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Estudio de alternativas de trazado de una obra lineal de carreteras en fase de planificación con metodología BIM sobre bases de Sistemas de Información Geográfica, para la primera práctica del bloque I del Máster Internacional BIM Manager en Ingeniería Civil, Infraestructuras y GIS por el grupo de ConectaBIM formado por el equipo ITASE 04 del 2020.

En los últimos años se están viviendo importantes cambios tecnológicos orientados a mejorar la planificación, control y desarrollo de obras de edificación y de infraestructuras. La metodología BIM abandera dichos cambios, su implantación es toda una realidad en nuestro país y, cada vez más, una prioridad entre las principales empresas y administraciones públicas. El uso de BIM permite la optimización de todo el ciclo de vida de una obra en base a un modelo digital, donde se coordina y centraliza toda la información que generan los agentes implicados. En este artículo nos vamos a centrar en la fase de planificación, donde se toman decisiones que determinarán el grado de optimización de las obras, y que afectarán a todas las fases del proyecto. Para ello, la creación de una maqueta digital que permita una rápida comprensión de la globalidad del proyecto, la selección de la información más apropiada que ésta deberá contener, así como facilitar los flujos de trabajo entre los agentes implicados, serán factores que determinarán un mejor proceso de toma de decisiones.

Equipo informático y software utilizado

Equipo

Para la creación de la maqueta digital se han utilizado equipos por parte de todos los agentes con características básicas como el equipo que se muestra a continuación:

• Procesador: AMD Ryzen 7 3750H
• Memoria RAM: 16GB
• Sistema: Sistema operativo Windows 64 bits
• Tarjeta gráfica: Nvidea Gforce GTX 1650 4Gb

Software

• Processa (CDE)
• Teams (Skype)
• Bizagi Modeler (Flujos de trabajo)
• Slack (comunicación)
• Trello (Planificación de tareas)
• Autodesk Infraworks
• QGIS
• Autodesk Inventor
• Autodesk 3DStudio
• Istram/Ispol

Presentación del equipo

El equipo de trabajo ITASE 04 ha sido el resultado de elección por parte del equipo responsable de la organización del Máster.

Para realizar la práctica de un modo realístico tomamos desde el principio el equipo como una empresa, a la que llamamos ConectaBIM. Dentro del equipo cada miembro adoptó un rol en el proceso de elaboración de la maqueta y los documentos, que se describen en el Plan de Ejecución BIM.

Comunicación y coordinación del equipo ConectaBIM

Para el reparto de las tareas de los agentes del equipo y tener el control de avance del flujo de trabajo utilizamos la herramienta TRELLO, donde creamos unas listas de trabajos, la primera que hicimos fue un “Memorandum” donde se indicó la normativa de utilización y gestión de Trello, y seguidamente los diferentes sectores de avance y como trabajar con los modelos. Dentro de Trello se programó un botón en el que se indicaba cuando uno de los agentes estaba trabajando en el momento con el fin de no duplicar versiones o generar conflictos entre ficheros.

                                                            Ejemplo plataforma TRELLO

En la plataforma SLACK creamos los canales de debate del equipo y sobre el proyecto, donde se discutían los avances, dudas, modificaciones que se iban generando para tener un conocimiento actualizado del progreso de todos los agentes.

                                                        Ejemplo plataforma SLACK

Para reflexionar sobre el avance del proyecto y los cumplimientos de los hitos, desde el inicio se programó una reunión virtual semanal, donde cada miembro del equipo comentaba su progreso o necesidades, donde quedaba registrado en un acta todo lo que se había pactado, teniendo una consulta de compromisos para todo el equipo.

                                                          Ejemplo de reuniones virtuales

Creación de la maqueta digital

Elaboración del Plan de ejecución BIM (PEB/BEP)

El Plan de Ejecución BIM (PEB/BEP) es un documento que refleja la descripción de procedimientos, recursos, herramientas, objetivos y los requerimientos del cliente a los que llamamos EIR (Employer’s Informatión Requeriments), Para la creación del Plan de Ejecución BIM en adelante PEB, nos adaptamos a los requerimientos del Cliente y los puntos y apartados pactados. Para el desarrollo de estos no tomamos como ejemplo un PEB, optamos por hacer el ejercicio de buscar información sobre los requerimientos de administraciones en el desarrollo del documento, pera ello consultamos la “Guía para la elaboración del Plan de Ejecución BIM” del Ministerio de Fomento, “Guía BIM de la Generalitat” y el “Manual BIM de la Generalitat”.

                                                     Portada del plan de Ejecución BIM

Dentro del PEB generamos los roles del equipo para coordinar y planificar los flujos y responsabilidades.

