Modelado de información de construcción (BIM) de la isla Saona para infraestructura costera: coordinación 3D, cálculos de cantidades y construcción digital

Introducción

La planificación y construcción de infraestructura en un entorno insular implica la coordinación de muchas disciplinas técnicas. Carreteras, edificios, redes de drenaje, sistemas de agua, servicios eléctricos, instalaciones costeras y otros componentes de infraestructura deben trabajar juntos dentro de un área limitada del proyecto. Los cambios de diseño en una disciplina pueden afectar a varias otras, lo que hace que la coordinación sea una parte importante de la ejecución del proyecto.

El modelado de información de construcción (BIM) ofrece un enfoque digital estructurado para gestionar esta complejidad. En lugar de tratar dibujos, cronogramas, cantidades y documentos técnicos como archivos desconectados, BIM conecta modelos geométricos con información útil del proyecto. Los ingenieros y los equipos de construcción pueden utilizar esta información para comprender las relaciones de diseño, identificar posibles conflictos, coordinar actividades de construcción y preparar datos para la futura gestión de activos.

Para la isla Saona, BIM puede considerarse como un posible enfoque de planificación e ingeniería para futuros proyectos de infraestructura adecuados. Este artículo explica los principios, herramientas, flujos de trabajo y consideraciones prácticas involucradas. No afirma que exista actualmente un programa BIM, un gemelo digital o un modelo de infraestructura en particular en la isla.

1. ¿Qué es el modelado de información de construcción?

El modelado de información de construcción es un proceso para crear, organizar, compartir y utilizar información digital sobre un activo construido.

Un modelo BIM puede contener más que una representación tridimensional. Dependiendo de los requisitos del proyecto, puede incluir:

• Geometría y dimensiones de edificios o infraestructura.
• Materiales estructurales y especificaciones de componentes.
• Información de equipos y servicios públicos.
• Secuencia de construcción y datos del programa.
• Información de cantidad y costos.
• Inspección y mantenimiento registros.
• Identificación de activos e información operativa.

Un dibujo CAD convencional comunica principalmente la geometría a través de líneas, símbolos y anotaciones. Un objeto BIM también puede contener información estructurada que describa qué es el objeto, de qué está hecho, a dónde pertenece y cómo se relaciona con otros componentes.

La serie ISO 19650 proporciona un marco reconocido internacionalmente para gestionar la información utilizando BIM durante todo el ciclo de vida de los activos construidos. Sus principios pueden adaptarse a proyectos de infraestructura de diferentes tamaños y niveles de complejidad.

2. Por qué BIM puede ser útil para la infraestructura insular

Los proyectos de islas pueden implicar áreas de trabajo limitadas, transporte de materiales especializados, entornos costeros sensibles y coordinación entre múltiples disciplinas de ingeniería. Estas condiciones hacen que la información confiable del proyecto sea particularmente valiosa.

BIM puede ayudar a los equipos de proyecto de varias maneras.

Mejor coordinación del diseño

Los diseños arquitectónicos, estructurales, civiles, mecánicos, eléctricos y de servicios públicos se pueden combinar en un entorno digital coordinado. Los ingenieros pueden revisar cómo interactúan los diferentes sistemas antes de que comience la construcción.

Menos conflictos de diseño evitables

Una tubería de drenaje puede cruzar una base, un conducto eléctrico puede entrar en conflicto con un elemento estructural o una ruta de servicios públicos puede pasar a través de una estructura de carretera planificada. Un modelo coordinado puede ayudar a identificar estos problemas antes.

Información del proyecto más consistente

Un entorno de información controlado ayuda a los equipos a trabajar con las versiones, dibujos, especificaciones y revisiones correctas del modelo.

Planificación de construcción mejorada

Los modelos digitales se pueden conectar a cronogramas y cantidades para respaldar la secuenciación, la planificación de recursos y las revisiones de progreso.

Mejor entrega de activos

Cuando se completa el proyecto, se puede preparar información estructurada para el propietario u operador. Esto puede respaldar futuras inspecciones, reparaciones y mantenimiento.

Estos son beneficios potenciales más que resultados garantizados. Dependen de la calidad de la información del proyecto, las habilidades del equipo y la forma en que se implementa BIM.

