devenir vol. 12, n°24, jUlio - diciembre 2025, pp. 79-98 - estUdios issn 2312-7562 e-issn 2616-4949 Universidad nacional de ingeniería, lima

doi: https://doi.org/10.21754/devenir.v12i24.2208


EVALUACIÓN DE INTEROPERABILIDAD DE SOFTWARE OPEN SOURCE BIM PARA EL REGISTRO DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO EN LA CAPILLA DE SAN PEDRO DE CHALLAPAMPA, PERÚ(*)

INTEROPERABILITY ASSESSMENT OF OPEN SOURCE BIM SOFTWARE FOR DOCUMENTING ARCHITECTURAL HERITAGE IN THE CHAPEL OF SAN PEDRO DE CHALLAPAMPA, PERU

JORGE VILLEGAS ABRILL(**) EYMMI PROVINCIA CATACORA(***) ANA MIZRAHY CUPERSCHMID(**)

https://orcid.org/0000-0002-1155-0214 javillegas@unap.edu.pe

Universidad Nacional del Altiplano (Perú)

https://orcid.org/0000-0002-1155-0214 eprovinciac@est.unap.edu.pe

Universidad Nacional del Altiplano (Perú)

https://orcid.org/0000-0002-6792-174X cuper@unicamp.br

Universidade Estadual de Campinas (Brasil)


Fecha de recepción: 21 de abril de 2024 Fecha de aprobación: 29 de diciembre de 2024


RESUMEN

La capilla de San Pedro de Challapampa, un ejemplo de arquitectura renacentista del siglo XVI, combina técnicas lo- cales y modelos hispanos del altiplano peruano. Declarada patrimonio cultural en 1972, ha sido intervenida en 1974, 2002, 2014 y 2023. Este estudio evalúa el uso de software open source BIM para documentar el edificio con enfoque HBIM, analizando la capacidad del software en el registro de la edificación. Se utilizó el método de análisis de casos bajo enfoque de prueba de conformidad de intercambio de datos en formato IFC. A pesar de limitaciones con clases IFC específicas, se registraron elementos clave y se identificaron alteraciones en el edificio. Se concluye que la informa- ción fue interoperable, importándose a otros programas de lectura IFC y que el modelo permite el análisis y la toma de decisiones para la gestión del edificio, pero se requieren más estudios para evaluar la efectividad del software.


PALABRAS CLAVE

Conservación de monumentos; bien cultural; modelo virtual; BIM


ABSTRACT

The Chapel of San Pedro de Challapampa, an example of 16th-century Renaissance architecture, combines local tech- niques and Hispanic models from the Peruvian highlands. Declared a cultural heritage site in 1972, it has undergone interventions in 1974, 2002, 2014, and 2023. This study assesses the use of open source BIM software for documenting the building with an HBIM approach, analyzing the software's capability in the building's record. The methodology em- ployed was the analysis of use cases under a data exchange conformity test approach in IFC format. Despite limitations with specific IFC classes, key elements were recorded, and alterations in the building were identified. The study con- cludes that the information was interoperable, being imported into other IFC reading programs, and that the model facilitates analysis and decision-making for building management. However, further studies are required to evaluate the software's effectiveness.


KEYWORDS

Conservation of monuments; cultural heritage; virtual model; BIM


(*) Esta investigación se desarrolla a iniciativa de los autores tomando como base de información la ejecución del mantenimiento de la capilla de Challapampa realizada por la Dirección Desconcentrada de Cultura de Puno en el año 2023.

(**) Docente en la Universidad Nacional del Altiplano-Puno, imparte cursos de Historia de la Arquitectura y Gestión del Patrimonio. Ma- gíster en Ordenamiento Territorial, coordina la Maestría en Arquitectura y asesora investigaciones en pregrado y postgrado.

(***) Egresada de la Universidad Nacional del Altiplano-Puno, especializada en documentación digital de patrimonio cultural. Modeló petroglifos de Salcedo, participó en la estrategia Defensores del Patrimonio y asistió en el mantenimiento de la capilla de Challapampa. (****) Docente en la Facultad de Ingeniería Civil, Arquitectura y Urbanismo de la Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Doc- torado y posdoctorado en Brasil. Investiga tecnologías digitales en arquitectura, especialmente BIM para patrimonio cultural y aplica- ciones de realidad virtual en construcciones.


Introducción

La gestión del patrimonio cultural en el Perú está regulada por la Ley General del Patri- monio Cultural de la Nación (Ministerio de Educación, 2006) y por su reglamento que especifica que el patrimonio arquitectónico está constituido por todos aquellos edifi- cios de factura colonial y republicana. Su registro y protección es preocupación cons- tante, dado que muchos de los inmuebles patrimoniales se encuentran en proceso de deterioro y en condición de vulnerabilidad y expuesta a su posible pérdida definitiva. El patrimonio inmueble, ya sea arqueológico o histórico, ubicado en espacios rurales se encuentra en situación aún más crítica, pues solo se tiene catalogado y registrado aproximadamente el 1 % del total de bienes que el Ministerio de Cultura calcula tener en el Perú (Negro, 2019). El objetivo del registro de un bien cultural es preservar su imagen y su historia, con el fin de garantizar su conservación y por ello su permanencia a través del tiempo (Ministerio de Cultura, 2017; Tolentino, 2016).

