básico para que un sistema inteligente funcione y la materia prima que necesita una infraestructura inteligente para funcionar.

Analítica: El análisis de la información es clave para la obtención de información útil para la toma de decisiones.

Feedback: El ciclo de retroalimentación de datos es fundamental para cualquier sistema inteligente. Este feedback se pone de manifiesto cuando se recopila información sobre la manera en que se utiliza un activo y se usa esta información para mejorar como opera el sistema.

Adaptabilidad: Los sistemas inteligentes son aquellos que no solo se adaptan a las demandas actuales, sino que se ajustan a las necesidades del futuro.

Descubre cómo lograr la mejor infraestructura para una Smart City

¿Cuántos tipos de infraestructuras inteligentes existen?

Podemos decir que existen distintos tipos de infraestructuras de ciudad inteligente en función del grado de participación humana en la toma de decisiones.

Estos tipos de infraestructuras dependiendo del nivel de control o automatización los ha desglosado la Real Academia de Ingeniería del Reino Unido y son los siguientes:

Infraestructura semi-automatizada

Esta es una infraestructura que recoge y registra datos sobre su propio uso, el comportamiento estructural y las condiciones del entorno, pero no tiene ninguna habilidad para tomar decisiones basándose en la información obtenida. Ejemplos de esta infraestructura serían los mapas que registran la polución de una ciudad o el tráfico rodado de vehículos.

Infraestructura automatizada

Hacen referencia a sistemas que recolectan datos para procesar y presentar la información de tal modo que ayude a un operador humano a tomar decisione s. Un ejemplo de esta estructura sería el sistema de tráfico que detecta la congestión del tráfico e informa a los conductores para que puedan tomar mejores decisiones al volante.

Infraestructura inteligente

Se trata de una infraestructura que recoge datos, procesa información, toma acciones apropiadas de un modo completamente autónomo (sin intervención humana) y dinámico y se adapta a las condiciones cambiantes. En esta clasificación se suelen incluir redes inteligentes, edificios inteligentes, infraestructuras civiles inteligentes o playas inteligentes.

Redes inteligentes

Una red inteligente, es aquella que puede incorporar de forma eficiente el comportamiento y acciones de todos los usuarios que están conectados a la misma, de tal forma que hayan pocas pérdidas y una alta calidad y seguridad del suministro. Un ejemplo sería la red de transporte de energía en alta tensión que gracias a su red inteligente goza de una mayor automatización, integración y gestión de todos los dispositivos conectados a la misma, con lo que se consigue una distribución eficiente y sostenible.

Edificios inteligentes

Los edificios inteligentes son aquellos producidos con una instalación y sistemas tecnológicos avanzados. Una tecnología con la que se pueden automatizar muchos procesos internos como por ejemplo la calefacción, ventilación, iluminación, seguridad y otros sistemas dentro del edificio.

Infraestructuras civiles inteligentes

Las infraestructuras civiles inteligentes incorporan dispositivos electrónicos que transmiten información que luego puede ser utilizada para mejorar su propio funcionamiento o el comportamiento de otros sistemas relacionados.

Playas inteligentes

Existen distintos proyectos para crear playas inteligentes. En España, Telefónica está liderando un proyecto que permitirá obtener información en tiempo real para mejorar la experiencia de los bañistas en las playas españolas. Se trata de un proyecto que utilizará sensores, drones, aparcamientos inteligentes y semáforos inteligentes, entre las tecnologías más destacadas.

Las infraestructuras inteligentes son necesarias en las smart cities porque aportan muchos beneficios.

¿Qué ventajas y funcionalidades tienen estas infraestructuras?

Distintos autores han abordado el tema de las infraestructuras de ciudad inteligentes y los beneficios que aportan. Según publicaron en Research Gate los expertos en infraestructuras inteligentes, estas son las principales utilidades que presentan:

Autocontrol y precisión en la toma de decisiones: Son sistemas que controlan de manera automática la estructura interna y la salud de los materiales de un activo y las condiciones ambientales y de uso a las que están expuestos para mejorar la precisión y la rapidez en la toma de decisiones. Un ejemplo en una ciudad inteligente sería el conocimiento del estado del tráfico municipal, del transporte público y del aparcamiento, para trazar la mejor ruta en transporte público o en coche propio.

Eficiencia y ahorro de costes: Estos sistemas inteligentes permiten a las organizaciones aprovechar mejor los recursos para producir más con menos. Por ejemplo el control del consumo eléctrico o de la calefacción en los edificios.

Fiabilidad: Hace referencia a la reducción de las caídas del sistema y todos aquellos inconvenientes surgidos de manera espontánea que permita que las organizaciones sigan ofreciendo sus servicios con la mejores garantías.

Seguridad y resiliencia: Implica mantener procesos y diseños que se adapten a los cambios que mantengan la infraestructura y los usuarios seguros y resilientes ante fallos humanos o desastres naturales. Cómo por ejemplo el control de aforo en grandes eventos.

Interacción y empoderamiento del usuario: Las infraestructuras inteligentes mejoran la experiencia de usuario y proveen servicios que se adaptan a las necesidades cambiantes de los consumidores. Un ejemplo en las smart cities sería la APP del ciudadano o whatsapp municipal donde los ciudadanos se pueden informar de ofertas o de noticias locales e interactuar con algunos de los servicios.

Sostenibilidad: Esta ventaja hace referencia al hecho de optimizar la toma de decisiones para asegurar el uso sostenible de todos los recursos gestionados. Como por ejemplo la gestión eficiente de residuos, agua o energía en las ciudades.

Para que los beneficios de las infraestructuras inteligentes puedan hacerse realidad es necesario el desarrollo de un lenguaje común que permita coordinar todos los procesos que intervienen en una ciudad.

Requieren plataformas que se encarguen de administrar toda la información que interviene en una ciudad para mejorar los procesos y la vida cotidiana de sus habitantes. Demandan soluciones inteligentes como Nexus Integra.