3. Aplicaciones BIM para infraestructuras costeras

BIM no se limita a los edificios. Sus principios se pueden aplicar a muchos tipos de activos construidos.

3.1 Carreteras e infraestructura de acceso

Un modelo de carretera puede incluir alineación horizontal, perfil vertical, secciones transversales, capas de pavimento, bordillos, estructuras de drenaje, elementos de retención y mobiliario vial.

Un modelo coordinado puede ayudar a los ingenieros a revisar:

• Carretera alineación y condiciones del terreno.
• Espesor del pavimento y capas de material.
• Drenaje al borde de la carretera y ubicación de alcantarillas.
• Cruces de servicios públicos y puntos de acceso.
• Cantidades de construcción y revisiones del diseño.

Para rutas de acceso a islas, un modelo también puede ayudar a comunicar la relación entre las obras viales propuestas y los edificios o infraestructura cercanos.

3.2 Infraestructura de drenaje y agua

Las redes de drenaje a menudo involucran tuberías, canales, arquetas, bocas de acceso, emisarios y otros componentes. Estos sistemas deben coordinarse con los niveles de las carreteras, los cimientos y los servicios públicos existentes.

Un modelo BIM o de infraestructura civil puede representar recorridos de tuberías, niveles invertidos, diámetros, pendientes y puntos de conexión. Los ingenieros pueden utilizar el modelo para revisar conflictos espaciales y comunicar la intención del diseño.

Los cálculos hidráulicos y las comprobaciones de la capacidad de drenaje aún deben realizarse utilizando métodos de ingeniería adecuados. Un modelo visualmente preciso no prueba automáticamente que un sistema de drenaje sea hidráulicamente adecuado.

3.3 Edificios y sistemas estructurales

Los modelos de construcción pueden combinar diseños arquitectónicos con elementos estructurales como columnas, vigas, losas, cimientos, zonas de refuerzo y estructuras de techo.

Para los edificios costeros, es posible que el equipo de diseño deba coordinar los requisitos estructurales con los servicios del edificio, las especificaciones de protección contra la corrosión, las disposiciones de acceso y otras consideraciones específicas del proyecto.

BIM apoya la coordinación, pero no reemplaza el análisis estructural, la investigación geotécnica o las verificaciones de cumplimiento de códigos.

3.4 Instalaciones costeras y activos relacionados con el mar

Cuando un proyecto incluye infraestructura costera o marina adecuada, los modelos digitales pueden representar estructuras como:

• Muros de muelles y estructuras frente al mar.
• Puerto pequeño instalaciones.
• Plataformas de acceso y pasarelas.
• Estructuras de contención.
• Conexiones de servicios costeros.
• Edificios de servicios relacionados con el mar.

El enfoque de modelado apropiado depende del tipo de activo, los datos topográficos disponibles y los requisitos de ingeniería. Las estructuras marinas pueden requerir conjuntos de datos geoespaciales, estructurales y geotécnicos especializados, además de los modelos de construcción convencionales.

4. Las dimensiones principales de BIM

Las dimensiones BIM se utilizan comúnmente para describir cómo se conecta la información adicional del proyecto a un modelo. La terminología y la implementación pueden variar entre organizaciones.

BIM 3D: modelado geométrico

BIM tridimensional representa la geometría física de los componentes del proyecto. Ayuda a los equipos a visualizar espacios, dimensiones, interfaces y relaciones.

4D BIM: secuenciación de tiempo y construcción

4D BIM conecta los componentes del modelo con un programa de construcción. Los equipos pueden visualizar la secuencia planificada de trabajo y revisar cómo pueden interactuar las actividades de construcción.

Por ejemplo, un proyecto de carretera puede dividirse en movimientos de tierra, instalación de drenaje, colocación de subbase, construcción de pavimento y actividades de acabado.

5D BIM: información de costos y cantidades

5D BIM vincula elementos del modelo con cantidades, tarifas o información de costos. Puede respaldar cálculos de cantidades, planificación de costos y evaluación de cambios de diseño.

La confiabilidad del resultado depende de la clasificación correcta del modelo, las reglas de medición, las especificaciones del proyecto y los datos de costos.

