1. Introducción
El desarrollo del diseño computacional arquitectónico ha estado dominado por modelos paramétricos y representaciones geométricas de alta resolución. Sin embargo, dichos modelos rara vez incorporan la estructura de conocimiento que da sentido a la arquitectura. Las dependencias entre los componentes del proyecto —ya sean espaciales, funcionales, perceptuales o normativas— suelen estar implícitas, distribuidas entre criterios de diseño y conocimiento tácito del proyectista.
El presente artículo propone un marco conceptual basado en ontologías semánticas, específicamente en la integración de los estándares IFC (Industry Foundation Classes) y OWL (Web Ontology Language), como estrategia para construir un esqueleto relacional del proyecto arquitectónico. Dicho esqueleto no se limita a definir vínculos paramétricos, sino que formaliza las relaciones esenciales que garantizan la coherencia estructural, funcional y perceptual del sistema arquitectónico.
La finalidad es permitir que el modelo “sepa” por qué los elementos están conectados y cómo deben reaccionar ante transformaciones, de modo que la flexibilidad proyectual sea consecuencia de la inteligencia relacional, no del azar formal.
2. De la parametricidad a la estructuración semántica
Los sistemas paramétricos expresan dependencias cuantitativas: si una dimensión cambia, las entidades vinculadas se actualizan en consecuencia. Este paradigma es adecuado para la gestión de variaciones geométricas, pero resulta insuficiente para representar relaciones conceptuales o contextuales que definen la singularidad de un proyecto.
La arquitectura no solo depende de proporciones y coordenadas, sino de condiciones semánticas: vistas, jerarquías espaciales, gradientes de privacidad, relaciones entre uso y percepción o vínculos con la normativa. Estas condiciones son lógicas antes que métricas, y exigen un marco que permita describirlas y hacerlas operativas.
El paso hacia la estructuración semántica implica definir las relaciones en función de su significado dentro del sistema arquitectónico, en lugar de su mera dependencia geométrica. De este modo, el modelo pasa de calcular a razonar: reconoce condiciones, evalúa su cumplimiento y ajusta sus configuraciones conforme a reglas conceptuales explícitas.
3. Ontologías como marco de coherencia proyectual
Una ontología es una representación formal del conocimiento que define las entidades relevantes de un dominio, sus propiedades y las relaciones que las vinculan. En arquitectura, permite describir formalmente no solo qué objetos existen (muros, espacios, aberturas), sino cómo estos se relacionan funcional y semánticamente entre sí.
El estándar IFC proporciona una estructura jerárquica de entidades constructivas y relaciones de conexión física o funcional. Al integrarse con OWL, estas entidades pueden adquirir semántica interpretativa mediante la traducción a un modelo RDF (Resource Description Framework), convirtiendo el proyecto en un grafo de conocimiento.
Cada nodo del grafo representa una entidad arquitectónica (IfcSpace, IfcWindow, IfcSite), y cada arista una relación significativa (tieneRelaciónVisualCon, perteneceA, cumpleCondiciónNormativa). Esto permite a un razonador semántico interpretar el modelo, evaluar condiciones y detectar incoherencias lógicas o normativas.
4. El esqueleto relacional
El esqueleto relacional constituye la red fundamental de relaciones que definen la coherencia del proyecto. No describe la forma, sino las dependencias esenciales que determinan su estructura cognitiva.
Entre los tipos principales de relaciones se encuentran:
Relaciones topológicas: continuidad, adyacencia, jerarquía espacial.
Relaciones visuales: líneas de visión, orientación, apertura visual.
Relaciones normativas: cumplimiento de parámetros de iluminación, ventilación, accesibilidad.
Relaciones performativas: vínculos entre configuración espacial y comportamiento ambiental.
Cada relación se expresa como una propiedad ontológica (ObjectProperty o DatatypeProperty) con su correspondiente dominio y rango, permitiendo que el modelo no solo registre vínculos, sino que los interprete dentro de un contexto semántico.
