Gemelos digitales: cómo los modelos virtuales de edificios crean un valor añadido sostenible

Un gemelo digital es una imagen virtual exacta de un objeto real, en este caso un edificio o una instalación de infraestructura. Con la ayuda de sensores IoT, big data e inteligencia artificial, un edificio físico se monitoriza continuamente y sus datos se transfieren a un modelo digital en tiempo real. El resultado es una imagen virtual que representa todos los detalles y condiciones del edificio real, proporcionando información valiosa para la planificación, utilización y mantenimiento.

Detalle interesante: la idea de los gemelos digitales surgió originalmente en la industria aeroespacial, donde se utilizaban modelos virtuales para supervisar y analizar aeronaves. Hoy en día, esta tecnología se está abriendo camino en el sector de la construcción y el inmobiliario, donde promete efectos transformadores similares.

Los gemelos digitales se basan en tecnologías muy desarrolladas que recogen y procesan datos precisos y continuos sobre el estado y la utilización de un edificio.

IoT (Internet de las cosas)

Los dispositivos IoT, como sensores y actuadores, recopilan continuamente datos sobre temperatura, humedad, consumo de energía y otros. Estos datos se registran en tiempo real y se transfieren al modelo digital, lo que permite supervisar el edificio en tiempo real.

Big data y análisis de datos

Las enormes cantidades de datos generados por los dispositivos IoT deben almacenarse y analizarse. Aquí es donde entran en juego los big data, que permiten estructurar y analizar estos datos. El análisis de estos datos proporciona información importante sobre el estado y la eficiencia del edificio.

Inteligencia artificial (IA)

La IA desempeña un papel fundamental en el análisis de big data. Los algoritmos de aprendizaje automático pueden utilizarse para identificar problemas potenciales, como la necesidad de reparaciones o el uso ineficiente de la energía, y hacer predicciones para optimizar el uso del edificio.

Computación en la nube

Como los gemelos digitales implican grandes modelos de datos, es esencial una infraestructura de alto rendimiento para almacenar y procesar los datos. La nube proporciona el espacio de almacenamiento y la potencia de cálculo necesarios, además de permitir la colaboración entre distintas ubicaciones.

Ejemplo práctico: En un innovador proyecto de construcción en Londres, un nuevo complejo de oficinas utiliza IoT e IA para supervisar el consumo de energía y los requisitos de mantenimiento. Los datos recopilados se almacenan en la nube y se analizan a diario, lo que ha reducido el consumo de energía en un 15 %.

Los gemelos digitales se utilizan ampliamente en el sector de la construcción y en la gestión de edificios. Permiten una planificación precisa, facilitan el seguimiento de la construcción y contribuyen a la eficiencia y sostenibilidad del edificio a largo plazo.

Fase de planificación

Un gemelo digital puede crearse ya en la fase de planificación de un proyecto de construcción. Los arquitectos e ingenieros utilizan el modelo digital para crear simulaciones y ver cómo reacciona el edificio ante diversas influencias. Esto puede ayudar a minimizar de antemano los errores de construcción y maximizar la eficiencia del diseño.

Construcción y supervisión de obras

Durante la fase de construcción, el gemelo digital proporciona una supervisión continua de la obra. Los sensores IoT recopilan datos sobre el progreso, el consumo de materiales y otros parámetros relevantes. Esto permite reconocer y rectificar las desviaciones del plan en una fase temprana. La seguridad en la obra también mejora con los gemelos digitales, ya que los riesgos potenciales pueden reconocerse en una fase temprana.

Gestión y mantenimiento de instalaciones

Una vez terminado el edificio, el gemelo digital se utiliza para la gestión de las instalaciones. Los datos recopilados pueden utilizarse para supervisar el estado de los elementos del edificio y planificar las tareas de mantenimiento de forma proactiva. El gemelo digital garantiza la utilización eficiente del edificio y la reducción de los costes de explotación a largo plazo.

Ejemplo práctico: un hospital de Múnich utilizó gemelos digitales para controlar el sistema de aire acondicionado y calefacción de forma más eficiente. Controlando la temperatura y la calidad del aire en tiempo real, fue posible reducir el consumo de energía en un 20% y optimizar el clima interior para los pacientes y el personal.

Los gemelos digitales ofrecen una serie de ventajas, pero también plantean retos y obstáculos, principalmente relacionados con la implantación y la protección de datos.