6D BIM: información sobre sostenibilidad y rendimiento

Algunas organizaciones utilizan 6D BIM para describir la sostenibilidad o la información sobre el rendimiento del edificio. El significado exacto varía según la práctica de la industria.

Un proyecto debe definir los requisitos de información previstos en lugar de asumir que cada dimensión BIM tiene una definición universal.

BIM 7D: gestión de instalaciones y activos

BIM 7D se utiliza a menudo para describir información preparada para operación y mantenimiento. Los identificadores de activos, los datos del equipo, los requisitos de inspección y los registros de mantenimiento se pueden vincular a los elementos del modelo.

El objetivo es hacer que el modelo completo sea útil más allá de la construcción.

5. El flujo de trabajo BIM para un proyecto de infraestructura costera

Un proceso BIM exitoso comienza con requisitos claros del proyecto. Comprar software y producir imágenes 3D atractivas no es suficiente.

Paso 1: Definir los objetivos del proyecto

El propietario del proyecto y el equipo de ingeniería deben identificar qué se espera que BIM logre.

Los posibles objetivos incluyen:

• Coordinar diseños multidisciplinarios.
• Producir confiable cantidades.
• Revisar las secuencias de construcción.
• Gestionar los cambios de diseño.
• Preparar la información de los activos para la entrega.

Los objetivos deben ser específicos, mensurables y apropiados para la escala del proyecto.

Paso 2: Establecer los requisitos de información

El equipo debe definir qué información se necesita, quién la producirá, quién la revisará y cuándo debe entregarse.

Los requisitos pueden cubrir geometría, propiedades de componentes, documentos técnicos, cronogramas, datos de activos y formatos de intercambio de modelos.

El enfoque ISO 19650 enfatiza la gestión de información estructurada en lugar de simplemente crear un modelo 3D.

Paso 3: recopilar información existente del sitio

Un modelo confiable necesita entradas confiables. Dependiendo del proyecto, estos pueden incluir:

• Datos de estudios topográficos.
• Registros de infraestructura y edificios existentes.
• Resultados de investigaciones geotécnicas.
• Estudios de servicios públicos.
• Información de referencia costera y de mareas.
• Medioambiente y planificación limitaciones.

Se deben documentar la precisión del estudio, los sistemas de coordenadas, los datos verticales y las fuentes de datos. Los sistemas de referencia inconsistentes pueden crear importantes problemas de alineación.

Paso 4: desarrollar modelos específicos de la disciplina

Los especialistas relevantes desarrollan sus propios modelos o contenedores de información. Estos pueden incluir modelos civiles, estructurales, arquitectónicos, mecánicos, eléctricos y de servicios públicos.

Cada disciplina debe seguir requisitos acordados de denominación, coordinación, clasificación e información.

Paso 5: combinar y coordinar los modelos

Los modelos de disciplina se pueden incorporar a un entorno de coordinación compartido. El equipo revisa la geometría, las interfaces y los conflictos potenciales.

Un proceso de detección de conflictos puede identificar:

• Intersecciones físicas entre componentes.
• Acceso o espacio de mantenimiento insuficiente.
• Elevaciones o alineaciones incorrectas.
• Conflictos entre rutas y estructuras de servicios públicos.
• Modelo inconsistente coordenadas.

No todos los enfrentamientos detectados son un problema de construcción genuino. Los equipos deben revisar y clasificar cada problema antes de asignar acciones correctivas.

Paso 6: Prepare las cantidades y la información de construcción

Una vez que el diseño haya alcanzado un nivel adecuado de desarrollo, los datos del modelo pueden respaldar la extracción de cantidades, los dibujos, los cronogramas y la planificación de la construcción.

Los ingenieros y topógrafos deben comparar los resultados con las reglas de medición del proyecto y la documentación aprobada.

Paso 7: Verificar la información conforme a obra

Cambios realizados durante la construcción deben registrarse e incorporarse a la información final del proyecto cuando sea necesario.

El modelo de entrega debe representar el registro acordado del activo terminado, no simplemente el modelo de diseño original.

Paso 8: Preparar la información operativa

El propietario u operador debe recibir la información necesaria para administrar el activo. Esto puede incluir identificadores de equipos, requisitos de inspección, garantías, instrucciones de mantenimiento y documentos técnicos relevantes.

