¿Qué significa BIM para los ingenieros civiles?

Transporte

¿Qué significa BIM para los ingenieros civiles? Los proyectos de carreteras y autopistas pueden beneficiarse del diseño con el modelado de información de edificios. Artículo por Adam Strafaci CE News

Hace algunas semanas hablaba por teléfono con un ingeniero civil que necesitaba ayuda con una pregunta que le hizo una firma de arquitectos: "¿Estás listo para BIM?" El ingeniero civil conocía muy bien los beneficios del modelado de información de edificios (BIM) para el diseño de edificios y tenía una idea relativa del modo en que estos beneficios podían alcanzar también a los ingenieros civiles. Pero no estaba seguro de cómo responder esta pregunta. ¿Podía BIM siquiera ser usado por ingenieros civiles? En tal caso, ¿tendría que utilizar un nuevo software para estar "listo para BIM"? ¿Qué ocurriría si no trabajaba con proyectos relacionados con edificios? ¿Aún podría utilizar BIM? A medida que la adopción de BIM se ha vuelto más común en la arquitectura y la construcción, los ingenieros civiles han comenzado a darse cuenta de esto y se hacen la pregunta: ¿Qué es BIM para mí? Para los ingenieros civiles que normalmente trabajan con arquitectos o ingenieros estructurales, BIM posiblemente ya sea parte de su vocabulario. Pero para aquellos que pasan sus días en el diseño de carreteras y autopistas, BIM representa un mundo totalmente nuevo, uno que en este momento es sumamente relevante y cuya importancia seguirá creciendo. ¿Qué es BIM? El modelado de información de edificios – o BIM – no es un producto o un software patentado. Es un proceso integrado cimentado en la información coordinada y confiable de un proyecto, desde su diseño hasta su construcción y funcionamiento. BIM no es solo para arquitectos. Aunque tiene sus raíces en la arquitectura, los principios de BIM son válidos para todo lo que se construye, incluso caminos y autopistas, y los ingenieros civiles están experimentando los beneficios de BIM del mismo modo en que los arquitectos los disfrutan. BIM no solo trata del 3D (aunque este es parte de aquel). BIM permite que los ingenieros predigan el desempeño de los proyectos antes de que se construyan; responde más rápido a los cambios de diseño; optimiza los diseños con análisis, simulación y visualización, y proporciona una documentación sobre la construcción de más alta calidad. Además, permite que equipos extendidos extraigan datos valiosos del modelo para facilitar la toma de decisiones temprana y una entrega de proyectos más económicos.

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Limitaciones del diseño centrado en dibujos Para entender el modo en que BIM es pertinente en la ingeniería civil y, particularmente, en proyectos de diseño de carreteras y autopistas, es útil echar un vistazo al proceso heredado de diseño centrado en dibujos 2D. Este proceso que puede ser mejor descrito como "aislado" comienza con el diseño preliminar, sigue con el diseño detallado y, luego continúa con la documentación de la construcción. Se completa cada paso antes de que comience el siguiente, la colaboración está muy limitada. Este proceso funciona bien hasta que se necesita hacer cambios inevitables en el diseño, punto en el cual se requiere de actualizaciones dibujadas manualmente propensas a errores y que consumen tiempo. En consecuencia, este proceso contiene limitaciones prácticas inherentes. La gráfica en el Dibujo 1 traza el nivel de esfuerzo que se requiere durante la vida de un típico proyecto de diseño de carreteras desde el diseño preliminar y durante cada momento de la construcción, hasta su operación. Como indica la línea azul, la capacidad que tiene el ingeniero civil para influir en el costo y desempeño del proyecto durante el ciclo de vida del proyecto está a al máximo en el diseño preliminar, pero decrece abruptamente conforme avanza el proyecto. La línea roja muestra que el costo al hacer y ejecutar cambios en el diseño es bajo durante el diseño preliminar, pero se incrementa también abruptamente durante el proyecto. Finalmente, la línea negra ilustra en qué momento los ingenieros civiles y diseñadores utilizaron un mayor esfuerzo y más recursos con un proceso centrado en el dibujo: en la fase de documentación de la construcción. Dibujo 1: Cuando se utiliza un flujo de trabajo centrado en dibujos, la mayor parte del esfuerzo ocurre durante la fase de documentación de la construcción, cuando la capacidad para influir en el costo y desempeño del proyecto se reduce y el costo de hacer cambios al diseño se incrementa. Gráfica creada por MacLeamy, AIA/HOK.