Nexus Integra es la plataforma de operaciones integrada que facilita a las empresas y a las instituciones públicas la implementación con éxito de la infraestructura inteligente que necesita una ciudad para llegar a ser una smart city. ¡No dudes en contactarnos para resolver todas tus dudas!

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Infraestructuras inteligentes: la clave para las ciudades inteligentes

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Una infraestructura inteligente se define como un sistema ciberfísico que ofrece una gestión integral de todos los elementos. Descubre todas las ventajas

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Carreteras inteligentes en la ingeniería civil

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Carreteras inteligentes en la ingeniería civil

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Las carreteras inteligentes buscan mejorar la movilidad, reducir los accidentes e incluso generar energía, el desarrollo de estas carreteras permitirán la comunicación entre los vehículos y la propia infraestructura, de esta manera se crean caminos seguros y sostenibles.

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Carreteras inteligentes: Innovación en los proyectos viales | Konstruedu

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Las carreteras inteligentes buscan mejorar la movilidad, reducir los accidentes e incluso generar energía, el desarrollo de estas carreteras permitirán la comunicación entre los vehículos y la propia infraestructura, de esta manera se crean caminos seguros y sostenibles. Aunque el párrafo inicial te…

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Ejemplos de aplicación, todos los beneficios y nuevos desafíos para el futuro

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La inteligencia artificial (IA) está transformando la ingeniería civil de formas innovadoras. Desde el diseño y la planificación de proyectos hasta la gestión de recursos y la monitorización en tiempo real, la IA está optimizando la eficiencia y la seguridad en la construcción de infraestructuras. Mediante el análisis de datos, la simulación estructural y la toma de decisiones inteligentes, la IA está moldeando un futuro en el que las ciudades y las obras civiles son más inteligentes y sostenibles que nunca.

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La inteligencia artificial (AI) en la ingeniería civil ayuda a mejorar la eficiencia de los proyectos de obras civiles. Descubre algunos casos de uso y todas las ventajas que ofrece para el sector de la construcción

La inteligencia artificial es una de las innovaciones tecnológicas que están impulsando la transformación digital de la industria de la construcción. Pero ¿cómo funciona esta tecnología y por qué es tan importante para la ingeniería civil? ¿Cuáles son los usos más comunes en nuestro sector? ¿Qué ventajas ofrecen las técnicas de inteligencia artificial en comparación con los métodos tradicionales de diseño y construcción?

Si también te preguntas lo mismo, aquí te daré las respuestas que necesitarás para comprender el potencial de la AI en la ingeniería civil. Te ayudaré a explorar las técnicas utilizadas por los diseñadores y contratistas para lograr proyectos de construcción más confiables, económicos y eficientes.

En primer lugar, para explotar todo el potencial de la AI en el diseño de obras civiles necesitamos modelos BIM. Si te interesa esta tecnología, te recomiendo que te descargues ahora un software de diseño arquitectónico 3D/BIM. Este tipo de software te permitirá modelar fácilmente las estructuras diseñadas y crear una base de información confiable que puedes usar para las diferentes aplicaciones centradas en la inteligencia artificial que descubrirás en este artículo.

¿Qué es la AI en la ingeniería civil?

La aplicación de la inteligencia artificial (IA) en la ingeniería civil se refiere al uso de sistemas computarizados. Estos tienen como objetivo simplificar y automatizar los procesos de diseño y construcción de obras civiles.

En su sentido más amplio, la AI es la disciplina científica que se ocupa del estudio, diseño e implementación de tecnologías que son capaces de imitar las capacidades cognitivas de un ser humano.

Los sistemas inteligentes, tienen la capacidad de comprender los intereses y las solicitudes de los usuarios, y proporcionar respuestas adecuadas a tus necesidades. Por ejemplo, los asistentes de voz, los sistemas domóticos, los motores de búsqueda, los navegadores por satélite, etc.

La AI ya se utiliza desde hace tiempo y con enorme éxito en muchos sectores: desde la industria manufacturera, el diagnóstico médico, el comercio electrónico hasta los videojuegos, etc. Ahora más que nunca, estamos presenciando el desarrollo y la difusión de sistemas inteligentes también en el campo de la ingeniería civil.

Gracias a estos sistemas, que son capaces de aprender de sus errores y realizar tareas similares a las realizadas por los seres humanos, es posible resolver gran parte de los problemas relacionados con la construcción de edificios e infraestructuras.

Antes de analizar las diferentes aplicaciones de la AI en la ingeniería civil, descubramos juntos cuáles son las técnicas de aprendizaje en las que se basa esta tecnología.

¿Cuáles son las técnicas de inteligencia artificial utilizadas en la ingeniería civil?

A diferencia de los software normales, las máquinas con inteligencia artificial tienen la capacidad de:

percibir el mundo que los rodea y recopilar datos e información útiles;

comprender la realidad percibida, conectando de manera lógica la información recopilada;

realizar autónomamente operaciones (informáticas o mecánicas), decidiendo actuar sin ningún comando por parte del hombre;

mejorar continuamente y aprender de los propios errores, en base al resultado de las propias acciones.

La capacidad de aprendizaje automático es una de las características clave de los sistemas AI utilizados en ingeniería civil. Esta capacidad se puede desarrollar a través de las siguientes técnicas:

Cálculo evolutivo: es una técnica de aprendizaje basada en conceptos de biología evolutiva (darwiniana). Esta técnica se implementa en sistemas informáticos para resolver problemas complejos, que se caracterizan por demasiadas variables para ser abordados con los algoritmos tradicionales. La computación evolutiva se utiliza ampliamente en la ingeniería civil para abordar problemas de optimización y para automatizar la producción de proyectos.