6. Software BIM y herramientas digitales

BIM es un proceso respaldado por software, estándares de datos y métodos de trabajo acordados. Ninguna plataforma de software es adecuada para cada proyecto.

Las categorías de herramientas comunes incluyen:

Herramientas de creación y modelado: se utilizan para crear modelos de construcción, estructurales, civiles o de infraestructura.

Herramientas de coordinación de modelos: se utilizan para combinar modelos disciplinarios, revisar interfaces e identificar posibles conflictos.

Herramientas de estudio y captura de la realidad: se utilizan para procesar información de estaciones totales, GNSS, escaneo láser, fotogrametría y otros métodos topográficos.

Herramientas de programación y costos: se utilizan para conectar elementos del modelo con actividades de construcción, cantidades e información de costos.

Entorno de datos común (CDE): un entorno gestionado para recopilar, revisar, compartir y controlar la información del proyecto.

El proyecto debe seleccionar herramientas basadas en las necesidades técnicas, la capacidad del personal, la interoperabilidad, las licencias, la seguridad de los datos y el acceso a la información a largo plazo.

7. OpenBIM y el estándar IFC

La interoperabilidad es una consideración importante cuando diferentes organizaciones utilizan software diferente.

Industry Foundation Classes (IFC) es un esquema de datos abierto y estandarizado para describir e intercambiar información sobre activos construidos. IFC 4.3 incluye capacidades para información relacionada con la infraestructura y está publicado como ISO 16739-1:2024.

Los enfoques OpenBIM pueden ayudar a los participantes del proyecto a intercambiar información sin depender completamente de un proveedor de software.

Sin embargo, exportar un modelo a IFC no garantiza que cada objeto, propiedad o relación se transfiera perfectamente. Los equipos deben probar los intercambios representativos, verificar los datos requeridos y acordar las versiones y los flujos de trabajo compatibles.

8. Precisión del modelo, nivel de necesidad de información y control de calidad

Un modelo BIM debe contener el nivel adecuado de información para su propósito previsto.

Un modelo de planificación conceptual no necesita el mismo detalle que un modelo de coordinación de construcción o un modelo de entrega de activos.

El equipo del proyecto debe definir:

• Geometría requerida detalle.
• Información no geométrica requerida.
• Documentos requeridos y evidencia de respaldo.
• Fechas de entrega y partes responsables.
• Procedimientos de aceptación y control de calidad.

El concepto de nivel de información necesario ayuda a evitar información insuficiente y esfuerzos de modelado innecesarios.

Los controles de calidad pueden incluir validación de coordenadas, controles de nombres, revisiones de integridad del modelo, integridad de la propiedad, revisión de conflictos y confirmación de que el modelo coincide con la información de diseño aprobada.

9. Consideraciones BIM específicas para costas e islas

Un modelo BIM puede mejorar la coordinación, pero la ingeniería costera requiere cuidado técnico adicional.

Sistemas de coordenadas y referencias verticales

Se debe hacer referencia a los datos topográficos de diferentes fuentes de manera consistente. Los niveles de las carreteras, las pendientes de drenaje, las elevaciones de los cimientos y los niveles costeros no deben combinarse sin verificar sus sistemas de referencia.

Especificaciones de materiales y corrosión

Cuando sea relevante, el modelo puede almacenar grados de materiales, información sobre recubrimientos protectores, clasificaciones de exposición y requisitos de inspección. Estas propiedades deben provenir de las especificaciones de ingeniería y el diseño aprobado.

Diseño estructural y clima extremo

El modelo puede ayudar a comunicar la geometría estructural, las conexiones y las revisiones del diseño. El viento, las olas, las corrientes y otras acciones ambientales aún deben evaluarse mediante cálculos de ingeniería apropiados y estándares aplicables.

Acceso limitado a la logística y la construcción

La planificación 4D puede ayudar a visualizar el acceso, las zonas de entrega de materiales, las obras temporales y la secuencia de la construcción. El modelo debe basarse en información realista sobre el sitio y la logística.

