Los residuos de construcción y demolición cuentan con un gran potencial de reciclaje y reutilización, siendo uno de los elementos claves en la economía circular. Sin embargo, una gestión ineficaz de los procesos de separación y recuperación de estos residuos hacen que su circularidad alcance únicamente el 15%. El proyecto europeo HISER, realizado bajo el programa de investigación e innovación Horizonte 2020, ha desarrollado una herramienta para la digitalización de estos procesos, cuyo objetivo es planificar procesos de demolición y recuperación de materiales más eficaces y precisos.
El volumen de residuos que se generan en las operaciones de construcción y demolición (RCD) es de 350 Mt/año en la UE28. Estos residuos poseen una gran capacidad para el reciclaje y reutilización, que se ve reflejado en el creciente mercado de áridos reciclados y fracciones de cemento. A pesar del potencial de circularidad de los RCD, se estima que su reciclaje es inferior al 15%.
A pesar de que la tecnología utilizada para la separación y la recuperación de los RCD está bien establecida, es fácilmente accesible y de bajo costo, se ha podido comprobar que la planificación y la gestión de los residuos afecta significativamente a la eficacia y calidad de los materiales y productos recuperados. Se estima que el 80% de los RCD podrían recuperarse si se gestionan adecuadamente.
Un aspecto clave de la gestión adecuada de los residuos es la selección y separación anticipadas de los materiales: cuanto mejor sea la separación de los RCD, más eficaz y de mayor calidad serán los materiales y productos recuperados. Sin embargo, la viabilidad del reciclado de los RCD dependerá en gran medida de la preparación preliminar de un inventario realista de los elementos de construcción y de una predicción precisa de las corrientes de desechos resultantes. Ello impulsará una mejor planificación de las obras de demolición, así como la optimización de las actividades de clasificación in situ, la logística, los contenedores y transportes, y el tratamiento final.
Proyecto europeo HISER
Para hacer frente a todos estos retos, en el marco del proyecto europeo HISER, desarrollado entre 2015 y 2019 por 25 compañías de 10 países europeos, y coordinado por Tecnalia, se ha desarrollado una aplicación web de apoyo a la auditoría pre-demolición de edificios.
Esta herramienta combina el manejo y visualización de un modelo BIM arquitectónico simple del edificio con una base de datos de los elementos constructivos más habituales, de forma que permite conocer los materiales presentes en el edificio, tanto en tipo como en cantidad.
A partir de esta información y de las técnicas de demolición seleccionadas, se obtienen las fracciones de residuo resultantes correspondientes a la Lista Europea de Residuos, con su peso y volumen estimado, con lo que se facilita la planificación de los recursos de contenerización y transporte, así como su gestión final.
Casos de estudio
Durante el proyecto se realizaron 4 casos de estudio que abarcan diferentes situaciones geográficas y demoliciones, totales y parciales, y que han permitido comprobar la precisión en la predicción de los residuos, así como conocer el efecto en el coste y plazo de realización de estas tareas.
Los casos de estudio incluyen dos edificios no residenciales situados en Holanda (demolición) y Sevilla (renovación y restauración), la demolición de un edificio residencial de tres plantas en Polonia y la demolición de un edificio de funciones mixtas (una estación de tren) en Durango (País Vasco).
En los casos de Holanda y Polonia, el modelado en 3D de los planos para su posterior conversión a modelo BIM e incorporación en la herramienta BIM-SD, fue diseñado manualmente a partir de documentos antiguos. En el caso de Durango, para facilitar el proceso, el plano 3D fue trazado con la ayuda de un láser 3D mediante la nube de puntos resultante.
La validación de la herramienta en los primeros estudios facilitó la detección y subsanación de problemas de programación, de modo que se ha seleccionado este último caso (País Vasco) como el más representativo. En este caso de estudio se evaluó la agilidad y la precisión de la herramienta HISER BIM SD en comparación con los resultados obtenidos mediante la solución existente basada en una simple hoja de datos para la predicción de residuos (EEH-Aurrezten).
Caso de estudio en el País Vasco
El edificio a demoler era una antigua estación de tren, que albergaba oficinas, almacenes, aseos y pisos residenciales para el personal. En general, la estructura (pilares, vigas y losas) era de hormigón armado, las paredes interiores de mampostería de ladrillo cerámico y el techo era en su mayoría de madera y tejas. Estaba compuesto por 3 módulos anexos, con una superficie total construida de aproximadamente 1.700 m2.
El proceso completo para la auditoría pre-demolición mediante la herramienta BIM SD consiste en los siguientes pasos: inspección del edificio, modelado, inventario de elementos, y estrategia de demolición.
