Sistema de Gestión de Puentes: ¿Qué es y cómo funciona un BMS?

Un Sistema de Gestión de Puentes — o BMS — es un sistema digital para la gestión, el monitoreo y el mantenimiento de los puentes a lo largo de todo su ciclo de vida. Permite recopilar, organizar y analizar datos técnicos, inspecciones, modelos BIM, información GIS y datos provenientes de sensores, con el objetivo de apoyar decisiones más rápidas y conscientes sobre la seguridad y el mantenimiento de las infraestructuras.

Los graves acontecimientos que a menudo afectan la estabilidad de las obras viales e infraestructurales reafirman la necesidad de organizar controles, análisis y verificaciones periódicas sobre el estado de conservación de las obras de arte. Para reducir los riesgos y prevenir situaciones críticas, es fundamental disponer de herramientas capaces de identificar rápidamente anomalías, degradaciones o condiciones potencialmente peligrosas.

El Sistema de Gestión de Puentes es la solución adecuada para mejorar la seguridad de los puentes e infraestructuras, permitiendo identificar rápidamente posibles problemas y actuar de manera oportuna para prevenir incidentes o incluso colapsos.

Para lograr esto es necesario:

• establecer un plan de monitoreo preciso de las estructuras;
• mantener siempre actualizado el banco de datos de la información de la obra;
• disponer de modelos decisionales que prevean estrategias adecuadas de intervención y mantenimiento.

Todos estos aspectos pueden ser gestionados y controlados con la ayuda de un software de gestión de puentes, con el cual también es posible gestionar los modelos 3D BIM de las obras, actualizar en tiempo real los datos y la información, gestionar la sensorística IoT y planificar las actividades de técnicos y operadores involucrados en todo el proceso.

En el artículo veremos cómo funciona un Sistema de Gestión de Puentes, cuáles son sus componentes principales y cómo puede evolucionar en una plataforma integrada para la gestión digital de los puentes. A través de un ejemplo operativo, analizaremos también cómo crear un BMS basado en OpenBIM, IFC 4.3, GIS, gemelo digital y sensores IoT, conectando modelos, datos y documentos en un único entorno digital para el monitoreo y el mantenimiento de la infraestructura.

¿Qué es un Sistema de Gestión de Puentes?

Un Sistema de Gestión de Puentes (SGP) es un conjunto de herramientas, metodologías y procesos utilizados para gestionar eficazmente y eficientemente el mantenimiento y la gestión de los puentes dentro de una infraestructura vial o ferroviaria. Los SGP son esenciales para garantizar la seguridad, la durabilidad y la funcionalidad de los puentes a largo plazo.

Los puentes son infraestructuras fundamentales para garantizar la movilidad y la conexión entre diferentes áreas geográficas. Sin embargo, el tiempo y las condiciones atmosféricas pueden causar daños a los puentes, lo que podría comprometer la seguridad de los usuarios. Por lo tanto, es crucial monitorear constantemente el estado de los puentes y planificar intervenciones de mantenimiento apropiadas.

Componentes principales de un SGP

Un SGP incluye varios componentes principales, entre los cuales:

• base de datos de información sobre los puentes, que incluye, por ejemplo, su ubicación, el tipo de estructura, la edad, el estado de conservación, etc.;
• herramientas de monitoreo y análisis para recopilar y evaluar los datos sobre los puentes;
• modelos de decisión para determinar las prioridades y las estrategias de mantenimiento.

Cómo funciona un Sistema de Gestión de Puentes

El funcionamiento de un Sistema de Gestión de Puentes se basa en un flujo continuo de recopilación, organización y análisis de la información relacionada con el estado de los puentes. Los datos provenientes de inspecciones, sensores, levantamientos y modelos digitales se procesan para apoyar decisiones de mantenimiento más oportunas, trazables y basadas en información actualizada.

Proceso de recopilación de datos en un SGP

El proceso de recopilación de datos en un SGP implica el uso de diversas técnicas de monitoreo e inspección, como por ejemplo:

• inspecciones visuales, en las que los ingenieros evalúan el estado de los puentes observándolos directamente;
• monitoreo instrumental, que emplea sensores y dispositivos de medición para detectar posibles deformaciones, corrosión o daños en la estructura del puente;
• inspecciones no destructivas, como la termografía, el ultrasonido o la radiografía, utilizadas para identificar defectos internos sin dañar el puente.

Para profundizar, lee también «Monitoreo de puentes: cómo gestionar el patrimonio infraestructural con IoT«.

