Potencial de la Realidad Virtual en los análisis de los ciclos de vida de las edificaciones

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Potencial de la Realidad Virtual en los análisis

de los ciclos de vida de las edificaciones

Mg. Ing. Jaime Arriagada Araya

Académico de la Escuela de Obras Civiles y Construcción Universidad Central de Chile

Arquitecto e Ingeniero, Candidato a Doctor UPM [email protected]

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Tabla de Contenidos

1. Introducción

2. Realidad aumentada, mixta y virtual 3. Análisis del ciclo de vida

4. Escenario futuro de la Arquitectura e Ingeniería mundial

5. Ejemplos de RA+RM+RV para la Industria de la construcción

6. Cierre

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Introducción

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Recientes estudios han identificado que los edificios en el mundo son responsables del 30-40% del uso de la energía

y del 40-50% de la emisión de gases con efecto

invernadero en el mundo, la incorporación de tecnología es siempre un buen aliado para mejorar la eficiencia de

los procesos en su más amplio sentido.

Hoy se presentarán los asociados a la “Realidad virtual”

LCA Framework for the building industry. Fuente: Adb Rashid, Yusoff (2015)

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Realidad aumentada, mixta

y virtual

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https://www.forbes.com/sites/quora/2018/02/02/the-difference-between-virtual-reality-augmented-reality-and-mixed-reality/

Realidad virtual, aumentada y mixta

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REALIDAD AUMENTADA: Permite superponer elementos virtuales sobre elementos comunes de nuestra realidad, utilizando sensores comunes de encontrar en equipos computacionales.

Incorporación de información virtual a un entorno físico del mundo real, a través de un dispositivo no inmersivo, con un importante nivel de uso tecnológico de la plataforma utilizada:

Cámara, Sensores, Georeferenciador,

Redes entre otros.

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REALIDAD MIXTA: Permite superponer elementos virtuales sobre nuestra visión de la realidad, mediante tecnología holográfica que mezcla, en tiempo real, la imagen real con la proyectada.

Mezcla de realidad virtual y realidad aumentada mediante elementos

tecnológicos diseñados

específicamente para tales efectos:

CAVE (Cave Automatic Virtual

Environment), HMD (Head Mounted

display), HUD (Head-up Display)

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REALIDAD VIRTUAL: Escenarios pre modelados con altos niveles de percepción de realidad e interacción, donde el usuario utiliza diversos elementos – especialmente en las extremidades – para acceder a dicho escenario.

Tecnología iniciada durante la Segunda Guerra Mundial en el MIT para simular vuelos; constantemente abordada en la industria del entretenimiento, capacitación y otros aspectos que requieren escenarios complejos de utilizar en la realidad.

Sensorama – 1950 / Research DataSuit – 1989

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Constantes esfuerzos por llevar elementos digitales a la vida

First HDM The Sword of Damocles (1965)

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Constantes esfuerzos por llevar la vida a un mundo digital

NASA VR System desarrollado por Warren Robinett ( 1986 )

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Gráficos realistas mejoran la percepción de la acción en desarrollo

3DS MAX INTERACTIVE DEMO

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Análisis del ciclo de vida

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El consumo energético y la emisión de gases en la edificación se puede estudiar a partir de sus diversos componentes

Diseño Abastecimiento Construcción

Puesta en marcha

Operación y mantenimiento

Demolición

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ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA: Está asociado al concepto de economía circular, en la industria de la Construcción es importante porque puede medir sistemáticamente cada impacto ambiental en cada proceso desde la cuna hasta la tumba.

Sala, Serenella & Reale, Francesca & Cristóbal, Jorge & Pant, Rana. (2016). Life cycle assessment for the impact assessment of policies. 10.2788/318544.

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ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA: Está asociado al concepto de economía circular, en la industria de la Construcción es importante porque puede medir sistemáticamente cada impacto ambiental en cada proceso desde la cuna hasta la tumba.

Sartori I, Hestnes AG. Energy use in the life cycle of conventional and lowenergy buildings: a review article,. Energy Build 2007;39(3):249–57.

Asif M, Muneer T, Kelley R. Life cycle assessment: a case study of a dwelling home in Scotland,. Build. Environ 2007;42(3):1391–4.

