I-BIM: El modelado de información de infraestructuras

El I-BIM (Infrastructure Building Information Modeling) es la aplicación de la metodología BIM al sector de las infraestructuras y permite modelar y gestionar de manera digital obras como carreteras, ferrocarriles, puentes, túneles y redes tecnológicas a lo largo de todo el ciclo de vida, desde el diseño hasta el mantenimiento. A diferencia del BIM tradicional, orientado a los edificios, el I-BIM es específico para las obras de infraestructura lineales y horizontales, caracterizadas por una alta complejidad y una fuerte interacción con el territorio.

La digitalización está transformando profundamente la manera en que se diseñan, construyen y gestionan las infraestructuras. La necesidad de coordinar información geométrica, técnica y de gestión requiere herramientas capaces de garantizar coherencia, calidad y continuidad de los datos en el tiempo. En este contexto se inserta el Infrastructure-Building Information Modeling, que integra la representación geométrica 3D con datos funcionales y de rendimiento, apoyando todas las fases del ciclo de vida de la obra.

A través de gemelos digitales geoespaciales, los modelos de infraestructura pueden ser gestionados dentro de su contexto geográfico, mejorando el análisis, el control y la gestión de los activos en una perspectiva de infraestructura inteligente. En los párrafos que siguen profundizamos en cómo el I-BIM permite optimizar procesos, coordinación y gestión de las obras de infraestructura.

El papel del BIM en los proyectos de infraestructura y cómo el I-BIM expande sus capacidades

El Building Information Modeling ha ampliado progresivamente su ámbito de aplicación también a los proyectos de infraestructura. Sin embargo, carreteras, ferrocarriles, puentes y redes tecnológicas presentan características profundamente diferentes en comparación con los edificios, relacionadas con el desarrollo lineal de las obras, la estrecha relación con el territorio y la alta complejidad geométrica y funcional.

Para responder a estas necesidades nace el Infrastructure-Building Information Modeling (I-BIM), una evolución del BIM dedicada al diseño, realización y gestión de infraestructuras. El I-BIM introduce modalidades específicas de modelado y organización de datos para obras extensas y complejas, como redes de transporte y sistemas de infraestructura a escala territorial.

A través del I-BIM es posible crear modelos informativos de infraestructura que integran:

• la representación geométrica de las obras lineales;
• la información técnica y funcional de los elementos de infraestructura;
• los datos que apoyan las actividades de gestión, mantenimiento y monitoreo de los activos en el tiempo.

El modelo I-BIM se configura entonces como una herramienta central para todo el ciclo de vida de las infraestructuras, ya que favorece la interoperabilidad entre los diferentes sujetos involucrados y apoya los procesos de Infrastructure Project Management en las diferentes fases del proyecto.

Los principales beneficios del BIM para las infraestructuras durante todo el ciclo de vida de la obra

La adopción del BIM en el ámbito de las infraestructuras permite obtener beneficios concretos en todas las fases del ciclo de vida de la obra, desde la planificación hasta la gestión a largo plazo. El enfoque I-BIM permite estructurar y utilizar la información de manera coherente y continua, evitando la fragmentación de los datos entre las diferentes fases del proyecto.

Los principales beneficios del I-BIM para las infraestructuras incluyen:

• mayor calidad del diseño, gracias a la coordinación multidisciplinaria y a la verificación anticipada de las soluciones técnicas;
• reducción de errores e interferencias, con un impacto positivo en tiempos, costos y variantes en curso de obra;
• control más efectivo de la fase de construcción, a través de modelos informativos confiables y constantemente actualizados;
• apoyo a las actividades de gestión y mantenimiento, mediante modelos “as built” integrables con sistemas de Asset & Facility Management;
• valoración del patrimonio de infraestructura, a través de datos estructurados utilizables para análisis, monitoreo y planificación de intervenciones futuras.

Beneficios del I-BIM

Los desafíos más comunes en la adopción del BIM para las infraestructuras y cómo el I-BIM los enfrenta

La aplicación del BIM a los proyectos de infraestructura conlleva algunas críticas, relacionadas con la naturaleza misma de las obras y la complejidad de los procesos involucrados. En comparación con la construcción, las infraestructuras requieren la gestión de modelos extensos, fuertemente correlacionados con el territorio y caracterizados por una multiplicidad de disciplinas y actores.

