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Innovación en la captura de datos bajo la metodología Building Information Modeling (BIM)

Aplicaciones con Drones
09 de julio de 2024
Alejandro Heredia
Innovación en la captura de datos bajo la metodología Building Information Modeling (BIM)

El  uso  de  drones  se  hace  cada  vez  más  cotidiano,  y  con  mayor  frecuencia esta tecnología se empieza a adoptar en áreas especializadas con la finalidad de mejorar procesos. En el caso de la arquitectura y la ingeniería, los drones tienen aplicaciones variadas que favorecen la productividad del sector.

 

En particular, los drones permiten capturar datos masivamente con altos estándares  de  calidad,  reduciendo  costos  y  tiempos  en  los  proyectos.  Esta captura  de  datos  puede  ser  de  carácter  visual,  como  por  ejemplo  la  toma de  videos  para  inspecciones  con  sensores  térmicos.  De  igual  forma,  la  toma de  datos  puede  estar  dirigida  a  la  elaboración  de  información  de  carácter espacial,  lo  que  nos  permite  obtener  modelos  de  elevación  digital,  gemelos digitales, curvas de nivel, entre otros, todo esto con altos niveles de precisión.

 

Sabemos  que  en  áreas  como  la  arquitectura  y  la  ingeniería  la  precisión  es un factor determinante. Por lo tanto, los trabajos que se ejecuten mediante drones  deben  realizarse  cuidadosamente  y  manteniendo  altos  estándares  de calidad que garanticen la validez y confiabilidad de los datos recolectados. También  debemos  tener  en  cuenta  que  en  este  tipo  de  casos  los  sensores asociados a los drones son fundamentales y tienen limitaciones de las cuales debemos estar conscientes para no sobrestimar sus capacidades. En este sentido,  la  carga  útil,  que  es  como  se  denomina  a  los  sensores  asociados  al drone, debe seleccionarse cuidadosamente según la naturaleza de la misión.

 

En  esta  pequeña  revisión  describiremos  técnicas  como  la  fotogrametría,  el uso  de  la  tecnología  LiDAR  y  su  vinculación  con  metodologías  de  trabajo colaborativas como es el caso de BIM para potenciar la captura de datos y establecer flujos de trabajo que agilicen los procesos de diseño y seguimiento de proyectos arquitectónicos e ingenieriles.

 

1. Fotogrametría


El principio de la fotogrametría con drones consiste en tomar una serie de fotografías  de  alta  resolución  de  un  área  específica.  Estas  imágenes  se  superponen de manera que el mismo punto del terreno aparece en varias fotos desde diferentes ángulos. De manera similar a cómo el cerebro humano utiliza la información de ambos ojos para percibir la profundidad, la fotogrametría aprovecha  estos  múltiples  puntos  de  vista  para  crear  un  mapa  tridimensional.  Las  reconstrucciones  en  tres  dimensiones  de  alta  resolución  que  no  solo proporciona datos sobre la elevación y altura, sino también sobre la textura, la forma y el color de cada punto del mapa, lo que hace más fácil interpretar la nube de puntos 3D obtenida (Torres, 2023).

 

De igual forma los drones que emplean la fotogrametría permiten obtener imágenes en 2 dimensiones de las áreas de interés que facilitan las mediciones de las mismas manteniendo estándares elevados en la precisión.

 

2. LiDAR


El LIDAR conocido como ‹light detection and ranging› , envía pulsos de luz láser y mide el tiempo exacto que estos pulsos tardan en regresar al rebotar en  el  suelo,  midiendo  también  la  intensidad  de  ese  reflejo.  La  tecnología  LIDAR  existe  desde  hace  muchas  décadas,  pero  solo  recientemente  ha  estado disponible en un tamaño y potencia factibles para llevarla en drones (Torres, 2023).

 

El LIDAR es un método activo de detección remota basado en la tecnología láser y en la medición de puntos luminosos que rebotan, en el LIDAR aéreo, el  sensor  no  apunta  a  características  específicas  sobre  el  terreno,  sino  que dispara  los  haces  a  una  frecuencia  establecida  en  un  patrón  definido,  lo  que permite obtener nubes de puntos que modelan las zonas de interés. Aunque la precisión horizontal del punto único pueda ser mayor, la mejor precisión horizontal de un punto de interés sobre el terreno está limitada por la densidad de puntos (Torres, 2023).