Zabalza Bribián I, Aranda Usón A, Scarpellini S. Life cycle assessment in buildings: State-of-the-art and simpliﬁed LCA methodology as a complement for building certiﬁcation,. Build. Environ 2009;44(12):2510–20.

Fabricación / Extracción de

materiales

Construcción Funcionamiento Demolición / reciclaje Distribución y

transporte Diseño

 En cada fase una cantidad importante de energía es consumida y, al mismo tiempo una emisión considerable es liberada.

 La energía se consume directamente durante la ejecución, uso y la demolición e

indirectamente durante la producción de los materiales.

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ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA: Estructura propuesta adaptada para el sector edificación a partir de varias publicaciones científicas.

Resultados de acuerdo a las características del proyecto, pocas veces comparables.

A B C

D

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DEFINICIÓN DE LOS OBJETIVOS Y ALCANCES: Determina qué procesos deben incluirse y deben ser incluidos en los objetivos del estudio.

Límites del sistema: en general desde la cuna (cradle) hasta la tumba (grave) Unidad funcional: en general se adoptan m2 / año

Horizonte de tiempo (Lifespan): en general se adopta 50 años.

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ANÁLISIS DE INVENTARIO: Determina qué procesos deben incluirse y deben ser incluidos en los objetivos del estudio.

MATERIAL DATA:

 Cubicación.

 Tipo de material.

 Datos de campo.

TRANSPORTATION DATA

 Distancias de transporte promedio de fábrica a sitio.

 Fabricantes más cercanos.

CONSTRUCTION DATA

 Definidos en los documentos del proyecto incluyendo su planeación.

 Impactos derivados de las operaciones de construcción.

 Energía y combustibles utilizados en el lugar.

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ANÁLISIS DE INVENTARIO: Determina qué procesos deben incluirse y deben ser incluidos en los objetivos del estudio.

OPERATIONAL DATA:

 Energía operativa

 Trabajos de mantenimiento

 Consumo de energía según el sistema HVAC, iluminación, ACS y aparatos eléctricos.

MAINTENANCE DATA

 Recambio de techumbre, pintura, ventanas, muebles.

 Percepción a partir de la terminación del elemento.

 Esperanza de vida de los componentes de una vivienda.

END-OF-LIFE DATA

 Poco estudiada pero con alto potencial debido a la

capacidad de reciclaje de los materiales de la industria.

 Se evalúa la maquinaria de demolición y el transporte a botadero.

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EVALUACIÓN DE IMPACTO: Los resultados de inventario se evaluarán en torno a su potencial impacto ambiental, diferentes metodologías de medición de acuerdo a los casos a abordar y los países en donde se encuentran.

ILCD Handbook: Analysing of existing Environmental Impact Assessment methodologies for use in Life Cycle Assessment First edition

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EVALUACIÓN DE IMPACTO: Los resultados de inventario se evaluarán en torno a su potencial impacto ambiental, diferentes metodologías de medición de acuerdo a los casos a abordar y los países en donde se encuentran.

G. Finnveden , M.Z. Hauschild , T. Ekvall , J. Guine, R. Heijungs, S. Hellweg , A. Koehler, D. Pennington, S. Suh, Recent developments in Life Cycle Assessment, Journal of Environmental Management 91 (2009) 1–21

ILCD Handbook: Analysing of existing Environmental Impact Assessment methodologies for use in Life Cycle Assessment First edition

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130 H. Islam et al. / Renewable and Sustainable Energy Reviews 42 (2015) 129–140

Summ ar y of L CA results fr om rec en t Aus tr alia n stu di es.

GHG: GREEN HOUSE GAS CED: CUMULATIVE ENERGY DEMAND

MIN MAX PROM MIN MAX PROM

Construction 27% 32% 29% Construction 31% 44% 38%

Operation 68% 76% 72% Operation 67% 80% 74%

Maintenance 4% 6% 5% Maintenance 5% 6% 6%

Disposal -1% -2% -1% Disposal -1% -3% -2%

98% 112% 105% 102% 127% 115%

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Summ ar y of L CA result s fr om rec en t Eur o pea n stu di es.

