BIM inspección estructural puentes

Aplicación del BIM a la inspección estructural de puentes (TFM)

Ingeniería Civil y Transporte
 05-oct-2021 | Laura Pérez

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El auge del BIM y su aplicación en los ámbitos de la ingeniería y la construcción, hace que continúe la formación especializada del sector.

Hace unos años, viendo el auge del BIM y su aplicación en los ámbitos de la ingeniería y la construcción, comencé a formarme en esta metodología; en un comienzo, asistiendo a jornadas divulgativas y realizando algunos cursos más específicos. 

Recientemente, quise profundizar más y apostar por una formación más completa, específica y adaptada a mi trabajo diario en el mundo de las estructuras y las infraestructuras del transporte, y comencé el Máster BIM aplicado a Ingeniería Civil, impartido por Structuralia. Como colofón a dicha formación, he realizado el Trabajo Fin de Máster titulado "Aplicación del BIM a la inspección estructural de puentes".

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¿Por qué elegí este tema para desarrollar mi TFM?

La idea de este TFM surge al unir la experiencia desarrollada en mi trabajo habitual con el conocimiento adquirido durante el Máster.

Durante mi vida profesional en TECNALIA RESEARCH & INNOVATION he realizado numerosas inspecciones de estructuras, tanto de edificación como de obra civil, principalmente puentes y viaductos. Cursando este Máster, he visto la oportunidad de explorar cómo aplicar la metodología BIM a este tipo de trabajos.

 Aplicacion del BIM a la inspección estructural de puentes

Imagen 1. Inspección principal de un viaducto, realizada por la autora.

Lo que he perseguido con este trabajo no es tanto el modelado perfecto de una estructura, sino el uso de las herramientas que ofrece un programa de modelado BIM para aplicarlas a una inspección estructural de un puente y, más concretamente, a una inspección principal; así como evaluar los beneficios que puede aportar el BIM en la digitalización de los procesos de inspección. 

Inspecciones de puentes: ¿Cómo se realizan y cuál es el resultado?

Tal y como recoge la “Guía para la realización de inspecciones principales de obras de paso en la Red de Carreteras del Estado” publicada por el Ministerio de Fomento en el año 2012, los puentes deben someterse a inspecciones programadas, denominadas inspecciones básicas o rutinarias, inspecciones principales e inspecciones especiales, en función del alcance de las mismas.

Se entiende por inspección principal una inspección visual minuciosa del estado de todos los elementos que componen el puente. Deben ser realizadas por personal especializado y se recomienda que el intervalo medio entre dos inspecciones principales sea de cinco años.

Para la realización de este TFM me he centrado en este tipo de inspecciones, aunque podría aplicarse a cualquier tipo de inspección, así como a cualquier tipo de estructura, no sólo puentes.

Tal y como indica la citada guía, y resume Víctor Yepes en este post, durante la inspección principal de un puente se recogen en campo los daños existentes en cada elemento del puente. En función de la tipología de cada daño, su extensión y su gravedad, éste se valora con un Índice de Deterioro, que oscila entre 0 y 100.

Con todos los índices de los deterioros existentes en un puente, se asigna un Índice de Estado o Condición de la Estructura, cuyo valor oscila también entre 0 y 100. 

De la misma forma, puede dividirse el puente en elementos y asignar un Índice de Estado del elemento a cada uno de ellos. 

Dichos índices nos indican en qué estado de conservación se encuentra el puente o elemento inspeccionado. Es como hacer un examen visual a cada elemento del puente y ponerle nota: una nota a cada elemento y una nota global al puente. Sin embargo, aquí ocurre al contrario que en un examen. En este caso, cuanto mayor sea el índice de estado obtenido para un elemento o puente, significará que éste se encuentra en peor estado de conservación. Así, un elemento/estructura con un índice de estado inferior a 10 se encuentra en buen estado, sin patologías evidentes o con deterioros sin consecuencias relevantes; mientras que un elemento/estructura con un índice superior a 80 presenta deterioros o patologías que comprometen la seguridad de éste, siendo necesario realizar una actuación urgente y, en algunos casos, una limitación de su uso.

Problemas actuales a la hora de recoger y almacenar la información de una inspección

El primer problema que nos encontramos es que no existe una normativa específica sobre cómo realizar este tipo de inspecciones (la guía mencionada anteriormente es una recomendación del Ministerio de Fomento). Por ello, aun siguiendo unas directrices muy parecidas a la hora de inspeccionar un puente, cada empresa tiene su propia metodología para asignar los Índices de estado o condición de los elementos/estructura.

En el caso de TECNALIA RESEARCH & INNOVATION, por ejemplo, se apostó hace 5 años por la digitalización del flujo operativo asociado a la inspección principal de puentes carreteros y se ha desarrollado en un aplicativo web una metodología innovadora de inspección y evaluación de puentes, denominada GENIA, para valorar el estado de las estructuras y recoger los resultados de las inspecciones.

Por otro lado, es habitual que las empresas que realizan inspecciones principales de puentes recojan el resultado de éstas en diferentes formatos, como pueden ser una base de datos, informes en papel u hojas Excel, que son entregadas al Gestor o Propietario de la infraestructura para su análisis y posterior toma de decisiones. 