En Perú, muchos bienes de valor histórico aún no han sido documentados de manera adecuada. Aquellos que han sido registrados generalmente cuentan con información en formato físico, la cual está sujeta a un constante deterioro y resulta ser de uso limita- do y rígido. Con la finalidad de optimizar los procesos de documentación patrimonial, el enfoque de modelado de información de edificaciones patrimoniales (HBIM, por sus siglas en inglés) ha sido implementado como una estrategia que no solo favorece la ges- tión de bienes culturales, sino que también fortalece su conservación y sostenibilidad a largo plazo (Godinho et al., 2020). Derivado de la aplicación de la metodología BIM al ámbito del patrimonio, el HBIM comparte principios y objetivos similares, orientándose al modelado detallado de edificaciones para su registro exhaustivo. Asimismo, apoya los procesos de intervención y restauración de inmuebles históricos, posibilitando una gestión integral a lo largo de todo su ciclo de vida. Este enfoque incorpora también el análisis del comportamiento ambiental de las estructuras, promoviendo condiciones de preservación óptimas y sostenibles. Así, el HBIM se consolida como una herramienta esencial para la documentación, conservación y gestión eficiente del patrimonio cons- truido, propiciando una comprensión profunda y estrategias de preservación efectivas (Arenas & Shafique, 2023; Bernard et al., 2013; Ford et al., 2013; Logothetis et al., 2015).

En el marco de la adopción del HBIM, los recursos de código abierto (OS, por sus siglas en inglés) han emergido como alternativas dinámicas, destacándose herramientas como Bonsai (anteriormente conocido como BlenderBIM) y FreeCAD. Estas plataformas ofrecen soluciones accesibles y adaptables, adecuadas para una documentación rigurosa y pre- cisa de edificaciones históricas. Además, facilitan la catalogación sistemática, el registro y la gestión eficiente del patrimonio cultural, promoviendo enfoques sostenibles que pue- den adaptarse a diversas necesidades y contextos específicos. La adopción de softwares de código abierto en el ámbito del HBIM impulsa la colaboración interdisciplinaria y el intercambio de conocimientos, contribuyendo a la innovación y al perfeccionamiento de las prácticas de conservación y gestión patrimonial (Diara, 2022; Diara & Rinaudo, 2018). Caracterizados por su acceso libre y universal, estos softwares se presentan como una op- ción viable tanto para entidades públicas y privadas como para propietarios individuales de inmuebles, representando una alternativa frente a los elevados costos de las licencias de softwares comerciales especializados. Esta accesibilidad favorece la eliminación de ba- rreras financieras y promueve una gestión patrimonial más inclusiva y equitativa, posi- bilitando que un mayor número de organizaciones y usuarios accedan a herramientas avanzadas para la documentación y administración del patrimonio cultural.

No obstante, pese a las ventajas señaladas, el uso de software de código abierto (OS- BIM) también enfrenta limitaciones, especialmente en lo que respecta al intercambio de información. Esta problemática no es exclusiva de las soluciones OS-BIM, sino que también afecta a las plataformas BIM comerciales. En proyectos de edificación, la parti- cipación de múltiples disciplinas —como arquitectura, ingeniería estructural, ingenie-


ría mecánica, eléctrica y sanitaria— implica el uso de diversos programas especializa- dos, lo que complica la integración y compatibilidad de los datos generados. Aunque los softwares pertenecientes a un mismo fabricante tienden a mostrar mayores niveles de interoperabilidad, resulta fundamental considerar opciones tecnológicas que se ajusten a los objetivos específicos de cada proyecto, ya que los desafíos de compati- bilidad e intercambio de datos persisten. Esta fragmentación en el ecosistema de he- rramientas dificulta la coordinación interdisciplinaria, afectando la fluidez del trabajo colaborativo necesario para el éxito de los proyectos BIM (De Gaetani et al., 2020).

La capacidad de intercambiar información entre sistemas, conocida como interopera- bilidad, se define como la aptitud de dos o más sistemas o componentes para inter- cambiar información y utilizarla de forma efectiva. En el entorno actual del modelado de información para la construcción (BIM, por sus siglas en inglés), esta interoperabi- lidad se sustenta en el formato industry foundation classes (IFC), descrito como “una representación digital estandarizada del entorno construido, incluyendo edificaciones e infraestructura civil, diseñada para ser independiente de proveedores y compatible con una amplia gama de dispositivos, plataformas de software e interfaces para múl- tiples casos de uso” (Building Smart International, 2024). Gracias a este esquema de intercambio universal, es posible superar las barreras de compatibilidad, facilitando la colaboración y coordinación entre diversas especialidades involucradas en proyectos de construcción complejos. Sin embargo, los archivos IFC presentan la limitación de no conservar la parametrización original de los modelos, restringiendo la capacidad de edición de los elementos parametrizados, función disponible únicamente median- te el uso de archivos nativos de los respectivos programas de diseño.

