Oportunidades de la metodología BIM para la gestión de la prevención en el mantenimiento de instalaciones

Carlos Arévalo Sarrate 13 de julio de 2023

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Carlos Arévalo Sarrate
Director de Desarrollo I+P, Ingeniería y Prevención de Riesgos
ISMAP

1. INTRODUCCIÓN A LA METODOLOGÍA BIM

La Metodología BIM (Building Information Modeling), es una metodología de gestión de proyectos a través de una maqueta digital. Esta maqueta digital en 3D se conforma alrededor de una gran base de información y datos que permite gestionar los elementos que forman parte de la infraestructura o instalación durante todo el ciclo de vida de la misma (Comisión Interministerial BIM, cbim.mitma.es).

Esta metodología de gestión de activos tiene un enfoque de ciclo de vida de manera que busca facilitar la gestión de la información, y del propio activo, a lo largo de todas las etapas del mismo. Si bien se trata de un estándar no obligatorio, de cara a conocer esta metodología se debe partir de la definición de procesos que realiza las NormasUNE-EN ISO 19650:2019, Organización y Digitalización de la Información en Obras de Edificación e Ingeniería Civil que utilizan BIM. Gestión de la Información al Utilizar BIM que, además, cuenta con una parte específica, la tercera, dedicada a la gestión de la información en la fase de operación de los activos.

Con carácter general, los principales atributos de esta metodología son los siguientes:

• Se trata de una metodología colaborativa de manera que la generación de la información se planifica y coordina de manera digital en un entorno multidisciplinar.
• El modelo digital en el que se integra la información del activo tiene carácter paramétrico y dicha información se va actualizando a lo largo del ciclo de vida del mismo de forma que se puedan lograr unos determinados “usos BIM” o funcionalidades del modelo 3D con datos, registro se información vinculada al mismo.
• Por todo ello, la clave de la metodología BIM es cómo se gestiona la información a lo largo del ciclo de vida del activo. De esta forma, es esencial que, desde el inicio, se planifique la creación de la información y su utilización para poder obtener todas las ventajas que puede ofrecer una maqueta/gemelo digital del activo a gestionar.

En base a todo ello, debemos convenir que la metodología BIM va mucho más allá de un modelado 3D pues, como se ha comentado, su finalidad es articular la gestión del activo a través de la información que se va creando y actualizando en tiempo real por los diferentes agentes participantes en dicha gestión para lograr unas funcionalidades previamente planificadas.

Considerando las diferentes etapas del ciclo de vida de un activo y los aspectos a gestionar en cada una de ellas, se pueden analizar las llamadas 7 Dimensiones de la Metodología BIM ilustrando los principales ámbitos de información y gestión que se van generando en cada etapa del ciclo de vida del activo (ver Figura 1).

De este modo se ilustran las posibilidades de BIM a la hora de generar y gestionar la información del activo durante su ciclo de vida siguiendo las siguientes etapas:

• 1D, La Idea. Se arranca la gestión del proyecto con las condiciones iniciales, su localización, la definición de la finalidad del mismo, la planificación de actuaciones a realizar...
• 2D, Documentación. Correspondería a los planos 2D y la información básica de un proyecto tradicional.
• 3D,El Modelo (tridimensional). Modelo gráfico en 3D con elementos y objetos que ya incluyen información geométrica y propiedades no geométricas parametrizadas.
• 4D, Programación. Según avanza el proceso de diseño se incluye la variable Tiempo de manera que el modelo puede simular las fases del proyecto futuro, las instalaciones y su evolución prevista e, incluso, diseñar el plan de ejecución de la obra.
• 5D, Control de costes. Se añade al modelo la variable coste de manera que los objetos parametrizados incorporan dicha información lo que permite estimar gastos por fases, ámbitos, automatizar cantidades de materiales y mediciones y estimar costes operativos según las variantes de diseño.
• 6D, Sostenibilidad. Esta dimensión permite analizar las propiedades energéticas del activo, gestionar los recursos durante la construcción o gestionar certificaciones LEED y similares.
• 7D, Gestión del Activo (Facility Management). El modelo BIM también puede incorporar la gestión de las operaciones y mantenimiento del activo partiendo del modelo As built (gemelo digital del activo construido) se habilita un modelo de O&M, o Modelo FM, que incorpore la información de las instalaciones, equipos y pueda servir para realizar simulaciones de uso/remodelaciones e integrar soluciones de gestión de activos.