GHG: GREEN HOUSE GAS CED: CUMULATIVE ENERGY DEMAND

MIN MAX PROM MIN MAX PROM

Construction 10% 19% 15% Construction 14% 20% 17%

Operation 25% 84% 54% Operation 68% 77% 73%

Maintenance 7% 11% 9% Maintenance 6% 13% 10%

Disposal 2% 3% 2% Disposal 1% 2% 2%

44% 118% 81% 89% 112% 101%

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22,0%

GREEN HOUSE

GAS

70,0%

ESCENARIO ACTUAL:

AR + VR + MR: PRINCIPALMENTE EN ETAPAS DE ABASTECIMIENTO Y CONSTRUCCIÓN

1,0%

27,0%

CUMULATIVE

ENERGY DEMAND

81,0% 0,0%

0,03%

GREEN HOUSE

GAS (CL)

95,9%

0,03%

CUMULATIVE ENERGY DEMAND (CL)

91,8%

4,0%

8,1%

Fabricación / Extracción

de materiales

Construcción Operación y mantenimiento

Demolición / reciclaje Distribución y

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Escenario futuro de la Ingeniería y

Arquitectura mundial

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Fabricación / Extracción de

materiales

Construcción

Operación y mantenimient

o

Demolición / reciclaje Distribución y

MAYOR CONSUMO MAYOR CONSUMO MAYOR CONSUMO MENOR CONSUMO MENOR CONSUMO MENOR CONSUMO

https://gluckplus.com/project/the-stack

https://www.indesignlive.com/the-ideas/unstudio-art-science-digital-fabrication http://www.mevaformwork.com/en/index.php

https://www.weser-ems-hallen.de/ewe-arena

INCORPORACIÓN DE: Prefabricación, robótica, automatización, eficiencia,

parametrización

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La incorporación tecnológica, incluyendo AR + VR + MR, toma nuevos enfoques en la edificación futura y su ciclo

de vida

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Ejemplos de RA+RM+RV para la Industria de

la construcción

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BIM: Proceso de generación y gestión de datos de un edificio durante su ciclo de vida.

Diseño

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MATTERPORT: Registro interactivo de recintos mediante modelos tridimensionales, posibles de revisar en pantalla y mediante realidad virtual.

https://matterport.com/

Diseño

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NUBE DE PUNTOS: Conjunto de vértices en un sistema de coordenadas tridimensional, creadas con un sistema laser que termina representando una superficie.

https://www.nubedepuntos.cl/

Diseño

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OCULUS: Plataforma de Realidad virtual de Facebook.

https://www.oculus.com/

Diseño / F abric ación

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HOLOLENS: Producto asociado a la categoría de “Smartglasses” Realidad aumentada de Microsoft.

https://www.microsoft.com/en-us/hololens

Cons trucc ión / F abric ación / Oper aci ón y man tenimien to / Dis tribución

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DAQRI: Producto asociado a la categoría de “Smartglasses” pero con factores de seguridad que lo hacen ser enfocado a la industria manufacturera

https://daqri.com/

Cons trucc ión / F abric ación / Oper aci ón y man tenimien to / Dis tribución

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DACRI: Producto asociado a la categoría de “Smartglasses” pero con factores de seguridad que lo hacen ser enfocado a la industria manufacturera

https://daqri.com/

Cons trucc ión / F abric ación / Oper aci ón y man tenimien to / Dis tribución

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Cierre

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 La realidad virtual, aumentada y mixta son tecnologías con potencial en la industria de la Construcción.

 El consumo energético y el aporte de gases con efecto invernadero se produce principalmente en etapas conocidas del ciclo de vida de los proyectos, dicha distribución se verá modificada frente a los cambios de paradigmas en la industria.

 Industria con un uso intensivo de programas computacionales en oficina, pero sin integración de dicha información en procesos asociados a ejecución.

 Tecnología permite visualizar, interactuar, seguir y validar un proyecto que se ubica geográficamente en cualquier parte del mundo, así como optimizar procesos antes, durante y después de su ejecución.

 Reconocer esta relación – herramientas versus ciclo de vida para una

industria futura, permitirá establecer estrategias normativas - en actores

públicos – y de inversión en los actores privados.

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