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BIM Innovación y Transformación Digital

Digital Twins en el sector de la Arquitectura, Ingeniería y Construcción (AEC)

Un digital Twings o gemelo digital en español es una representación digital de un activo o entorno físico, como un automóvil, un puente o un edificio. Piense en ello menos como un modelo 3D tradicional y más como un modelo de información. Es una referencia de datos común que se crea durante la etapa de planificación de un proyecto y abarca todas las fases del ciclo de vida de un activo, desde el diseño hasta la fabricación y la construcción, pasando por la operación y el mantenimiento, incluso hasta su uso o reutilización futuros.

fuente:https://aecmag.com/news/public-beta-for-autodesk-tandem-digital-twin-platform/ 

A diferencia de los modelos de datos estáticos, los gemelos digitales son entidades dinámicas y “vivas” que evolucionan en tiempo real. Aprenden, actualizan y se comunican con sus contrapartes físicas mediante el intercambio de datos a lo largo del ciclo de vida del activo, mediante tecnologías de inteligencia artificial, aprendizaje automático e IoT. Armados con estas simulaciones dinámicas, los usuarios de estos gemelos virtuales pueden solucionar los problemas antes de que sucedan, explorar nuevas oportunidades y planificar el futuro.

  1. ¿Qué es un gemelo digital para arquitectura, ingeniería y construcción?

En la industria de la arquitectura, la ingeniería y la construcción (AEC), un gemelo digital es una réplica completa de un activo construido y sus sistemas; este activo podría adoptar la forma de un edificio, un elemento de infraestructura como un puente, etc.

En la industria de la construcción, los gemelos digitales procesan información como:

– Datos operativos para sistemas HVAC y MEP (mecánicos, eléctricos y de plomería)

– Datos de mantenimiento y piezas

– Datos ambientales recopilados a través de sensores de IoT

En una nueva construcción, se crea un gemelo digital al comienzo de un proyecto, mientras los equipos de AEC y los propietarios trabajan juntos para definir los objetivos de rendimiento y los resultados deseados. A medida que avanza el proyecto, los datos se recopilan y asignan continuamente al modelo, utilizando diferentes plataformas. Cuando el activo se entrega al propietario, el gemelo virtual recopila datos operativos que se pueden usar para ajustar el rendimiento y administrar el mantenimiento a largo plazo, así como para respaldar el desmantelamiento y el uso futuro.

Debido a que el gemelo digital siempre está evolucionando con los datos proporcionados por su gemelo físico, puede realizar simulaciones y predicciones en respuesta a condiciones en tiempo real. Un gemelo digital en la industria de la construcción podría usarse, por ejemplo, para alinear la fachada solar de un edificio, para seguir el camino del sol o modificar el flujo de aire interior para minimizar la propagación de patógenos.

fuente:https://www.engineering.com/story/digital-twins-extend-value-to-owners-through
  1. Otras formas en que se pueden utilizar los gemelos digitales para optimizar los activos construidos:

– Configurar espacios comerciales para aprovechar los patrones de los compradores

– Automatización de las operaciones agrícolas en interiores para condiciones de cultivo óptimas

– Predecir problemas de mantenimiento en refinerías de petróleo

– Diseñar espacios de atención médica para un flujo eficiente de pacientes y necesidades de personal

  1. Cómo los gemelos digitales conectan los flujos de trabajo de diseño y construcción

Desde el punto de vista del flujo de trabajo, los gemelos digitales desbloquean datos que tradicionalmente han estado atrapados en silos (o en archivos de papel). Como resultado, los equipos están mejor conectados durante todo el ciclo de vida de un proyecto, desde el diseño hasta el desmantelamiento. Y al integrar datos estáticos, como especificaciones de componentes y programas de mantenimiento, con datos dinámicos como tasas de ocupación y condiciones ambientales, los gemelos digitales permiten a todos, desde diseñadores hasta propietarios, tomar decisiones más informadas que maximizan el rendimiento y el ciclo de vida del activo.

  1. BIM and Digital Twins

BIM (Building Information Modeling) está impulsando la digitalización de la industria de la construcción, utilizando modelos multidisciplinarios y colaboración en la nube para informar el diseño y la gestión de los activos construidos y los sistemas dentro de ellos.

Los gemelos digitales aprovechan todo el potencial de BIM, conectando datos y procesos con una gestión de información dinámica, en tiempo real y bidireccional. Los gemelos digitales se pueden crear sin BIM, pero llevarlos a su máximo potencial comienza con los flujos de trabajo integrados y el intercambio de información que ya impulsan el proceso BIM; comenzar con BIM es una forma mucho más eficiente de llegar allí.