Entre los principales desafíos se pueden identificar:

• interoperabilidad entre software y modelos disciplinarios diferentes;
• estandarización de la información, necesaria para garantizar coherencia y fiabilidad de los datos;
• gestión de infraestructuras lineales complejas, a menudo desarrolladas en grandes extensiones territoriales;
• integración con datos territoriales y sistemas externos, como GIS y plataformas de gestión de activos.

El I-BIM enfrenta estas problemáticas a través de la adopción de estándares openBIM y de modelos informativos estructurados, capaces de apoyar el intercambio y la reutilización de datos a lo largo de todo el ciclo de vida de la obra. Un paso fundamental en esta dirección ha sido la superación del estándar IFC 2×3, concebido principalmente para la construcción, a favor del nuevo estándar IFC 4.3, desarrollado para una representación más efectiva de las infraestructuras.

El estándar IFC 4.3 introduce una estructura de datos más flexible y coherente con las necesidades de las obras lineales, mejorando la coordinación entre disciplinas, la calidad de la información y la eficiencia de los flujos de trabajo. A apoyo de esta transición, están disponibles software para transformar un modelo IFC 2×3 en un archivo IFC 4.3, además de soluciones dedicadas a la edición completa de archivos 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

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.

Cómo IFC 4.3 transforma los flujos de trabajo BIM para carreteras, ferrocarriles, puentes y túneles

La introducción del estándar IFC 4.3 tiene un impacto directo en los flujos de trabajo BIM aplicados a las infraestructuras, ya que permite superar los límites de los enfoques orientados exclusivamente a los edificios. Gracias a las nuevas entidades y a los conceptos específicos para las obras lineales, los modelos de infraestructura resultan más coherentes, legibles y utilizables en las diferentes fases de diseño y operación.

IFC 4.3 mejora de manera significativa los flujos de trabajo para carreteras, ferrocarriles, puentes y túneles porque permite:

• gestionar trazados, alineamientos y obras de arte como elementos centrales del modelo;
• coordinar de manera más efectiva disciplinas diferentes, como diseño geométrico, estructural y de instalaciones;
• mantener la continuidad informativa entre diseño, construcción y gestión;
• favorecer el intercambio de datos entre software diferentes sin pérdida de información.

En los proyectos de infraestructura complejos, estos aspectos se traducen en una mayor fiabilidad de los modelos, en una reducción de las incoherencias y en un mejor control de las interferencias. IFC 4.3 convierte el modelo IFC en una herramienta realmente operativa, capaz de apoyar procesos decisionales y actividades técnicas a lo largo de todo el ciclo de vida de la obra.

I-BIM para la gestión de activos de infraestructura: Desde la construcción hasta la operación

El I-BIM no se limita a apoyar las fases de diseño y construcción, sino que desempeña un papel central en la gestión de activos de infraestructura durante la fase de operación. El modelo informativo se convierte en un contenedor fiable de datos técnicos, geométricos y de gestión, utilizable para planificar actividades de mantenimiento, monitorizar el estado de las obras y apoyar decisiones estratégicas.

Gracias al I-BIM, la información producida en la fase de diseño no se dispersa, sino que permanece disponible y actualizable con el tiempo. Este enfoque permite superar la tradicional fragmentación de datos entre documentos, elaborados gráficos y sistemas separados, favoreciendo una gestión más efectiva y consciente de las infraestructuras.

En el ámbito de la gestión de activos, el I-BIM permite:

• asociar cada elemento de infraestructura a datos técnicos, de rendimiento y de mantenimiento;
• programar intervenciones sobre la base de información fiable y actualizada;
• reducir los costos relacionados con errores, duplicaciones y falta de datos;
• mejorar el control de las obras a lo largo de todo el ciclo de vida.

La integración entre el modelo informativo y los sistemas de Infrastructure Asset Management convierte al I-BIM en una herramienta estratégica para entidades gestoras, concesionarios y estaciones de contratación, que pueden así adoptar un enfoque más estructurado y orientado al largo plazo.