Roles del equipo de desarrollo

• Coordinador BIM del contrato: Coordina los equipos de trabajo y se responsabiliza del cumplimiento de los requerimientos BIM del proyecto.
• Coordinador de diseño: Se responsabiliza de los requerimientos y calidad del diseño asegurando los niveles de detalle y los niveles de desarrollo de los elementos modelados.

Roles del equipo de producción

• Responsable disciplina (TRA) Trazado: Se responsabiliza del diseño del trazado de obra lineal, procedimientos y organización en el modelado de los elementos en las diferentes fases.
• Responsable disciplina (EST) Estructuras: Se responsabiliza del diseño cálculo y procedimiento de modelado de los elementos.
• Responsable disciplina (INS) Instalaciones y servicios: Se responsabiliza de agrupar la información y dar respuesta a las posibles afecciones, integrando la información a los modelos.
• Responsable disciplina (URB) Urbanización y entorno: Se responsabiliza del entorno y el modelo digital del terreno sobre el que se modelan las diferentes disciplinas.
• Responsable disciplina (GIS) Sistemas de Información Geográfica y Cartografía: Se responsabiliza de gestionar las bases alfanuméricas y de cartografía digital mediante QGIS para la implantación de sistemas de información geográfica en los proyectos asociados. Incorporación de datos ambientales al GIS, mantenimiento de la información y su actualización de forma continua, así como la realización de informes periódicos sobre los indicadores gestionados y sobre la incidencia de las medidas implantadas en el territorio.
• Modelador de la disciplina: Agente destinado a generar el modelo con las condiciones y requerimientos del responsable de la disciplina.

Elaboración del diagrama de procesos y coordinación

La herramienta que se ha utilizado para el estudio de flujos de trabajo ha sido BIZAGI una base fundamental para la planificación de las tareas y el enlace con los diferentes softwares. Cada agente dispone de un esquema donde identifica cuando ha de participar y con quien comparte la información de su trabajo.

                                   Apariencia del esquema de flujos del equipo ConectaBIM

Un correcto diagrama de procesos nos va a asegurar que el proyecto está en equilibrio y nos facilita la generación de copias de los diferentes estados y controlar los tiempos de dedicación, así como las cargas de trabajo y reorganizar para hacer las tareas asumibles, al igual que el PEB, este esquema de flujos de trabajo se ha de actualizar cuando el proyecto así lo requiera.

                                                         Trazabilidad de la información

Gestión de Información Geográfica (GIS)

Sistema geodésico de referencia y Uso horario

El Sistema de Referencia que se ha utilizado es el vigente en todo el territorio nacional tras el pasado Real Decreto 1071/2007 de 27 de julio por el que se regula el sistema geodésico de referencia. El sistema adoptado ha sido el ETRS89 y el Uso horario donde queda recogido el ámbito del proyecto es el 30.

Gestión de datos GIS

Los Sistemas de Información Geográfica (SIG), son una herramienta que nos permite trabajar con bases de datos y realizar análisis multicriterio para la toma de decisiones, teniendo aplicación en diversos campos de la ingeniería y obra civil: gestión de patrimonio cultural, urbanismo, redes de tensión eléctrica, cableado telefónico, topografía, gestión de rutas, redes de saneamiento y abastecimiento, estudio de alternativas de trazado, etc.

El proceso de planificación del territorio y la ciudad supone manejar grandes volúmenes de información gráfica y descriptiva. Los Sistemas de Información Geográfica son la tecnología que nos permite manejar dicha información y su análisis. Las aplicaciones de los Sistemas de información Geográfica en obra civil son la planificación y diseño de obras civiles, gestión de redes de servicios públicos, planes de protección ambiental, ordenamiento territorial y urbano y análisis de riesgos.

Los Sistemas de Información Geográfica son la herramienta clave para la gestión de cualquier recurso ya sea natural o antrópico. 

Permiten desarrollar cartografía básica con la que gestionar los recursos para, posteriormente, analizarla, representarla y plantear estrategias de gestión de manera coherente, optimizada y viable. Generación de cartografía básica, modelos predictivos de distribución de especies, gestión de biodiversidad, evaluaciones de impacto ambiental, gestión hidrológica, incendios y gestión forestal, gestión de espacios naturales y gestión de plagas y especies invasoras.

Además, mediante la generación de bases de datos sólidas se realizan análisis de los cambios en el territorio y el paisaje. Por ello ambos métodos de trabajo se convierten para cualquier profesional vinculado con el medio ambiente en las herramientas necesarias y obligatorias para la toma de decisiones en la ordenación del territorio y el paisaje.