El problema con esta imagen es que el punto más alto de esfuerzos (línea negra) coincide con un punto en el proyecto en el que la capacidad de los ingenieros para impactar el desempeño del proyecto se está reduciendo y el costo de hacer cambios al diseño se está incrementando. Esto llega al fondo de las limitaciones de un flujo de trabajo centrado en el dibujo. Aunque teóricamente es posible utilizar este proceso para realizar diseños iterativos y optimizar el desempeño del proyecto, siendo realistas, poco de esto se lleva a cabo. Es simplemente muy costoso hacer cambios múltiples al diseño y evaluar los impactos en el desempeño del proyecto una vez que se ha comenzado la documentación. Como consecuencia, el proceso centrado en el dibujo produce el primer diseño que alcanza el código y que no es necesariamente el mejor diseño.

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Nuevos flujos de trabajo con BIM Contraste este enfoque heredado con uno que se está convirtiendo en el estándar entre la industria AEC: BIM. Implementar un proceso BIM para el diseño de carreteras y autopistas comienza con la creación de información de diseño coordinada y confiable del proyecto. Esto resulta en un modelo 3D inteligente de la carretera en el cual, los elementos del diseño están relacionados unos con otros de manera dinámica; no son solo puntos, superficies y alineaciones, sino un rico conjunto de información y atributos asociados a ella. Por ejemplo, quizá justo a la mitad del proyecto de diseño de una carretera, el perfil necesita ajustes en una curva vertical y en los grados. Al ajustar el perfil, todos los elementos relacionados del diseño se actualizan de manera automática, lo que permite que el diseñador vea al instante el impacto de métodos como cortar y rellenar, y del derecho de paso. De este modo, BIM facilita la evaluación de muchas más alternativas de diseño. Como parte del proceso de diseño, los ingenieros civiles pueden aprovechar el modelo de información para llevar a cabo la simulación y el análisis, y optimizar el diseño para objetivos tales como constructibilidad, sostenibilidad y seguridad de la carretera. Finalmente, con un proceso BIM, los diseños que se pueden entregar pueden crearse de manera directa desde el modelo de información. Lo que se entrega incluye no solo la documentación de construcción 2D, sino también el modelo mismo y toda la información útil que contenga, la cual se puede aprovechar para el retiro de cantidades, la secuencia de construcción, comparaciones con la obra tal como fue construida, e incluso operaciones y mantenimiento. Entonces, ¿qué hay de diferente en este acercamiento BIM? El uso del modelado, la visualización 3D y el análisis no es nada nuevo para los profesionales del diseño de carreteras y autopistas. La diferencia es que con los enfoques tradicionales centrados en el dibujo, diseño, análisis y documentación son procesos desconectados. Esto hace que la evaluación de los posibles escenarios sea ineficiente y onerosa.

Dibujo 2: La utilización de un flujo de trabajo BIM desplaza el nivel de esfuerzo a una etapa temprana del proyecto, cuando la capacidad de impacto en el costo y desempeño del proyecto es alta y el costo por hacer cambios en el diseño es bajo. Gráfica creada por MacLeamy, AIA/HOK. www.cenews.com

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Como demuestra la línea verde en la gráfica 2, gracias a que diseño, análisis y documentación se conectan de manera dinámica en un flujo de trabajo BIM, la mayor parte del esfuerzo en el proyecto de diseño de una carretera se traslada hacia la fase de diseño detallado, cuando la capacidad de influir en el desempeño de un proyecto es alta y cuando el costo por hacer modificaciones al diseño es bajo. Esto permite que los ingenieros utilicen más tiempo para evaluar los escenarios posibles y optimizar el diseño, y menos tiempo en generar la documentación de la Octubre de 2008 CE NEWS

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construcción. Con esto en mente, pienso en cómo la adopción de BIM se traduce en beneficios reales para el diseño de carreteras y autopistas.