Casos de uso y aplicaciones del BIM para transportes, servicios públicos y redes de movilidad

El I-BIM encuentra aplicación concreta en numerosos ámbitos de infraestructura, en los cuales la gestión coordinada de geometría e información representa un factor decisivo. En los sistemas de transporte y en las redes tecnológicas, el modelo informativo permite gobernar obras extensas e interconectadas, a menudo caracterizadas por una elevada complejidad operativa.

En el sector de los transportes, el I-BIM apoya el diseño y la gestión de:

• infraestructuras viales y autopistas, con control de trazados, pavimentaciones y obras de arte;
• líneas ferroviarias y de metro, con gestión integrada de vías, armamento, señalización y estaciones;
• puentes y túneles, para el monitoreo de las condiciones estructurales y la planificación de intervenciones.

En lo que respecta a los servicios públicos y las redes de movilidad, el I-BIM permite:

• modelar redes de agua, electricidad y telecomunicaciones;
• gestionar interferencias entre servicios subterráneos e infraestructuras existentes;
• apoyar actividades de mantenimiento programado y extraordinario.

En todos estos casos, el valor del I-BIM radica en la posibilidad de disponer de un modelo informativo único, actualizable con el tiempo y utilizable por diferentes sujetos, con beneficios concretos en términos de control, fiabilidad de los datos y reducción de riesgos operativos.

Integración entre I-BIM y GIS para la planificación territorial y los gemelos digitales

La integración entre I-BIM y sistemas GIS representa un paso fundamental para la gestión de infraestructuras a escala territorial. Las obras de infraestructura, por su naturaleza, se desarrollan en amplias áreas e interactúan de manera directa con el contexto geográfico, ambiental y urbano. Por esta razón, el solo modelo BIM no resulta suficiente para describir todas las relaciones espaciales y territoriales involucradas.

La unión entre I-BIM y GIS permite conectar el modelo informativo de la infraestructura con datos geográficos, cartográficos y ambientales, haciendo posible:

• el análisis del trazado en relación a restricciones territoriales y ambientales;
• la evaluación de interferencias con infraestructuras existentes y redes de servicios subterráneos;
• el apoyo a las decisiones en las fases de planificación, diseño y gestión.

Esta integración constituye la base para la creación de gemelos digitales de infraestructuras, es decir, modelos digitales que representan de manera coherente la obra y su contexto real. La adopción de gemelos digitales en el sector de las infraestructuras representa una evolución significativa ya que estos modelos se actualizan en tiempo real a través de datos recogidos por sensores en el campo y permiten monitorear el estado de la obra, simular escenarios de intervención y apoyar estrategias de gestión y mantenimiento más efectivas con el tiempo.

Cómo el I-BIM apoya la detección de interferencias y la reducción de riesgos en proyectos de infraestructura complejos

En los proyectos de infraestructura, la presencia de numerosos elementos interconectados y el desarrollo a gran escala aumentan el riesgo de interferencias entre componentes, servicios subterráneos y obras existentes. El I-BIM proporciona herramientas efectivas para identificar y gestionar estas críticas ya en las fases iniciales del proyecto.

A través de modelos informativos coherentes y coordinados, el I-BIM permite:

• identificar interferencias geométricas entre elementos de infraestructura, estructurales y de instalaciones;
• verificar conflictos entre nuevas obras e infraestructuras existentes, incluidas redes tecnológicas y servicios subterráneos;
• analizar críticas relacionadas con fases constructivas, accesibilidad y seguridad de la obra de construcción.

La detección de interferencias no se limita a la sola verificación geométrica. El I-BIM también permite asociar información técnica y temporal a los elementos del modelo, apoyando análisis más profundos sobre los riesgos de diseño y construcción. Este enfoque reduce el número de variantes en curso de obra, limita los imprevistos y contribuye al control de tiempos y costes en los obras de construcción de infraestructura. El I-BIM representa, por lo tanto, una herramienta esencial para aumentar la fiabilidad del proyecto y mejorar la calidad general de la obra.

