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/.