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Cualquier investigación sobre las posibles demandas que las redes de comunicación exigirán en el futuro, realizada por la empresa Network Rail, incluye dos temas recurrentes.

La electrificación comienza con una serie de líneas utilizadas por los trenes diésel en el Reino Unido. Un buen ejemplo de ello son la Gran Línea principal occidental (Great Western main line), la línea principal de Midland (the Midland main line), las líneas de Gales Valley (Welsh Valley Lines), las líneas del Norte, incluyendo la de Manchester Victoria a Preston y la de Preston a Blackpool, la ruta transPennine y el programa de mejora de Edimburgo-Glasgow. Entre estos proyectos también encontramos la renovación de la antigua catenaria de la ciudad de Anglia Oriental (con una antigüedad de más de 40 años) y la creación de una nueva catenaria de corriente continua al sur de la llamada "electric spine", un proyecto de electrificación de ferrocarriles iniciado en 2012.

Ferrocarril digital

A medida que los sistemas de control se vuelven más y más sofisticados, el ferrocarril necesita un plan para digitalizar sus propias operaciones. La seguridad informática, el Internet de las cosas, el protocolo IP, el estado de la monitorización remota constituyen un grueso de trabajo cada vez más complejo, ya que las tecnologías no dejan de evolucionar. 

Para mucha gente, estas dos iniciativas son excluyentes entre ellas. Es cierto que el ferrocarril digital incluye el SCADA (un sistema de control de supervisión y adquisición de datos) para controlar la potencia de tracción ferroviaria pero, al final de lo que se trata en general, es de la correcta señalización digital del tren, ¿no?

La electrificación también cuenta

En realidad, parece que no tanto. También son importantes otros aspectos como la ingeniería ferroviaria, que incluyen la electrificación. El proyecto DEE (Digitally Enabling Electrification - Habilitación digital de la electrificación) lleva dos años funcionando como parte de la estrategia del Gobierno en materia de innovación de la digitalización de la vía férrea. La empresa Atkins ha sido la encargada de, junto con otros socios de la industria como Laing O'Rourke, el especialista del software dhp11 y el Colegio Imperial de Londres, de trasladar el proyecto de un ciclo de vida de un sistema de electrificación a la nueva era digital.

Phil Bennett, director comercial del programa de ferrocarriles digitales de Network Rail, reflexiona sobre los aspectos negativos que comporta una respuesta convencional para cualquier especificación del proyecto, independientemente de la señalización o electrificación. Son los siguientes:

• Son menos asequibles a escala nacional
• Limitaciones de la cadena de suministro
• Lentitud a la hora de planificar y construir 
• Muy perjudicial 

Lo que el país necesita son más trenes con mejores conexiones y una mayor fiabilidad. Teniendo esto en cuenta, no sorprende que el DEE haya sido seleccionado como uno de los once ganadores para la financiación de la iniciativa "Habilitando el ferrocarril digital" de la agencia de innovación del Gobierno del Reino Unido y el RSSB.

El equipo del proyecto se ha centrado en la electrificación ferroviaria, el desarrollo de técnicas que aumentan la validez de los datos que viajan a través de todas las etapas del ciclo de vida de las construcciones - desde el levantamiento topográfico, pasando por la fase de diseño y fabricación, hasta la construcción y las operaciones. De este modo, se han aprovechado las tecnologías digitales para mostrar cómo la industria puede lograr y beneficiarse de un entorno integrado gracias al BIM. El objetivo es hacer que la tecnología digital se convierta en una solución viable para la electrificación y que ayude a recortar gastos: un objetivo que podrá ser logrado a través de la adopción de estándares abiertos para el intercambio de datos.

El corazón de la iniciativa consiste en entender cómo los proyectos de electrificación pueden ayudar a la estrategia BIM del Gobierno y convertirse en un componente clave del programa de ferrocarril digital del Network Rail. La idea es realizar una demostración mundial y una aplicación práctica del análisis.

Complejidad

El programa actual de electrificación ferroviaria del Reino Unido es el más grande jamás realizado en el país. Durante los próximos diez años más o menos, más de 2.000 millas de vías serán subterráneas, con tracción eléctrica eficiente y respetuosa con el medio ambiente, reemplazando la energía diésel tradicional. 

Como hemos mencionado anteriormente, la escala del proyecto es enorme y las rutas que se verán modificadas se encuentra entre las más activas del país. Atkins es la empresa líder en cuanto al diseño del plomo para la electrificación de la línea principal de Great Western y proporciona además, servicios de diseño de ingeniería en el Noroeste, West Midlands y Escocia a través del Contrato Nacional de Electrificación. La línea principal Midland entre Bedford y Sheffield también se entregará en el mismo marco. 

Una electrificación a esta escala presenta un importante número de retos: miles de mástiles, portales y voladizos, en lugares únicos, son necesarios para apoyar la importante red de sistemas aéreos necesarios para transportar la potencia a los trenes. Todo este equipamiento debe ser diseñado, adquirido, construido, encargado y mantenido, un proceso que requiere la gestión del flujo de trabajo, no sólo dentro sino también entre organizaciones. 

También existe el reto de operar a través de un espacio de trabajo que se encuentra a cientos de millas de longitud. La interrupción de las vías en funcionamiento debe ser mínima, por lo que es necesario una meticulosa planificación para evitar posibles problemas. Tan importante es la capacidad de trabajar de manera eficiente como segura. A todo esto se le debe sumar una falta de ingenieros cualificados y experimentados, lo cual retrasa la propia evolución del proyecto.

