Modelos digitales aplicados a la industria de la construcción

Desde los sistemas CAD, que en arquitectura e ingeniería civil se popularizaron en los años 80, y los BDS (Building Description System), hasta los modelos BIM y gemelos digitales actuales, la construcción ha vivido una intensa transformación respecto al modo en que se gestiona la información.

En una primera etapa, el proyectista trasladaba el resultado (proyecto) al cliente en papel, aunque se hubiera usado un computador para el diseño. La normalización cubría entonces la representación gráfica (forma de las líneas, códigos, escalas, etc.). Como ejemplo, la Norma ISO 4068 de 1978 describe las líneas a emplear en los proyectos de construcción respecto al grosor, si son continuas o discontinuas, etc.

Con la aparición de los modelos digitales, el conjunto de archivos es el entregable del proyecto, sin necesidad de enviar cajas de planos impresos al cliente. Además, el modelo se transforma en un elemento vivo, sobre el que interactúan durante el proyecto los distintos especialistas, cubriendo desde el diseño geométrico hasta la eficiencia energética, instalaciones, estructuras, etc. El computador deja de ser un generador de planos y se transforma en una herramienta de trabajo compartido. Surge entonces la necesidad de normalizar los formatos, como por ejemplo IFC, que se incorporó al catálogo internacional en 2013 con la Norma ISO 16739.

Esta colaboración entre agentes ha ido creciendo, pasando de ser interna a una organización (los técnicos de una empresa de proyecto o constructora concreta) a unos modelos comunes sobre los que interactúan múltiples organizaciones. Esta nueva forma de trabajo exige contar con procesos de gestión de la información coordinados, para lo cual se ha desarrollado la serie de Normas ISO 19650.

Con unos modelos digitales que responden, cada vez más, a la realidad construida (as built), y  la incorporación de datos de mediciones continuas, por sensores u otras fuentes, emerge un nuevo concepto: el gemelo digital (digital twin).En septiembre de este año se ha constituido un nuevo grupo de trabajo europeo para tratar los gemelos digitales empleados en el entorno construido, con Secretaría UNE.

El órgano técnico que cubre los modelos de información relativos a la edificación y la obra civil (CTN 41/SC 13) es el espejo de los comités europeos e internacionales sobre BIM (CEN/TC 442 e ISO/TC 59/SC 13).

Este subcomité está secretariado por el Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA) y cuenta con más de 40 vocalías, que representan a proyectistas, constructoras, fabricantes, centros de investigación, universidades o administraciones públicas.

Además de su actividad internacional, ha desarrollado una norma nacional para facilitar la transferencia de información de productos de construcción en la cadena de valor (UNE 41316), sobre la que se facilita más información posteriormente.

Este subcomité está evolucionando, con una actualización de su campo de actividad que considere, entre otros aspectos, los gemelos digitales.

En paralelo, otros comités están trabajando en otros aspectos como las plantillas de datos para incorporar la información ambiental a BIM (CTN 198), los aspectos horizontales sobre gemelos digitales (CTN 71/SC 41), o la interacción entre BIM y los sistemas de información geográfica (CTN 148).

Un digital twin vincula la realidad física con una representación digital, de forma que se obtiene un modelo virtual de los objetos utilizando datos a lo largo del ciclo de vida del activo. Se busca acoplar  el sistema físico y el digital, de forma que los cambios de estado detectados por sensores u otros elementos desencadenen procesos que generen la misma respuesta en el gemelo digital. Si ambos sistemas quedan sincronizados, se pueden realizar predicciones que faciliten el mantenimiento y otros procesos de decisión.

Los gemelos digitales han tenido un mayor desarrollo en sectores como el aeroespacial o la fabricación industrial, pero en el sector de la construcción se encuentra en fase de prototipos e investigación. Pese a ello, forma parte de diversas iniciativas públicas, como por ejemplo la Declaración A Green and Digital Transformation of the EU, firmada por los Estados miembro, que explícitamente menciona los gemelos digitales como un elemento a integrar en el Libro del Edificio: Promote the use of a digital twin in the form of a Building Logbook for new public Buildings.

Para potenciar el uso de estas tecnologías con el apoyo de las normas técnicas, UNE lanzó la propuesta de nuevo WG en CEN sobre digital twins in the built environment, que ha tenido su primera reunión en junio de este año. Esta propuesta ha contado con el impulso de la Building Digital Twin Association (BDTA), siendo su coordinador el presidente de esta asociación europea.

Estas características hacen de la DoP la fuente de información más importante respecto a productos y materiales, pero actualmente se entrega en papel o en pdf (un formato digital pero no estructurado).

Con el objeto de digitalizar esta información de un modo coherente con los Reglamentos Europeos aplicables, nace el concepto Smart CE: un archivo XML con el contenido de la DoP. En septiembre de 2020, UNE publicó la Norma UNE 41316, que define este formato. Desde entonces, se han publicado los formatos particulares del cemento y la piedra natural, estando en proyecto otros como áridos, acero estructural y prefabricados de hormigón.

La necesidad de incorporar también la información ambiental ha llevado al desarrollo de la Norma UNE-EN ISO 22057, que define las plantillas de datos para las declaraciones ambientales de producto (DAP). Esta norma cuenta con un anexo que incluye la correspondencia de estas plantillas con el concepto Smart CE.

Contar con archivo estructurados, con un formato normalizado a nivel europeo, permitirá múltiples aplicaciones como recepción en obra, catálogos en múltiples idiomas, incorporación al Libro del Edificio, etc.