Redes neuronales artificiales: son modelos matemáticos que consisten en neuronas artificiales que reflejan el comportamiento del cerebro humano. Las redes neuronales permiten a los programas informáticos reconocer patrones y resolver problemas comunes. En el campo de la ingeniería, se utilizan para mejorar los procesos de toma de decisiones, hacer predicciones, realizar análisis de datos, supervisar estructuras, controlar el movimiento de robots, etc.

Sistemas difusos: el término "difuso" o "borroso" se refiere a la capacidad de estos sistemas para manejar entradas imprecisas o vagas. Esto permite emplear una forma de razonamiento que se acerca a la de los seres humanos (que no siempre adoptan una lógica rigurosa y bien definida). La lógica difusa ayuda a los sistemas informáticos utilizados en ingeniería civil a manejar entradas y salidas inexactas, y te permite modelar el tiempo, los costes y los riesgos de construcción. Los sistemas difusos también se utilizan para evaluar la calidad de los proyectos de infraestructura.

Sistemas expertos: son aplicaciones tecnológicas capaces de resolver problemas que pertenecen a un dominio específico. Estos pueden alcanzar o incluso superar el rendimiento humano de un experto que opera en ese campo en particular. Estos sistemas se utilizan principalmente en ingeniería de edificios y geotécnica, para analizar el consumo de energía de los edificios o realizar investigaciones geológicas.

IA en la ingeniería civil: 6 ejemplos de aplicación

La inteligencia artificial puede tener un impacto significativo en la evolución de la industria AEC. Sus aplicaciones en el campo de la ingeniería civil son amplias y diversificadas. Estas son las 6 más significativas:

1. Diseño inteligente:

La construcción de una obra civil (como un puente, un edificio, una carretera o un ferrocarril) casi siempre requiere una planificación previa cuidadosa. Las herramientas y el software habilitados para AI pueden ayudar a los diseñadores a extraer y analizar automáticamente los datos necesarios para el diseño (como las propiedades de los materiales, los datos de energía, las características ambientales, etc.). La inteligencia artificial también se puede utilizar para fortalecer los procesos basados en la metodología BIM (Building Information Modeling).

La integración entre el BIM y la AI permite crear, con la ayuda de software específicos de BIM Authoring y BIM Tools, modelos digitales completos de la información necesaria para realizar el análisis del proyecto, crear automáticamente dibujos e informes, programar los trabajos, simular el comportamiento de las estructuras, etc. Durante la fase de diseño, los algoritmos inteligentes también se pueden utilizar para analizar diferentes alternativas de diseño (a través del llamado diseño generativo), evaluar soluciones eficientes en términos de recursos y crear planes de ejecución de bajo riesgo. Otra aplicación es la simulación de proyectos en realidad virtual o aumentada. Estas simulaciones tienen como objetivo proporcionar al cliente una visión completa y realista del producto final, y recopilar sugerencias para posibles mejoras.

2. Análisis de tiempo y costes:

Los algoritmos de aprendizaje automático permiten a los ingenieros civiles tener una idea clara de las estimaciones de costos y permiten formular presupuestos más precisos, basados en los resultados obtenidos en proyectos anteriores y mediante el estudio de predicciones futuras. Además de prever un posible rebasamiento de los costes, la inteligencia artificial también permite programar los plazos para la realización del proyecto, teniendo en cuenta los posibles riesgos.

3. Gestión del proceso de construcción:

Durante la fase de construcción, las empresas pueden utilizar robots basados en inteligencia artificial equipados con cámaras, que son capaces de moverse de forma autónoma en el sitio de construcción y capturar imágenes en 3D. Con la ayuda de las redes neuronales artificiales, estas imágenes se pueden comparar con datos e información del modelo BIM, con el fin de rastrear el progreso del proyecto. Los robots de construcción inteligente te permiten realizar una amplia gama de tareas relacionadas con la construcción. Algunos ejemplos serían el seguimiento de cimientos, la ejecución de las excavaciones, la construcción de mampostería, la construcción de elementos complejos, etc.

Cuando se usan correctamente, estas máquinas tienen el potencial de reducir los costes del proyecto, mejorar la eficiencia, aumentar la seguridad y permitir que los trabajadores se centren en tareas menos repetitivas y agotadoras. Entre las tecnologías más innovadoras utilizadas en la fase de construcción, también encontramos la impresión 3D basada en inteligencia artificial. Esta tecnología permite automatizar gran parte del proceso de construcción porque permite "imprimir" elementos constructivos y objetos 3D de grandes dimensiones a alta velocidad y con gran precisión.

4. Identificación y mitigación de riesgos:

La AI puede ayudar a los ingenieros civiles a identificar posibles peligros en el proceso de construcción e implementar medidas útiles para el control de riesgos. Las cámaras y redes habilitadas para inteligencia artificial pueden monitorear constantemente todas las áreas de la construcción y permitir a los ingenieros evaluar el uso del equipo, monitorear el progreso y analizar todas las actividades en tiempo real.

5. Facility Management:

Una vez finalizado el proyecto, los gerentes de las instalaciones pueden confiar en la AI para monitorear el consumo de energía, optimizar el rendimiento de las instalaciones, programar el mantenimiento predictivo, mejorar los protocolos de salud y seguridad, etc. Todas estas aplicaciones son posibles gracias a la integración de la inteligencia artificial con las tecnologías modernas del Internet of Things ( IoT).

6. Monitoreo de salud estructural:

Los sistemas inteligentes se pueden utilizar para monitorear el estado de salud de los artefactos y proyectos de infraestructura a gran escala (como puentes, gasoductos, represas, etc.). A través de la instalación de sensores inteligentes, es posible capturar mediciones periódicas e implementar estrategias de vigilancia continua que permiten evaluar la vulnerabilidad de las instalaciones y mantener un alto nivel de seguridad y eficiencia a lo largo del tiempo.