Estas siete dimensiones [1] no hacen sino ilustrar las potencialidades de esta metodología recalcando que toda la información que se va generando y vinculado al modelo será actualizada de manera automática lo que redunda no sólo en una gestión más eficaz y económica, sino que la simplificación de la gestión del cambio en dichos activos.

2. METODOLOGÍA BIM Y GESTIÓN DE ACTIVOS.

Si bien el desarrollo de BIM en España comenzó impulsándose en la gestión de proyectos de edificación principalmente, lo cierto es que la llamada séptima dimensión de BIM, la Gestión del Activo (también conocida como FM por su acrónimo en inglés, Facility Management), concentra buena parte de las oportunidades que conlleva esta metodologíay, sin duda, es la etapa en la que los efectos de su utilización pueden resultarmás relevantes.

El primer paso para implementar BIM en la Gestión de Activos es partir del Modelo BIM As Built. Dicho modelo parametrizado, gemelo digital del activo construido con toda la información del mismo vinculada, se podrá haber obtenido bien partiendo del Modelo BIM de la etapa diseño con su consiguiente actualización e inclusión de la información de la fase de construcción, bien, en el caso de activos ya construidos, mediante la digitalización previa del activo.

A este respecto, es preciso señalar que existe la posibilidad de efectuar un “levantamiento BIM” del activo ya construido contando para ello con técnicas ya suficientemente asentadas como la digitalización mediante nube de puntos utilizando escáner láser. Tras el escaneo digital del activo, que también puede incluir vuelos de dron, se podrá cargar el levantamiento y cargarlo en software BIM para poder añadir la información de la instalación y sus equipos.

De esta forma, y tras parametrizar la información asociada a cada elemento de la instalación escaneada que se considere de interés para el FM, se obtendrá un gemelo digital del activo en lo que es denominado el modelo As Built. Este modelo 3D ya incorporará la información del activo existente, sus equipos e instalaciones.

Si bien en el caso de activos que hayan sido diseñados y construidos aplicando la metodología BIM, se partirá de un modelo As Built resultante de la construcción con toda la información generada en dichas fases previas, en el caso de activos ya existentes, la parametrización del modelo escaneado ya se orientará hacia la gestión del FM incluyendo, por tanto, la información y parámetros relacionados con los usos a dar al modelo en esta etapa.

La siguiente evolución de la modelización del activo existente es el denominado Modelo FM que es el que se utilizará para gestionar la información relacionada con la operación y mantenimiento del activo. Para llegar a este modelo se debe orientar el modelado hacia la gestión de la O&M siendo necesario no solo codificar elementos de cara a su manejo posterior sino, a menudo, descomponer ciertos equipos y elementos del modelo (p.e. un determinado equipo en motor, cabina, sistema de elevación...) debido a que es preciso discretizar la gestión de las acciones de operación y/o mantenimiento. En sentido contrario, puede ser necesario eliminar detalles, parámetros de ejecución de obra, vistas y planos que, si bien pueden ser útiles para las etapas anteriores, no van a ser susceptibles de gestión en esta etapa (p.e. detalles constructivos, parámetros e información relativa a la ejecución de la obra...).

La clave, en todo caso, para poder beneficiarse de las oportunidades que ofrece BIM en el FM-se parta de activos ya existentes o de activos diseñados y ejecutado con metodología BIM, es analizar y determinar “de qué manera tiene que servir el modelo para el FM”, es decir, los usos de gestión que se quieren obtener del citado modelo FM.

Siguiendo tales recomendaciones se podrá acceder a las siguientes ventajas que BIM ofrece de cara a la Gestión de Activos:

• Simplificación en la gestión de espacios: desde gestión de reservas y ocupaciones de salas y espacios hasta posibilitar el visionado en 3D del

activo (paseos virtuales) para detectar afecciones e interferencias y contar con información visual actualizada de toda la instalación.