El Reglamento Europeo de productos de construcción (RPC) se encuentra en revisión. Este reglamento pretende contribuir a la transición ecológica y digital, promoviendo la eficiencia en la cadena de valor. Entre otros aspectos, plantea incorporar la información ambiental de las DAP a la DoP, así como crear un sistema para almacenar los datos de estas declaraciones. Para ambos aspectos, será necesario contar con formatos digitales estandarizados, compatibles con BIM.

En nuestro país, la Administración está trabajando a través de la Comisión Interministerial BIM y varios organismos públicos han incorporado requisitos BIM en sus pliegos.

En la normalización, España está bien posicionada, desempeñando la Secretaría de un grupo de trabajo del CEN/TC 442 (digital twins) y liderando la definición de plantillas de datos a través de las normas de Smart CE.

Por todo lo anterior, es el momento de acompañar la digitalización de la industria de la construcción con las normas técnicas nacionales europeas e internacionales, de forma que se asegure una implantación eficiente.

Para el MITMA, BIM es un vector para canalizar e impulsar la innovación y transformación digital y sostenible del sector de la construcción y del entorno construido, y una herramienta para la consecución de los objetivos de eficacia y eficiencia y sostenibilidad del gasto en la contratación pública. Desde este convencimiento, el MITMA trabaja para la implantación de BIM de forma decidida, en conjunto con el resto de Departamentos, desde la Comisión Interministerial BIM. El Observatorio de Licitaciones Públicas BIM estima que tiene un uso potencial que asciende al 23 % del presupuesto total de licitación de las Administraciones públicas.

Considerando las previsiones de ahorro que puede suponer BIM (un 10 % según recoge el EUBIM Task Group en su manual), este uso potencial de BIM podría suponer una eficiencia de costes de unos 2.400 millones de euros para el conjunto de las Administraciones públicas. Dichas cifras toman como referencia el volumen total de licitaciones de 2021 publicadas en la Plataforma de Contratación del Sector Público.

El pasado 31 de mayo, el Pleno de la Comisión Inter-ministerial para la incorporación de la metodología BIM en la contratación pública acordó iniciar la elaboración del Plan de incorporación de la metodología BIM en la contratación pública de la Administración General del Estado y sus organismos públicos, y entidades de derecho público vinculados o dependientes; que será aprobado en Acuerdo de Consejo de Ministros, y donde se establecerán las actuaciones para la incorporación gradual y progresiva y los umbrales mínimos para la obligatoriedad de su aplicación, según indica el Real Decreto 1515/2018.

La Comisión Interministerial para la incorporación de la metodología BIM espera contribuir de manera decisiva al esfuerzo colectivo del sector público y privado para alcanzar el potencial esperado de implantación de BIM y lograr sus beneficios esperados en cuanto a la eficacia y eficiencia y sostenibilidad del gasto público.

Existe un debate muy interesante en la estandarización de los gemelos digitales en campo de la construcción. El concepto de gemelo digital, por un lado, es demasiado nuevo -lo que dificulta encontrar definiciones y requisitos consensuados- y, por otro, necesita un marco normativo para una aplicación menos confusa. Ambas visiones persiguen el mismo objetivo, un desarrollo sólido de aplicación del concepto del gemelo digital aplicado al sector de la construcción, en forma no sólo de una mejora del sector, sino incluso la aparición de nuevos nichos de mercado y modelos de negocio disruptores, pero discrepan en el plazo.

¿Pero cuál es el estado actual? Sirva de ejemplo la publicación de la Norma Internacional ISO 23247-1-2021, que proporciona

un marco de aplicación y los principios generales del Gemelo Digital para la manufactura. Esta norma supone un claro punto de partida que permita armonizar definiciones para una futura agregación intersectorial. Es importante destacar en este sentido la importancia de la agregación entre gemelos digitales como medio multiplicador de su potencial.

En paralelo, la asociación BDTA¹ propuso el grupo de trabajo europeo sobre gemelos digitales en el entorno construido, recientemente creado en CEN con Secretaría UNE. En él buscamos consensuar unas directrices y terminologías comunes mínimas que nos permitan reducir la confusión actual en la cual es difícil distinguir lo que es un gemelo digital de lo que no lo es, a partir del trabajo realizado en el proyecto H2020 SPHERE².

1 https://buildingdigitaltwin.org

2 https://buildingdigitaltwin.org/wp-content/uploads/2022/02/WhitePaper1-es.pdf

Una de las bases de la metodología BIM es la creación colaborativa de una representación digital de un edificio o infraestructura (activo construido), que se constituye en una base de datos de información confiable (modelo de información), que puede ser utilizada para conseguir que las ciudades e infraestructuras respondan a las necesidades de la sociedad, manteniendo el equilibrio con el entorno natural. Es precisamente la colaboración entre agentes en un entorno digital lo que exige establecer una serie de acuerdos, que denominamos normas técnicas o estándares.

Actualmente, existe un marco normativo sobre la metodología BIM que define aspectos como los procesos de gestión de la información (serie UNE-EN ISO 19650), el intercambio de información (UNE EN-ISO 16739-1) o el nivel de información necesario que deben tener los diferentes elementos que componen el modelo de información.

En buildingSMART Spain defendemos la adopción de estos estándares; pero, al mismo tiempo, entendemos que a veces no es sencillo cambiar los procesos y formas de trabajar de una organización. Por ello, desarrollamos guías, manuales y recomendaciones, que sirven de ayuda a que el sector español adopte los estándares BIM. Se trata de publicaciones elaboradas de forma colaborativa, por profesionales con amplia experiencia que representan a toda la cadena de valor.

Entre estas publicaciones merece la pena destacar la Guía de Introducción a la serie UNE-EN ISO 19650, el Manual de Nomenclatura de Documentos al utilizar BIM, la Guía de Sistemas de Clasificación, los Manuales de Entrega de Información o las recomendaciones para el intercambio de información entre herramientas BIM.