  1. El futuro de BIM y gemelos digitales

En el futuro, la mayoría de los gemelos digitales se integrarán en el proceso BIM para brindarles a todos mejores conocimientos en un entorno estandarizado. El valor de estos conocimientos se extiende más allá de cualquier proyecto individual; Los datos capturados se pueden retroalimentar en las fases de planificación y diseño de nuevos proyectos, aplicando el aprendizaje de datos para mejorarlos continuamente.

  1. La ciudad inteligente y los gemelos digitales: una pareja natural

Los gemelos digitales no se limitan a instancias únicas. Al integrar varios gemelos digitales, los diseñadores pueden crear un ecosistema conectado y optimizar el rendimiento de ese sistema a lo largo del tiempo.

Cuando piensa más allá del activo individual, puede comenzar a considerar su potencial más amplio en términos económicos, sociales y ambientales. Imagine la construcción de una ciudad inteligente que pueda administrarse utilizando datos en tiempo real, analizando y optimizando el consumo de energía, las redes inalámbricas, el transporte público, los sistemas de seguridad y el rendimiento de la infraestructura, en tiempo real a través del modelado de geodatos y los sensores de IoT. Las ciudades inteligentes pueden incluso adaptarse a las condiciones climáticas cambiantes y ejecutar simulaciones para responder a emergencias como pandemias y desastres naturales.

Debido a que los gemelos digitales pueden recopilar e interpretar datos sobre aspectos como el crecimiento de la población, los recursos naturales y las condiciones climáticas, pueden ayudar a construir ciudades más resilientes y empoderar a las industrias para responder mejor a los desafíos globales.

fuente: https://aecmag.com/news/digital-twins-for-a-sustainable-built-environment
  1. Los 5 niveles de los gemelos digitales

Los gemelos digitales operan en cinco niveles de sofisticación. Los modelos más simples integran datos de varias fuentes; el modelo más avanzado es capaz de actuar de forma autónoma.

 Nivel 1: Gemelo descriptivo

El gemelo descriptivo es una versión editable y en vivo de los datos de diseño y construcción, una réplica visual de un activo construido. Los usuarios especifican qué tipo de información quieren incluir y qué tipo de datos quieren extraer.

Nivel 2: Informativo Twin

Este nivel tiene una capa adicional de datos operativos y sensoriales. El gemelo captura y agrega datos definidos y verifica los datos para asegurarse de que los sistemas funcionen juntos.

Nivel 3: Gemelo predictivo

Este gemelo puede usar datos operativos para obtener información. (Piense en un automóvil que le avisa cuándo es el momento de un cambio de aceite).

Nivel 4: Gemelo integral

Este gemelo simula escenarios futuros y considera preguntas de “qué pasaría si”.

Nivel 5: Gemelo autónomo

Este gemelo tiene la capacidad de aprender y actuar en nombre de los usuarios.

Es importante tener en cuenta que los niveles 1 y 2 están actualmente en uso en AEC. Los niveles 3, 4 y 5, que están enriquecidos con datos en tiempo real de sensores integrados y tecnologías de IoT, están en el horizonte.

Los gemelos digitales no se limitan a activos recién construidos; un gemelo digital se puede aplicar a un edificio o infraestructura existente para obtener información sobre sus operaciones y uso potencial.

  1.  El futuro de los gemelos digitales

A medida que los gemelos digitales incorporan cada vez más la inteligencia artificial y el aprendizaje automático, pasarán de ser herramientas conceptuales a ser más inteligentes y autónomos a medida que se amplíen las capacidades del software.

El mercado de gemelos digitales está creciendo con la adopción de tecnologías de IoT: según MarketsandResearch, hasta el 91% de las plataformas de IoT ofrecerán capacidad de hermanamiento digital para 2026, y el hermanamiento digital se convertirá en estándar en la habilitación de aplicaciones de IoT para 2028.

Las ciudades progresistas se están sumando proyectando que el mercado de soluciones compatibles con gemelos digitales en ciudades inteligentes alcanzará los $3.77 mil millones para 2026. Y ABI Research predice que habrá más de 500 gemelos digitales de ciudades inteligentes en funcionamiento para 2025.

Aún queda un largo camino por recorrer para aprovechar todo el potencial de estos ecosistemas inteligentes y conectados, pero las empresas con visión de futuro están encontrando formas de comenzar a planificar estos modelos ahora. A medida que la transformación digital continúa remodelando AEC, las herramientas se perfeccionarán y surgirán las mejores prácticas, lo que ayudará a los diseñadores e ingenieros a salir de sus silos.

