IFC 4.3, el estándar openBIM para infraestructuras

Finalmente es posible gestionar y modelar infraestructuras (puentes, redes ferroviarias, carreteras, etc.) con estándares openBIM: IFC 4.3 y herramientas operativas

Con la nueva versión IFC 4.3, el sector de la construcción da un gran salto hacia la digitalización de las infraestructuras, en formato openBIM.

De hecho, el nuevo estándar bSI (buildingSMART International) se ha creado para extender los beneficios del IFC también a los llamados «recursos horizontales» y a las infraestructuras lineales, como carreteras, vías férreas, puentes y acueductos.

Con las innovadoras herramientas de las que te hablaré dentro de un momento, es posible generar modelos IFC 4.3 de infraestructuras existentes. Gracias a las tecnologías de topografía digital (escáneres láser, LiDAR, drones y fotogrametría), es posible aplicar procesos Scan To BIM, es decir, operaciones de ingeniería inversa, que permiten recrear modelos digitales en formatos estándar abiertos (openBIM) incluso para infraestructuras.

Se trata de un paso adelante muy esperado, que por fin facilita la interoperabilidad entre BIM vertical (edificios) y BIM horizontal, extendiendo el uso del formato IFC y las ventajas del openBIM, incluso a las infraestructuras.

En este artículo comento algunos programas y nuevas herramientas en el ámbito del grupo de trabajo bSI, con el objetivo de probar y producir instrucciones operativas sobre el modelado del nuevo estándar IFC 4.3.

En la parte final podrás navegar el modelo de un puente (el viaducto de Acerno) directamente con tu browser gracias a un Visor IFC online.

La evolución del IFC

Antes de empezar, conviene hacer un breve preámbulo sobre el formato IFC, para precisar mejor lo que se entiende por IFC 4.3.

El IFC (Industry Foundation Classes) es un formato abierto, no propietario, desarrollado para definir la información geométrica y alfanumérica de edificios, productos prefabricados, sistemas eléctricos, etc., y apoyar las actividades de intercambio entre los implicados en el sector de la construcción, durante todo el ciclo de vida de la obra.

De hecho, IFC es utilizado por diseñadores, proveedores y contratistas para intercambiar datos, incluso entre usuarios que utilizan distintos software. Representa el lenguaje común, el estándar para la transmisión de información.

Es importante establecer desde el principio la versión, la Model View Definition (MVD) y el formato de archivo que se va a utilizar.

Las Model View Definitions (MVD) son subconjuntos (o filtros inteligentes) del esquema IFC que definen qué información del modelo de datos debe incluirse. Si quieres saber exactamente qué es una Model View Definition, lee el artículo «Model View Definition (MVD) and BIM Data Interchange»

La primera versión de IFC, IFC 1.0, empezó a utilizarse en 2000. Desde esa fecha, el formato IFC ha experimentado una serie de evoluciones.

Tras la publicación de IFC 2×3, buildingSMART comenzó a trabajar en la nueva versión del formato IFC 2×4, más conocido como IFC 4, publicado el 12 de marzo de 2013 y formalizado por la norma ISO16739:2013.

Evolución-del-estándar-IFC

Como sugiere su nombre original, IFC 4 no es un esquema completamente nuevo, sino una mejora de la calidad del actual formato IFC 2×3..

En resumen, las mejoras aportadas por la versión IFC 4 son descritas por buildingSMART como:

capacidades de especificación mejoradas con nuevas funciones geométricas, paramétricas y de otro tipo;
nuevos flujos de trabajo BIM, incluidos intercambios de modelos 4D y 5D, bibliotecas de objetos, interoperabilidad entre BIM y el sistema de información geográfica (GIS), simulaciones térmicas avanzadas y evaluaciones de sostenibilidad;
mayor legibilidad y facilidad de acceso a la documentación;
integración con la tecnología mvdXML y definición de servicios de validación de datos;
correcciones de problemas técnicos;
extensión a las infraestructuras y otros sectores de la construcción.

Para más detalles, le recomiendo que consulte el registro de cambios de buildingSMART International.

Las actividades del grupo de trabajo de bSI y el trabajo de ACCA

El formato IFC 4.3 es el resultado de un proceso internacional de varios años llevado a cabo por dos grandes proyectos buildingSMART: IFCRail e IFCInfra.

ACCA software está activa desde hace años en la difusión de openBIM y el uso de IFC para infraestructuras y ha estado al frente de ambos proyectos como proveedor de software, aportando know-how y tecnología e implementando las nuevas características del estándar.

Te recuerdo que ACCA forma parte de varios grupos de trabajo de BuildingSMART Italia, como IFC Road Italia y openBIM for Rail.

El modelo IFC Bridge del caso práctico que te presento, fue creado precisamente para verificar la viabilidad de la implementación del Test Instruction propuesto por MINnD (Modélisation des INformations INteropérables pour les INfrastructures Durables, el proyecto nacional francés de investigación para el desarrollo del sector de la construcción, apoyado por el Ministerio francés de Ecología, Desarrollo Sostenible y Energía) dentro del grupo de trabajo buildingSMART International denominado «IFC 4.3 AbRV: TI Bridge».

Modelo IFC del viaducto de Acerno | Navegación con usBIM.browser

El objetivo es elaborar unas instrucciones operativas que sirvan principalmente de guía para la digitalización de puentes y viaductos.

Estas instrucciones son aplicables a diferentes casos de uso y definen la base y el alcance de la nueva MVD (Model View Definition) AbRV: Alignment Based Reference View.

Esta forma de trabajar también representa una nueva manera de desarrollar el proceso de certificación de software por parte de buildingSMART.