• Posibilidad de Integrar el modelo BIM en aplicaciones de FM (IBM Maximo, SAP, Planon, Archibus…) mediante plataformas intermedias que interconecten y actualicen ambos sistemas modelo BIM. De esta forma el modelo BIM y sus utilidades podrían ser integradas, también, en un GMAO.
• Crear planes de mantenimiento sobre el propio modelo, gestionar órdenes de trabajo vinculadas al modelo y contando con la información existente.
• Efectuar el seguimiento de las actuaciones de O&M efectuadas sobre los diferentes equipos e instalaciones. Para ello, basta vincular la información generada al modelo FM-
• Contar con toda la información de la instalación permanentemente actualizada (catálogos, especificaciones, manuales de instrucciones y operaciones, registros de inspecciones…). De esta forma, se cuenta con la información centralizada y actualizada para usuarios, mantenedores, contratas…información actualizada que puede ir incluyendo reportes o inspecciones de mantenimiento
• Facilitar remodelaciones, retrofits y mejoras, pues se cuenta con un gemelo digital en 3D con toda la información de las instalaciones parametrizada y vinculada.
• Realizar estudios de análisis de alternativas, p.e. costes energéticos de simulaciones alternativas de disposición de sistemas y equipos sobre el modelo FM.
• Facilitar la monitorización de los consumos.

3. OPORTUNIDADES QUE OFRECE BIM PARA LA GESTIÓN DE LA PREVENCIÓN EN EL MANTENIMIENTO DE INSTALACIONES.

Tras analizar tanto la metodología BIM como su posible aplicación en el FM se realiza, a continuación, un estudio específico de los posibles usos y ventajas que puede tener BIM para la gestión preventiva de las actuaciones de O&M de una instalación.

A la hora de analizar la gestión preventiva de la O&M de una instalación, debemos comenzar por diferenciar los procesos básicos que integran las actuaciones preventivas del titular de la instalación en esta fase. Así, y en aplicación de la normativa preventiva (Ley 31/95 de Prevención de Riesgos Laborales y RD 171/04 de Coordinación de Actividades Empresariales), las actuaciones preventivas clave en esta fase son la siguientes (ver Figura 4):

• Conformidad de los lugares de trabajo. Es evidente que el titular de la instalación deberá garantizar la conformidad de los lugares de trabajo a su cargo. Así, aspectos tales como el acceso seguro a los puestos de trabajo, la protección de cubiertas y lugares de trabajo, las rutas y medidas de actuación en caso de emergencia y las propias condiciones de mantenimiento y uso de los equipos e instalaciones constituyen las obligaciones preventivas básicas de todo titular de una instalación.

• Información preventiva a los operarios que accedan a sus instalaciones. Adicionalmente, el titular de la instalación estará obligado a informar tanto a los trabajadores propios como a las empresas y trabajadores autónomos subcontratados de los riesgos y medidas a considerar tanto en relación con los puestos de trabajo e instalaciones como, en todo caso, con las medidas de actuación en caso de emergencia.
• Coordinación de actividades preventivas. Más allá del mero control documental que, más que aportar una mejora preventiva sirve para acreditar el cumplimiento legal de las empresas contratadas, el titular de la instalación está obligado a organizar y gestionar la concurrencia de empresas de manera que se eviten las interferencias y, en su caso, se limiten los efectos derivados de las mismas evitando e agravamiento de los riesgos inherentes a cada actividad.
  A este respecto, se debe tener en cuenta la habitual necesidad de planificar temporalmente los trabajos a ejecutar por las diferentes empresas a los efectos de eliminar o disminuir las afecciones entre las mismas o, en su caso, de impartir instrucciones organizativas sobre las medidas a aplicar por cada empresa concurrente para controlar los riesgos derivados de la citada concurrencia.
• Supervisión y control de condiciones de trabajo. Por último, es evidente que el titular de la instalación deberá supervisar las condiciones de trabajo existentes en la misma bajo un doble prisma: por un lado, habrá de controlar las condiciones de trabajo de sus propios operarios y, adicionalmente, habrá de inspeccionar la aplicación y suficiencia de las medidas de coordinación arbitradas para, en su caso, reforzar o modificar las mismas.