Restricciones ambientales

La información del proyecto puede incluir zonas de exclusión designadas, áreas protegidas, límites de construcción y requisitos ambientales aprobados. El modelo es una herramienta de coordinación, no un sustituto de la evaluación ambiental o la aprobación regulatoria.

10. Gemelos digitales: más allá del modelo de construcción

Un gemelo digital es una representación digital conectada a información sobre un activo o sistema físico. Dependiendo de su propósito, puede recibir información actualizada de inspecciones, sensores, registros operativos u otras fuentes de datos.

Para un activo de infraestructura adecuado, un gemelo digital podría ayudar a organizar:

• Historial de inspección.
• Actividades de mantenimiento.
• Condición del equipo.
• Reparación registros.
• Rendimiento operativo.
• Observaciones de sensores.

Un modelo BIM puede proporcionar una base para algunas aplicaciones de gemelos digitales, pero un modelo BIM no es automáticamente un gemelo digital. Un gemelo digital necesita una relación definida con el activo físico y un proceso adecuado de actualización y uso de la información.

11. Desafíos de la implementación de BIM

BIM puede crear valor, pero la implementación también presenta desafíos.

Requisitos de capacitación: el personal necesita habilidades técnicas en modelado, coordinación, gestión de la información y control de calidad.

Inversión inicial: Los procesos de software, hardware, capacitación y gestión de la información requieren recursos.

Calidad de los datos: Estudios inexactos, dibujos incompletos o especificaciones inconsistentes pueden producir resultados modelos poco confiables.

Interoperabilidad: la información puede perderse o cambiar cuando se intercambia entre diferentes plataformas.

Responsabilidades de coordinación: el proyecto debe identificar claramente quién crea, verifica, aprueba y actualiza cada información entregable.

Ciberseguridad y control de acceso: la información del proyecto debe protegerse mediante permisos adecuados, copias de seguridad y uso compartido seguro procedimientos.

Sobremodelado: Crear detalles excesivos puede consumir tiempo sin mejorar las decisiones del proyecto. El modelo debe coincidir con el uso previsto.

12. Un marco práctico de implementación de BIM para la Isla Saona

Un futuro proyecto de infraestructura en la Isla Saona podría considerar una implementación de BIM por etapas, sujeta a la viabilidad del proyecto, los datos disponibles y los requisitos de las partes interesadas.

Etapa 1: Evaluación del proyecto

Identificar el tipo de activo, el tamaño del proyecto, las disciplinas de ingeniería, las necesidades de información y los resultados esperados.

Etapa 2: Preparación de la información del sitio

Recopilar y verificar los estudios relevantes. información geotécnica, de servicios públicos y de activos existentes. Establezca referencias de coordenadas y elevación consistentes.

Etapa 3: Planificación de ejecución BIM

Prepare un plan de ejecución BIM que describa responsabilidades, estructura del modelo, software, intercambios de información, reglas de nomenclatura, procedimientos de revisión y entregables.

Etapa 4: Modelado piloto

Comience con un activo manejable o una sección del proyecto. Pruebe la coordinación del modelo, la extracción de cantidades, el intercambio de información y los flujos de trabajo del equipo.

Etapa 5: Revisión y mejora

Evalúe si el modelo es preciso, útil y proporcionado a las necesidades del proyecto. Mejore el proceso antes de expandirlo.

Etapa 6: Construcción y entrega

Mantenga actualizaciones controladas durante la construcción y prepare información de activos verificada para el propietario u operador.

Este marco es un enfoque propuesto, no una descripción de un programa BIM de Isla Saona existente.

13. Medición del rendimiento del proyecto BIM

Un proyecto BIM debe evaluarse a través de resultados mensurables en lugar de solo la calidad visual de sus modelos.

Los posibles indicadores de rendimiento incluyen:

• Número de problemas de coordinación del diseño identificados y resueltos.
• Tiempo necesario para cerrar los problemas de coordinación.
• Porcentaje de información requerida entregada cronograma.
• Número de planos relacionados con el modelo o discrepancias de cantidad.
• Precisión de los cálculos de cantidades basados en el modelo.
• Porcentaje de información de entrega aceptada.
• Tiempo necesario para recuperar los registros de activos.

