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I-BIM: el modelado de información de infraestructuras

Nuevos métodos y tecnologías están transformando los sectores de ingeniería y construcción. Descubramos el I-BIM, el modelado de información de infraestructuras

La innovación tecnológica está moldeando significativamente el panorama de las construcciones infraestructurales. En este contexto, el Infrastructure-Building Information Modeling (I-BIM) emerge como una poderosa herramienta digital, diferenciándose del tradicional BIM al enfocarse en las construcciones infraestructurales. Este enfoque integra las particularidades de las infraestructuras dentro de un modelo informativo digital. Por ejemplo, su extensión horizontal y la complejidad de las redes. Además, no se limita a una mera representación física de las obras, sino incorpora también datos funcionales y de gestión. Todo esto es esencial para una planificación y gestión efectiva de las infraestructuras.

Los desafíos y oportunidades del modelado informativo de infraestructuras

A pesar de su considerable potencial, la implementación del I-BIM presenta algunas problemáticas. La interoperabilidad y estandarización de datos a través de Industry Foundation Classes (IFC) son fundamentales para garantizar un intercambio eficiente de información entre los diferentes actores involucrados en el proceso constructivo. Sin embargo, la mayor complejidad de los modelos paramétricos infraestructurales que deben coordinarse con varios modelos territoriales de contexto, representa sin duda un desafío significativo.

La estandarización de estos modelos ha llevado a superar el estándar IFC 2×3, diseñado para la modelación arquitectónica de edificios, con la creación del nuevo estándar IFC 4.3 destinado a una apropiada representación geométrica e informativa de infraestructuras como carreteras, puentes, etc. El formato IFC 4.3 es un hito en el ámbito del I-BIM, ya que proporciona una estructura definida y flexible para la representación de infraestructuras.

Además, con sus definiciones detalladas y la capacidad para modelar complejos proyectos infraestructurales, el IFC 4.3 representa un avance significativo hacia la automatización y optimización del ciclo de vida de las obras infraestructurales. También existen herramientas software para transformar un modelo IFC 2×3 en un archivo IFC 4.3 que pueden ser muy útiles en esta fase, o software para la edición completa de un archivo IFC.

IFC 4.3: un nuevo estándar para las infraestructuras

Dentro del ámbito del I-BIM, el formato IFC 4.3 marca un hito importante: esta nueva versión introduce una amplia variedad de definiciones para representar proyectos de construcción infraestructural de manera estructurada y comprensible.

Fundamental en este contexto es el uso de la Work Breakdown Structure (WBS), que no solo incrementa el valor del diseño, sino que también facilita la comprensión y la interacción con el proyecto por parte de todos los involucrados. La creación de estándares comunes a través del IFC 4.3 ayuda a simplificar los procesos a lo largo del ciclo de vida de la obra, mejorando la adaptabilidad de los sistemas, la definición de los requisitos de diseño, la validación y el uso de modelos digitales para diversos propósitos.

Nuevas características del estándar IFC 4.3

Las nuevas características del estándar IFC 4.3 son:

  • Estructura espacial: Máxima flexibilidad en términos de creación de estructuras espaciales complejas según el uso del modelo. Esto difiere de la versión anterior donde la estructura espacial relativa a los edificios es prácticamente fija.
  • Alignment (Semántico + Geométrico): Fundamental para la definición de una infraestructura lineal, el Alignment permite definir la trayectoria descomponiéndola en su parte Semántica y Geométrica, definiendo especialmente los perfiles de las curvas horizontales, verticales y de inclinación (superelevación).
  • Estrusiones paramétricas a lo largo del Alignment: Es decir, la posibilidad de definir sólidos basados en perfiles predefinidos (por ejemplo, rieles, ballast, subballast, etc.) desde y hacia puntos precisos de la trayectoria.
  • Posicionamiento lineal de objetos: Por lo tanto, poder definir la posición de los objetos no solo mediante su posición X,Y,Z en el espacio, sino también especificando su posición a lo largo del Alignment, con posibles desplazamientos laterales, verticales y/o longitudinales. Esto también permite implementar el concepto de «stationing», es decir, la kilométrica a la que pertenecen los objetos (por ejemplo, esta señal se encuentra en el km 3+200 a lo largo de una determinada trayectoria).

Conceptos ya existentes

Estos nuevos conceptos, fundamentales para las infraestructuras lineales, se integran con otros conceptos ya existentes, como:

  • Montaje y descomposiciones: Útil para decidir el nivel de descomposición de los objetos, por ejemplo, un semáforo podría descomponerse en el poste y el propio semáforo.
  • Propiedades y Grupos: Las propiedades permiten definir el nivel de información necesario, los grupos ayudan a crear agrupamientos transversales que se suman a la descomposición espacial.
  • Puertas y Conexiones: Son especialmente útiles para la parte de cableado, alcantarillado, etc., y añaden más información semántica al modelo.

La combinación de todos estos elementos, junto con las nuevas clases IFC definidas para los objetos de cada dominio infraestructural (por ejemplo, traviesas o vías en el caso de un ferrocarril o señales en el ámbito vial), permite crear un modelo IFC semánticamente rico en toda la información necesaria para la digitalización de los activos lineales.

El estándar IFC 4.3 se encuentra actualmente en la fase final de aprobación «FDIS» para obtener la acreditación a nivel internacional como estándar ISO. Se espera que el proceso de votación FDIS se complete este año, lo que permitirá su publicación a principios de 2024.