Primero se procede a la inspección del edificio in-situ (obligatorio para comprobar la seguridad estructural y confirmar la inexistencia de materiales peligrosos). Después se procede a elaborar el modelado del edificio. Para ello se realiza previamente el escaneado de las superficies interiores y exteriores con un escáner LEIKA sobre trípode, integración de las nubes de puntos resultantes y generación de BIM asistida por herramientas auxiliares, para posteriormente hacer un inventario del edificio y su contenido. A partir de las nubes de puntos, y a veces de información adicional (fotografías, detalles descriptivos, etc.), los elementos o entidades que componen el edificio se modelan uno a uno.
El inventario de elementos se lleva a cabo con la herramienta HISER BIM-SD, importando el archivo BIM en formato IFC. Se comprueba el modelo y se crea un inventario de cada uno de los elementos del edificio. Los elementos se definen describiendo su tipología y parámetros principales (espesor, densidad, número de capas, etc.).
La herramienta BIM-SD genera un agrupamiento automático basado en un algoritmo experto, que sigue el proceso general de demolición selectiva, localizando y agrupando en primer lugar los residuos voluminosos, las unidades desmontables de carpintería, los elementos para el desmontaje, etc. Para cada grupo creado, el usuario debe seleccionar un método de demolición (demolición conjunta, demolición con separación de material en el sitio, desmontaje, etc.).
En función de esta decisión, cada grupo genera un flujo de residuos más o menos seleccionado, utilizando los códigos de la Lista Europea de Residuos para su clasificación. Además, el usuario puede definir el equipo, el perfil de los trabajadores y el tiempo necesario para llevar a cabo cada actividad, así como las tareas previas. Opcionalmente, el usuario puede proponer un destino para cada fracción obtenida. Esto permite planificar el almacenamiento intermedio y los contenedores necesarios, además de servir para cuantificar el porcentaje de materiales reutilizados.
Ventajas y barreras de la herramienta BIM SD
A modo comparativo, se utilizó la herramienta EEH Aurrezten, desarrollada por Ihobe (Sociedad Pública de Gestión Ambiental del Gobierno Vasco). EEH Aurrezten está basado en ratios de generación por superficie construida y tiene en cuenta el tipo de acción (construcción, demolición, renovación, urbanización), uso (residencial, industrial, carreteras) y tipo de estructura (hormigón, mampostería de ladrillo, madera). Se ha realizado una comparativa sobre la predicción de los residuos mediante ambas herramientas y los residuos finalmente obtenidos, para conocer el alcance de la herramienta BIM SD.
Como puntos fuertes de la herramienta BIM SD, destacan su mayor precisión y generación de datos más fiables. Las principales barreras detectadas para su aplicación es el tiempo y el coste necesarios para obtener el modelo BIM (archivo IFC), inexistente para la mayoría de los edificios al final de su vida útil. La utilización de la herramienta BIM SD requiere un mayor coste y tiempo para realizar la pre-auditoría de residuos comparado con la auditoría de residuos convencionales (80 horas por persona frente a aproximadamente 25 horas por persona).
Sin embargo, estas barreras pueden ser solventadas a medida que avanza la digitalización del parque de edificios y la automatización de la modelización BIM, que promoverán la adopción de la metodología BIM para la planificación de la demolición.
Futura mejora de la herramienta
Tal y como indican desde Tecnalia, coordinadora del proyecto, entre las nuevas ideas para aumentar la aceptación de enfoques similares deberían figurar técnicas de modelización más eficaces, como la modelización simultánea y el inventario mediante dispositivos de escáner móvil. También se requieren herramientas más flexibles, en las que el usuario pueda añadir nuevos elementos a la base de datos sin intermediarios.
Estos últimos están siendo desarrollados en el nuevo proyecto europeo ICEBERG (2020-2024), en el que se desarrollará una nueva herramienta (BIM4DW) para apoyar la planificación de la demolición y la evaluación de los residuos, teniendo en cuenta herramientas de modelización más eficaces y el inventario de los principales elementos a través de un proceso ágil en un dispositivo portátil (tablet).
Esto reducirá los costos (<2 euros/m2 de superficie construida) y el tiempo de inventario (dos tercios de reducción en comparación con las versiones actuales) de estas actividades previas a la demolición. Sus capacidades básicas se complementarán con interfaces de programación de aplicaciones (API) para facilitar el llenado automático del modelo y un módulo de toma de decisiones en materia de demolición (DDM). El DDM también incluirá los indicadores de circularidad y ambientales de la alternativa de demolición/reacondicionamiento seleccionada. La solución se probará en demoliciones virtuales y situaciones reales.