Figura 3.-Principales procesos de gestión preventiva del titular de una instalación o activo.

De cara a implementar tales procesos, las oportunidades que ofrece BIM en la simplificación y agilización de actuaciones preventivas pueden agruparse de la siguiente manera:

• Oportunidades de BIM en relación con la conformidad de los lugares de trabajo. Como se ha comentado, BIM permite al titular de la instalación disponer de un Gemelo Digital actualizado en 3D con la información que se haya optado por parametrizar vinculada a los diferentes equipos y objetos modelados. Partiendo de ello, este modelo podrá ser utilizado para las siguientes comprobaciones y mejoras preventivas relacionadas con la gestión preventiva de la instalación y su conformidad:
  • Verificación automatizada de ciertas condiciones físicas de la instalación. En función del tipo de instalación, el contar con un modelo 3D con información parametrizada sobre aspectos tales como distancias, pesos, alturas y otros, permite, mediante algoritmos y programas compatibles, realizar chequeos automáticos sobre la posible existencia de condiciones de riesgos.
    Ejemplos de estas comprobaciones automatizables pueden ir desde la verificación de la existencia de riesgos de caída en altura no protegidos en diferentes zonas y lugares de trabajo [2] hasta la comprobación de tiempos de evacuación de las diferentes instalaciones.
  • Verificación de la accesibilidad y la existencia de espacio suficiente para realizar los trabajos en condiciones de seguridad. Igualmente, sobre el modelo 3D se pueden verificar las vías y condiciones de acceso o la suficiencia de espacio para acceder a determinadas zonas o realizar ciertas operaciones de mantenimiento (ver Figura 5).
  • Verificación de la protección y las condiciones de evacuación en caso de emergencia. Igualmente, el modelo parametrizado permite integrar simuladores dinámicos rutas de emergencia en función de ocupaciones o de modelización de incendios para estimar cómo se extiende el mismo y analizar las rutas óptimas de evacuación y tiempos de salida disponibles y requeridos (Wang, Wang, Wang y Shih, 2015)

Figuras 4.- Modelo BIM de un edificio con detección automatizada de zonas de riesgo de caída en altura al ejecutar algoritmo de control sobre el modelo As Built (Zhang et al, 2015) y verificación de ausencia de puerta de acceso a instalación (HSE, 2018).

Figuras 5.- Modelos BIM que sirven para comprobar la existencia de espacio suficiente para acceder a labores de mantenimiento de un equipo (creando una envolvente a cierta distancia y verificando ausencia de elementos en la misma, Fuente: Mordue et Finch 2014) y comprobación de acceso a instalación obstruida por una conducción (shponline.co.uk).

Figura 6.- Modelos 3D sobre los que aplicar Software específico de análisis de actuación y simulaciones en caso de emergencia (gelement.com).

• Información preventiva a las empresas y operarios que accedan a sus instalaciones. En relación con las actuaciones que debe poner en práctica el titular de una instalación relativas a la información de riesgos y medidas a aplicar, BIM permite agilizar procesos que tradicionalmente se efectúan en papel y en base a la mera lectura de textos generalistas. Así, es evidente que poder navegar en 3D por la instalación y detenerse en la información existente en cada zona o equipo, aumenta exponencialmente la eficacia de la información facilitada a contratistas y empresas que acceden a la instalación.
  A este respecto, es importante tener en cuenta que, en función de la parametrización del activo, se puede contar con modelos 3D que incorporen información realmente valiosa para las empresas contratistas y subcontratistas de mantenimiento como pueden ser: los pesos de los elementos, los equipos de izado que se pueden utilizar o el tipo de equipo de acceso requerido. Toda esta información figuraría ya vinculada en el modelo y facilitaría la identificación visual de zonas espacios confinados, tuberías con líquidos inflamables o peligrosos y otras situaciones similares.
  Este proceso de información puede ser mejorada, además, mediante la integración de técnicas de Realidad Aumentada que permiten la visualización 3D con información vinculada desde dispositivos portátiles (ver Figura 7).