Ventajas

1. Precisión y eficiencia: la réplica exacta del edificio y la supervisión en tiempo real permiten utilizar los recursos de forma óptima y detectar errores en una fase temprana.
2. Ahorro de costes: El mantenimiento proactivo y la optimización del uso del edificio pueden reducir los costes de reparación y funcionamiento.
3. Mejora de la sostenibilidad: los gemelos digitales fomentan una construcción respetuosa con el medio ambiente y que ahorra recursos, ya que los materiales y la energía se utilizan de forma más eficiente.
4. Mayor seguridad: los gemelos digitales hacen visibles los riesgos en una fase temprana, lo que aumenta la seguridad en las obras y en el funcionamiento de los edificios.

Retos

1. Elevados costes de implantación: La introducción de un gemelo digital requiere elevadas inversiones en hardware, software y formación.
2. Complejidad: La implantación y utilización de un gemelo digital es compleja y requiere conocimientos técnicos específicos.
3. Seguridad de los datos: Dado que se recopila y almacena una gran cantidad de datos, se requieren medidas de seguridad para proteger la información sensible.
4. Escalabilidad: el esfuerzo necesario para crear y mantener un gemelo digital puede resultar complicado para edificios muy grandes o antiguos.

Opinión de los expertos: Según una encuesta del Instituto Fraunhofer, el 65% de las empresas del sector de la construcción considera que los elevados costes de implantación son el mayor obstáculo a la hora de introducir los gemelos digitales.

Una de las principales ventajas de los gemelos digitales es su contribución a la construcción sostenible. El control y la supervisión precisos de los edificios pueden ahorrar valiosos recursos y reducir la huella ecológica.

Ahorro de material

Ya en la fase de planificación, los arquitectos pueden utilizar gemelos digitales para calcular con precisión las necesidades de material, lo que reduce la sobreproducción y el desperdicio de materiales de construcción.

Eficiencia energética

Los gemelos digitales permiten controlar con precisión el consumo de energía. La monitorización continua de los datos permite optimizar los sistemas de calefacción, ventilación y refrigeración. Los sistemas de iluminación y aire acondicionado también pueden controlarse en función de las necesidades, lo que reduce aún más el consumo de energía.

Prolongación del ciclo de vida

Los gemelos digitales permiten supervisar todo el ciclo de vida de un edificio y llevar a cabo medidas de mantenimiento en una fase temprana. El mantenimiento predictivo evita daños y aumenta la longevidad de los componentes del edificio.

Proyectos de construcción sostenible: Un gran edificio residencial de Zúrich utiliza gemelos digitales para optimizar el consumo de energía y reducir las emisiones de CO₂. El control inteligente de la calefacción y la ventilación ahorra al edificio un 18% en costes energéticos cada año.

El desarrollo de gemelos digitales avanza y ofrece enfoques prometedores que seguirán cambiando el sector de la construcción.

1. Integración de la realidad virtual y aumentada: la vinculación de los gemelos digitales con la realidad virtual y la realidad aumentada permite experimentar los proyectos de construcción en un entorno virtual ya en la fase de planificación y poner a prueba las decisiones de diseño.
2. Gestión autónoma de edificios: en el futuro, los gemelos digitales controlados por IA podrían gestionar edificios de forma autónoma, por ejemplo, controlando la calefacción y la iluminación en función de la ocupación.
3. Redes mundiales: los gemelos digitales podrían conectarse en red en todo el mundo, mejorando la eficiencia y la sostenibilidad de ciudades y regiones enteras.

Perspectivas de futuro: El ayuntamiento de Singapur está trabajando en un proyecto para crear una copia digital completa de la ciudad con el fin de supervisar y optimizar en tiempo real el desarrollo urbano, las infraestructuras de transporte y el impacto medioambiental.

Los gemelos digitales son una de las tecnologías con mayor proyección de futuro en el sector de la construcción y la propiedad inmobiliaria. Permiten una planificación precisa, mejoran la eficiencia y fomentan la gestión sostenible de los edificios. Las empresas que invierten en gemelos digitales no sólo se aseguran una ventaja competitiva, sino que también realizan una importante contribución a la sostenibilidad. El desarrollo continuo y la creciente gama de aplicaciones hacen de los gemelos digitales una tecnología indispensable para el futuro de la arquitectura y la construcción.

Reflexión final: los gemelos digitales no sólo están revolucionando los edificios, sino también la forma en que concebimos las ciudades sostenibles e inteligentes.

Por cierto, el cartel del cine Blauer Stern en el edificio de estilo guillermino de la animada Hermann-Hesse-Straße de Berlín-Pankow no ha cambiado en muchas décadas. En el interior han cambiado muchas cosas.