Te recuerdo que en cada uno de estos casos de uso no se puede aprovechar el potencial de la inteligencia artificial si no se dispone de una serie de información confiable relativa a los proyectos de construcción. Esta información solo puede obtenerse mediante el uso de la metodología BIM.

Si nunca has creado un modelo BIM, puedes comenzar de inmediato con el software profesional de diseño de edificios 3D/BIM, que ofrece una interfaz particularmente simple e intuitiva que te permite lograr excelentes resultados en el diseño BIM en muy poco tiempo.

Todas las ventajas de la inteligencia artificial aplicada a la ingeniería civil

La AI está demostrando ser un aliado útil para todos aquellos involucrados en el diseño, construcción y gestión de obras civiles. Entre las ventajas más significativas que los sistemas inteligentes pueden ofrecer al sector de la construcción, encontramos por ejemplo:

la mejor planificación del proyecto. Las tecnologías basadas en la inteligencia artificial permiten identificar la solución de diseño óptima, reduciendo las redundancias y mejorando la calidad general del resultado final;

el control del tiempo y de los costes de construcción. Dado que los instrumentos dotados de inteligencia artificial pueden prever fácilmente cualquier riesgo o imprevisto, gracias a su utilización es posible adoptar medidas adecuadas para garantizar el respeto del tiempo y de los costes de construcción;

la reducción del riesgo de accidentes laborales. La construcción puede convertirse en un lugar más seguro gracias a la inteligencia artificial. Los trabajos más peligrosos pueden ser realizados por robots, que están programados para aprender de las interacciones con el entorno;

aumento de la eficiencia y la productividad. Los robots y las máquinas de construcción autónomas pueden realizar tareas repetitivas. Por ejemplo, soldadura, construcción de muros, hormigón fundido. Todo esto de manera eficiente y rápida, y sin necesidad de detenerse.

la simplificación del proceso de levantamiento. Con la ayuda de los drones, las tecnologías inteligentes se pueden utilizar para realizar levantamientos del terreno y tomar fotos aéreas del lugar de construcción. Estas son necesarias para garantizar una gestión más eficiente del proyecto y para rastrear el progreso de los trabajos;

la mejor gestión del mantenimiento. La integración entre sistemas inteligentes y tecnologías IoT garantiza una gestión optimizada de los procesos de mantenimiento, y contribuye a alargar el ciclo de vida de edificios e infraestructuras.

El futuro de la inteligencia artificial en la ingeniería civil

La inteligencia artificial puede ser considerada como la fuerza impulsora para la futura transformación digital de la industria de la construcción. Los alentadores resultados obtenidos con las aplicaciones actuales de la AI en la ingeniería civil abren el camino a escenarios de utilización aún más amplios.

Numerosas empresas ya han experimentado con la producción de robots capaces de construir estructuras en condiciones extremas. Todo esto, con el fin de limitar la intervención humana en situaciones particularmente riesgosas o peligrosas. Además de reforzar la gestión de la seguridad, los sistemas inteligentes podrán emplearse para construir ciudades cada vez más inteligentes, mejorar la eficiencia del trabajo, optimizar las rutas de transporte, etc.

Por supuesto, los desafíos a los que se enfrenta una mayor difusión de la inteligencia artificial en la ingeniería civil son muchos. Estos incluyen costes de implementación bastante altos y producción de sistemas capaces de actuar y aprender solo en el ámbito para el que fueron diseñados. Sin embargo, la AI ha demostrado tener el potencial de transformar el sector de la construcción para bien. No hay duda de que pronto veremos su adopción a gran escala.

Mi consejo es que no te encuentre desprevenido esta transformación que está afectando rápidamente al sector AEC, y que está fuertemente vinculada al uso de modelos BIM. Revoluciona tu forma de diseñar y elige en un software BIM lo antes posible.

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AI en la ingeniería civil: 6 ejemplos de aplicación, todos los beneficios y nuevos desafíos para el futuro

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La AI en la ingeniería civil mejora la eficiencia de los proyectos de obras civiles. Descubre las ventajas que ofrece para el sector AEC

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Acondicionamiento térmico de viviendas se presentan como una alternativa válida para lograr el confort higrotérmico, en particular para aquellas personas que no pueden acceder al uso de sistemas que utilizan energías convencionales, por su elevado costo. El ahorro energético que se obtendría con la implementación del concepto de arquitectura sustentable concretamente en la planificación y ejecución de viviendas sociales produciría un gran impacto en la demanda de la matriz energética local, ya que se podría usar este ahorro energético en actividades de producción.

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Artículos

POTENCIAL DE ENFRIAMIENTO GEOTÉRMICO PARA EDIFICACIONES EN ZONA ÁRIDA

GEOTHERMAL POTENTIAL COOLING FOR BUILDINGS IN ARID ZONE

Ingeniero civil, Profesor adjunto (UNSJ), Profesional principal CONICET, Instituto de Estudios en Arquitectura Ambiental "Alberto Papparelli" - INEAA - Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño (FAUD), Universidad Nacional de San Juan (UNSJ). Consejo de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) San Juan, Argentina, mcunsulo@unsj.edu.ar

Dra. Arquitecta, Profesora titular (UNSJ), Profesional principal CONICET, Instituto de Estudios en Arquitectura Ambiental "Alberto Papparelli" - INEAA - Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño (FAUD), Universidad Nacional de San Juan (UNSJ). Consejo de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Juan, Argentina, akurbán@unsj.edu.ar

Dr. Ingeniero Electrónico, Profesor adjunto (UNSJ), Investigador Asistente CONICET, Instituto de Estudios en Arquitectura Ambiental "Alberto Papparelli" (INEAA), Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño (FAUD), Universidad Nacional de San Juan (UNSJ). Consejo de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) San Juan, Argentina, stosetti@gmail.com

Arquitecto, Profesor titular (UNSJ), Instituto de Estudios en Arquitectura Ambiental "Alberto Papparelli" - INEAA - Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño (FAUD), Universidad Nacional de San Juan (UNSJ), San Juan, Argentina, alejo_montilla@yahoo.com.ar

