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Mientras que la aplicación de la modelización de la información de los edificios (BIM) en el sector de la construcción se amplía cada día, su uso en las infraestructuras de transporte ha sido todavía limitado y lento. Muestra de ello es que el Bridge Information Modeling (BrIM) tampoco está muy extendido en algunos países. Además, mientras la Civil Integrated Management se ha utilizado principalmente para el sector de la explotación y la gestión, la Civil Information Modeling se ha centrado en el modelado virtual en 3D de las infraestructuras de transporte en la fase de diseño .
En este contexto, la industria y el mundo académico han desarrollado varios estudios en el área del Civil Information Modeling para investigar sus diferentes aplicaciones. Con el fin de complementar la investigación, el objetivo de este artículo es ofrecer una revisión exhaustiva sobre seis usos y aplicaciones del Bridge Information Modeling (BrIM), que es el BIM aplicado a la ingeniería civil y, en particular, a las estructuras de los puentes, destacados en las publicaciones académicas de los últimos 15 años.
En ABC, BIM puede utilizarse desde la etapa de diseño conceptual hasta la construcción . La aplicación del BIM en el ABC (figura 1) puede aumentar la eficiencia y la sostenibilidad de los edificios reduciendo los residuos a lo largo del ciclo de vida. De hecho, el uso de la metodología BIM puede hacer viables proyectos complejos y reducir las solicitudes de información y las peticiones de cambio. A largo plazo, esto se traduce en un ahorro de costes de entre el 5% y el 9% durante la construcción , contribuyendo a la reducción de las repeticiones. Por lo tanto, BIM puede utilizarse para modelar el puente y los diafragmas asociados, realizar el análisis de diseño, así como planificar el izado de los elementos prefabricados de hormigón con vehículos de transporte modular autopropulsados (SPMTV), estableciendo la pendiente circundante para facilitar el transporte de la superestructura.
Figura 1. Aplicación de BIM en la construcción de ABC del Departamento de Transporte de Massachusetts en 2011 .
Las ventajas de un software BIM utilizado para la planificación pueden combinarse con las de otro utilizado para el análisis estructural . De este modo, se pueden crear diagramas de posición estructural en el modelo BIM o, dependiendo de la aplicación, generar automáticamente dibujos de refuerzo basados en el análisis estructural, además de exportar directamente los valores de cálculo del software de elementos finitos (FEM) en forma de refuerzo 3D o ayudar en los análisis globales, por ejemplo. La figura 2 presenta algunos análisis y diagramas posibles en puentes trabajados en el software BIM.
Figura 2. Análisis estructurales: (a) detallado de la armadura ; (b) modelo FEM y mediciones rotacionales calculadas ; (c) aplicaciones integradas de la información de análisis ; (d) modelo FEM en ADINA y en SCIA Engineering .
El método de inspección y evaluación del Bridge Information Modeling (BrIM) proporciona una forma de recopilar, almacenar y utilizar la información sobre daños basada en la ubicación de un puente inspeccionado . En este sentido, el software BIM puede utilizarse para analizar y presentar esta información con el fin de ayudar a la toma de decisiones, proporcionando recomendaciones de mantenimiento y permitiendo al técnico evaluar los daños. Entre los diversos mecanismos que pueden vincularse al método de modelización de la información de puentes, cabe destacar (Figura 3): vehículos aéreos no tripulados (UAV) para la vigilancia y el mantenimiento de estructuras; sistemas de aeronaves pilotadas a distancia (RPAS), que reducen el tiempo, el coste y el riesgo para los operarios; sistema robótico para la detección automática de grietas; vehículos marinos no tripulados (UMV) para la cartografía de escombros; nubes de puntos escaneadas por láser para la inspección y la extracción de datos; y sistemas de transporte inteligentes (ITS) para un proceso automatizado de captura, almacenamiento, análisis y gestión de datos.
Figura 3. Dispositivos que pueden acoplarse al BIEM: (a) vehículo aéreo no tripulado (UAV) ; (b) nubes de puntos escaneadas por láser ; (c) sistema robótico para la detección automática de grietas .
La monitorización de la salud estructural (SHM) puede entenderse como el seguimiento de las reflexiones de una estructura para determinar anomalías, detectar deterioros e identificar daños para la toma de decisiones . En este sentido, es de suma importancia en el mantenimiento y la gestión de un puente vigilar su integridad estructural. El SHM puede funcionar con el uso de sensores cableados e inalámbricos para la captura de datos, que pueden integrarse con el BIM para su análisis (Figura 4). El uso de sensores puede mejorar la precisión de las operaciones y las actividades de gestión. La cantidad de información captada ayuda a construir una base de datos más fiable, mejorando la calidad de la gestión y el mantenimiento de las infraestructuras. Además, se puede desarrollar la modelización numérica y el aprendizaje automático para profundizar en el estudio de esta información con el fin de mejorar, por ejemplo, el tratamiento de los datos.
Figura 4. Uso de sensores cableados e inalámbricos para la captura de datos y su integración con BIM para realizar análisis .
El Virtual Design and Construction o, en español, diseño y la construcción virtuales (VDC) benefician al sector del diseño y la gestión a través de un mejor uso y visualización de los datos, ayudando a lo largo del ciclo de vida de la infraestructura, especialmente en la planificación 4D. VDC puede ayudar a mejorar la calidad de los estudios de viabilidad, la visualización del proceso de construcción, la comparación de diferentes escenarios de proyectos, la investigación operativa y la documentación. Por lo tanto, las etapas de planificación y programación pueden llevarse a cabo con mayor precisión con el uso de esta metodología, al igual que la gestión de los recursos, que es más eficiente con la visualización del progreso del proyecto (Vídeo 1). Por último, el VDC también puede ayudar en la gestión de activos con modelos realistas que asisten a los gestores .
https://www.youtube.com/watch?v=tJCUPsw1qeE
En los sistemas de gestión de edificios, la metodología BIM puede servir para conciliar los avances tecnológicos en materia de automatización y comunicación, permitiendo la gestión integrada de todas las fases del ciclo de vida de un puente (Figura 5). De este modo, varias aplicaciones BrIM integradas con los BMS han dado resultados prácticos, como: obtención de una estimación detallada de los costes mediante la integración de la función de visualización de BrIM con los atributos específicos de los componentes inteligentes de BMS; identificación y selección de la mejor solución para el puente en función de factores restringidos, como el valor de la relación coste-eficacia, utilizando la inteligencia artificial y los componentes de BrIM y BMS; extracción y recuperación automática de documentos; prevención del deterioro del puente y priorización de las decisiones de mantenimiento, detección de daños por fragmentación mediante la nube de puntos e integración de los componentes de daños en un BMS.
Figura 4. Procesos constitutivos que deben incluirse en el modelo de análisis para el uso de BMS. Referencias.
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José Vinícius Silva Martins
Ingeniero Civil por el Centro Universitario de Brasilia (UniCEUB), Alumni del Máster Internacional en Gestión BIM para Infraestructuras, Ingeniería Civil y GIS, especialista en estructuras de hormigón armado y puentes.
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