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Construyendo ciudades inteligentes con BIM

Comunicación presentada al II Congreso Ciudades Inteligentes:

Autores

Pedro Ignacio Moreno Cuéllar, Ingeniero de Proyectos, Ingeniería y Diseño Estructural Avanzado S.L. & IDEA Ingeniería S.L.

Emilio Sánchez Escámez, CEO, Ingeniería y Diseño Estructural Avanzado S.L. & IDEA Ingeniería S.L.

Resumen

El BIM (Building Information Modeling), un concepto cada día más extendido en términos de diseño y construcción, es una tecnología que posee otra dimensión aún más importante, y sin embargo más desconocida. Se trata, concretamente, de las posibilidades de aplicación de ese equivalente virtual a la concepción de ciudades inteligentes. Básicamente, porque ese mencionado equivalente virtual, va a permitir etiquetar e identificar de forma única cada pieza de cada elemento de esa ciudad. De forma que, si todos y cada uno de ellos son hiperconectados, sirviéndose de las oportunidades que ofrece el Internet de las Cosas (IoT), se va conseguir dotar a la ciudad de una inteligencia artificial nunca antes imaginada y que deriva precisamente de ese Big Data asociado al modelo BIM. Propiedades, por tanto, que le atribuyen consideraciones para ser una de las piedras angulares en la concepción de las ciudades inteligentes.

Introducción / antecedentes

El BIM (Building Information Modeling), también llamado ‘Modelado de Información para la Edificación’, consiste en la generación y administración de la información de una infraestructura durante su ciclo completo de vida. Para ello, se emplea un software de modelado en tres dimensiones, el cual permite actualizaciones constantes de todas las bases de datos de propiedades, tantos físicas como lógicas, asociadas a la infraestructura equivalente virtual.

Hay que retroceder 40 años en el tiempo para encontrar los orígenes de esta tecnología que hoy nos parece, de forma contraria, totalmente novedosa. Cierto es que la denominación original de BDS (Building Description Systems) ha evolucionado a lo largo de los años, de la misma forma que las características de esta tecnología, cada vez más completa, también lo han hecho para llegar a lo que hoy conocemos como BIM (Building Information Modeling).

figura 1: Cronograma evolutivo de la tecnología BIM

Por tanto, el BIM es una tecnología capaz de reducir las complejidades en la construcción, abordándola simultáneamente desde 7 frentes distintos: diseño – especificaciones – coordinación (3D), proceso (4D), estimación de costes (5D), sostenibilidad (6D) y ciclo de vida (7D).

Proyecto

Por norma general, los profesionales del sector son cada día más conscientes de las ventajas de la integración del BIM en el proceso constructivo. Conocen como el tradicional flujo de diseño y construcción evoluciona a un modelo más eficiente, donde las últimas modificaciones pueden ser implementadas en etapas más tempranas, cuya repercusión económica es mucho menor. Un hecho que además supone un ahorro significativo de tiempo, medios y dinero en la fase de construcción.

Figura 2. Curva de MacLeany Extendida: Comparativa de flujos de trabajo en BIM y CAD

Sin embargo, son más desconocidas las inmensas posibilidades del BIM en las fases posteriores a la construcción, es decir, a partir de la puesta en operación. Será este punto, por tanto, el foco de este proyecto. Así, en el caso de crearse un equivalente virtual de una ciudad inteligente, donde cada elemento va a estar etiquetado e identificado inequívocamente: infraestructuras, comunicaciones, servicios o suministros, podrán ahora hiperconectarse siguiendo la filosofía del internet de las cosas (IoT), favoreciendo su propia inteligencia artificial para adaptarse en cada momento a las necesidades de los usuarios o a los diferentes escenarios que se presenten en tiempo real.

No sólo eso, dentro de cada uno de esos elementos que conforman una ciudad inteligente, cada una de sus piezas quedará igualmente identificada de forma única. Siéndole asignadas una ubicación teórica dentro del equivalente virtual que, a posteriori, pasará a ser real dentro del conjunto de la ciudad inteligente.

Las posibilidades del equivalente virtual en BIM, pasarán entonces a ser infinitas. Primeramente, se podrían hacer pruebas del funcionamiento y rendimiento de cada elemento, generando, acumulando y procesando datos en tiempo real, antes incluso de que estos cambios pasaran a ser parte del modelo real. Un concepto muy similar, por tanto, a lo que supone el Big Data para las ciudades inteligentes. Pero no sólo eso, ya que a cada una de esas piezas, se le podrían asociar especificaciones técnicas, manuales de operación, mantenimientos asociados, garantías, datos de eficiencias y consumos, etc., de manera que se tuviera un control total sobre todas y cada una de ellas. Un control, que pasaría entonces a ser total, lo que optimizaría el funcionamiento global de la ciudad en todas sus dimensiones.