En el presente artículo se analiza cuantitativamente el potencial geotérmico para ser usado como sistema pasivo de refrescamiento edilicio en un ambiente árido urbano, tomando como caso de estudio el Área Metropolitana de San Juan (República Argentina). Se utiliza como insumo la base de datos climáticos y meteorológicos correspondiente a la estación verano, obtenida en el Complejo Universitario Islas Malvinas (CUIM) de la Universidad Nacional de San Juan, lugar donde el Instituto de Estudios en Arquitectura Ambiental "Arq. Alberto Papparelli" (INEAA) registra: temperatura del suelo, a distintas profundidades, y parámetros meteorológicos ambientales. Los resultados están relacionados con la identificación de gradientes y profundidades óptimas para el aprovechamiento del recurso como Sistema Pasivo de Refrescamiento Geotérmico, a fin de proveer condiciones de confort higrotérmico en zonas urbanas áridas durante el verano. En promedio, se obtiene una diferencia máxima de 8,7ºC entre la temperatura del aire y la de la tierra, a una profundidad de 3m. La longitud de los conductos enterrados necesaria resulta de 64m para una velocidad del aire de 3m/s, la cual se reduce a 27m para una velocidad de aire de 2m/s.

Palabras clave: arquitectura bioclimática; sistemas pasivos; ahorro energético

In this article the geothermal potential is quantitatively explored to be used as a passive system of building cooling in an urban arid environment, taking as a study case the San Juan Metropolitan Area. The climate database for the summer season is used as input. It was obtained at the University Malvinas Islands (CUIM) of the National University of San Juan, place where the Institute of Studies in Environmental Architecture "Arq. Alberto Papparelli"(INEAA), records temperature of the soil at different depths, and environmental meteorological parameters. The results are related with the identification of gradients and optimal depths to be used as geothermal resources for passive cooling system in order to provide hygrothermal comfort in arid urban zones during summer. In average a maximum of 8.7 °C difference between the temperature of the air and the ground to a 3m depth. The length of the underground tubes required results from 64m to a velocity of 3 m/sec, which falls down to 27m for an air speed of 2m/s.

Keywords: bioclimatic architecture; passive systems; energy savings

INTRODUCCIÓN

Los sistemas pasivos de acondicionamiento térmico de viviendas se presentan como una alternativa válida para lograr el confort higrotérmico, en particular para aquellas personas que no pueden acceder al uso de sistemas que utilizan energías convencionales, por su elevado costo. El ahorro energético que se obtendría con la implementación del concepto de arquitectura sustentable concretamente en la planificación y ejecución de viviendas sociales produciría un gran impacto en la demanda de la matriz energética local, ya que se podría usar este ahorro energético en actividades de producción. Al mismo tiempo, se consigue, mediante esta perspectiva, una reducción de las peligrosas emisiones de CO ₂ a la atmósfera (Kurbán, Cúnsulo, Álvarez, Montilla y Ortega, 2015).

La provincia de San Juan, se encuentra localizada en el centro-oeste de la República Argentina (latitud sur 31º32'; longitud oeste 69º 31'), en la diagonal árida Sudamericana. El Área Metropolitana de San Juan (AMSJ), ubicada al suroeste de la provincia, presenta un clima urbano árido (índice Thornthwaite = 0.0794) y continental (Gorczynsky [K]= 34.12). Posee elevadas amplitudes térmicas, tanto diarias como estacionales y anuales (17,3ºC), bajos tenores de humedad (promedio anual = 40,92%), régimen estival de escasas precipitaciones (anual = 77,72mm), una elevada radiación solar en todo el año (490W/m ²), como consecuencia de una nubosidad cada más reducida, y un déficit de agua de 979,28mm. Durante todo el año el viento más frecuente es del sector sur (promedio 7km/h), con ráfagas intensas asociadas a tempestades de polvo, en ocasiones, propias de un cambio de tiempo. En efecto, previo a los cambios de tiempo suele aparecer un viento local denominado "zonda", que constituye un efecto föhen, caracterizado por aire muy deshidratado y tórrido que puede durar desde unas horas hasta varios días ().

En suma, la zona de estudio posee recursos que pueden aprovecharse para dar respuestas de confort higrotérmico a la población, al tiempo que comporta una estrategia altamente sustentable al incidir directamente en el ahorro energético y, con ello, en la disminución de la contaminación ambiental (; Cabezas, 2013). Siempre que se diseñen sistemas de acondicionamiento térmico de edificios es muy importante que se valide su eficiencia a través de programas de simulación con el propósito de evaluar la pertinencia de su aplicación (Flores Larsen y Lesino, 2001).

Los insumos básicos de diseño de la mayoría de los sistemas pasivos son los registros de temperatura, radiación solar, humedad relativa y vientos; usualmente difíciles de conseguir para áreas urbanas. De ahí la importancia del banco de datos meteorológicos urbanos obtenidos en el INEAA, el cual cuenta con 20 años de registros continuados, lo que permite realizar estudios con datos certeros y confiables.

El uso de sistemas pasivos y/o híbridos para acondicionar el aire que ingresa a los edificios ha ganado creciente aceptación en los últimos años debido al ahorro económico que se logra en los requerimientos energéticos necesarios para acondicionarlos térmicamente (Flores Larsen, Hernández, Lesino y Salvo, 2001; Bansal, Misra, Agrawal y Mathur, 2010).