Los datos ya existen; el desafío es integrar información no estandarizada de una variedad de fuentes en herramientas comunes y encontrar formas de emplear esos datos para las necesidades de AEC. Aquellos que aprovechan los beneficios de aprovechar los datos hoy estarán mejor posicionados para tener éxito en la entrega del mundo mejor construido del futuro.

  1. Fuentes:
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Integración BIM y GIS

1.- Introducción

En la industria de la arquitectura, la ingeniería y la construcción, la triste realidad es que se pierden datos cruciales en cada fase del proceso: desde el planeamiento y el diseño hasta la construcción y el mantenimiento.

El hecho es que, al trasladar datos entre las fases de la vida útil de cualquier proyecto, lo que hacemos al final es pasar datos en bloque entre sistemas de software que solo reconocen los paquetes de datos con los que ellos trabajan. En cuanto se traducen esos datos, se reduce su complejidad y su valor. Cuando el participante de un proyecto necesita datos de una fase anterior del proceso, a menudo los proyectistas, diseñadores o ingenieros tienen que recrear esa información de forma manual, cosa que supone repetir trabajo de forma innecesaria.

La buena noticia es que se avecina un gran cambio en la industria de los GIS (sistemas de información geográfica) a medida que estos avanzan rápidamente hacia el modelado 3D. Esta evolución es análoga a la transformación que el mundo del diseño y la construcción está experimentando en su paso del CAD al BIM (por sus siglas en inglés, Building Information Modeling), marcando el nacimiento de la integración GIS-BIM en un único entorno global.

Fuente: https://www.autodeskjournal.com/casos-exito-integracion-bim-gis/

Los datos SIG añaden un elemento geoespacial al diseño BIM para que los diferentes proyectos (carreteras, puentes, etc.) puedan proyectarse mejor y adaptarse a su entorno.

Antes de seguir profundizando en el tema, necesitamos tener bien claro los conceptos.

2.- ¿Qué es GIS?

Un GIS (Geographical Information System), es un tipo de software que permite gestionar grandes volúmenes de datos que tienen una componente geoespacial, es decir, son datos geolocalizados. Es una herramienta que permite realizar modelizaciones, análisis, visualización y publicación tanto 2D como 3D, siendo una potente herramienta de gestión y cruce de diferentes fuentes de información.

Fuente: Editeca

3.- ¿Qué es BIM?

El BIM (Building Information Modeling) es una metodología de trabajo colaborativa muy utilizada actualmente para creación de proyectos de construcción mediante la centralización de toda la información del proyecto en un modelo digital único que permite la gestión de los edificios o infraestructuras a lo largo de todo su ciclo de vida.

Fuente: Kaizen

 4.- Alianza BIM GIS

Si la información de los GIS es necesaria para una planificación y una gestión de carreteras, puentes, aeropuertos, redes ferroviarias y otras infraestructuras adaptadas a su entorno inmediato, la información BIM resulta clave para su diseño y construcción.

Si unimos las dos, el resultado es una capa de contexto geoespacial incorporada en el modelo BIM. Esto significa que, por ejemplo, el GIS puede proporcionar información sobre zonas inundables y facilitar a los diseñadores los datos precisos para influir en la ubicación, orientación e incluso los materiales empleados en un proyecto.

Por otro lado, está la escala: la información de los GIS opera a escala urbana, regional y nacional, mientras que los datos BIM se aplican al diseño y construcción de una forma o proyecto concreto. Hoy día, con BIM, se puede diseñar un sistema físico a nivel de objeto: una puerta, una ventana, una pared. Al añadirle GIS, lo que se hace es adaptar ese sistema al contexto de un paisaje más amplio y con más información. Un edificio se conectará a una parcela de terreno, a servicios públicos y carreteras.

Al unir estas dos escalas relativas y establecer un flujo constante de información entre ellas, se elimina la redundancia de datos. Si se le añade un mejor contexto geoespacial al proceso BIM, el promotor del proyecto obtendrá mejores diseños por menos dinero.

Fuente: https://www.sigsa.info/es-mx/arcgis/about-arcgis/overview

Con toda la información almacenada en la nube, los participantes de proyectos tanto de infraestructura como de construcción podrán gestionar los datos en todo tipo de entorno de cualquier parte del mundo, así como reutilizar esa información en otros contextos sin necesidad de convertir datos continuamente.

BIM + datos de ubicación = un mejor diseño y ahorro a largo plazo

 5.- La ciencia del “dónde” en la evaluación de riesgos

La optimización del valor a largo plazo de nuevas carreteras, puentes e infraestructuras conlleva producir mejores diseños que solucionen muchos de los problemas de sostenibilidad y resiliencia a los que hoy en día se enfrentan las ciudades. Para ello será necesario optimizar el intercambio dinámico de datos entre BIM, programas CAD (en inglés, computer-aided design) y la información geoespacial que suministran los SIG.

