Interoperabilidad para infraestructuras (II): Diseño y presupuesto de ferrovías a partir de LIDAR y openBIM

julio 4, 2022

Hacer BIM es colaborar al máximo nivel. Esto es precisamente lo que fomenta y difunde buildingSMART, una asociación abierta, neutral, sin ánimo de lucro e internacional cuya razón de ser es la promoción de la digitalización del sector AECO en base a estándares abiertos.

Según el presidente del capítulo español de buildingSMART, Sergio Muñoz, la Asociación cree que “todos los agentes deben poder elegir la tecnología en cada momento y definir su estrategia digital”. “Creemos que además el uso de estándares abiertos ayuda o facilita el acceso a cualquier mercado, a cualquier cliente y a cualquier proveedor”, añadía Muñoz al inicio del pasado openBIM Tour Junio, el último de los webinars que buildingSMART Spain ha venido dedicando al estudio de la interoperabilidad entre diferentes agentes a través de los formatos abiertos IFC, BCF y CObie.

En esta ocasión se ha abordado el “Diseño y Planificación 4D de una infraestructura ferroviaria a partir de LIDAR”. El webinar ha sido, en sustancia, una auténtica masterclass sobre el flujo de trabajo a partir de IFC entre las herramientas tcpPointCloud y tcpMDT, ISTRAM y Bexel Manager. Los encargados de impartirla fueron, en este orden, Francisco Navarrete, CEO de Aplitop; Alberto Pastor, director de implantación de Formación Online del software ISTRAM de Buhodra, y Sergi Ferrater, arquitecto y Product Manager de Software BIM/VDC en AEC-on Soluciones.

¿Qué es IFC?

De todo el elenco de siglas directamente emparentadas con las de BIM, probablemente sean las de IFC las más importantes. Las mismas equivalen a Industry Foundation Classes y hacen referencia a un esquema de la información de un activo construido. En realidad, IFC es un estándar definido por la ISO 16739-1 y desarrollado por buildingSMART. En suma, “hace posible el intercambio de información independientemente del software durante todo el ciclo de vida de un activo construido”, cosa que favorece “la colaboración entre agentes y la perdurabilidad de la información”.

Generar un fichero IFC no es tan simple como apretar un botón. Cada herramienta de software tiene sus recomendaciones y métodos para generar ese IFC de la forma más consistente posible. En la web de buildingSMART figura un conjunto de fichas que recogen recomendaciones de 44 herramientas diferentes.

Así pues, desde que surgió, hace alrededor de 25 años, IFC ha ido evolucionando para poder integrar cada vez más información. La última versión, la 4.3, fue publicada hace apenas dos meses y amplía varios dominios de infraestructura, concretamente cuatro: el de carreteras (con IFC Roads), el de puertos y canales marítimos (con IFC Ports and Waterways), el de puentes (con IFC Bridge) y, también, el de ferrocarriles, con IFC Rails. La siguiente versión, la 4.4, añadirá el dominio de túneles al abanico de infraestructuras.

¿Qué son los datos LIDAR?

Las siglas LIDAR significan Light Detection and Ranging y hacen referencia, según explica el United States Geological Survey, a la “tecnología utilizada para crear modelos de alta resolución de la elevación del terreno con una precisión vertical de 10 centímetros. El equipo Lidar, que incluye un escáner láser, un Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y un Sistema de Navegación Inercial (INS), suele montarse en una pequeña aeronave. Desde ella, el escáner transmite breves pulsos de luz a la superficie del suelo que se reflejan o se dispersan y su tiempo de viaje se utiliza para calcular la distancia entre el escáner láser y el suelo”.

Preparación de datos LIDAR y diseño de explanaciones

Durante su intervención en el webinar, Francisco Navarrete expuso las prestaciones de TCP PointCloud Editor, una potente aplicación desarrollada por Aplitop que permite visualizar, editar y analizar nubes con millones de puntos presentes en los modelos generados mediante tecnología LIDAR.

Estos pueden tener atributos de color, intensidad, tiempo y categoría, y ser representados en base a estas propiedades. Además, se pueden aplicar desplazamientos, rotaciones o transformaciones a las nubes, así como registrarlas mediante puntos de control.

TCP PointCloud Editor dispone de herramientas para la selección gráfica de puntos por ventana, polilínea, esfera, etc. La selección por atributos permite seleccionar un punto y eliminar los que tienen propiedades similares y la selección geométrica filtra los puntos por densidad, aislamiento, modelo, etc.

También es posible importar alineaciones y calcular un perfil rápido a partir de las nubes de puntos o del modelo y obtener un perfil y secciones transversales a lo largo de una alineación. Las secciones de vista superior son especialmente útiles para los proyectos de construcción BIM. Se pueden calcular rápidamente los volúmenes de los acopios definidos por una polilínea o una capa, así como las áreas de corte y relleno y los volúmenes entre modelos.

Tras haber extraído lo que nos interesa de un determinado modelo de nube de puntos, la exportación a IFC 4×3 es cuestión de un par de clicks. Una de las características más novedosas que ofrece TCP PointCloud es la posibilidad de seleccionar el número de ejes y mallas que deseamos incluir en el fichero IFC

exportacion_fichero_IFC

¿Cuál es el siguiente paso? ¿Qué hacemos con ese nuevo IFC que acabamos de exportar? ¿Cómo da comienzo el proceso de diseño de explanaciones? Para abordar los trabajos de topografía y geodesia que supone acometer movimientos de tierra, Francisco Navarrete muestra la aplicación tcpMDT, que se instala como un plugin en cualquier software CAD. Desde ella importamos el susodicho IFC y a partir de ahí, MDT8 permite diseñar la explanación haciendo uso de todas las herramientas necesarias para realizar cálculos pertinentes, tales como los volúmenes de desmonte y terraplén. Una vez realizado el modelo BIM, no hay más que exportarlo nuevamente en formato IFC.