No ocurre lo mismo cuando el sistema pasivo es el refrescamiento geotérmico. En San Juan, previo a la realización del proyecto que dio origen al presente artículo, no se contaba con registros de temperatura ni humedad del suelo con objetivos de aprovechamiento pasivo geotérmico. Para realizar algún tipo de estimación del recurso, se recurría a datos extraídos de otras regiones con características climáticas y edáficas generalmente diferentes a esta zona. Esta escasez de datos hacía poco confiables las posibles aplicaciones de una estrategia empleada en otras latitudes con buenos resultados bioclimáticos. Las condiciones de aridez intervienen de manera directa en las propiedades termofísicas de la tierra, por lo que no es válido simplemente extrapolar las aplicaciones a otros ambientes urbanos de contextos geográficos diferentes.

La Tierra se comporta como un gran colector y acumulador de energía. El suelo ostenta muchas propiedades térmicas potencialmente valiosas debido a su alta capacidad calorífica y gran inercia térmica. Con una densidad media de 1800-2500kg/m ³, posee un calor específico de 920J/kgºK y una conductividad térmica media de 0.3W/mºK (comparada con 0.58W/mºK para el agua y 380W/mºK para el cobre). La capacidad térmica volumétrica del suelo es de alrededor de 2MJ/m ³ºK comparada con 4.5MJ/m ³ºK del agua (Iannelli y Gil, 2012). Por otra parte, su baja conductividad térmica hace que la penetración del calor en el suelo sea muy lenta, al igual que su enfriamiento (, Ahmed, Ip, Miller y Gidado, 2009).

Las propiedades térmicas del suelo hacen que las variaciones diurnas de la temperatura no penetren más allá de 0,5m, pero las variaciones anuales de temperatura, llegan hasta una profundidad de unos 4m. Más allá de estas profundidades, la temperatura de la tierra se mantiene constante todo el año ().

La sistematización del aprovechamiento geotérmico puede realizarse utilizando el fluido aire para la transferencia térmica. En ese caso, se emplean tubos enterrados cuya función es la climatización estival o invernal del aire de ventilación. El sistema consiste en hacer circular aire desde el exterior al interior del edificio a través de conductos bajo tierra, que son los que permiten el intercambio de calor (Vidal y Vidal, 2011, Bisoniya T. 2015, Tiwari, Singh, Joshi, Shyam y Prabhakant, 2014).

Según Hollmuller y Lachal (2005), la temperatura interior que se obtiene aprovechando el potencial geotérmico es de 15ºC en cualquier parte del mundo, de día o de noche, en invierno o en verano, pero estos autores no especifican la profundidad de la tubería.

Un estudio realizado en Asunción (Cohenca, Bordas y Schvartzman, 2013) indica que, a una profundidad del orden de 3,5m, se produce una estabilización de la temperatura del suelo en torno de los 23,5°C. En verano, la temperatura media ambiental es de 28,4°C siendo ésta apreciablemente superior a la media del suelo.

Investigaciones realizadas en Kusuda (EE.UU.) en 1965 determinaron que la temperatura a una profundidad mayor a 2m ya no presenta variabilidad y corresponde a la media de la temperatura anual (Baver, Gardner y Gardner, 1991).

En climas cálidos, la temperatura del suelo en verano es más fría que la temperatura exterior nocturna, pero aún muy cálida para producir un enfriamiento efectivo edilicio. Por tanto, es necesario enfriar el suelo por debajo de su temperatura natural.

Una de las experiencias llevadas a cabo en zonas de clima cálido y árido, como es el caso de San Juan, es la de Neguev (Israel). Por las características desérticas de la región, en la Universidad Ben Gurion, Sede Boquer, se experimentó cubriendo el suelo con 10cm de una capa de áridos, la cual era mojada muy temprano en la mañana. La condición fue que el suelo no fuera arenoso, a fin de que retuviera la humedad. El monitoreo consideró 10cm, 30cm y 60cm de espesor. Desde el comienzo del regado de la capa de áridos hasta que el suelo registró un equilibrio térmico, pasó aproximadamente una semana; equilibrio que se tornó continuo, siempre que no cesara el regado. Si esto último ocurría, en 5 días aumentaba la temperatura (Givoni, 1984).

Para Hazim Zaki, Al-musaed y Khalil (2005), los diseños de tubos enterrados exhiben una variada combinación en tamaño y forma: algunos sistemas tienen tubos en paralelo que terminan en una cabecera, otros presentan un prototipo radial de recolección en un sumidero central (para facilitar la eliminación de humedad) y, en otros casos, se trata sólo de un tubo. Sostienen, además, que es importante diseñar el sistema para reducir al mínimo el costo y maximizar los beneficios, y, por otra parte, que la longitud de un tubo de más de 10m, por ejemplo, es ineficiente.

De igual forma, los tubos de diámetro pequeño son más eficaces por unidad que los tubos grandes y deben colocarse lo más profundamente posible, aunque no se registra especificaciones sobre dicha profundidad (De Paepe y Janssens, 2003; Rouag, Benchabane y Mehdid, 2018).

ADQUISICIÓN DE DATOS

A efectos de evaluar el real potencial de enfriamiento del sistema geotérmico en una zona árida y ante tanta disparidad de valores en la bibliografía específica, en el INEAA se está desarrollando una investigación con medición de valores de temperatura y humedad in situ. Desde diciembre de 2018 se registran valores de temperatura y humedad del subsuelo en un área suburbana de San Juan (Rivadavia-San Juan), en simultáneo con mediciones de parámetros ambientales.

El sector en estudio ( Figura 1) se ubica en el Complejo Universitario Islas Malvinas (CUIM) de la Universidad Nacional de San Juan (UNSJ), complejo que congrega a varias facultades dependientes de la UNSJ. Geográficamente, se encuentra en el departamento de Rivadavia, situado al oeste de la ciudad capital de San Juan ( Figura 1).