El software de código abierto Blender, orientado al modelado de objetos tridimensio- nales, ofrece una plataforma integral que abarca la creación de elementos estáticos y dinámicos en 3D. Sus herramientas avanzadas incluyen el modelado a partir de nubes de puntos, técnica que incrementa la precisión en la representación geométrica del in- mueble basado en relevamientos arquitectónicos. Asimismo, Blender incorpora funcio- nalidades de edición de video, generación de efectos visuales, composición, texturizado y simulaciones de diverso tipo, lo que lo convierte en una opción versátil y robusta para profesionales que trabajan en la creación de modelos geométricos y de información tridimensional (Blender Foundation, 2024). En años recientes, Blender ha evoluciona- do significativamente, expandiendo sus aplicaciones hacia el ámbito del modelado ar- quitectónico y, más específicamente, hacia el entorno BIM mediante el desarrollo del complemento Bonsai. Este add-on permite el intercambio de información de edificación utilizando el formato IFC. Sin embargo, resulta necesario profundizar en el estudio de su desempeño, tanto en términos de exportación de datos como en la recuperación de información importada desde otros programas BIM, a fin de evaluar su efectividad en la integración de flujos de trabajo, garantizando la interoperabilidad y la precisión en la gestión de datos arquitectónicos, estructurales y de sistemas de instalaciones.

La presente investigación tiene como objetivo analizar la capacidad del complemento Bonsai para gestionar la interacción entre componentes geométricos BIM en el proceso de registro del patrimonio construido, con un enfoque específico en el caso del templo de Challapampa, en Perú. A pesar de la aparente simplicidad de este edificio católico rural, la diversidad de elementos arquitectónicos y constructivos y los atributos asociados a ellos hacen que el desarrollo BIM sea complejo, permitiendo someter a prueba la capacidad de Bonsai como herramienta HBIM. Por lo tanto, el potencial de Blender como herramienta BIM requiere ser aplicado en un caso de estudio para evaluar sus ventajas y limitaciones.

La capilla San Pedro de Challapampa: ejemplo de arquitectura religiosa rural en el altiplano altoandino

La capilla de San Pedro se encuentra en el centro poblado mayor de la comunidad de Challapampa, dentro del distrito de Juli, provincia de Chucuito, en el departamento



Figura 1. Ubicación del centro po- blado Challapampa (A) y de la capi- lla de San Pedro (B).

de Puno, a una altitud de 3,875 metros sobre el nivel del mar. Situada al sur de la plaza principal, sus coordenadas geográficas son 16°16’07” de latitud sur y 69°20’14” de lon- gitud oeste (ver Figura 1). El templo está emplazado en un área total de 814,50 metros cuadrados, de los cuales 177,24 metros cuadrados corresponden al área construida, mientras que el espacio restante se compone de tres atrios abiertos.

La capilla dedicada a san Pedro apóstol en Challapampa constituye un ejemplo desta- cado y representativo de la arquitectura mestiza que emergió a finales del siglo XVIII. A pesar de que su diseño arquitectónico, caracterizado por la simplicidad y la inclusión de rasgos renacentistas, sugiere una posible construcción en épocas anteriores, específica- mente durante las fases iniciales del virreinato peruano, la carencia de documentación histórica precisa ha dificultado a los estudiosos establecer una datación exacta del edi- ficio. La estructura de la capilla está conformada por materiales vernáculos, tales como piedra, adobe, madera y paja, los cuales eran comunes en las edificaciones de la región durante ese periodo. Esta edificación no solo se destaca por haber sido la sede de la vice- parroquia de Challapampa, lo que le otorga un significativo valor histórico, sino que tam- bién resalta por su expresión arquitectónica y su notable valor artístico. La integración de elementos estilísticos y constructivos propios de la tradición mestiza en su diseño hace de la capilla una construcción de gran relevancia, ya que refleja la confluencia de influencias indígenas y españolas, así como las adaptaciones locales a los recursos y técnicas dispo- nibles. Por estas razones, la capilla de san Pedro apóstol es considerada una de las obras más significativas de la arquitectura mestiza de su tiempo, tanto por su función religiosa e institucional como por su impacto estético y cultural en la región. Según historiadores, la capilla parece haberse construido entre finales del siglo XVIII y la primera década del siglo XIX, aunque no se tiene registro exacto de su edificación (Gutierrez & Benavides, 1979), la configuración del edificio podría permitir establecer algunas hipótesis y ahí radica la im- portancia de Challapampa, porque su arquitectura contiene algunas características que describen la arquitectura religiosa rural durante el virreinato del Perú. La nave de la iglesia se emplaza paralela a la plaza del pueblo y por eso su acceso es tangencial al frontis por medio de un atrio frontal con accesos hacia la plaza y también hacia la calle lateral. El edi- ficio, además del atrio frontal, está flanqueado por atrios laterales que la rodean y hacia el muro testero se tiene un espacio reducido hacia un muro perimetral de adobe que la rodea por completo y termina por configurar el conjunto y aísla el predio.