Análisis de datos y decisiones de mantenimiento

Una vez recopilados los datos, es necesario analizarlos para identificar posibles problemas o áreas de degradación que requieran intervenciones de mantenimiento. El sistema también puede prever la evolución de las condiciones del puente a lo largo del tiempo, basándose en modelos matemáticos e históricos. Con base en esta información, el SGP establece las prioridades de intervención y las estrategias de mantenimiento más apropiadas, teniendo en cuenta los costos y los recursos disponibles.

Para analizar los datos y construir un proceso de toma de decisiones informado y eficiente, es necesario gestionar la información con un software para la gestión de puentes que ayuda a:

• archivar la información de manera ordenada;
• compartir los datos con todos los usuarios involucrados;
• realizar actualizaciones en tiempo real;
• visualizar la información directamente en el modelo BIM;
• gestionar sensores IoT directamente desde el smartphone;
• disponer en su nube de modelos 3D, informes, reportes, análisis, etc.;
• construir y gestionar mapas GIS completos de modelos BIM;
• planificar las intervenciones de mantenimiento;
• rastrear las actividades y gestionar los problemas.

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Sistema de Gestión de Puentes: BIM, GIS y datos para la gestión de puentes

Para estructurar operativamente un Sistema de Gestión de Puentes, es necesario comenzar con la realización de un mapa GIS en formato GeoJSON, utilizando un software BIM GIS. Directamente en el mapa 3D, puedes insertar los modelos BIM de las obras de infraestructura a monitorear o gestionar, realizados con cualquier software BIM y luego importados en formato abierto IFC.

También puedes digitalizar todo el sistema de sensores para el monitoreo y asociarles propiedades, características e información técnica. Toda la información se comparte en la nube y es fácilmente accesible para todos los involucrados. El contexto territorial sobre el que se asienta la infraestructura puede ser representado de diferentes maneras y con grados de detalle heterogéneos, con el fin de facilitar los análisis que se deben realizar también sobre el contexto de referencia. Puedes asociar información técnica y consultar los datos adjuntos a cada objeto del modelo. La cantidad de datos que es posible gestionar es considerable y la herramienta BIM GIS permite tener todo bajo control y actualizar los modelos a lo largo del tiempo.

A partir de esta integración entre BIM, GIS, datos y sensores, es posible construir un entorno digital en el que cada elemento del puente se vuelve consultable, monitoreable y actualizable con el tiempo. En el siguiente caso de estudio, veremos cómo establecer este flujo operativo a través de OpenBIM, IFC 4.3, gemelo digital y sensores IoT.

Cómo crear un Sistema de Gestión de Puentes con OpenBIM, IFC 4.3 y gemelo digital

Un Sistema de Gestión de Puentes puede ser construido a partir de un modelo BIM del puente, realizado según un enfoque OpenBIM y basado en formatos abiertos como el IFC. En particular, el estándar IFC 4.3 permite describir de manera más efectiva puentes, viaductos y otras infraestructuras lineales, integrando geometrías, datos técnicos y relaciones entre los elementos.

En un flujo operativo, la creación de un SGP puede ser organizada en algunas fases principales.

1. Descomponer el puente en elementos manejables

El primer paso consiste en dividir la infraestructura en partes controlables y mantenibles: tablero, pilas, vigas, apoyos, estribos y otros elementos estructurales. Esta descomposición permite asociar a cada objeto del modelo datos técnicos, documentos, inspecciones, defectos detectados y actividades de mantenimiento.

2. Definir el trazado de referencia

Para las infraestructuras lineales es fundamental definir el alineamiento, es decir, el trazado de referencia de la obra. El trazado puede derivar de datos tabulares, levantamientos o bases GIS. A partir del alineamiento es posible posicionar correctamente los elementos del puente y construir un modelo coherente con el contexto territorial.

3. Enriquecer el modelo con datos técnicos

El modelo BIM no debe contener solo geometrías 3D. A través de propiedades, clasificaciones y diccionarios de datos como el buildingSMART Data Dictionary, cada elemento puede ser enriquecido con información útil para la gestión del activo: materiales, características técnicas, estado de conservación, documentos relacionados y datos de inspección.

4. Georreferenciar el modelo en un mapa GIS

Una vez georreferenciado, el modelo del puente puede ser visualizado en un mapa GIS junto a otros activos infraestructurales. De esta manera, el SGP se convierte también en una herramienta territorial: el gestor puede localizar las obras, consultar los modelos, interrogar los datos y tener una visión general del estado de las infraestructuras.

5. Conectar documentos, inspecciones y fichas de defectos

Un SGP efectivo debe permitir conectar documentación técnica y datos de mantenimiento a los objetos individuales del modelo. Fotos, fichas de inspección, elaborados de diseño, informes sobre defectos y documentos históricos pueden ser asociados a los elementos del puente, facilitando la consulta y la actualización de la información.