Los SIG, gracias a su capacidad de gestión espacial, son sistemas indicados y muy aptos para prestar su ayuda a los sistemas de transporte ya que permiten controlar parámetros en diferentes variables; Mantenimiento y Conservación de Infraestructuras, Tráfico, Gestión, Impactos nuevas infraestructuras, Sistemas de Navegación para vehículos.Dicho todo esto, para la gestión de datos se ha enmarcado la información en un recinto que contiene las coordenadas de inicio y fin de tramo objeto del estudio que ha facilitado en la orden de estudio.

Con el ámbito de proyecto hemos configurado La herramienta QGIS para integrar en este ámbito, las diferentes capas de interés para la realización del proyecto, donde el responsable de la disciplina ha generado un documento con la información descargada de las páginas oficiales del geo portal IDEE, el centro de descargas del CNIG, Banco estatal de datos de la Naturaleza y del DERA de la Junta de Andalucía.

                               Composición de la información en la herramienta QGIS

Con la información que recopiló el agente responsable de GIS se hizo una exportación en SHP de todas las capas para su utilización en la herramienta de modelado Autodesk Infraworks

Creación del modelo digital

Importación de la cartografía y datos GIS

Para generar la cartografía se ha realizado la gestión de nubes densas con la herramienta Istram/Ispol. Se eliminaron con los elementos que no intervenían en el terreno y se procedió a generar las curvas de nivel, con ello generamos dos exportaciones, un shape con las curvas de nivel y un LandXML.

Posteriormente en la herramienta Autodesk Infraworks importamos la información del terreno y las capas de GIS con la información de la base de datos para la selección de los corredores de las alternativas.

 LandXML del terreno, ortofoto y capas importadas de QGIS en Autodesk Infraworks

Modelado y diseño de las alternativas

Como diría el Sr. Agustí Jardí (director del Máster), “una vez preparada la base del terreno, nos metemos en harina”, y así lo hicimos, continuamos con el plan de flujo de trabajo de BIZAGI.

Se realizan dos modelos, cada uno de ellos describe una alternativa, y se entregan con la información de modelado de Infraworks para reducir el peso de los archivos. Dos agentes se dedican en paralelo a diseñar el corredor de cada alternativa.

La alternativa 1 recorre su trazado por la zona sur del municipio de Alozaina, a unos 500 m del mismo, dirección sudoeste entre las cotas 250 y 350 m, llegando con un viaducto de 671 m (a una cota de acabado de 708 m) hasta el arroyo de los Valles, el cual se cruza con otro viaducto de 398 m (a una cota de acabado de + 305 m), tomando dirección oeste hacia la sierra de las nieves por su ladera norte, cruzando con un primer túnel de doble embocadura de 442.50 m y continuando hasta un segundo viaducto de 912.60 m (acabado sobre la cota +350 m) hasta llegar a la falda de la sierra, la cual se cruza por un segundo túnel de 4,862 km, hasta llegar a la planicie del Burgo, donde se realiza el enlace con la A-366, de pesa con 2 rotondas a altura del municipio de el Burgo.

                                                     Corredor de alternativa 1

                                                 Corredor de alternativa 1

La alternativa 2 parte del mismo punto en dirección al arroyo de los Valles, cruzando esta zona depresiva con un viaducto de 602 m (a una cota de acabado de 400 m) y dirigiéndose más hacia el norte, entre el desfiladero ladera sur, buscando el camino de la Yunquera, para dirigirse hacia la Sierra de las Nieves. A 1.300 m aproximadamente del viaducto, se realiza un túnel de doble embocadura de 5,795 km hasta llegar a la planicie del Burgo, donde se realiza el enlace con rotonda elevada sobre el tronco principal donde abraza la A-366 a la altura del municipio de El Burgo, y después de este, hasta llegar al final del tramo, se realiza un segundo viaducto de 681 m (a una cota de +650 m).

                                                   Corredor de alternativa 2

                                                        Corredor de alternativa 2

Los modelos digitales son compuestos que contienen una gran cantidad de información por lo que el flujo de trabajo se basa en clasificar los elementos que aparecen en el modelo, y así creamos las secciones tipo que podían generarse con y sin elementos de decoración. Preparar las bases nos permite en trabajos posteriores ser ágiles en las modificaciones, tomamos como filosofía pensar siempre en la modificación que podía padecer cualquiera de los elementos que creamos, con ello nos aseguramos un flujo de trabajo creciente, en el cual conforme avanzaba el proyecto se optimizaban los tiempos de modelado. En la creación de las secciones separamos cada uno de los elementos y lo relacionamos con la tabla de clasificación de los elementos, para estudios posteriores, la tabla de clasificación que utilizamos es la GuBIMclass.