Al colocar un diseño digital en un sitio existente, inserto en geografía real, se elimina gran parte del riesgo inicial del diseño y la construcción. Los principales retrasos en los proyectos de infraestructura de gran envergadura se deben a las fases de proyecto y de obtención de permisos, que incluyen una elevada cantidad de análisis sobre los impactos sociales, económicos y medioambientales. Los ingenieros y proyectistas realizan gran parte de esa evaluación externamente al proceso de diseño utilizando datos geoespaciales; así es como analizan los mapas de inundabilidad o localizan servicios subterráneos. Es lógico pensar en un diseño que use datos de SIG y BIM simultáneamente.

Esta integración de SIG y BIM es igualmente útil en casos cuya construcción ya está terminada. En lugar de simplificar en exceso los datos de gestión de instalaciones, el modelo flexible conectado a SIG proporciona toda la información que necesita el mantenimiento. Los clientes pueden reutilizar los datos a lo largo de toda la vida útil de la infraestructura.

 Por ejemplo, gestionar una carretera en el día a día supone controlar servicios, dirigir la instalación de quitamiedos, mantener la pintura vial en condiciones y supervisar a los equipos de mantenimiento. La modernización y la renovación son constantes. Cuando SIG, CAD y BIM se conectan, mejora la operatividad y se eliminan los errores. Esta convergencia de tecnología desempeñará además un papel importante en el mantenimiento predictivo.

6.- Beneficios BIM / GIS

Con la integración de BIM y GIS se obtiene un gran impacto positivo en la planificación y gestión de nuevos proyectos, entre los beneficios se destacan:

-Ayudar en la toma de decisiones (más detallada y más inteligente)

-Reducir costes

-Mejorar la participación de todas las partes interesadas

-Acelerar los plazos de ejecución de los proyectos

-Proveer de infraestructuras más sostenibles, resilientes y ciudades más inteligentes

fuente: https://seystic.com/la-integracion-bim-gis-un-reto-y-muchas-oportunidades/

7.- Cerrar el bucle de datos

Si queremos crear ciudades más inteligentes, necesitamos tomar decisiones de planeamiento más inteligentes. Por esta razón es tan importante conectar el BIM y los SIG, además de todo lo que integrar estos sistemas podría hacer por la evolución de los vehículos autónomos: los sensores de estos automóviles recolectan información a tiempo real constantemente. Por otra parte, dependen de un sistema de cartografía digital de alta precisión para la navegación, la definición de los elementos próximos y la creación de su horizonte electrónico.

El sistema de cartografía, interpretable por ordenador, podría describirse como un archivo de diseño de autopistas en 3D enriquecido con información geoespacial obtenida sobre el terreno. Al mismo tiempo que los vehículos autónomos del mañana recogen información actualizada sobre la situación de la carretera, como cierres de carriles o cambios por obras, también identificarán zonas de alto riesgo, que luego pueden entregar a proyectistas que se encuentren diseñando o manteniendo carreteras futuras. Todo el proceso será más fluido y los servicios de carreteras podrán responder con más agilidad cuando haga falta reparar carreteras deterioradas.

Al conectar sistemas de sensores en tiempo real con datos geográficos y de modelado, todo el mundo tiene una información más completa, lo cual conduce a la toma de mejores decisiones de diseño de infraestructuras a cualquier escala.

8.- Fuentes:

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Beneficios de usar BIM para los Ingenieros Civiles

BIM (Building information modeling) es la metodología de la que más se habla en la actualidad para el sector de la construcción, justamente los ingenieros civiles, los cuales son una parte importante de los procesos dentro de esta industria, ven la metodología BIM con muy buenos ojos para mejorar su propio rendimiento laboral, ya que esta metodología justo hace referencia a la optimización y la productividad de los procesos en el campo de la construcción mediante el uso de la tecnología.

Fuente: https://ebf.com.es/blog/que-es-bim-en-ingenieria-civil-y-para-que-sirve/

El objetivo de las empresas dedicadas al rubro de la construcción siempre ha sido mejorar continuamente la eficiencia y la velocidad de producción para mejorar la calidad y reducir los costos. Estos aspectos están estrechamente relacionados con los ingenieros, quienes resuelven los problemas de acuerdo con su naturaleza y experiencia, por lo que buscan constantemente herramientas que puedan hacer su trabajo cada vez más «productivo». En la actualidad, la tecnología y el método más eficaz es, sin duda, Building Information Modeling (BIM).