Figura 2. Zonificación del Templo de Challapampa


Desde el punto de vista espacial, el diseño interior se estructura en torno a la nave central, que actúa como el espacio principal ordenador. Lateralmente, se encuentran los espacios complementarios, como el acceso a la torre lateral ubicada cerca de la puerta de entra- da en el muro de la epístola, la torre está construida en piedra con factura rústica. En el mismo muro, pero cerca del altar, se accede a la sacristía. En el lado opuesto, en el muro del evangelio, se encuentra una ventana única que proporciona luz directa al altar, junto con una puerta de reducidas proporciones que conduce al atrio lateral sur (ver Figura 2).

La arquitectura de la capilla se define por la utilización de muros construidos con pie- dra y adobe, y una cubierta formada por estructuras de par y nudillo con madera sólida de eucalipto, cubierta con paja ichu sobre una base de torta de barro. Un aspecto dis- tintivo del edificio es la transición en sus muros, donde la construcción comienza con piedra hasta alcanzar alturas variables, para luego continuar con albañilería de adobe. Esta disposición sugiere un proceso constructivo realizado en etapas sucesivas, aun- que esta hipótesis requiere ser respaldada por evidencias adicionales.

Destaca en la composición volumétrica la única torre del campanario, hacia la derecha del muro de pies y dividida en tres cuerpos por cornisas de laja de piedra que regulan sus proporciones. La torre es de piedra enteramente y coronada por cúpula de piedra y adornada con alfiles simples (ver Figura 3).

La cubierta de la capilla de Challapampa es un ejemplo significativo del sistema cons- tructivo de par y nudillo, un método ampliamente utilizado en los territorios andinos durante el virreinato español sudamericano. Este sistema constructivo, caracterizado por la unión de pares y nudillos para formar una estructura estable para las cubiertas, fue común en la arquitectura de la región durante ese periodo histórico. Actualmente, este tipo de estructura de techado se encuentra en proceso de desaparición en los an- des del Perú (Mamani Fuentes, 2022), lo que confiere a la cubierta de la capilla un valor histórico y patrimonial notable. La preservación de esta técnica en la capilla de Cha- llapampa no solo proporciona información valiosa sobre las prácticas constructivas tradicionales, sino que también resalta la importancia de conservar y estudiar estos métodos ancestrales que forman parte del legado arquitectónico andino. El sistema


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doi: https://doi.org/10.21754/devenir.v12i24.2208

Figura 3. Vista del frontis desde el atrio principal



Figura 4. Modelo BIM de estructuras de cubierta de la nave y la sacristía de la capilla de San Pedro de Challapampa y detalle de estructura de par y nudillo


consiste en dos maderos inclinados que definen la pendiente de la cubierta (pares) y un travesaño de madera en sentido horizontal que los une generalmente a mitad de los pares. Los pares y los nudillos actuales son de rollizos de eucalipto. Todos estos elementos son amarrados con tientos de cuero de llama de aproximadamente 1 centí- metro de grosor1 (Barbarich & Tomasi, 2021). Los tientos se amarran siendo remojados en agua y al secarse se contraen dando rigidez a la estructura (ver Figura 4).

Otro aspecto notable es la composición del muro perimetral, que se construye con so- brecimientos de piedra y muros de adobe. En la parte superior, las piezas de albañilería están dispuestas en cruz inclinada, lo que crea una textura estética única que resalta la sensibilidad artística del hombre andino en el uso de materiales locales. Además, el


1. Los tientos de cuero de animal son remojados en agua para lograr trabajabilidad pero, cuando se secan se contraen y dan rigidez al amarre. Durante el virreinato en el altiplano la práctica común fue usar cuero de llama aun después de la llegada de ganado bovino al Perú. Actualmente es usado el cuero bovino.


Figura 5. Vista panorámica actual (noviembre 2023) de la Capilla de Challapampa.



A

B

Figura 6. Vista del interior de la capilla de Challapampa. B: Detalle del retablo. Nota. La Figura 6a es adaptada de Compañías militares de ángeles en la cultura visual hispánica durante la Edad Moderna, por E. González Fernández, 2017, https://idus.us.es/items/c09e7e51-3ad4-4493-9d62-34c654c5f58e.


muro perimetral está rematado en su parte superior con tejas de cerámica, formando una cubierta a dos aguas con cumbrera del mismo material, lo cual funciona como un elemento de protección adicional y contribuye a la estética general del conjunto arquitectónico (ver Figura 5).

La sobriedad del espacio interior se ve compensada con la ornamentación. Originalmen- te la capilla acogió 13 cuadros de la serie Ángeles Arcabuceros realizados por el artista Jesuita Bernardo Bitti (González, 2017). Del mismo artista es el retablo que brinda fondo al altar, realizado en madera, atado o tauca de maguey y tela (ver Figura 6). El altar encaja en la hornacina hundida para ello sobre el muro testero y lleva como parte de su ornamenta- ción el emblema de los jesuitas Iesus-Hominium Salvator (IHS) orden a la que perteneció Bitti. Por ello se puede pensar que el templo ya había estado construido o en proceso de estarlo para la segunda mitad del año 1567, fecha en que el rey Carlos III expulsó a los je- suitas de su reino. Es probable que en ese momento la capilla tuviese sus muros en piedra en proceso de fabricación y posterior a ello fueron completados con adobe.

