La digitalización de las infraestructuras: Interacción de BIM y GIS como vectores clave de sostenibilidad

La óptima gestión de las infraestructuras civiles es de vital importancia para el funcionamiento de nuestra sociedad y más, teniendo en cuenta las metas de desarrollo sostenible (ODS) que la ONU ha fijado próximamente para todas las naciones. Este conjunto de objetivos sostenibles adquiere una cada vez mayor importancia y sensibilización por parte de toda la sociedad y sobre todo por parte de las administraciones públicas que son, en última instancia, los promotores y gestores de las infraestructuras en las que se apalancan nuestras ciudades.

La digitalización de las infraestructuras permitirá establecer los cimientos para una óptima gestión futura mucho más eficiente y, por ende, más sostenible. Digitalizar desde el inicio permite tener un enfoque holístico de la infraestructura, contemplándola de forma global en todo su ciclo de vida, desde la planificación inicial, hasta el proyecto, la construcción y el mantenimiento − operación. Tendencias emergentes como las smarts cities, los smart grids, las redes energéticas, los vehículos autónomos sin conductor, el IoT y la conexión 5G precisan de una base digital de nuestro entorno o, lo que comúnmente empieza a llamarse un Digital Twin (Gemelo Digital), en el cual todo esto tipo de tecnologías se apoyarán en una base de datos hiperconectada.

BIM y GIS como bases de datos combinadas

BIM y GIS tienen algo en común: la ‘I’ de información, la ‘I’ asociada a base de datos. En primer lugar podemos decir que GIS (o SIG, en español) son bases de datos georeferenciadas que abarcan una gran extensión de un territorio, mientras que BIM son bases de datos (sin hablar de metodología) que se centran en una porción mucho más acotada de nuestro entorno y de una actuación o proyecto concretos, teniendo en cuenta que su uso se focaliza más en la gestión de la fase de proyecto y en la fase de construcción. Si combinamos BIM y GIS, éstos se pueden complementar permitiendo extender el uso de ambos en la totalidad del ciclo de vida. GIS completará a BIM tanto para la parte inicial de planificación, en partes de proyecto, pero sobre todo en la parte de operación y mantenimiento. BIM le otorgará a GIS el aspecto metodológico: la necesidad de establecer un punto de encuentro entre máquinas y personas, la necesidad de disponer y gestionar la información en un espacio de trabajo en común (CDE) en la nube, acotar y establecer los procesos y evolución necesarios, así como las reglas de interacción entre los diferentes agentes que intervienen en los proyectos.

Acuerdos estratégicos y evolución del mercado GIS y BIM para infraestructuras

Las principales compañías desarrolladoras de soluciones de GIS (Esri) y BIM (Autodesk) firmaron a mediados del año 2017 un acuerdo de colaboración que ya está dando sus primeros resultados. Las diferentes soluciones que ofrece Esri, como ARGISPro, y los principales software BIM de Autodesk focalizados en infraestructuras (Infraworks, AutoCAD Civil 3D y Revit) tienen, a día de hoy, mecanismos de integración mutua y bidireccional que pueden aportar sinergias muy provechosas para complementar y ahondar más en los flujos de trabajo. Los demás desarrolladores de software no se han quedado atrás. Bentley, Tekla, Istram e incluso herramientas GIS de desarrollo abierto como QGIS o GVSigRoads están en la misma senda de complementar los datos: GIS 3D, IFC… de forma que los diferentes usuarios pueden realizar integraciones entre ambos entornos ampliando el abanico de funcionalidades.

GIS y BIM en la fase de planificación y proyecto de las infraestructuras

Muchas personas ya hemos interiorizado el uso diario de datos GIS: el GPS − la navegación a través de dispositivos móviles y las tecnologías de IA (Inteligencia Artificial) − nos indica, por ejemplo, el mejor camino para trasladarnos de una ubicación a otra. Estas acciones cotidianas, y que consideramos indispensables, nos aportan información georeferenciada, pero esto debe aplicarse más allá de los entornos de movilidad. Toca aprovecharlo para los entornos de gestión de proyectos de infraestructuras en su globalidad. A lo largo de varios años, muchas de las administraciones han ido construyendo bases de datos georreferenciadas y las han publicado en sus diferentes portales, la mayoría de veces, de forma gratuita. Estas bases de datos están evolucionando y mejorando en tiempo y forma desde los últimos años: ahora contienen multitud de datos vectoriales, datos ráster, LIDAR, servicios WMS, WFS… Cada vez más, se dispone de una información más precisa y de mayor calidad. Esta información, sin duda alguna, se puede y se debe aprovechar por parte de los agentes para iniciar la planificación de los proyectos en un entorno digital y desde el comienzo. Esta información, en los flujos de trabajo, mediante el uso de herramientas GIS específicas, se prepara para el contexto y el ámbito del proyecto, se adapta a las particularidades del mismo y se contextualiza: variaciones geométricas o de datos que posteriormente, y mediante la transmisión de esa información a herramientas de planificación de infraestructuras bajo entornos BIM, permiten analizar y desarrollar mucho mejor y de forma más específica las variantes de un proyecto y tomar, desde una fase lo más temprana posible, las mejores opciones de diseño. Además, los modelos BIM desarrollados a posteriori en herramientas de desarrollo de infraestructura lineal, pueden analizarse e introducirse de nuevo en las propias herramientas GIS, y en combinación con los geoalgoritmos disponibles, proporcionan una mayor capacidad de análisis de información: análisis ambiental, visibilidad, hidrología, estudios de acústica, geológica −entre otros− del corredor planteado. En este contexto inicial de planificación y proyecto de infraestructuras, la información que puede proporcionar un análisis con gran cantidad de información (BIG Data), combinada con la anterior puede generar un gran pool de inputs en la toma inicial de decisiones: tanto para la posible nueva construcción como para plantear una reforma o ampliación de las mismas en los puntos de más necesidad. La disponibilidad en primera instancia de datos que ofrecen las compañías operadoras de telecomunicación sobre el comportamiento de los futuros usuarios de la infraestructura y su procesamiento posterior, permitirá alinear mucho mejor la toma de decisiones de carácter técnico, ambiental y de sostenibilidad en todo tipo de proyecto.