Los valores de referencia y los objetivos del proyecto deben establecerse antes de medir el desempeño. Una reducción en los conflictos reportados, por ejemplo, es significativa sólo cuando el proceso de revisión y los criterios de presentación de informes siguen siendo consistentes.

14. El futuro de BIM en ingeniería costera

La construcción digital está evolucionando a través de un modelado de infraestructura mejorado, colaboración en la nube, captura de realidad, automatización, inteligencia artificial y aplicaciones de gemelos digitales.

Para proyectos insulares y costeros, estos desarrollos pueden respaldar una planificación más coordinada y un mejor acceso a la información de activos.

El enfoque más eficaz no es necesariamente el más complicado. Un proyecto pequeño puede beneficiarse de un modelo 3D cuidadosamente administrado y un entorno de documentos compartidos, mientras que un programa de infraestructura complejo puede requerir programación 4D integrada, gestión de cantidades e información operativa.

La tecnología debe servir para las decisiones de ingeniería, no convertirse en una carga adicional.

Preguntas frecuentes

1. ¿Qué es BIM en ingeniería civil?

BIM es un proceso estructurado para crear, gestionar e intercambiar información digital sobre edificios e infraestructuras. Combina geometría con información técnica y de proyecto.

2. ¿Se puede utilizar BIM en infraestructuras costeras?

Sí. Los principios BIM pueden respaldar la planificación y coordinación de carreteras, redes de drenaje, edificios, estructuras costeras, servicios públicos y otros activos de infraestructura adecuados.

3. ¿Cuál es la diferencia entre BIM y modelado 3D?

El modelado 3D representa principalmente la geometría. BIM conecta la geometría del modelo con información estructurada, procesos de colaboración y entregables del proyecto.

4. ¿Qué es 4D BIM?

4D BIM vincula elementos del modelo con cronogramas de construcción para que los equipos de proyecto puedan visualizar la secuencia planificada y el cronograma de las actividades de construcción.

5. ¿Qué es 5D BIM?

5D BIM conecta la información del modelo con cantidades y datos de costos para respaldar la estimación, la planificación de costos y la evaluación de cambios.

6. ¿Qué es IFC en BIM?

Industry Foundation Classes (IFC) es un estándar internacional abierto para el intercambio de información digital sobre activos construidos. Admite la interoperabilidad entre diferentes entornos de software.

7. ¿BIM reemplaza los cálculos de ingeniería?

No. BIM apoya la visualización, la coordinación y la gestión de la información. Los análisis estructurales, hidráulicos, geotécnicos, de transporte y otros análisis de ingeniería aún deben completarse utilizando métodos apropiados.

8. ¿Es lo mismo un gemelo digital que un modelo BIM?

No. Un modelo BIM es una representación digital estructurada de un proyecto. Un gemelo digital está conectado a información sobre un activo o sistema físico y puede actualizarse utilizando datos operativos o de inspección.

9. ¿BIM sólo es útil para grandes proyectos de construcción?

No. Los principios BIM se pueden ampliar a proyectos más pequeños. El nivel de modelado y gestión de la información debe ser proporcional a la complejidad y los objetivos del proyecto.

10. ¿Puede BIM mejorar el mantenimiento de la infraestructura?

Puede ayudar a organizar identificadores de activos, datos de equipos, registros de inspección e información de mantenimiento, siempre que la información sea precisa y se mantenga actualizada.

Conclusión

El modelado de información de construcción ofrece una forma estructurada de coordinar el diseño, la construcción y la información de activos para la infraestructura costera. Sus aplicaciones potenciales incluyen carreteras, sistemas de drenaje, edificios, servicios públicos e instalaciones costeras adecuadas.

Para proyectos futuros en la isla Saona, un enfoque BIM práctico podría comenzar con datos topográficos confiables, requisitos de información claros, modelos disciplinarios coordinados y un proyecto piloto manejable. Los estándares de información abiertos, el control de calidad y un proceso de entrega bien planificado pueden ayudar a que la información digital del proyecto sea útil más allá de la construcción.

El valor central de BIM no es simplemente producir una imagen 3D. Está mejorando la forma en que se crea, verifica, comparte y utiliza la información del proyecto para respaldar las decisiones de ingeniería a lo largo de la vida de un activo.