En muchos casos, además, la información obtenida en inspecciones sucesivas de un mismo puente es almacenada en distintos archivos o formatos, incluso siendo la misma empresa la que realiza dichas inspecciones.

Por último, es necesario realizar una transformación en la toma de datos de la inspección, digitalizando este proceso y evitando así, no sólo el tiempo dedicado actualmente en oficina a la recopilación y procesado de la información recogida en campo, sino también, los errores que pueden cometerse en ese paso.

Objetivos del TFM: ¿Qué quería conseguir?

El objetivo principal de este TFM es la utilización de un software BIM para recoger los resultados de una inspección y plasmarlos de una manera muy visual y accesible en el modelo de la estructura. En este caso he utilizado el software Revit, de Autodesk.

Además, he querido plasmar en el modelo del puente información relativa a más de una inspección, con el fin de tener en un mismo modelo los resultados de varias inspecciones, pudiendo comparar y visualizar la evolución de la estructura. 

Por último, he querido automatizar el paso de información entre el modelo y una hoja de cálculo Excel, para lo cual he utilizado Dynamo, que es un entorno de programación visual que permite crear algoritmos personalizados y se puede asociar con diferentes softwares.

Proceso y resultados obtenidos

En primer lugar, he realizado el modelado de un puente en el software Revit, de Autodesk, creando las familias necesarias.

Modelo del puente

Imagen 2. Modelo del puente.

 

Creación de familia para la losa aligerada

Imagen 3. Creación de familia para la losa aligerada.

Una vez modelado el puente, se introduce en dicho modelo información general de la estructura e información relativa a las inspecciones realizadas (fecha, inspector, índice de estado de los elementos y de la estructura, daños observados, etc.), y se vinculan fotografías y documentos relacionados con el puente. Para ello, he usado algunos parámetros ya existentes y he creado otros nuevos.

Introducción de información a través de parámetros

Imagen 4. Introducción de información a través de parámetros.

El modelo BIM del puente sirve, por tanto, de repositorio de los resultados de varias inspecciones, contando con toda la información de éstas y de posibles reparaciones realizadas en la estructura en un único fichero.

Se consigue, además, una visualización rápida del estado de conservación de cada uno de los elementos que componen la estructura, así como su evolución. Para ello, he usado etiquetas en los distintos elementos, que muestran la información resultante de la inspección; así como filtros de colores, de tal manera que, en función del estado de cada elemento, éstos se visualicen en un determinado color. 

 

Visualización del estado de los elementos mediante filtros y una escala de colores asociada a los distintos tramos de Índice de EstadoImagen 5. Visualización del estado de los elementos mediante filtros y una escala de colores asociada a los distintos tramos de Índice de Estado.

Visualización del estado de los elementos mediante etiquetasImagen 6. Visualización del estado de los elementos mediante etiquetas.

Por último, he generado dos scripts con Dynamo, que permiten exportar e importar datos entre Revit y Excel, de forma automática. De esta manera, los datos podrían introducirse en el modelo durante la inspección y ser volcados directamente a una hoja Excel. O bien, recoger los datos de la inspección en una hoja Excel, realizando posteriormente en oficina el volcado de dichos datos al modelo de Revit, de forma automática. Este último proceso es muy útil si no se tiene acceso al modelo durante los trabajos de campo; o bien, si se quiere limitar el acceso al mismo.

Script de Dynamo

Imagen 7. Script de Dynamo.

Conclusiones

Con el presente TFM se avanza en la digitalización del flujo operativo asociado a las inspecciones principales de puentes carreteros, incorporando el BIM en las tareas de inspección y explotando la información obtenida de cara a las labores de mantenimiento y conservación de este tipo de estructuras.

El modelo BIM del puente contiene, por un lado, información geométrica, siendo una representación fiel de la estructura existente y, por otro, información semántica, almacenando los resultados de las inspecciones realizadas a la estructura e información general de la misma, a través de parámetros. Se consigue así disponer de toda la información relativa a una estructura, no sólo su geometría, en un único archivo. 

El uso de un modelo BIM del puente con vistas diferenciadas para cada inspección, mostrando mediante filtros o etiquetas la información resultante de dicha inspección, facilita enormemente al Propietario o Gestor de la estructura la visualización e interpretación del estado de ésta, en comparación con los formatos utilizados habitualmente (planos, informes, bases de datos, hojas Excel…).

Este trabajo podría ampliarse creando tantos parámetros como se desee para dotar al modelo de la información que se considere necesaria, así como para usarlo en otro campo de aplicación que no sea el de las inspecciones.

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Reseña autora:

Laura Pérez Salazar es diplomada en Ingeniería Técnica Industrial y graduada en Ingeniería Mecánica por la Universidad del País Vasco. Recientemente ha finalizado el Máster “BIM aplicado a la Ingeniería Civil”, impartido por Structuralia.

Desarrolla su trabajo profesional en el Centro Tecnológico TECNALIA RESEARCH & INNOVATION, donde forma parte del Área de Infraestructuras, dentro de la División Building Technologies. Entre las tareas o funciones desempeñadas se puede destacar la gestión, planificación, desarrollo y elaboración de diversos proyectos en el ámbito de la patología y rehabilitación estructural, realizando entre otras tareas el estudio patológico y diagnosis de diferentes estructuras, e incorporación de tecnologías BIM.

 

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