 

Esta tecnología permite obtener volúmenes de información elevados que describen  con  alta  precisión  los  objetos  de  interés,  es  importantes  destacar  el LIDAR  es  ideal  cuando  queremos  obtener  información  de  superficies  que  se encuentran con vegetaciones densas y gracias a los principios de funcionamiento de  esta tecnología  extraer información  de la  superficie se vuelve una de sus principales virtudes.

 

3. Building Information Modeling Modeling


Según Gámez et al. (2014) BIM es un conjunto de metodologías de trabajo y herramientas caracterizadas por el uso de información de forma coordinada, coherente,  computable  y  continua;  empleando  uno  o  más  modelos  compatibles  que  contengan  toda  la  información  en  lo  referente  al  edificio  que  se pretende diseñar, construir u operar.

 

Este concepto se torna interesante cuando empezamos a dimensionar la gestión de un proyecto de construcción como un conjunto de datos que necesitan intercambiarse partiendo de modelos 3D, en los cuales podemos incorporar metadata con toda la información requerida en el ciclo de vida del edificio, con BIM es posible hacer pre-construcción y adelantarse a los problemas, dando soluciones  en  todas  las  fases  del  proyecto,  mejorando  la  planificación  de  la construcción y reduciendo los accidentes, mejorando los aspectos energéticos y de sostenibilidad del edificio.

 

El  modelo  central  que  ofrece  BIM  muestra  una  información  clara  en  todo momento  y  una  visualización  real  de  lo  construido.  El  cliente  participa  del proyecto  y  se  plantean estrategias  de  colaboración,  integración  y  coordinación  entre  todos  los  agentes.  Una  vez  finalizada  la  ejecución  del  proyecto, cabe la posibilidad de vincular el modelo as built con actividades de otra índole relacionadas por ejemplo con las labores de mantenimiento de las instalaciones,  consiguiendo  reducir  los  costes  derivados  de  las  mismas  (Gámez et al., 2014).

 

4. Integración  de  las  metodologías


El  punto  de  partida  para  iniciar  proyectos  arquitectónicos  o  de  ingeniería bajo  la  metodología  BIM  son  los  modelos  3D,  los  cuales  pueden  ser  construidos  mediante  diversas  técnicas.  El  uso  de  drones  para  la  construcción de modelos 3D o gemelos digitales ofrece ventajas competitivas, especialmente en proyectos de mediana o gran envergadura. Permite ahorrar costos financieros, optimizar el tiempo y disminuir el riesgo laboral asociado con el levantamiento tradicional de modelos digitales.

 

Los gemelos digitales 3D obtenidos mediante el uso de drones tienen distintos formatos que facilitan la interoperabilidad con varios programas de software, lo que permite trabajar y proyectar sobre estos modelos y facilita el intercambio de información cuando es necesario.

 

Otra  ventaja  significativa  es  la  capacidad  de  reproducir  las  metodologías de  reconstrucción  de  los  modelos  digitales  de  manera  sencilla,  permitiendo replicar los resultados en el tiempo para compararlos en distintos periodos. Esto hace que la revisión continua sea más fácil, permitiendo tener históricos de  avances  y  cambios  en  las  estructuras  de  interés  en  tiempos  reducidos,  lo que facilita los procesos de auditoria y medición de avances de los proyectos.

 

5. Conclusiones


1. La  integración  de  los  drones  con  la  metodología  BIM  genera  sinergias importantes  en  el  seguimiento  de  proyectos  de  carácter  arquitectónico o ingenieril.

2. La aplicación de drones optimiza el seguimiento y la obtención de datos referentes a las áreas de estudio.

3. La  metodología  BIM  ofrece  facilidades  para  la  integración  de  equipos y el talento humano que opera en el proyecto.

4. BIM  permite  la  integración  de  datos  oportunos  para  la  toma  de  decisiones en los proyectos.

5. BIM  permite  la  gestión  de  múltiples  proyectos  en  distintos  espacios geográficos de forma fluida.

6. La  aplicación  de  drones  en  proyectos  de  construcción  facilita  la  generación  de  información  relevante  en  todas  las  fases  del  desarrollo  del proyecto.

 

Referencias

1. Gámez, F. C., Severino, M. J. S., and Márquez, R. J. G. (2014). Introducción a la metodología bim.  Spanish  Journal  of  building  information  modelling, pages 4–10.

2. Torres, G. (2023).  Fotogrametría vs. lidar: qué sensor elegir para una aplicación determinada.  https://wingtra.com/es/dron-fotogrametria-vs-lidar/.

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