Figuras 7.- Modelos BIM con información vinculada (Mordue et Finch 2014) y técnicas de Realidad Aumentada sobre modelo 3D (Virtualprojects.build).

• Oportunidades de BIM en relación con la CAE y el control de condiciones de trabajo. Por último, un activo gestionado en BIM permite agilizar los procesos de coordinación preventiva pues el modelo 3D permitirá realizar planificaciones temporales virtuales de trabajos (p.e. mediante Synchro) para comprobar la ausencia de interferencias, simulaciones y comprobaciones espaciales de afecciones e interferencias entre empresas y disponer y asignar medidas de control de tales interferencias (vallados, separaciones físicas…).
  En la misma línea, se cuenta con soluciones BIM que facilitan la gestión digital de inspecciones de condiciones de trabajo (ver Figura 8) de modo que el control de condiciones de trabajo quedé registrado digitalmente en el propio modelo incluyendo, en su caso, llamadas de atención, instrucciones y apercibimientos o detección de puntos de mejora.

Figura 8.- Registros de inspecciones y controles vinculados a modelos BIM (3d repo y SafetiBase.com).

4. CONCLUSIONES.

La metodología BIM para la gestión del diseño, construcción, operación y mantenimiento de instalaciones es una realidad ya implantada en ciertos sectores. La posibilidad de contar con un gemelo digital en 3D con objetos parametrizados con información vinculada abre un vasto campo de aplicaciones y oportunidades en el ámbito de la Operación y Mantenimiento de Instalaciones Industriales. Dentro de estas oportunidades, destacan las relacionadas con la gestión de la prevención de riesgos laborales que deben comenzar, en cualquier caso, por el titular de la instalación.

En el presente artículo se han analizado dichas ventajas ilustrando posibilidades para lograr una gestión preventiva más eficaz basada en la información digitalizada del activo, sus equipos y las actuaciones de mantenimiento a desarrollar en el mismo.

Lógicamente la integración de la prevención en la operación y mantenimiento de una instalación industrial utilizando la metodología BIM exigirá un análisis previo de los requisitos de información y datos que serán objeto de gestión y utilización en la fase de explotación .- para lo cual, en cualquier caso, se precisará analizar cómo se puede facilitar y automatizar la aplicación de los procesos de gestión de la prevención del citado titular.

REFERENCIAS

[1].- Si bien algunos expertos hablan de la Seguridad Laboral como una octava dimensión del BIM, como se verá a lo largo del presente artículo, se entiende que dicha materia debe considerarse de manera integrada en las diferentes fases y dimensiones de esta metodología más que entenderse como algo externo a gestionar de manera independiente a dichas etapas.

[2].- Ver Figura 3 en base a artículo de Zhang, Sulnakivi, Kiviniemi, Romo, Eastman y Teizer (2015)

BIBLIOGRAFIA

• Aguilar-Aguilera, A. et al, 2019. Revisión de la gestión de seguridad y salud basada en la metodología BIM. Building & Management, 3.
• HSE, 2018. Improving health and safety outcomes in construction making the case for Building Information Modelling. HSE.
• S. Zhang, K. Sulankivi, M. Kiviniemi, I. Romo, C. M. Eastman, and J. Teizer, "BIM- based fall hazard identification and prevention in construction safety planning," Saf. Sci., vol.72, pp. 31-45, 2015.Doi:https://doi.org/10.1016/j.ssci.2014.08.00
• Rodrigues, F. and Alves A., 2015. "Contribution of  BIM  for  hazards’  prevention through design," Occupational Safety and Hygiene III, pp. 67-69.
• Mordue, S. and Finch R. (2014). BIM for Construction Health and Safety. NBS. ISBN 9780429347559. doi.org/10.4324/9780429347559
• S.-H. Wang, W.-C. Wang, K.-C. Wang and S.-Y. Shih, "Applying building information modeling to support fire safety management," Autom. Constr., vol. 59, pp. 158-167, 2015.Doi:https://doi.org/10.1016/j.autcon.2015.02.00