BIM y GIS en la fase de mantenimiento de infraestructuras

Solo en el ámbito de las carreteras (sin contar con la red de FFCC o las redes de infraestructura hidráulica), en España existen 166.000km de carreteras (teniendo en cuenta el ámbito estatal, autonómico y provincial) y la inversión en mantenimiento recomendada por la ACEX – Asociación de Empresas de Conservación y Explotación de Infraestructuras – debería aproximarse a los 4.500 millones de euros anuales, lo que supone una media de unos 27.000€/km. Las carreteras estatales de alta capacidad como las Autopistas y Autovías requieren de unos 50.000€/año y km, las autonómicas unos 30.000€/año y km, y las de diputaciones unos 16.800€/año y km. Disponer de información de calidad y veraz de todo el inventario de elementos de la infraestructura es, sin duda alguna, el punto de partida para mejorar la toma de decisiones durante la fase de operación y mejorar así la eficiencia. Es el cimiento para garantizar la óptima gestión de los recursos y fomentar el ahorro. Incluso más allá de “operar” se debe realizar el análisis de todos los datos de la infraestructura de una forma global, sobre todo en pro de detectar los puntos conflictivos y críticos de una infraestructura para poder actuar de la forma más diligente posible en su actuación y mejora: no nos podemos permitir que el déficit de mantenimiento ocasione accidentes y pérdidas de vidas humanas. Para operar las infraestructuras de una forma óptima nuestro Gemelo Digital (Digital Twin) es el que proporcionará los datos a las diferentes soluciones de software y sistemas, que a día de hoy, lo están haciendo mediante su interacción con GIS. Otro reto al que nos enfrentamos es la necesidad de construir un auténtico catálogo virtual de nuestras infraestructuras. Debemos pensar que en Europa la gran mayoría de ellas ya están construidas, lo que falta ahora es desarrollar su Gemelo Digital para que pueda proporcionar la información a los sistemas de gestión bajo un entorno de integración de todas las bases de datos.

Presente y futuro digital de las infraestructuras

Como comentado anteriormente, el presente pasa por obtener un catálogo virtual de las infraestructuras con el fin de poderlas operar de la forma más sostenible posible y construir de acuerdo a las necesidades actuales y futuras de operación y mantenimiento. Este catálogo virtual, a medida que la tecnología avance en los próximos años, implicará una mejor capacidad y facilidad a la hora de generarlo y gestionarlo. La mayor precisión de captura de información de satélites, UAV, etc… Avance en el desarrollo de sistemas de Deep Learning y de Inteligencia Artificial para la detección y procesamiento de los elementos capturados proporcionarán las palancas óptimas para su generación de forma eficiente. Con los datos totalmente integrados y el análisis de la gran cantidad de información que se podrá cruzar y relacionar, los expertos podrán analizar la información y determinar el mejor conjunto posible de soluciones basados en criterios de sostenibilidad. Las infraestructuras, y en general el sector de la construcción, tiene que aplicar lo que otros sectores industriales ya están realizando: el mantenimiento preventivo estructurado en base a la Inteligencia Artificial.

Los BIM Manager de Infraestructuras

Los agentes que están liderando este cambio son los BIM Manager de infraestructuras. En el contexto de BIM y GIS, los proyectos con un ámbito tan holístico y multidisciplinar requieren de un perfil que proporcione las mejores soluciones globales a los retos futuros de las infraestructuras y que sobre todo conozca de primera mano las mejores soluciones de software, para proponer los mejores flujos de trabajo posibles. A diferencia de los proyectos de edificación, el BIM aplicado a infraestructuras tiene un mayor abanico y ecosistema de herramientas disponibles con un alto grado de interacción entre ellas. En gran medida, los proyectos de infraestructuras requieren de una correcta alineación entre las diferentes plataformas GIS y BIM, y entre los diferentes tipos de herramientas de coordinación, modelado de estructuras, presupuesto, planificación, trasvase de datos de inventario, etc… son necesarias muchas teclas y una gran visión de conjunto: en etapas iniciales es muy importante pensar de aguas abajo a aguas arriba del proceso para proporcionar el mejor encaje de las necesidades y los mejores flujos de trabajo. Además, los BIM Manager de Infraestructuras deben poner los cimientos a la metodología colaborativa necesaria para configurar tanto los sistemas como las personas implicadas en los proyectos. Este perfil deberá liderar nuevas formas de comunicación y los espacios comunes información, los CDE. Lo que está claro es que, más allá del conocimiento propio de las herramientas y la técnica, el BIM Manager de Infraestructuras necesita cualidades de liderazgo.