Clasificación y definición de objetos en IFC 4.3

En detalle, el IFC 4.3 categoriza los elementos de un proyecto infraestructural en tres grupos temáticos principales:

  • Objetos (ifcObjectDefinition): incluyen objetos físicos tangibles como componentes estructurales, actores, procesos y costes.
  • Propiedades (ifcPropertyDefinition): información y características que pueden asociarse a los objetos.
  • Relaciones (ifcRelationship): las interdependencias y conexiones entre varios objetos.
Diagrama composición schema datos IFC

Diagrama composición schema datos IFC

Un ejemplo concreto es ifcProduct, una entidad abstracta que representa cualquier objeto en un contexto geométrico o espacial, como productos físicos, elementos espaciales e incluso elementos no físicos como anotaciones y alineaciones.

A continuación, un video sobre cómo crear la estructura informativa de un archivo IFC 4.3.

Ejemplo de modelos viales y su representación en IFC 4.3

Centrándonos, por ejemplo, en los modelos viales, IFC 4.3 permite describir estos complejos proyectos a través de entidades como ifcSpatialElement, ifcElement, ifcLinearElement e ifcPositioningElement. Por ejemplo, ifcSpatialElement representa la subdivisión espacial de un proyecto vial, incluyendo elementos como carreteras, puentes y túneles, y permite dividir el proyecto en diferentes áreas o sitios.

Esta división facilita la coordinación entre las distintas partes involucradas en el proyecto, desde el diseño hasta la construcción. Cada área comprende el diseño y la construcción de diferentes objetos, que pueden variar desde túneles hasta puentes, vías férreas, carreteras, edificios, hasta dispositivos técnicos.

Componentes físicos y anotaciones en IFC 4.3

En cuanto a los componentes físicos, ifcElement incluye los elementos que constituyen la estructura física de una carretera, como pavimentos, bordillos, cunetas abiertas, etc. Además, IFC 4.3 enriquece la representación de estas estructuras, ofreciendo la posibilidad de detallar aún más la división de los objetos a través de subcategorías como ifcBridgePart o ifcRoadPart.

Las anotaciones (ifcAnnotation) juegan un papel crucial al proporcionar información adicional, como los bordes de las capas de pavimentación u otros componentes. Esta información es vital para los topógrafos y otros profesionales involucrados en el proyecto.

Perfiles profesionales y formación en el campo del modelado informativo de infraestructuras

La adopción del I-BIM ha estimulado la creación de nuevos perfiles profesionales y la necesidad de una formación específica: roles como BIM Manager y BIM specialist se han vuelto esenciales para garantizar el uso correcto y la gestión eficiente de los datos en proyectos infraestructurales. De hecho, esta evolución requiere que las estaciones contratantes cuenten con personal debidamente formado, no solo para utilizar el I-BIM de manera efectiva, sino también para asegurar que las licitaciones reflejen las nuevas necesidades y potencialidades de esta tecnología.

Por lo tanto, la certificación de habilidades es esencial. Esto se lleva a cabo a través de organismos de certificación específicos al finalizar cursos de formación y certificación BIM.

Casos de estudio y aplicaciones prácticas del modelado informativo de infraestructuras

RFI, «Rete Ferroviaria Italiana», había expresado la necesidad de digitalizar un activo ferroviario real para fines de mantenimiento (la línea Benevento-Cancello, de aproximadamente 50 kilómetros). Todo esto utilizando el nuevo estándar IFC 4.3. Para abordar esta necesidad, se formó un grupo de trabajo. Este incluyó participantes de RFI (Rete Ferroviaria Italiana), EAV (Ente Autonomo Volturno), ETS Ingegneria, Universidad de Nápoles Federico II y ACCA software.

Se desarrolló un proceso de digitalización utilizando tecnologías de escáner láser para producir nubes de puntos. Además, se utilizaron drones para crear mallas texturizadas de las estaciones y fotos 360 geolocalizadas y navegables.

Posteriormente, se generó el modelo IFC a partir de la geometrización del trazado obtenido de la nube de puntos y según las especificaciones requeridas por el cliente: la creación de una biblioteca de objetos y tipos reutilizables, junto con las propiedades y características típicas de cada entidad, según lo establecido en el pliego de condiciones. Todas estas decisiones fueron tomadas por el interesado y representan la base para la conexión e integración del modelo IFC 4.3 y del CDE, con los sistemas existentes de Asset & Facility Management.

El proyecto fue finalista en los premios buildingSMART 2021 en la categoría de Asset & Facility Management.

Estos proyectos han demostrado cómo el I-BIM puede mejorar la eficiencia, reducir errores y optimizar costes. Además, se lleva una mejor gestión del ciclo de vida de las infraestructuras. Por otro lado, la adopción del I-BIM ha fomentado una mayor colaboración y comunicación entre los diversos interesados involucrados en los proyectos.

El futuro del I-BIM y sus implicaciones

El I-BIM representa un cambio significativo en el sector de la construcción de infraestructuras. El I-BIM se proyecta como una herramienta esencial para el futuro del sector. Sobre todo por su potencial de mejorar la eficiencia, calidad y sostenibilidad de las infraestructuras. A medida que la tecnología y los estándares evolucionen, es muy probable que veamos una mayor aplicación e integración del I-BIM en proyectos de infraestructura. Esto aportará beneficios tanto para el sector público como para el privado.

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