Con el fin de identificar los suelos presentes en el sector de estudio y reconocer las principales características y cualidades que permitan entender su origen, conocer sus propiedades físicas y químicas y poder clasificarlos taxonómicamente, se realizó un estudio (Pittaluga, Ocaña y Cortez, 2019) cuyos objetivos específicos fueron:

Caracterización edafológica del sector a analizar

Determinación de propiedades físicas de los suelos

Muestreo para caracterización de propiedades en laboratorio

Clasificación taxonómica de los suelos presentes

El sitio de observación se encuentra en la porción proximal del mega-abanico de Tulúm, geoforma desarrollada en el denominado valle de Tulúm, que corresponde a una depresión intermontana de origen tectónico, rellena con centenares de metros de depósitos fluviales de edad cuaternaria. Las muestras analizadas presentan una estructura en bloques relativamente grandes que indican que el suelo resiste a la penetración y al movimiento del agua. El tamaño promedio de los agregados individuales se puede clasificar como grueso a muy grueso y el grado de desarrollo es muy fuerte. Con el análisis de pH, las capas seleccionadas evidencian, asimismo, valores que oscilan entre 6.67 y 8.03, a partir de los cuales es posible clasificar al suelo como moderadamente básico a neutro. Los escasos contenidos de materia orgánica en las muestras indican la presencia de un suelo joven, desarrollado en climas secos y cálidos, derivados de materiales con texturas gruesas.

Para las mediciones geotérmicas se instalaron pares de termocuplas desde 0,50m hasta 3,00m de profundidad ( Figura 2 c), con un intervalo de 0,50m y un sensor de humedad a una profundidad de 1,5m. La información se almacenó en una tarjeta SIM colocada en el dispositivo electrónico de control que recibía la señal de los sensores enterrados. A esta información se accedió periódicamente con una notebook, la que fue complementada con los registros de una estación meteorológica automática ( Figura 2 a y b), que mide temperatura y humedad relativa del aire, radiación solar, precipitaciones y presión atmosférica, entre otras variables. Los registros de ambos sistemas se realizan con intervalos de 1 hora.

Fuente: Elaboración de los autores.

PROCESAMIENTO DE DATOS DE TEMPERATURA

La información meteorológica recabada se procesó para obtener las condiciones propias del verano, considerando el período comprendido entre los meses de diciembre de 2018, enero y febrero de 2019. Se promediaron los pares de registros horarios a igual profundidad y, posteriormente, los 60 valores correspondientes a cada hora del día, obteniéndose así un registro para cada hora del día promedio de verano. En la Figura 3 se exponen la temperatura ambiente y las registradas a distintas profundidades de suelo, en el período considerado.

Los valores promedio para cada hora del período estudiado se muestran en la Tabla 1.

Fuente: Elaboración de los autores.

En la Figura 4 se grafican los promedios horarios estacionales para verano de las variaciones de temperatura del aire y del suelo a distintas profundidades.

Si bien hasta el presente la cantidad de registros en el CUIM es escasa (7 meses), las mediciones realizadas no confirman las estimaciones de Hollmuller y Lachal (2005), según las cuales, en cualquier parte del mundo, de día o de noche, en invierno o en verano se tienen temperaturas del suelo de 15ºC. En cambio, se acercan en mayor medida a lo sostenido por ), quienes establecen que la temperatura a una profundidad de 2m corresponde a la media de la temperatura anual. Al respecto, y como indica la estadística del clima urbano del Área Metropolitana de San Juan (Ortega, Montilla y Cúnsulo, 2013), la temperatura a 2m de profundidad es de 21.07ºC.

Para ), las propiedades térmicas del suelo hacen que las variaciones diurnas de la temperatura no penetren más allá de 0,5m, pero las variaciones anuales de temperatura llegan hasta una profundidad de unos 4m. Más allá de estas profundidades, la temperatura de la tierra se mantiene constante todo el año. Su valor es aproximadamente 1,7ºC mayor que el valor medio de la temperatura anual del aire en superficie. No obstante, se observa que las temperaturas registradas por los sensores instalados en el CUIM muestran valores superiores a los indicados por esa bibliografía.

Con los valores de temperatura del suelo obtenidos, se elaboraron dos gráficos que muestran el perfil de esa variable climática en las horas de máxima y mínima exterior (07h y 17h). Estos se presentan en las Figuras 5 y 6, respectivamente.

APLICACIÓN DEL SISTEMA GEOTÉRMICO EN LA CLIMATIZACIÓN DE UNA VIVIENDA SOCIAL

A efectos de diseñar el sistema de refrescamiento geotérmico, aplicándolo a una vivienda bioclimática de tres dormitorios de interés social (Kurbán, Cúnsulo, Matar, Ripoll y Ortega, 2017), se parte del cálculo del caudal necesario para climatizar el volumen de la vivienda, el cual fue de 212m ³/h. Inicialmente, se considera una velocidad de 3m/s dentro del conducto de PVC de 200mm de diámetro y 5,9mm de espesor de pared, con una conductividad térmica λ = 0.17W/mºK.

El caudal de aire 𝑞 𝑡 que pasa por cada ducto está dado por la siguiente expresión:

Donde,

Con este valor se calcula la cantidad de ductos necesarios en función del caudal necesario y del disponible, de acuerdo a la sección del ducto seleccionado. Se redondea al entero superior.

Es decir que con un solo tubo alcanza para cubrir la demanda de aire. Con este valor, se calcula la longitud de la tubería en función de la temperatura interior deseada (25ºC), del aire de entrada (33,15ºC) y de la del terreno a 3m de profundidad (24.4ºC).

Para determinar la superficie de intercambio de calor y la longitud de la tubería, es necesario calcular la temperatura media dentro del conducto 𝑇 𝑚𝑎 .

Siendo 𝑇 𝑎𝑒 la temperatura a la entrada del ducto (ºC) y 𝑇 ??𝑠 la temperatura a la salida.

A fin de evaluar el intercambio de calor entre el suelo y el aire que circula, se calcula la resistencia térmica (m ² ºC/W) del conducto, la cual está dada por la resistencia de conducción 𝑅 𝑐𝑜𝑛𝑑 y la resistencia de convección 𝑅 𝑐𝑜𝑛𝑣 .