Diseño de infraestructura ferroviaria

Los IFC generados por Francisco en la anterior fase serán los empleados por Alberto Pastor durante la fase de diseño de infraestructura ferroviaria. Pastor, que además de su labor en ISTRAM desarrolla la de profesor del Máster Internacional BIM Ingeniería Civil de Zigurat, producto de la empresa española Buhodra Ingeniería S.A., dedicada especialmente a trabajar con modelos de obra lineal y que, tras sus últimas actualizaciones, ya es compatible con IFC 4.3.

Pues bien, tras haber generado un terreno a partir del filtrado de la nube de puntos y haber diseñado la explanación, el siguiente paso es cargar todos esos datos al modelo de infraestructura ferroviaria de ISTRAM. Según Pastor, “la geometría de la infraestructura viaria ha de ser adaptada sobre el modelaje de la explanación. Ya los ejes estaban estructurados sobre el terreno original y uno de ellos se tiene que acoplar a la explanada”.

Una vez terminado este proceso, lo siguiente es elegir la versión de IFC en la que vamos a exportar. “Podemos exportar todos, pero lo que tenemos que ver es el uso posterior que se le va a dar y si nos conviene exportar a IFC2x3, 4, 4×1 o 4×3. Por ejemplo, la geometría de los ejes en planta va en IFC, pero a partir de la versión 4×1. En principio, el que mejor adaptación tiene para todos los componentes de una infraestructura ferroviaria, es el 4×3”, explica.

Y es que, además de los ejes en planta y en alzado que IFC 4×1 albergaba, la versión 4×3 contiene entidades comunes para infraestructuras: geotecnia, movimiento de tierras, señalización, seguridad, secciones transversales…

Diseño de estructura ferroviaria

Lo importante es considerar que un IFC no se crea sin más, sino que existe una serie de reglas de acuerdo entre el diseñador y quien recibe el diseño. De acuerdo con Pastor, “cuanto más reglada esté la información, más usos puede tener”. Con ese archivo IFC se irá a trabajar con BexelManager para hacer el presupuesto y la planificación 4D con todos los objetos que hemos ido aportando en los archivos IFC generados desde la explanación inicial.

Codificación y Planificación 4D automática

La última fase del proceso fue impartida por Sergi Ferrater, de AEC-on Soluciones, una empresa partner de Bexel Manager, el software de gestión BIM elegido para ilustrar la etapa de Codificación y Planificación 4D automática. Esta se realiza, en sustancia, a través de la importación de archivos IFC y codificación de modelos para poder organizar y extraer, mediante un sistema de clasificación, una medición y planificación BIM 4D automática.

1) Importación archivos IFC y codificación de modelos

En esta primera fase los esfuerzos van dirigidos, desde una perspectiva BIM 3D, a revisar el modelo y las Property Sets (Psets) de los mismos, diferenciando entre las que se pueden aprovechar y las que no. Para ello es necesario importar los archivos exportados durante las dos fases anteriores, a saber, diseño de explanaciones y diseño de infraestructura ferroviaria. Por el momento Bexel Manager no puede leer las versiones 4×1 y 4×3, así que el trabajo se realiza sobre la versión 4.0. Lo crucial, según Sergi Ferrater, es “modificar el modelo pensando en cómo vamos a querer extraer nuestras mediciones y nuestro presupuesto y cómo vamos a planificar”.

2) Importación de sistema de clasificación y medición automática

La realización de esta segunda etapa del proceso final comienza con la herramienta BIM más utilizada: Excel. Se trata, pues, de importar desde el editor de costes de Bexel Manager una Clasificación openBIM en formato de hoja de cálculo. Una vez hecho esto, Bexel muestra, de manera arbolada, la misma estructura contenida en el archivo excel. Simplemente al importar la clasificación, lo que hace Bexel es consultar con el modelo y contrastarlo con la clasificación importada, de manera que ambos se vinculen.

Clasificación_openBIM_Tour_Sergi_Ferrater
Editor_de_costes_Sergi_Ferrater

3) Planificación BIM 4D automática

A partir de estos capítulos y partidas ya solo falta plantear una planificación BIM 4D automática. Para ello hay que usar la interfaz de programación presente en Bexel. “En programación siempre se aconseja usar una metodología, es decir, cómo vamos a enganchar las diferentes partidas o tareas”, explica Ferrater.  Así pues, el siguiente paso es basar la automatización en los capítulos y subcapítulos del presupuesto importado. Una vez se cuente con las actividades del presupuesto desglosadas, es posible proceder a enganchar cada una de ellas según el orden pertinente.

Programacion_BIM_4D

El siguiente paso es la creación de una programación. Con la metodología y fases creadas (véase la imagen), conviene además crear una plantilla para que “podamos utilizar siempre que estemos trabajadores por fases y utilizando esta metodología, es decir, esta clasificación para proyectos ferroviarios”.

He aquí el vídeo del openBIM Tour Junio, con este proceso explicado con todo lujo de detalles:

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