La capilla de Challapampa se destaca como un ejemplo de la arquitectura virreinal rural en el altiplano altoandino, no solo por su estructura física, sino también por las expresiones artísticas que alberga, representando un temprano ejemplo del renaci- miento andino. El edificio fue objeto de intervención en 1974 por parte del Instituto Nacional de Cultura, que llevó a cabo labores de restauración. En el año 2000, la cu- bierta de paja sufrió un colapso, pero fue restaurada en 2002. Este último año está tristemente marcado por el robo del retablo durante la intervención, el cual fue sacado ilegalmente del Perú y posteriormente encontrado en una galería en Estados Unidos. El retablo fue repatriado al Perú en 2006, destacándose como un evento significativo en la historia de la protección y conservación del patrimonio cultural del país (La Pren- sa, 2005). La intervención más reciente corresponde al año 2014 o 2015, cuando se realizaron trabajos de mantenimiento en cubiertas y muros del edificio; en octubre del 2023 se iniciaron trabajos de mantenimiento para cambio de la cobertura y reposición de piezas de adobe dañadas por malas condiciones climáticas.

HBIM, software open source e interoperabilidad

El HBIM consiste en el BIM aplicado al patrimonio histórico, incorporando sus particu- laridades (Tolentino, 2016). BIM se puede entender como una metodología de trabajo enfocada en la creación de un sistema de información para la gestión de proyectos de edificación en sus diferentes fases y componentes (Armisén Fernández et al., 2018).


Algunas definiciones se enfocan en el carácter interdisciplinar del BIM, definiéndolo como una metodología de trabajo colaborativo que usa modelos que se construyen a partir de informaciones coordinadas y consistentes (Tolentino, 2016). Esta última defi- nición resalta el énfasis en la coordinación de diversos aspectos de un proyecto, lo que requiere flujos de intercambio de información constantes. Se puede establecer que BIM es un enfoque de trabajo integral y colaborativo con el objetivo de potenciar el logro de un proyecto de edificación haciendo uso de modelos de información unifica- dos y completos del edificio sobre los que se desarrollan los distintos procedimientos de trabajo haciéndolos compatibles y eficientes (Sacks et al., 2018). En la industria de la construcción el uso de BIM permite optimizar la gestión de la información del pro- yecto, pero hay aún aspectos por mejorar antes de implementar un BIM frente a las dificultades que se presentan al momento de compartir información (Ford et al., 2013).

En la actualidad, los sistemas BIM están muy avanzados en su desarrollo, permitiendo múltiples tareas asociadas a la actividad constructiva y las edificaciones; sus ventajas incluyen lograr en menor tiempo y con mayor precisión la evaluación de alternativas, estimación de costos, cuantificación de materiales, gestión de datos, documentación de estado actual, análisis de avances de construcción, ejecución de planes y otras mu- chas actividades (Rocha et al., 2020). Existen variaciones en su uso según se aplique a proyectos y construcción de nuevos edificios o a la gestión de los ya existentes, como es el caso de los edificios patrimoniales. En el caso de edificios preexistentes es nece- sario documentar todos los componentes físicos y semánticos, y las actividades aso- ciadas a la edificación para permitir una metodología basada en sistemas digitales.

En HBIM, cada proyecto de gestión del patrimonio requiere un modelado específico de sus sistema, lo importante es generar un soporte dinámico para planificar las ac- ciones y niveles de intervención y dar a los diferentes especialistas involucrados una herramienta tridimensional que les permita la implementación de sus actividades de manera coordinada (Garramone et al., 2023). El modelo puede ser utilizado para una reconstrucción virtual de un patrimonio demolido (Cuperschmid et al., 2024), preser- vando su memoria; para realizar simulaciones de Building Energy Modeling (BEM), con el fin de garantizar el confort térmico de la edificación (Costa et al., 2024); o también para la difusión del patrimonio, permitiendo visitas virtuales (Cuperschmid & Dias, 2024). Por lo tanto, los sistemas HBIM suelen ser usados con varios propósitos: para el modelado de las condiciones del edificio tal cual existe en la realidad, para la recons- trucción hipotética de las condiciones físicas originales del edificio, o para la gestión del objeto con valor cultural integrando sus componentes físicos con los valores se- mánticos contenidos en el edificio (Delpozzo & Balletti, 2023).

La aplicación del BIM al patrimonio implica capacidad para integrar datos que docu- menten las peculiaridades históricas, materiales, estructurales de los edificios con va- lor histórico (Scandurra & di Luggo, 2023). A pesar de la diversidad de posibilidades de aplicación de HBIM, la mayoría de las aplicaciones centran su interés en el campo de la evaluación estructural en el modelado como forma de registro del patrimonio (Silva & Cuperschmid, 2022). A ello debemos sumar el creciente interés en estudiar los métodos más efectivos para reconocer, prevenir y analizar las patologías que pueden afectar los elementos y materiales de construcción (Borin & Cavazzini, 2019; Oostwe- gel et al., 2022; Pocobelli et al., 2018; Rebec et al., 2022).