6. Integrar sensores IoT y análisis predictivos

El modelo puede finalmente ser conectado a sensores IoT instalados en la obra, como acelerómetros, sensores de temperatura o dispositivos para el monitoreo de deformaciones. Los datos recogidos en tiempo real transforman el gemelo digital en un modelo dinámico, útil para identificar anomalías, generar alertas y apoyar estrategias de mantenimiento predictivo basadas también en inteligencia artificial y machine learning.

De esta manera, un SGP Sistema de Gestión de Puentes no es solo un archivo digital de los puentes, sino una plataforma integrada para gestionar modelos BIM, datos GIS, documentos, sensores y procesos de mantenimiento a lo largo de todo el ciclo de vida de la infraestructura.

Variantes del Sistema de Gestión de Puentes para redes viales y ferroviarias

Un Sistema de Gestión de Puentes puede ser adoptado para la gestión de puentes o viaductos individuales, pero también puede evolucionar hacia sistemas más amplios, diseñados para gobernar redes infraestructurales enteras. En estos casos, el SGP no se limita al monitoreo de la estructura individual, sino que se integra con herramientas para la gestión de carreteras, ferrocarriles, tráfico, prioridades de mantenimiento y seguridad de la red.

Entre las principales variantes especializadas se encuentran el IRBMS, dedicado a la gestión integrada de carreteras y puentes, y el IRBM Railway, pensado para los puentes ferroviarios.

IRBMS (Sistema de Gestión Integrada de Carreteras y Puentes)

El IRBMS, o Sistema de Gestión Integrada de Carreteras y Puentes, es un sistema de gestión integrado que combina la gestión de los puentes con la de las carreteras. Las funciones principales de un IRBMS incluyen:

• planificación y programación de las actividades de mantenimiento para puentes y carreteras;
• análisis de las condiciones de las infraestructuras y la previsión de su deterioro a lo largo del tiempo;
• evaluación del impacto de las decisiones de mantenimiento sobre toda la red vial y sobre la movilidad de los usuarios.

La adopción de un IRBMS ofrece varios beneficios, entre los que se incluyen:

• gestión más eficiente de los recursos, gracias a la posibilidad de planificar intervenciones de mantenimiento conjuntas para puentes y carreteras;
• mejor evaluación de las prioridades de intervención, considerando el impacto sobre las infraestructuras y la movilidad de manera más completa;
• mayor flexibilidad en la gestión de las infraestructuras, gracias a la integración de diferentes herramientas y tecnologías.

IRBM Railway (Gestión Integrada de Puentes Ferroviarios)

El IRBM Railway es un sistema de gestión específico para los puentes ferroviarios, que integra los aspectos relacionados con el mantenimiento de los puentes con aquellos relativos a la gestión de las redes ferroviarias. Entre las características principales del IRBM Railway, encontramos:

• la posibilidad de monitorear y gestionar simultáneamente puentes y rieles, considerando las especificidades de las infraestructuras ferroviarias;
• la integración con sistemas de control del tráfico ferroviario y de planificación de recursos;
• la evaluación de los riesgos asociados al deterioro de los puentes ferroviarios, teniendo en cuenta las consecuencias sobre la circulación de los trenes y la seguridad de los pasajeros.

El IRBM Railway es utilizado por las empresas ferroviarias y las autoridades responsables del mantenimiento de las infraestructuras para planificar y programar las intervenciones de mantenimiento, monitorear el estado de los puentes ferroviarios y evaluar el impacto de las decisiones de mantenimiento sobre toda la red ferroviaria.

Funcionalidades avanzadas de un Sistema de Gestión de Puentes

Un Sistema de Gestión de Puentes no es solo un archivo digital de los puentes, sino que puede integrar módulos avanzados para alertas, gestión de activos, análisis predictivo y optimización de las estrategias de mantenimiento. Estas funcionalidades permiten pasar de una gestión descriptiva de la infraestructura a un enfoque más dinámico, basado en datos actualizados y soporte a la decisión.

Sistema de Gestión de Alertas de Puentes

Los Sistemas de Gestión de Alertas de Puentes son sistemas de alarma y monitoreo en tiempo real de los puentes, diseñados para detectar posibles situaciones de peligro y enviar notificaciones a las autoridades competentes. Estos sistemas utilizan una serie de sensores y dispositivos de detección para monitorear continuamente las condiciones de los puentes e identificar posibles anomalías o variaciones significativas. Actualmente, también es posible integrar los sensores IoT a los modelos BIM para supervisar y monitorear posibles alertas directamente desde el gemelo digital de la obra, utilizando una plataforma BIM IoT. El uso del gemelo digital de puentes también permite mejorar la gestión y el mantenimiento de los puentes, combinando los datos en tiempo real con modelos digitales avanzados para un control más eficiente.