Beneficios de BIM Los beneficios más inmediatos de BIM en el diseño de carreteras y autopistas son mejores diseños y mayor eficiencia y productividad. Debido a que el diseño y la documentación de la construcción están ligados de manera dinámica, se reduce de manera significativa el tiempo que se requería para evaluar más alternativas, ejecutar modificaciones al diseño y producir la documentación de la construcción. Esto es especialmente importante para las agencias de transporte porque puede reducir el tiempo de contratos de arrendamiento, lo que resulta en proyectos que se completan más pronto y en horarios más predecibles. Más allá de la eficiencia y productividad, BIM facilita la optimización de carreteras, al incluir visualización, simulación y análisis como parte de sus procesos de diseño. A continuación dos ejemplos de muchos de los criterios que pueden evaluarse para alcanzar un diseño de carretera óptimo: Constructibilidad: normalmente, los ingenieros civiles diseñan considerando el cumplimiento con el código, no la constructibilidad. Pero las interpretaciones incorrectas sobre el propósito del diseño hechas en campo debido a documentación ambigua pueden provocar retrasos en el calendario, peticiones de modificación y solicitudes de información después de iniciada la construcción. Considere un proyecto típico de construcción de una nueva autopista con puentes y enlaces, con un presupuesto de 100 millones de dólares. En general, entre 7 y 8 por ciento de esto se destinará al desarrollo del diseño. Reducir el gasto en el diseño un 35 por ciento, con un proceso más productivo, ahorra 2.6 millones de dólares. Pero reducir la parte de construcción un 15 por ciento al considerar la constructibilidad durante la etapa de diseño ahorra cerca de 14 millones de dólares. Y estos ahorros no toman en cuenta los procesos legales que surgir a causa de errores en campo. Diseñar para la constructibilidad puede ayudar a reducir estos errores antes de que se conviertan en un problema. Seguridad de la carretera: el análisis para garantizar distancias seguras de visibilidad para rebase y frenado es un factor clave en la toma de decisiones de diseño. El análisis de la distancia de visibilidad tradicional se basa en ecuaciones matemáticas aplicadas a la curvatura vertical en el perfil de la carretera. Pero este enfoque no toma en cuenta factores como el plano horizontal y las obstrucciones visuales. Integrar al proceso de diseño la visualización interactiva y la simulación de la distancia de visibilidad (ver dibujo 3) permite que el ingeniero civil identifique de manera rápida si la geometría de la carretera cumple con los parámetros de seguridad sobre distancias de visibilidad, que incluyen grados, curvaturas y obstrucciones visuales tales como barreras, bermas y follaje.

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Probablemente, la ventaja más importante de BIM, en comparación con el proceso centrado en el dibujo, es la capacidad de extender el uso del modelo de información más allá del diseño, análisis y simulación hasta la construcción y, eventualmente, a las operaciones. Por ejemplo, las agencias de transportes utilizan cada vez más el modelo 3D para operar equipo de construcción con orientación GPS en la maquinaria. Entre los beneficios se cuenta el incremento de la productividad y la precisión, la reducción de costos de inspecciones, costos de operación de equipo más bajos y días laborables más largos. Dibujo 3: El veloz analizador de seguridad de carreteras (Rapid Road Safety Analyzer) de RVD Systems aprovecha el modelo de información en AutoCAD Civil 3D, el software para ingenieros civiles de Autodesk creado para BIM, para identificar si la geometría de la carretera alcanza los parámetros críticos de seguridad.

La promesa de BIM para el diseño de carreteras y autopistas La constructibilidad y la seguridad del camino son dos ejemplos de análisis y simulación que un proceso BIM facilita. Pero esto apenas es el comienzo de la historia. En el Departamento de Transporte de Wisconsin, están en proceso de implementar AutoCAD Civil 3D -el software de ingeniería civil de Autodesk creado para BIM-, los equipos de diseño de carreteras, geotécnia, aguas pluviales y puentes utilizan aplicaciones de análisis y herramientas personalizadas para simular y analizar los distintos aspectos del desempeño del proyecto. Sin embargo, en la mayoría de los casos, estas herramientas se están utilizando como parte de un flujo de trabajo desconectado. El análisis y la simulación se llevan a cabo fuera del entorno de diseño mediante distintas partes de la organización y, en consecuencia, es difícil coordinar un tipo de análisis con otro y alcanzar resultados óptimos. Recientemente, los representantes de Autodesk compartieron con el Depto. de Transporte de Wisconsin el valor de un proceso BIM en el que varios tipos de análisis y simulación podían llevarse a cabo como parte del proceso de diseño, lo cual permitió que rápidamente los ingenieros ciclaran iteraciones y obtuvieran retroalimentación instantánea sobre el desempeño del proyecto. Los análisis de capacidad de tráfico, ruido, alumbrado, drenaje y señalización, podían realizarse en una etapa temprana del www.cenews.com

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proyecto como parte del proceso de diseño, mucho antes de que se invierta un esfuerzo significativo en la documentación de la construcción. Los ingenieros del Depto. de Transporte reconocieron los beneficios y expresaron que, si la tecnología iba en esta dirección, tendrían grandes expectativas de experimentar esta realidad. A partir de mi experiencia con el equipo del Depto. de Transporte de Winsconsin y de muchas conversaciones con ingenieros civiles durante el último año, estoy convencido del valor de BIM para el diseño de carreteras y autopistas, tanto ahora como en el futuro. Organizaciones como el Depto. de Transporte ya están en camino de considerarse “listos para BIM”. Aunque tienen sus orígenes en la arquitectura, los principios de BIM son válidos para todo aquello que se construya, incluso carreteras y autopistas. Adam Strafaci es Gerente Senior de Marketing Industrial, en el Departamento de Ingeniería Civil de Autodesk, Inc.

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