Bonsai: software OS para el desarrollo de proyectos HBIM

En el ámbito del modelado del patrimonio y la ejecución de proyectos de construcción bajo la metodología BIM resulta habitual la utilización de softwares comerciales desarro- llados por empresas especializadas. Entre las herramientas más reconocidas y emplea- das por los profesionales de arquitectura, ingeniería y construcción (AEC, por sus siglas en inglés) destacan Autodesk Revit y Graphisoft Archicad, ampliamente consolidadas en el sector. Estos programas posibilitan la creación de modelos digitales detallados que


optimizan la planificación, el diseño y la gestión integral de los proyectos constructivos (López et al., 2018). Sin embargo, tanto Autodesk Revit como Graphisoft Archicad operan bajo licencias propietarias, cuyos costos pueden representar un obstáculo significativo para individuos y entidades vinculadas a la gestión del patrimonio, incluyendo organis- mos públicos. Frente a esta situación, se plantea la necesidad de evaluar alternativas basa- das en softwares de código abierto, como Blender, complementado con el add-on Bonsai.

Las principales funcionalidades de Blender pueden organizarse en torno a diversas aplicaciones específicas:

Blender se presenta como una herramienta versátil y de gran potencia, cuya adopción ha crecido considerablemente dentro de la comunidad de gráficos 3D, debido a su carácter gratuito, su modelo de código abierto y el dinamismo de su desarrollo im- pulsado por una amplia comunidad de colaboradores. El software está disponible en múltiples plataformas, incluyendo Windows, macOS y Linux, ampliando así su accesi- bilidad a una diversa comunidad de artistas y creadores 3D.

En el campo de la arquitectura, la incorporación de Blender se vincula al surgimiento del denominado Movimiento de Arquitectura de Código Abierto (OSArc), iniciado du- rante la década de 1990, el cual promueve principios de acceso libre y colaboración abierta para el diseño arquitectónico. Según su manifiesto, se considera a la arquitec- tura de código abierto como un nuevo modelo en ascenso que toma influencias de diferentes ámbitos, como la cultura del código abierto, las corrientes vanguardistas en arquitectura, la ciencia ficción, la teoría lingüística y más. Este enfoque abarca el dise- ño espacial de manera inclusiva, la colaboración en el uso de software de diseño y la gestión transparente en todas las etapas de vida de un edificio (Ratti & Claudel, 2015).

Los usos de Blender en arquitectura son variados y, a pesar de no ser un software especializado en la rama AEC, en los años recientes ha ganado gran aceptación por la versatilidad de sus herramientas y por el desarrollo de herramientas complemen- tarias, conocidas como add-ons, con funciones específicas, que aumentan sus capa- cidades. Justamente una extensión orientada a la industria AEC es la denominada Bonsai, desarrollada por la comunidad Blender.org con código escrito en la platafor- ma IfcOpenShell (buildingSMART community, 2024) y con el respaldo de la comu-


nidad OSArch. Se debe indicar que para la modelación en Blender es posible utili- zar diversas bibliotecas de elementos tridimensionales disponibles en internet, que pueden ser importados en formatos variados como .obj, .dae, .fbx, .stl, entre otros; sin embargo, es importante destacar que estas bibliotecas no suelen incluir compo- nentes parametrizados. Esto significa que los modelos tridimensionales disponibles no permiten modificar los valores de sus parámetros para adaptarse a las necesidades específicas de otros proyectos. En consecuencia, los usuarios deben trabajar con mo- delos fijos que no ofrecen la flexibilidad necesaria para ajustar dimensiones u otras propiedades para diferentes aplicaciones, esto es de especial atención para el caso de modelamiento del patrimonio edificado, pues más que parametrización se requiere flexibilidad y capacidad de adaptación de las herramientas de registro según los re- querimientos particulares de cada caso.

Interoperabilidad de la información HBIM

El desarrollo y la utilidad de Bonsai son crecientes. En el año 2020 fue galardonada como ganadora en el programa de premios BuildingSmart en la categoría de tecnología (Lend- lease, 2020), pero a pesar de ello aún no es muy difundida entre la comunidad profesio- nal. Uno de los aspectos que podría estar limitando su uso es el de la interoperabilidad de la información generada en Bonsai o importada hacia el software. Se trata de un pro- blema que no solo afecta a Bonsai sino que es un problema general en el área AEC.

La interoperabilidad, objeto de estudio de este trabajo, es definida como la capaci- dad que puedan tener dos o más sistemas o componentes de sistemas para inter- cambiar información y utilizar la información que ha sido intercambiada (De Gaetani et al., 2020). Para el desarrollo de proyectos bajo enfoque BIM, la interoperabilidad resulta crucial, puesto que permite evitar la redundancia o repetición de datos, lo que a su vez prolonga los tiempos de desarrollo. En general, la interoperabilidad permite eficiencia en la gestión de la información promoviendo continuidad en el flujo de trabajo (Sattler et al., 2021).