                              Catálogo de secciones compuestas aplicadas en el modelo

Paralelamente a la creación de las secciones que se van a utilizar en el diseño de las alternativas el agente responsable del diseño realiza la recopilación de los elementos de decoración que intervienen, tales como pretiles, barreras biondas, barreras de hormigón, arbolados o alumbrado entre otros.

Entre los elementos de creación creamos un túnel de dos ojos que diera solución a una plataforma de autovía ya que este tipo de plataformas por su dimensión no se realizan con único puente. Para crear el puente utilizamos Autodesk Inventos, donde creamos la sección tipo del túnel. Con 3D Studio creamos el pico de flauta del túnel.

                            Catálogo de secciones compuestas aplicadas en el modelo

Para la creación de los enlaces omitimos la opción que ofrece Autodesk Infraworks sobre la automatización de ramales y generamos manualmente los carriles de aceleración o deceleración con la descomposición e inserción de componentes, dando transiciones de entrada o salida para generar las cuñas, con las distancias de cuñas y de carriles basadas en la Instrucción Técnica de trazado de carreteras 3.1 de diciembre del 2016. Para el ensamblaje de los ejes de los ramales utilizamos la información de cota, pendiente y peralte que aparece en los perfiles longitudinales y transversales de los ejes.

                                                       Enlaces de las dos alternativas

Una vez resuelto el trazado, se continuó con la decoración de las dos alternativas, dando más detalle a la alternativa seleccionada.

Gestión de los documentos

Para aplicar el contrato dentro de un paraguas colaborativo, se define un entorno para la gestión y transferencia de documentos, aplicando una estructura basada en la PAS 1192-2 que estarán alojadas en los servidores de ConectaBIM y en el gestor CDE PROCESSA que custodian los agentes responsables de Zigurat.

                                                          Esquema de flujo de trabajo

La estructura se compone de una carpeta WORK IN PROGRESS que se aloja en los servidores de ConectaBIM y solo es accesible por el equipo redactor, en la plataforma PROCESSA solo se muestra la existencia del contenedor con información de cómo se organizan los datos a modo informativo para mostrar la organización interna, pero no se aloja la información de trabajo con el fin de no saturar el espacio de PROCESSA, en este contenedor se realizarán los trabajos por disciplinas de equipo. El contenedor COMPARTIDA y el CONTENEDOR PUBLICA tiene acceso tanto el equipo redactor como el equipo de ZIGURAT y están ubicadas en PROCESSA, en el contenedor COMPARTIDA se van subiendo los progresos y avances del proyecto con la finalidad de ver el estado y progreso donde se validará y controlará el número de versiones, de aquí puede volver la información a WORK IN PROGRESS para corrección o se copiará la última versión en el contenedor PUBLICA, donde se publican los entregables en las fechas previstas. El contenedor ARCHIVADO se aloja en PROCESSA y lo custodia ZIGURAT donde quedará el historial de entregas del proyecto que han sido validadas.

Conclusiones

Como conclusión en la generación de modelos es importante tener un Plan de Ejecución BIM bien redactado donde los agentes puedan consultar los objetivos y un proceso de flujos de trabajo que optimice el proyecto. La información que se gestiona en estos proyectos puede hacer ralentizar el trabajo por ello, el orden de ejecución es importante, primero crear las bases, hacer el diseño del corredor, generar las secciones tipo para aplicar, preparar los viales secundarios, caminos o ramales y una vez resuelto, acabar con la decoración. Para posteriores modificaciones es necesario haber guardado versiones de los diferentes estados, para recuperar un estado en el que no tengamos la información de la decoración secundaria, para poder realizar las modificaciones de una manera ágil. Un equipo mal coordinado puede tener como resultado modelos inoperativos, que no puedan procesar la información que se añade y con ello llegar al colapso.

Para optimizar los equipos hay que seleccionar los roles considerando las virtudes de cada miembro del equipo, la gamificación de estos es necesaria, como detectar con preguntas, las intenciones, el carácter, el compromiso, la capacidad de concentración en momentos de tensión, no perder el objetivo y ser eficientes, si se tiene todo esto en cuenta los equipos son equilibrados y con ello eficientes.

En la actualidad ya disponemos en los portales gubernamentales una gran información donde podemos iniciar las maquetas digitales desde el inicio del proyecto, la colaboración BIM/GIS marca una dirección que potencia los flujos de trabajo. Y viendo la trayectoria podemos observar que la información que tenemos a golpe de Clivi cada vez es de mayor calidad.

Autor: Sergio Casado Alvarez. Delineante, Especialista en Istram en Ayesa. Alumni del Máster Internacional en Ingeniería Civil. Ifraestructuras y GIS.