Para definir la 𝑅 𝑐𝑜𝑛𝑑 , se tiene en cuenta el espesor de la pared del ducto (e=0.0059m) y la conductividad térmica (𝜆=0.17W/mºK)

La resistencia por convección 𝑅 𝑐𝑜𝑛𝑣 es función de la velocidad del aire, 𝑣 (m/s) está dada por la expresión:

En consecuencia,

El flujo de calor medio por unidad de superficie 𝜙 𝑚 (W/m ²) es proporcional a la diferencia de temperatura entre el suelo 𝑇 𝑡𝑖𝑒𝑟𝑟𝑎 y el interior del ducto 𝑇 𝑚𝑎 e inversamente proporcional a la resistencia térmica de la pared del ducto.

La energía que es necesaria extraer del aire dentro del ducto es 𝐸 𝑒 (Ws/m ³) y está dada por la fórmula:

Siendo:

De la carta psicométrica, que considera una humedad relativa del 35%, se obtienen los valores de 𝑖 y 𝑉 𝑒 a la entrada y a la salida, contemplando las temperaturas de aire a la entrada y salida, respectivamente.

Temperatura Aire de Entrada (𝑇 𝑎𝑒 ) = 33.15ºC

Humedad Relativa = 35%

De la carta psicométrica, se obtiene entonces:

Entalpia del Aire Seco 𝑖 = 62kJ/Kg

Volumen Específico del Aire 𝑉 𝑒 = 0.88m ³/Kg

Temperatura Aire de Salida (𝑇 𝑎𝑠 ) = 25ºC

Humedad Relativa = 35%

De la carta psicométrica, se obtiene entonces:

Entalpia del Aire Seco 𝑖 = 42.5kJ/Kg

Volumen Específico del Aire 𝑉 𝑒 = 0.85m ³/Kg

Reemplazando los valores en la fórmula anterior, se obtiene:

El área de intercambio necesaria 𝑆 (m ²) resulta:

Para calcular la longitud del ducto, resta dividir la superficie de intercambio, teniendo en cuenta el diámetro (𝐷) de los caños.

Si se baja la velocidad del aire a 2m/s, el caudal de aire que circularía por los ductos sería de 0.06m ³/s, y la longitud de los ductos podría reducirse a 27m.

CONCLUSIONES

El sistema de enfriamiento geotérmico es una buena alternativa a considerar para el acondicionamiento térmico de verano, especialmente en las horas en que la temperatura del aire exterior es de 35ºC o más, ya que se consigue un salto térmico de 11ºC. A esto se le debe agregar el efecto de refrescamiento que produce la ventilación por el movimiento del aire impulsada desde los ductos (Neila F., Bedoya C. (2001).

El sistema no es efectivo en algunas horas, sobre todo en las nocturnas, cuando la temperatura del aire exterior es más baja que la del suelo a 3m de profundidad. En estos casos, la estrategia de ventilación nocturna es más efectiva, a causa del refrescamiento.

La temperatura a 3m de profundidad en verano resulta aproximadamente 3ºC más elevada que el promedio anual de temperatura del aire, con las características del suelo presente en el lugar de las mediciones. Esto puede variar en presencia de otro tipo de suelo, lo cual deberá validarse mediante estudios de campo.

La temperatura del suelo presenta una tendencia a seguir decreciendo en función de la profundidad, más allá de los 3m con el tipo de suelo analizado. En consecuencia, se podría obtener un mayor salto térmico enterrando la tubería a mayor profundidad, pero se debería estudiar el mayor sobrecosto a fin de evaluar su factibilidad y el tiempo de amortización.

A partir de los valores hallados, se puede afirmar que la implementación de un sistema geotérmico para refrescamiento edilicio resulta altamente beneficiosa desde el punto de vista del confort térmico de los habitantes y contribuye a generar importantes ahorros de dinero en climatización edilicia, es decir, colabora con la sustentabilidad del hábitat humano.

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POTENCIAL DE ENFRIAMIENTO GEOTÉRMICO PARA EDIFICACIONES EN ZONA ÁRIDA

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Artículos POTENCIAL DE ENFRIAMIENTO GEOTÉRMICO PARA EDIFICACIONES EN ZONA ÁRIDA GEOTHERMAL POTENTIAL COOLING FOR BUILDINGS IN ARID ZONE Ingeniero civil, Profesor adjunto (UNSJ), Profesional principal CONICET, Instituto de Estudios en Arquitectura Ambiental "Alberto Papparelli" - INEAA - Facultad de Arquitectura, Urbanismo y Diseño (FAUD), Universidad Nacional de San Juan (UNSJ).

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La construcción modular es un enfoque innovador en la industria de la construcción que implica la fabricación de componentes o módulos prefabricados en una ubicación controlada, como una fábrica, y luego ensamblar estos módulos en el sitio de construcción para crear edificios completos. En lugar de construir una estructura de manera tradicional, pieza por pieza en el lugar, la construcción modular se basa en la idea de crear partes estandarizadas y repetibles que se pueden unir en diversas configuraciones.

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Qué es una construcción modular: qué es y cuáles son sus ventajas

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Te explicamos qué es la construcción modular, en qué consiste, qué diferencias tiene con la construcción tradicional y cuáles son sus ventajas.

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El modelado de flujo de tráfico es un enfoque en la ingeniería civil que implica el uso de técnicas matemáticas, computacionales y de análisis de datos para comprender, simular y predecir cómo se mueven los vehículos en las redes de transporte, como carreteras, calles y autopistas. El objetivo principal es optimizar el flujo de tráfico y mejorar la eficiencia de los sistemas de transporte, reduciendo la congestión, minimizando los tiempos de viaje y aumentando la seguridad vial.

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Construir una simulación del flujo vial para entender las condiciones en las que se encuentra y resolver problemas.