Con este caso práctico, ACCA ha demostrado cómo, partiendo del Test Instruction, es realmente posible producir modelos que se ajusten a la especificación IFC 4.3, utilizando las instrucciones como base operativa.

Visualización de las propiedades de un modelo IFC con usBIM.browser

El modelo elaborado se entregará a buildingSMART International, que lo pondrá a disposición del público como buena práctica de exportación en el nuevo estándar y lo utilizará y compartirá con otros Stakeholder del sector para demostrar el uso de IFC 4.3 en el mundo de las infraestructuras lineales.

El objetivo del grupo de trabajo es demostrar la viabilidad de digitalizar la mayoría de los viaductos existentes. Para ello, se modeló un viaducto clásico con vigas omega prefabricadas con apoyo simple. Este tipología representa aproximadamente el 80% del construido..

Un ejemplo concreto: el viaducto Acerno

Aquí tenemos un ejemplo práctico del resultado que se puede obtener con el estándar IFC4.3 y con los instrumentos adecuados.

Gracias a l sistema integrado usBIM y la aplicación usBIM.browser puedes navegar directamente el modelo IFC con un normal browser (aconsejamos Google Chrome).

Debajo encontrarás el modelo 3D del viaducto con el que podrás interactuar utilizando los comandos disponibles en la parte baja de la ventana.

Puedes visualizar le modelo en 3D navegando con el comando orbita y primera persona, leer a la derecha las propiedades IFC seleccionado cualquier objeto del modelo, generar infinitas secciones e vistas, activar la vista con sombras, efectuar medidas directamente en el modelo e incluso navegarlo con realidad virtual inmersiva con un apropiado visor.

Las novedades introducidas por bSI en el nuevo estándar

La organización espacial

La organización espacial del IFC se refiere al marco normativo que sirve para organizar y gestionar todos los objetos (físicos y de otro tipo) que componen el modelo de la infraestructura.

Organización espacial del IFC 4.3

Normalmente, dentro del estándar, la estructura espacial constaba de cuatro niveles que identificaban:

el proyecto;
el sitio;
el edificio;
los planos.

Para ampliar el nuevo estándar a las infraestructuras lineales y adaptar el esquema de estructura, fue necesario introducir dos clases adicionales:

ifcFacility;
ifcFacilityPart.

Así, el modelo de una infraestructura tendrá necesariamente una clase ifcProject y subclases como una o varias ifcSites (que indican el emplazamiento de referencia del modelo y al que se asocia la información espacial), por debajo de la ifcSite puede estar la ifcFacility relativa a la carretera o al puente (en función del tipo de infraestructura que se esté modelando), por último, aún por debajo está esta nueva clase abstracta que es la ifcFacilityPart. Esta clase jerarquiza la infraestructura lineal en función de sus partes. Además, hay otros dos atributos definidos por la norma:

PredefinedType para clasificar el tipo de las partes de la infraestructura;
UsageType para aclarar cómo se desglosa la estructura (vertical, horizontal, etc.).

Otro concepto muy importante introducido por el estándar es Alignment.

En resumen, el Alignment (la alineación) es fundamental para definir la geometría del modelo de infraestructura y el posicionamiento de los objetos que lo componen, así como para determinar el desplazamiento más seguro para los vehículos que utilizan el asset. Los segmentos que la componen se caracterizan por propiedades estáticas y dinámicas. Estáticas cuando es posible medirlo directamente in situ, dinámicas cuando pertenecen al segmento pero no es posible medirlo in situ.

Con esta metodología es posible, por ejemplo, crear un modelo de viaducto (pero también de ferrocarril, carretera, etc.) a partir de la definición de un Alignment que describa geométrica y semánticamente el eje del viaducto.

Es posible generar más de un Alignement para un mismo modelo en función de las trayectorias a modelar. En la práctica, el modelo 3D ya no se posicionará según los tres ejes cartesianos, sino sólo en relación a la Alineación que hayamos dibujado.

Otro concepto nuevo es el modelado geométrico por bloques. Los bloques se conciben como ladrillos para ensamblar que generan un verdadero código. Se trata de un método de programación muy sencillo basado en un flujo de trabajo en el que es necesario determinar cuántos y qué objetos componen la estructura, dónde colocarlos y qué forma tienen.

En este sentido, ACCA Software presentó en el buildingSMART summit de Montreal el modelo de un puente que refleja todos estos conceptos introducidos por el nuevo estándar IFC. El modelo se estructuró y se descompuso como exige el nuevo estándar IFC 4.3 y se modeló utilizando el concepto de Allignment.

Gracias a la plataforma integrada usBIM, se pueden gestionar fácilmente grandes modelos de infraestructuras.

Además, con usBIM.refactor es posible crear archivos IFC 4.3 a partir de cualquier modelo BIM, incluso federando varios modelos para obtener un único IFC. O transformar un IFC con propiedades genéricas en un archivo IFC 4.3, con todas las propiedades del nuevo estándar de buildingSMART International para digitalizar en openBIM infraestructuras, puentes, carreteras, ferrocarriles y mucho más

De este modo, es posible obtener un nuevo modelo IFC completo, siempre actualizado y conforme con las normas IFC más recientes:

reorganiza tu modelo IFC de forma rápida y sencilla y sin necesidad de utilizar el software con el que se realizó el modelo;
dispones de una base de datos con todas las clases IFC del formato 4.3 para crear y enriquecer con elementos el nuevo modelo IFC;
puedes federar varios archivos IFC de cualquier tamaño y obtener una única estructura de datos en formato IFC 4.3;
puedes comprobar que el nuevo modelo IFC está completo y exportar la versión actualizada con unos pocos clics.

Por último, recomiendo que utilices un Visor IFC online para visualizar cualquier tipo de modelo de forma rápida y sencilla en cualquier lugar.