El conjunto de estas relaciones define un grafo de coherencia proyectual, en el cual cada nodo (entidad arquitectónica) se comporta como una variable dependiente de un sistema relacional global.
5. Mecanismo de adaptación relacional
El principio operativo del sistema consiste en la propagación adaptativa de cambios dentro del grafo ontológico.
Cuando se modifica una variable de diseño, el razonador identifica las relaciones afectadas, evalúa sus condiciones de validez y propaga ajustes en las entidades vinculadas.
Por ejemplo, una rotación volumétrica altera simultáneamente las relaciones de orientación solar, exposición visual y cumplimiento normativo. El razonador reinterpreta estas condiciones, proponiendo ajustes en aberturas, dispositivos de control lumínico o jerarquías espaciales, de acuerdo con las restricciones declaradas.
Cada relación ontológica incluye un rango de flexibilidad, dentro del cual el sistema puede adaptar los valores automáticamente. Más allá de ese rango, el sistema alerta al diseñador o sugiere alternativas compatibles con el esqueleto relacional.
De esta manera, el modelo se comporta como un sistema de conocimiento activo, capaz de mantener su coherencia interna ante transformaciones complejas.
6. Caso de estudio: coherencia visual, lumínica y de privacidad
Para ejemplificar el funcionamiento del esqueleto relacional, se considera un espacio de estar (IfcSpace_001) cuyo comportamiento está condicionado por tres relaciones esenciales:
Relación visual: el espacio debe mantener una vista directa hacia un espacio público exterior (
IfcSite_PublicSquare).Condición lumínica: el espacio debe garantizar un nivel mínimo de iluminancia natural de 300 lux.
Condición de privacidad: el espacio debe preservar un nivel medio de privacidad visual.
Estas tres condiciones se interrelacionan semánticamente: la abertura que permite la vista exterior determina simultáneamente la cantidad de luz natural y el grado de exposición visual.
a) Formalización ontológica
En la conversión IFC–OWL, cada condición se representa como un conjunto de axiomas semánticos asociados al IfcSpace_001:
:tieneRelacionVisualCon :EspacioPublico:poseeAbertura :IfcWindow_034:nivelDeIluminancia "300_lux":nivelDePrivacidad "Medio"
Se definen relaciones entre propiedades, por ejemplo:
“Si un espacio tiene vista directa hacia un espacio público y su abertura supera cierto umbral de área, el nivel de privacidad no puede clasificarse como alto.”
Estas relaciones, codificadas en OWL o en reglas SWRL, permiten al razonador inferir nuevas condiciones o detectar inconsistencias.
b) Estructura del grafo semántico
El esqueleto relacional correspondiente puede representarse conceptualmente como:
Este grafo describe cómo la misma abertura conecta dominios distintos (visual, lumínico, perceptual) y cómo los cambios en una propiedad se propagan a las demás mediante las relaciones declaradas.
c) Mecanismo de decisión
Cuando el diseñador modifica la orientación del edificio, el razonador semántico analiza la propagación del cambio:
Recalcula la incidencia solar y determina la nueva iluminancia del espacio.
Verifica el cumplimiento de la condición
≥ 300 lux.Evalúa la nueva exposición visual hacia el espacio público y recalcula el nivel de privacidad.
Si el nivel de privacidad cae por debajo del rango “medio”, el sistema puede generar alternativas: reducir el área efectiva de la abertura, aplicar un tratamiento de control solar o ajustar la orientación del hueco.
El diseñador recibe estas opciones como sugerencias semánticamente justificadas, no como simples variaciones geométricas.
d) Integración en el flujo IFC–OWL
El ciclo de razonamiento se implementa mediante un flujo de interoperabilidad:
Modelado BIM paramétrico: se genera la geometría y los metadatos iniciales.