Monitoreo de puentes | El caso del viaducto de Canalone

I Sistema de Gestión de Puentes contribuyen a mejorar la seguridad de los puentes, permitiendo identificar rápidamente posibles problemas y actuar de manera oportuna para prevenir incidentes o colapsos. Además, estos sistemas proporcionan información valiosa para la planificación de las actividades de mantenimiento, permitiendo optimizar la asignación de recursos y reducir costos a largo plazo.

Sistema de Gestión de Activos de Puentes

Un Sistema de Gestión de Activos de Puentes es un sistema de gestión de activos (puentes) que se encarga de monitorear, evaluar y gestionar todo el ciclo de vida de los puentes, desde el diseño hasta la construcción, desde el mantenimiento hasta la sustitución. Este enfoque permite maximizar la duración y el valor de los activos, reduciendo al mismo tiempo los costos y los riesgos asociados.

Los Sistemas de Gestión de Activos de Puentes utilizan diferentes herramientas y tecnologías para recopilar, analizar y gestionar la información sobre los puentes, incluyendo:

• sistemas GIS (Sistema de Información Geográfica) para la mapeo y localización de los puentes;
• sensores y dispositivos de monitoreo para la recopilación de datos sobre las condiciones y el rendimiento de los puentes;
• software de análisis y modelado para la evaluación de riesgos, la previsión del deterioro y la planificación de las actividades de mantenimiento.

Un modelo de optimización dinámica para el Sistema de Gestión de Puentes

La optimización dinámica es un enfoque matemático y computacional que busca encontrar la solución óptima para un problema a lo largo del tiempo, teniendo en cuenta las variaciones en las condiciones y las variables en juego. En el ámbito de los Sistemas de Gestión de Puentes, la optimización dinámica puede ser utilizada para determinar las estrategias de mantenimiento más efectivas y eficientes, considerando la evolución de las condiciones de los puentes y los recursos disponibles.

Un modelo de optimización dinámica para el Sistema de Gestión de Puentes puede ser implementado utilizando algoritmos y técnicas de programación matemática, como la programación lineal, la programación dinámica o los métodos heurísticos. El modelo toma como entrada los datos sobre los puentes, los recursos disponibles y las restricciones operativas y devuelve las decisiones óptimas de mantenimiento, considerando el impacto en las condiciones de los puentes, los costos y la seguridad de los usuarios.

Los Sistemas de Gestión de Puentes (BMS) son sistemas esenciales para garantizar la seguridad, la durabilidad y la funcionalidad de los puentes a largo plazo. Gracias a la integración con otras tecnologías y sistemas, como el IRBMS, el IRBM Railway, los Sistemas de Gestión de Alertas de Puentes y los Sistemas de Gestión de Activos de Puentes, es posible lograr una gestión más eficiente y sostenible de las infraestructuras de los puentes. Además, la adopción de modelos de optimización dinámica puede contribuir a mejorar aún más las decisiones de mantenimiento y la gestión de recursos.

Desarrollos adicionales en el campo del Sistema de Gestión de Puentes

La evolución del Sistema de Gestión de Puentes pasa por la integración de tecnologías cada vez más avanzadas, capaces de mejorar el monitoreo, el análisis de datos y la planificación de intervenciones. La inteligencia artificial, los sistemas de monitoreo avanzados y los criterios de sostenibilidad representan hoy tres directrices fundamentales para hacer de los SGP herramientas más predictivas, eficientes y orientadas al ciclo de vida de la infraestructura.

La inteligencia artificial y los SGP

La inteligencia artificial está revolucionando muchos sectores, y el campo de los SGP no es una excepción. La adopción de técnicas de aprendizaje automático y algoritmos evolutivos puede mejorar la capacidad de analizar los datos sobre los puentes y prever su deterioro a lo largo del tiempo. Además, la inteligencia artificial puede ayudar a optimizar las decisiones de mantenimiento y la gestión de recursos, considerando un mayor número de variables y escenarios posibles.

Los sistemas de monitoreo avanzados para los puentes

Los avances en la tecnología de sensores y dispositivos de monitoreo permiten recopilar cada vez más información precisa y confiable sobre los puentes. Por ejemplo, el uso de drones para inspecciones visuales o la adopción de sensores inalámbricos para el monitoreo instrumental puede reducir los costos y los tiempos de las actividades de recopilación de datos. Estas innovaciones tecnológicas contribuyen a mejorar la calidad y la efectividad de los SGP, convirtiéndolos en herramientas aún más valiosas para la gestión de las infraestructuras de los puentes.