Los problemas de falta de interoperabilidad surgen debido a que el desarrollo de pro- yectos de edificación, nueva o de interés histórico, es una actividad que requiere de la participación de múltiples disciplinas y los profesionales de cada una de ellas suelen usar softwares propios de su área que, la mayoría de veces, tienen dificultades para transferir información para otras herramientas (De Gaetani et al., 2020). Una segunda causa es la falta de protocolos de intercambio de información que den uniformidad a los procesos, que eviten la redundancia de datos y la pérdida de información en el intercambio de da- tos (Tchouanguem Djuedja et al., 2019). Para resolver este problema existe el esquema industry foundation classes (IFC) promovido por BuildingSMART International; se trata de un formato de archivo abierto y neutro que no es privativo de ningún software específico que permite representar de manera ordenada todas las informaciones, geométricas y semánticas, de un edificio durante todo su ciclo de vida (Sattler et al., 2021).

Materiales y métodos

Inicialmente se establecieron los requerimientos que debe cumplir el proyecto HBIM mediante conversaciones de coordinación con los responsables de la gestión del tem- plo en la Oficina de Patrimonio Arquitectónico de la Dirección Desconcentrada de Cul- tura de Puno. Sobre la base de esa coordinación y tomando en cuenta los recursos logísticos con que se contó se establecieron los siguientes requerimientos:



Figura 9. Proceso de modelado HBIM de la capilla de San Pedro de Challapampa bajo el entorno Bonsai. Nota. Los resaltados con marcos rojos son de los autores.




Figura 10. Esquema del flujo del pro- ceso de modelado HBIM de la capilla de San Pedro de Challapampa en Bonsai

Pruebas de interoperabilidad

El modelo generado en formato IFC utilizando Bonsai fue exitosamente leído por los visores IFC sin presentar ninguna limitación. Se verificó que, además de la información geométrica, también se logró recuperar la información semántica asociada al modelo. Por ejemplo, los materiales de construcción asignados a todos los componentes cons- tructivos y las dimensiones de las correas de madera en la cubierta de la nave, que fueron especificados en el modelo HBIM de Blender, se recuperaron de manera íntegra en los cuatro softwares empleados para la verificación. Es importante resaltar que en todos los casos se pudo comprobar la exactitud de la información semántica incorpo- rada en los modelos, así como la estructura de datos organizada bajo la clasificación IFC establecida inicialmente. La Figura 11 ilustra los modelos recuperados; se puede observar que hay diferencias en la asignación de colores para cada elemento del mo- delo por parte de cada software; sin embargo, estas diferencias visuales no afectan ni a la geometría ni a la información semántica asociada en ninguno de los programas



de evaluación utilizados, siendo en algunos casos personalizable. Las diferencias de representación en cuanto a color son irrelevantes.

Se hace notar que, dado que es una primera aproximación al uso del software para el modelamiento y registro del patrimonio edificado, no se han realizado pruebas de interoperabilidad con otros softwares que permitan la edición de datos, y mucho me- nos con softwares de licencias restrictivas, pues lo que se busca es el libre acceso a los recursos tecnológicos en la disciplina bajo la filosofía open source.

Datos históricos

La asignación de etiquetas a los elementos representados correspondientes a los dos momentos de intervención ha permitido detectar una discrepancia entre los planos correspondientes a la obra de mantenimiento de cubiertas realizada en 2015 y la incli- nación de los techos en la nave del edificio medida in situ en el año 2023. La diferencia en las pendientes es de 2.37 grados. La pendiente medida, que es superior a la del 2015, es de 26.9 grados (véase Figura 12). Hay dos posibles explicaciones para esta variación: una posibilidad es que la pendiente de la cubierta fue modificada durante la intervención de 2015, lo cual es probable, dado que también se alteró la cornisa inte- rior formada por la cima de los muros laterales que no llegaba a elevarse hasta el ras de la parte interior de la cubierta (véase Figura 13), o bien pudo ocurrir que el replanteo de los planos finales de las obras de 2015 fue realizado incorrectamente. Cualquiera sea el caso existen alteraciones en el edificio que ya son parte de su proceso histórico.