Detección de interferencias y reducción de riesgos con el I-BIM

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 BIM para las infraestructuras: Automatización, inteligencia artificial y gemelos digitales predictivos

El I-BIM representa un cambio significativo en el sector de la construcción de infraestructuras. Gracias a la evolución de los estándares y de las tecnologías digitales, el modelo informativo asume un papel cada vez más central en la mejora de la eficiencia, la calidad y la sostenibilidad de las obras.

La automatización de los flujos de trabajo permite aumentar la fiabilidad de los datos y reducir errores e ineficiencias en las diferentes fases del proyecto. La integración de la inteligencia artificial en los procesos I-BIM amplía las capacidades de análisis y apoya la planificación y gestión de las infraestructuras a través del procesamiento avanzado de la información.

Los gemelos digitales predictivos marcan un paso más adelante. La conexión entre el modelo informativo, los datos operativos y los sistemas de monitoreo permite:

• evaluar el comportamiento de la infraestructura a lo largo del tiempo;
• anticipar críticas y fenómenos de degradación;
• apoyar estrategias de mantenimiento más efectivas y específicas.

Con la progresiva maduración de los estándares y una difusión cada vez más amplia del I-BIM, los proyectos de infraestructura se beneficiarán de una mayor integración entre diseño, construcción y gestión. Las ventajas afectarán tanto al sector público como al privado, con repercusiones positivas en todo el ciclo de vida de las infraestructuras.

Lee el análisis: «estándares openBIM»

FAQ – I-BIM

¿Qué es el I-BIM y para qué sirve?

El I-BIM (Infrastructure Building Information Modeling) es la aplicación de la metodología BIM a las infraestructuras y permite modelar, gestionar y analizar obras como carreteras, ferrocarriles, puentes, túneles y redes tecnológicas a lo largo de todo el ciclo de vida, desde el diseño hasta el mantenimiento y gestión del activo.

¿En qué se diferencia el I-BIM del BIM tradicional?

El BIM tradicional está principalmente orientado a los edificios, mientras que el I-BIM es específico para infraestructuras lineales y horizontales. El I-BIM aborda la mayor complejidad geométrica, funcional y territorial de las infraestructuras, integrando trazados, alineamientos, datos técnicos e información de gestión en modelos informativos dedicados.

¿Qué tipos de obras se gestionan con el I-BIM?

El I-BIM se utiliza para el diseño, realización y gestión de infraestructuras de transporte y redes tecnológicas, como infraestructuras viales y ferroviarias, puentes, túneles, líneas de metro y sistemas de servicios públicos, caracterizadas por un desarrollo lineal a gran escala territorial.

¿Por qué el estándar IFC 4.3 es fundamental para el I-BIM?

El IFC 4.3 introduce una estructura de datos específica para las infraestructuras, superando los límites del IFC 2×3, concebido para la edificación. Gracias a conceptos como alineación, posicionamiento lineal y estacionamiento, el IFC 4.3 permite una representación más coherente y semántica de las obras de infraestructura a lo largo del trazado.

¿De qué manera el I-BIM apoya la gestión y el mantenimiento de las infraestructuras?

El I-BIM permite conservar y actualizar a lo largo del tiempo la información producida en la fase de diseño y construcción, haciéndola disponible para la gestión del activo. El modelo informativo apoya la planificación de intervenciones, el monitoreo del estado de la obra y la integración con sistemas de Gestión de Activos de Infraestructura.

¿Cuál es el papel de la integración entre I-BIM y GIS?

La integración entre I-BIM y GIS permite gestionar las infraestructuras dentro de su contexto geográfico, conectando el modelo informativo a datos territoriales, ambientales y cartográficos. Esta integración es la base de los gemelos digitales de infraestructura y apoya análisis, planificación y control de las obras a escala territorial.

¿Cómo ayuda el I-BIM a reducir interferencias y riesgos en los proyectos de infraestructura?

A través de modelos informativos coordinados, el I-BIM permite identificar interferencias geométricas y funcionales entre elementos de infraestructura, subsistemas y obras existentes. La asociación de información técnica y temporal a los objetos del modelo reduce variantes, imprevistos y riesgos durante la realización y operación de la obra.