Figura 3. Hiperconectividad entre los elementos de la ciudad inteligente

Figura 4. Aspectos fundamentales de la filosofía de las ciudades inteligentes

Metodología

Para este proyecto, la metodología de investigación empleada ha sido la estándar. Básicamente, se ha hecho un estudio en profundidad de los antecedentes, evolución y posibilidades del BIM. Haciendo extensivas sus propiedades a los aspectos que definen una ciudad inteligente y apoyando estos argumentos con casos prácticos desarrollados desde nuestra empresa IDEA Ingeniería.

Eso sí, hay que destacar, que este estudio ha sido llevado a cabo centrándose en los países donde los estándares BIM están ya implantados o en fase de serlo, de acuerdo al siguiente mapa:

Figura 5. Implantación del BIM a nivel mundial a fecha 2014

Resultados y datos obtenidos

La comparativa de los estudios previos recopilados y los datos obtenidos desde nuestra empresa IDEA Ingeniería, arrojan los siguientes resultados:

Tabla I. Comparativa sobre BIM: UK Government, University of Southern California (USA) e IDEA Ingeniería

Los datos estadísticos proporcionados por IDEA Ingeniería están basados en nuestro recorrido como empresa dentro del mundo BIM. A modo de ejemplo, para mostrar la metodología de análisis empleada, se van a mostrar un par de casos llevados a cabo con los softwares REVIT MEP y TEKLA Structures.

Figura 6. Hospital Al Ain – Planta Baja: Ala Este

Figura 7. Planta Mina Guelb Rhein – Edificio 1030

Tabla II. Estudio comparativo de los proyectos en sus versiones CAD y BIM

 

Discusión resultados

Todos los estudios confirman, en cualquiera de sus conceptos sometidos a análisis, la inmensa aportación que el BIM supone en términos de reducción de costes y plazos durante la fase de diseño y construcción, que eran las ventajas, por otro lado, ya presupuestas.

Sin embargo, llama mucho más la atención, la optimización de costes durante todo el ciclo de vida de las infraestructuras, que está en torno al 30%. Estos resultados, no son ni más ni menos, que la consecuencia de esas inmensas posibilidades, ya mencionadas, del equivalente virtual BIM durante la fase de operación.

El por qué es muy simple: Si todas las piezas y elementos de una infraestructura, y por extensión de una ciudad inteligente, están plenamente identificados e hiperconectados, la inteligencia artificial de cada uno de ellos se ha multiplicado gracias a ese Big Data asociado. Se podrá optimizar, en tiempo real, cualquier escenario que se presente en la fase de operación de la ciudad inteligente.

Luego, la importancia del BIM en términos de identificación, análisis, hiperconectividad, eficiencia y reducción de costes, dentro de las ciudades inteligentes es un hecho irrebatible.

Conclusiones

Se han confirmado las posibilidades ya presupuestas para el BIM, durante las fases de diseño y construcción, tanto en términos de costes, plazos y calidad, como de eficiencia y efectividad.

Pero más allá de eso, se ha demostrado cómo el BIM va a ser la piedra angular en el desarrollo de ciudades inteligentes. Principalmente, porque ese equivalente virtual generado, va a permitir etiquetar e identificar de forma única cada pieza de cada elemento. De forma que, si todos y cada uno de ellos son hiperconectados, sirviéndose de las oportunidades que ofrece el Internet de las Cosas (IoT), se va conseguir dotar a la ciudad de una inteligencia artificial nunca antes imaginada y que, deriva precisamente, de ese Big Data asociado al modelo BIM.

Esto significa, primero de todo, respuesta casi inmediata ante cualquier tipo de escenario, todo ello en tiempo real. Además, la posibilidad de simular otras situaciones sobre el equivalente virtual, anticipando los resultados y consecuencias sobre el resto de elementos hiperconectados, permitirá conocer la mejor solución y su comportamiento, antes incluso de su implantación real.

El BIM, es por tanto una herramienta infrautilizada en el presente y que explotará definitivamente cuando los recursos y la tecnología lo permitan. Sin embargo, eso no significa que deba obviarse hasta entonces, todo lo contrario. Ahora es el momento de sumarse al cambio con el fin de ser uno de esos países, empresas y profesionales que liderarán el sector en un futuro no muy lejano.

Fuente: https://www.esmartcity.es