Exportación a IFC: se formalizan las entidades y relaciones físicas.
Conversión a RDF/OWL: mediante herramientas como IfcOpenShell + Ifc2Rdf.
Razonamiento semántico: el motor (p. ej., HermiT Reasoner) evalúa las reglas de coherencia.
Retroalimentación: los resultados se devuelven al entorno de diseño (Grasshopper o Dynamo) para su actualización geométrica.
En este proceso, el modelo se convierte en una estructura reflexiva capaz de justificar sus propias configuraciones.
7. Discusión
El enfoque ontológico redefine el papel del modelo arquitectónico.
Deja de ser un contenedor de información geométrica para convertirse en un sistema cognitivo de coherencia, donde las relaciones semánticas constituyen la verdadera estructura del proyecto.
La introducción de un esqueleto relacional permite:
Controlar la adaptabilidad de la forma sin perder consistencia conceptual.
Integrar criterios ambientales, normativos y perceptuales en un mismo marco lógico.
Garantizar trazabilidad semántica entre decisiones de diseño y resultados evaluables.
No obstante, su implementación requiere una cuidadosa definición de dominio: la construcción de una ontología arquitectónica robusta demanda tiempo y conocimiento interdisciplinar. Además, los razonadores actuales enfrentan limitaciones de rendimiento cuando operan sobre modelos complejos en tiempo real.
Aun así, los experimentos realizados en prototipos de investigación demuestran que un modelo IFC–OWL puede mantener la coherencia proyectual ante variaciones significativas, validando el potencial de la representación semántica como mecanismo de diseño adaptativo.
8. Conclusiones
El uso de ontologías semánticas permite que la arquitectura se exprese no solo como un conjunto de objetos, sino como una red estructurada de relaciones inteligibles por la máquina.
El concepto de esqueleto relacional formaliza la coherencia proyectual, haciendo que el modelo pueda interpretar y justificar sus propias transformaciones.
En el caso analizado, la interrelación entre vista, iluminancia y privacidad demuestra cómo un sistema IFC–OWL puede gestionar simultáneamente dominios perceptuales, normativos y espaciales, manteniendo la identidad del proyecto mediante razonamiento automático.
Este enfoque inaugura una nueva fase del diseño computacional: aquella en la que la arquitectura no solo se genera paramétricamente, sino que razona sobre las consecuencias de sus propias variaciones, estableciendo las bases de una inteligencia proyectual verdaderamente informada.
9. Implementación práctica y perspectivas futuras
La traducción de este enfoque ontológico a entornos profesionales plantea tanto oportunidades técnicas como desafíos metodológicos.
En el plano práctico, la integración IFC–OWL puede articularse con plataformas de diseño generativo como Grasshopper, Revit Dynamo o entornos basados en Python–RDFLib, donde los razonadores semánticos operan sobre instancias del modelo BIM.
Esto abre la posibilidad de desarrollar asistentes de diseño cognitivo capaces de:
Detectar incoherencias normativas o espaciales durante el modelado.
Sugerir configuraciones arquitectónicas alternativas en tiempo real.
Documentar automáticamente la trazabilidad de decisiones de diseño.
Sincronizar modelos BIM con sistemas de gestión del conocimiento institucional.
Desde una perspectiva de investigación, las líneas más prometedoras incluyen:
Ontologías específicas de dominio, orientadas a sostenibilidad, accesibilidad o confort ambiental.
Integración con modelos de aprendizaje automático, donde el razonador semántico proporcione explicaciones estructuradas para procesos de optimización.
Interfaces visuales de razonamiento, que permitan explorar el grafo de coherencia en tiempo real como una cartografía cognitiva del proyecto.
Estas perspectivas apuntan hacia un futuro en el que los modelos arquitectónicos no solo describan, sino que piensen y dialoguen con el diseñador, consolidando una auténtica colaboración entre inteligencia humana y artificial en el proceso proyectual.