El cambio, en la configuración de los muros laterales de la nave, que actualmente se ele- van hasta intersectar con los pares de los tijerales de rollizo de madera, se considera una modificación sustancial. Esta alteración ha provocado dos cambios significativos en la estructura arquitectónica. En primer lugar, hay una transformación en la espacialidad. La separación entre los muros y la cubierta introduce una pauta visual que genera una sen- sación de ligereza y levedad en la cubierta, lo que afecta la percepción espacial del interior del edificio. Esta nueva configuración visual influye en cómo se experimenta el espacio

Figura 11. Capturas de pantalla de modelo HBIM en formato IFC recu- perado por diversos softwares de visualización BIM


Figura 12. Captura de pantalla de Blender 3D mostrando la diferencia de pendientes en la cubierta de la nave de la capilla de Challapampa entre la intervención 2015 y el edificio actual


Figura 13. Corte y renderizado (vía Blender) del interior de la nave de la capilla de Challapampa mostrando la alteración del encuentro entre muros laterales de la nave y las estructuras de la cubierta


interno, aportando una mayor sensación de apertura y fluidez. En segundo lugar, existe una alteración estructural importante. El vacío resultante entre el muro y la cubierta exigía la implementación de un estribo o durmiente para asegurar el apoyo adecuado de la cu- bierta sobre el muro, previniendo desplazamientos horizontales indeseados. Este refuerzo estructural era necesario para mantener la integridad y estabilidad de la cubierta en su nueva configuración. Aún no se ha logrado determinar con precisión el momento histórico



en que se llevó a cabo esta modificación. Esta falta de documentación precisa deja abierta la cuestión sobre cuándo y por qué se realizó esta intervención arquitectónica, lo que po- dría ser un área de interés para futuras investigaciones históricas y arquitectónicas.

Un factor importante de las herramientas BIM es la capacidad que deben tener para generar información que permita explicar y, por lo tanto, gestionar los componentes del modelo. En este caso Bonsai pudo generar diversas informaciones a partir del mo- delo y la información semántica que se asoció a sus componentes. Para ello se utilizó el módulo Collaboration:Spreadsheet Import/Export de Bonsai, con ello y como ejemplo se generó una tabla de datos en formato ODS describiendo las características de todas las vigas de madera cortada y madera rolliza en la edificación de este módulo y el re- sultado obtenido se observa en la Figura 14.

Blender, aunque es una herramienta completa y potente, presentó algunas desven- tajas que pueden afectar su aplicación en el modelado del patrimonio. Su interfaz y la curva de aprendizaje pueden ser desafiantes para nuevos usuarios debido a la can- tidad de funciones y la estructura de menús, lo cual puede dificultar su uso intuitivo. Además, los problemas de compatibilidad de archivos con otros programas de diseño pueden limitar la interoperabilidad, lo que es común a los softwares utilizados en el mercado, siendo este aspecto su mayor reto por ser algo fundamental en proyectos de patrimonio que requieren colaboración entre diversas plataformas.

Conclusiones

El objetivo principal de esta investigación fue analizar la capacidad de Bonsai para mane- jar la interacción entre componentes geométricos BIM en el contexto del registro del pa- trimonio construido, específicamente en el templo de Challapampa en Perú. Esto implicó la evaluación de cómo Bonsai maneja la representación de materiales y la generación de información útil para la toma de decisiones en la restauración sostenible de monumentos históricos. Un aspecto crucial de esta investigación fue la medición de la interoperabilidad de Bonsai con otros softwares y formatos de datos utilizados en el campo del HBIM.

La estructura de datos lograda permite el registro de la información geométrica del edi- ficio histórico y sus atributos generales pero se presentan limitaciones, dado que las cla-

Figura 14. Módulo Collaboration:S- preadsheet Import/Export de Bonsai con tabla de resultados de análisis de vugueria de madera en el modelo de la capilla de Challa- pampa


ses predefinidas del esquema IFC se orienta a elementos estructurales y arquitectónicos para edificaciones en general y no existen categorías específicas para elementos parti- culares de construcciones con carácter histórico como, por ejemplo, el tiento de cuero de animales utilizado en los amarres de elementos estructurales. Dado que el modelo desarrollado corresponde a una edificación histórica con elementos constructivos fuera de los estándares actuales de construcción, el uso de elementos paramétricos no resultó relevante. En este sentido, la elección del software Blender fue una ventaja, ya que su fle- xibilidad facilitó de manera sencilla la creación de geometrías distintivas para satisfacer la modelación de una capilla del renacimiento andino virreinal.

El modelo de datos BIM generado con Blender es interoperable, ya que la informa- ción geométrica y semántica generada ha podido ser recuperada sin problemas en los cuatro softwares elegidos. La estructura de datos bajo el formato IFC con que trabaja Bonsai permite la transferencia de información.

Este artículo contribuye a la discusión sobre el uso de software libre para el desarrollo de modelos HBIM, un tema que aún cuenta con una literatura limitada. Se ha compro- bado su aplicabilidad para la modelación del patrimonio. Es importante señalar que el software Blender no opera de manera similar a los programas de modelado BIM más comunes, como Revit y Archicad, ya que estos últimos trabajan con familias de objetos, mientras que Blender maneja geometrías tridimensionales de forma independiente.

Los trabajos futuros se enfocarán en investigar las posibilidades de creación de nuevas clases IFC para adaptarse a los métodos constructivos de la época y su integración con Bonsai. Además, será necesario investigar otros casos de aplicación de este software en edificaciones de valor histórico con el fin de desarrollar un cuerpo significativo de conocimiento sobre el tema.

Agradecimientos

Se agradece al personal de la Oficina de Patrimonio Arquitectónico de la Dirección Desconcentrada de Cultura de Puno, por permitir el acceso a la información en la que se basa esta investigación.

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