Hablemos de TADPOLE

Ali Najimi y Ray Dudding de Atkins son los principales encargados del proyecto. Ali lleva dos años como director, mientras que Ray se encarga de la parte BIM y los sistemas digitales en el sector ferroviario. "Llevamos a cabo un análisis del paisaje que nos rodea y concluimos que, si bien es importante diseñar y construir, los proveedores cuentan con sus propios sistemas de medida por lo que no pueden compartir datos con otros sistemas." afirma Dudding. "Esto complica que las organizaciones puedan trabajar juntas en un proyecto a gran escala."

En este marco, Atkins ha colaborado con otras organizaciones en el desarrollo de su propio sistema de diseño de electrificación en los últimos 15 años. Esto ha ayudado a impulsar las eficiencias internas y ha supuesto importantes beneficios para los clientes, incluyendo el ahorro de varios millones de libras en diseño. A través del uso de la herramienta TADPOLE, se ha reducido el tiempo de trabajo de nueve meses a tres. 

Trabajando mano a mano con Atkins, Laing O'Rourke ha liderado al sector de la construcción a una ingeniería digital, encabezando el proceso DFMA (Design for Manufacture & Assembly). Esto permite a la empresa a crear estructuras en un entorno diferente, minimizando el tiempo y reduciendo costes y riesgos. 

Las herramientas de diseño digitales ofrecen enormes ventajas internas, pero pueden surgir problemas entre las diferentes organizaciones que trabajan en el mismo proyecto. Esto se debe, en parte, a que los datos no siempre pueden ser fácilmente compartidos entre los sistemas de diseño y a que las necesidades de cada contratista son muy diferentes. 

"La ironía es que, incluso cuando se utiliza el sistema de diseño automatizado BIM, Atkins tendrá que seguir entregando al constructor un montón de papeleo y PDFs", ha afirmado Ray. "La prioridad es llegar a un estándar abierto en el que cualquier diseñador, fabricante o constructor, pueda compartir información." El problema vuelve a ser, como siempre, la estandarización y las vías de comunicación. 

La solución - conocida como OLEDEF - es la primera de este tipo en proporcionar un formato abierto para el diseño de sistemas de líneas aéreas para la electrificación ferroviaria. Utiliza el estándar XML, por lo que cualquier persona que utiliza BIM puede beneficiarse. Y por si esto fuera poco, también es compatible con el trabajo llevado a cabo por el Network Rail en cuanto a un sistema de señales específico que utiliza el mismo lenguaje de marcas - allanando el camino para una mayor integración el diseño del raí en la industria del BIM.

Un entorno de datos común

Con el formato adecuado, el siguiente paso es el de optimizar los flujos de trabajo. Basándose en las directrices del Gobierno, el equipo se ha centrado en la incorporación del PAS 1192 - el código de buenas prácticas para la producción colaborativa de la información de ingeniería y construcción. Bajo este régimen, todas las partes desarrollan modelos con el nivel de detalle acorde a su etapa del ciclo de vida, por lo que los datos son compartidos en un entorno común. 

"Hemos tenido que resolver preguntas sobre cómo nuestro trabajo se integra en el típico workflkow", ha afirmado Ray. "Hemos estudiado también como el entorno de datos común puede ser aplicado en el diseño y la gestión de fabricación, entonces... "¿cómo se podrá extender a los sistemas de gestión del ciclo de vida del producto?" Todavía se sigue trabajando alrededor de esta cuestión.

Aunque el enfoque está basado en la investigación como punto de partida esencial, era necesario una demostración para exponer cómo las técnicas digitales podrían resolver problemas del mundo real. En el caso de la electrificación, algunos de los desafíos incluyen la reducción del tiempo necesario en el lugar durante las posesiones y reducir al mínimo el riesgo de excesos. No obstante, se ha encontrado que las técnicas de precisión DFMA generarán problemas a no ser que se encuentre una solución a un tema en particular: no es posible garantizar la colocación exacta de las bases sobre las que se construyen las estructuras de las líneas aéreas, un reto familiar para los ingenieros de electrificación. 

A partir de un estudio realizado, se ha demostrado que la tecnología puede servir para reducir el tiempo necesario para implementar un sistema, tanto si conocemos el lugar exacto que ocupará la construcción como si todavía se encuentra en fase de diseño. Las tecnologías evaluadas incluyen el llamado "point cloud", fotogrametría y LiDAR (Light Detection and Ranging) con la topografía tradicional que actúa como línea base. También se tuvieron en cuenta los medios de captura de datos como aviones no tripulados (UAVs), vehículos de carretera-ferrocarril, topógrafos, personal en tierra e incluso imágenes de satélite. 

El proyecto DEE ha demostrado ser un éxito mediante el establecimiento de esquemas de transferencias de datos, la asignación de un camino hacia un mayor trabajo colaborativo y la combinación de nuevas tecnologías topográficas con técnicas avanzadas de BIM. Pero no hablamos de sólo de cómo la electrificación de los ferrocarriles supondrá un beneficio sino también de que "el trabajo que estamos haciendo será de interés para las personas en los ámbitos más amplios de BIM, ingeniería, gestión de la información y de la construcción", afirma Ray Dudding.

Source: https://getpocket.com/a/read/1311580394