La sostenibilidad y los Sistemas de Gestión de Puentes

La sostenibilidad es una cuestión crucial en la gestión de infraestructuras, y los SGP pueden desempeñar un papel fundamental en este ámbito. Al adoptar estrategias de mantenimiento basadas en el análisis del ciclo de vida y en la reducción del impacto ambiental, los SGP pueden contribuir a promover una gestión más sostenible de los puentes. Además, la integración con sistemas de gestión ambiental y de evaluación del impacto ambiental puede ayudar a monitorear y mitigar los efectos de las actividades de mantenimiento sobre el medio ambiente y las comunidades locales.

Los Sistemas de Gestión de Puentes representan una herramienta fundamental para garantizar la seguridad y la durabilidad de los puentes a lo largo del tiempo. La evolución de las tecnologías y la integración con otros sistemas y enfoques, como la inteligencia artificial, los sistemas de monitoreo avanzados y la sostenibilidad, ofrecen nuevas oportunidades para mejorar aún más la efectividad y la eficiencia de los SGP. Invertir en la investigación y el desarrollo de nuevas soluciones y metodologías en este campo es esencial para garantizar un futuro más seguro y sostenible para nuestras infraestructuras de puentes.

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FAQ – Sistema de Gestión de Puentes

¿Qué es un Sistema de Gestión de Puentes?

Un Sistema de Gestión de Puentes, o SGP, es un sistema digital utilizado para gestionar, monitorear y planificar el mantenimiento de los puentes. Permite organizar datos técnicos, inspecciones, información sobre el estado de conservación, modelos BIM, datos GIS e información proveniente de sensores, apoyando decisiones más rápidas y conscientes sobre la seguridad de la infraestructura.

¿Para qué sirve un SGP en la gestión de puentes?

Un SGP sirve para controlar el estado de los puentes a lo largo del tiempo, identificar posibles críticas, establecer prioridades de intervención y planificar las actividades de mantenimiento. De esta manera, ayuda a gestores, técnicos y administraciones a prevenir situaciones de riesgo y a utilizar mejor los recursos disponibles.

¿Qué datos se gestionan en un Sistema de Gestión de Puentes?

Un Sistema de Gestión de Puentes puede gestionar información demográfica y técnica de la obra, datos provenientes de inspecciones visuales, levantamientos, sensores IoT, investigaciones no destructivas, modelos BIM, mapas GIS, documentos, informes, fichas de defectos e información relacionada con las intervenciones de mantenimiento.

¿Cómo funciona un Sistema de Gestión de Puentes?

El funcionamiento de un SGP se basa en un proceso continuo: recopilación de datos, organización de la información, análisis del estado de la obra y definición de las estrategias de mantenimiento. Los datos recopilados se procesan para identificar problemas, prever la evolución del deterioro y establecer qué intervenciones realizar con mayor prioridad.

¿Qué papel tienen BIM y GIS en un Sistema de Gestión de Puentes?

El BIM permite gestionar el modelo informativo del puente, mientras que el GIS permite localizar la obra en su contexto territorial. Integrando BIM y GIS, el Sistema de Gestión de Puentes puede visualizar los modelos 3D de las infraestructuras en un mapa, asociar datos a los objetos individuales y facilitar la consulta de la información técnica.

¿Por qué el IFC 4.3 es útil para un Sistema de Gestión de Puentes?

El estándar IFC 4.3 es útil porque permite describir de manera más efectiva puentes, viaductos e infraestructuras lineales. En un Sistema de Gestión de Puentes basado en OpenBIM, el IFC permite integrar geometrías, datos técnicos y relaciones entre los elementos del puente en un formato abierto e interoperable.

¿Qué es el gemelo digital de un puente?

El gemelo digital de un puente es una representación digital de la infraestructura, enriquecida con datos técnicos, documentos, información de mantenimiento y, en los sistemas más avanzados, datos actualizados en tiempo real de los sensores. En un Sistema de Gestión de Puentes, el gemelo digital ayuda a monitorear el estado de la obra y a apoyar las decisiones de mantenimiento.

¿Un Sistema de Gestión de Puentes puede integrar sensores IoT?

Sí. Un Sistema de Gestión de Puentes puede integrar sensores IoT instalados en la obra, como acelerómetros, sensores de temperatura o dispositivos para el monitoreo de deformaciones. Los datos recopilados pueden estar vinculados al modelo BIM o al gemelo digital, permitiendo monitorear el puente de manera dinámica y detectar posibles anomalías.