1.- Ventajas de usar BIM para los ingenieros civiles 

Entre esas principales ventajas en términos generales podemos encontrar:

1.1. Capturar la realidad: mediante el uso de hardware, ya sean escáneres láseres o drones con cámaras que realizan un escaneo del espacio, con ello se capturan datos relevantes para un futuro procesamiento, además es esencial para mejorar la productividad, la precisión, calidad y la seguridad del proyecto

1.2. Pasa de los conceptos al diseño detallado: con lo anterior será mucho más fácil realizar un diseño preliminar del concepto del proyecto y así luego pasar a una fase de diseño detallado, agregando elementos e información de mayor precisión para otras etapas.

1.3. Realiza análisis y simulaciones de los diseños: tomarás mejores decisiones de diseño, ya que con BIM el ingeniero cuenta con herramientas que le permiten ver la viabilidad de algunos elementos como puentes, escaleras, entre otros, creando simulaciones como inundaciones y así validar si factibilidad desde una etapa temprana.

1.4. Coordinación interdisciplinaria: gracias a un modelo de información compartida, tanto los ingenieros, los diseñadores y los contratistas tendrán acceso a un modelo de información centralizado, el cual permitirá trabajar en los intercambios que afectan la factibilidad de construcción y los costos del diseño. Gracias a este mismo modelo centralizado Los propietarios permanecen como parte del proceso y pueden usar la información para tomar decisiones y eliminar sobre costos de la obra con antelación.

2.-  BIM en los proyectos estructurales

Los ingenieros estructurales contribuyen al proceso BIM colaborando con otras disciplinas (arquitectura, ingeniería de construcción, instalación y mantenimiento, etc.) que a su vez contribuirá con el resto del equipo y compartirá sus responsabilidades en el proyecto. En cuanto al campo de la ingeniería estructural, los datos que forman parte del modelo BIM suelen adoptar la siguiente forma:

  • Modelo geométrico estructural donde los modelos son más complejos
  • Modelado, cálculo y análisis de objetos terminados
  • Descripciones técnicas y documentación
Fuentes: Editeca

3.- ¿Qué ventajas ofrece el BIM para los ingenieros estructurales?

3.1. Interoperabilidad

El uso del formato IFC en el intercambio de datos entre software BIM rompe todas las barreras para compartir modelos y datos entre plataformas. En comparación con la construcción de un modelo paralelo o la elección de un único software para completar todo el proceso, este intercambio aún mejorable es un gran logro.

Fuentes: https://www.chakray.com/es/interoperabilidad-definicion-e-importancia/

3.2. Formación de equipos e intercambio de conocimientos

Además de la productividad, existen otros aspectos del uso del software BIM en el proceso de construcción, que pueden traer grandes beneficios. Supere los posibles conflictos entre diferentes modelos y software; como resultado, también han desaparecido los obstáculos y conflictos entre los diferentes expertos involucrados en el proceso. Un intercambio más fácil de modelos se traducirá en mejores relaciones entre los técnicos, lo que les permitirá intercambiar y compartir conocimientos. Esto también ha provocado un aumento de las habilidades y la productividad de todo el equipo.

3.3. Evaluar el retorno de la inversión de costo y tiempo

Debido a que el software y la plataforma BIM integran herramientas de interoperabilidad y detección de conflictos, el ahorro de tiempo es sin duda una de las ventajas de utilizar herramientas BIM. Por ejemplo, esto puede ahorrar decenas o incluso cientos de horas de tiempo en comparación con las copias de dibujos en papel de control. Desde un punto de vista económico, en el mundo de la construcción sabemos cuánto tiempo se ahorra.

3.4. El presente y el futuro de la construcción es BIM.

La popularidad de BIM afecta no solo al mundo de las empresas de software y los técnicos profesionales, sino también al mundo de los contratistas públicos y privados. En este sentido, esto conducirá al crecimiento de la industria, y en un corto período de tiempo reemplazará todo lo que se ha hecho en torno al CAD a lo largo de los años. En muchos países, desde Europa hasta Brasil, Canadá, Estados Unidos y Chile, no solo eso, BIM se está convirtiendo en un método obligatorio. Esto se debe a que BIM permite a los constructores convertir las estructuras más complejas en realidad modelando más materiales con considerable detalle, ahorrando así tiempo, recursos y espacio. Deje que los usuarios se centren en lo básico en lugar de en lo superfluo.

Fuentes:https://www.google.com/search?q=grandes+proyectos+estructurales&sxsrf=ALeKk02VdUI4JYMmy_idsvAQEHTB_

4. Fuentes