Integración de metodología BIM en la gestión de activos de distribución

Comunicación presentada al VI Congreso Smart Grids

Autores

• David Barrio Cervera, Normalización, Viesgo Distribución Eléctrica
• Salvador Prellezo Gutiérrez, Responsable de Diseño y Licenciamiento, Viesgo Distribución Eléctrica
• Dr. Ramsés Garrote García, Responsable de Planificación de Inversiones y Proyectos, Viesgo Distribución Eléctrica

Resumen

La metodología BIM, como herramienta de transformación en la gestión de activos de distribución eléctrica, proporciona la capacidad para soportar la transición del modelo de desarrollo actual hacia un entorno de máxima exigencia como el que presenta la Industria 4.0. En el presente documento, nos aproximaremos a las iniciativas, pilotos, estudios y análisis preliminares, que Viesgo Distribución Eléctrica S.L. (Viesgo en adelante) está realizando para la integración de esta metodología en sus procesos operativos, mediante el desarrollo individualizado de pilotos parciales en diferentes etapas del desarrollo del activo, tal que permite establecer una estrategia de implantación soft-landing, basada en la progresiva aproximación entre la situación actual y un modelo de digitalización máxima en la gestión total del ciclo de vida del activo.

Palabras clave

BIM (Building Information Modeling), Gestión de Activos, Ciclo de Vida, Industria 4.0, Modelo Digital, BEP (BIM Execution Plan)

Introducción

En el entorno actual, en donde las exigencias sobre la actividad de Distribución Eléctrica son cada vez mayores, la implementación de herramientas que permitan integrar cualidades como la eficiencia, colaboración, adaptación al cambio, resultan imprescindibles frente al paradigma “clásico” en la Gestión de los Activos de Distribución.

Viesgo, mediante la observación que proporcionan metodologías de Benchmarking, ha identificado a la metodología BIM (Building Information Modeling), como el vehículo idóneo para vertebrar una nueva estrategia de gestión del activo a lo largo de todo su ciclo de vida.

Adicionalmente, atendiendo a las iniciativas promovidas desde la Unión Europea mediante la Directiva 2014/24/UE, así como al impulso dado por el Ministerio de Fomento, estableciendo desde el 17 de diciembre de 2018 su obligación de uso en proyectos de edificación con financiación pública de más de dos millones de euros y desde el 26 de julio de 2019 en proyectos de infraestructuras con financiación pública, identifica esta metodología como una plataforma con el impulso y apoyo suficiente como para convertirse en un paradigma en el desarrollo de infraestructuras.

Con todo lo anterior, se plantea el desafío de atraer las fortalezas de una herramienta diseñada para unos sectores específicos, aunque con analogías claramente extrapolables al desarrollo y gestión de activos de distribución, e interpretarlas en sus propios términos; así como, amortiguar las debilidades que presenta la carencia de un marco específico para el desarrollo de infraestructuras específicas de la Distribución Eléctrica.

El ciclo de vida de los activos de Distribución Eléctrica supone una cadena de valor lo suficientemente extensa como para necesitar metodología Agile de análisis complementario, tal que el impacto esperado en sus diferentes estadios permite identificar los requerimientos totales del proceso. Ante esto, Viesgo ha estructurado diferentes iniciativas y pilotos que atienden a las etapas clave de desarrollo del activo, así como a otras fases de gestión de su vida, identificando los activos con mayor exigencia para la implantación de esta metodología. De esta manera, Viesgo dispondrá de la información necesaria para estructurar una estrategia de implantación en la organización conforme a las actividades propias en el desarrollo y gestión de activos de activos de Distribución Eléctrica, proporcionando soporte a actividades más allá de las actualmente conocidas.

Metodología BIM

Entre las diferentes definiciones que describen la metodología BIM, destacamos la recogida por la comisión estatal ES.BIM, que la describe como “una metodología de trabajo colaborativa para la gestión de proyectos de edificación u obra civil a través de una maqueta digital. Esta maqueta digital conforma una gran base de datos que permite gestionar los elementos que forman parte de la infraestructura durante todo el ciclo de vida de la misma.

La metodología BIM está suponiendo una verdadera revolución tecnológica para la cadena de producción y gestión de la edificación y las infraestructuras. Esta herramienta permite construir de una manera más eficiente, reduciendo costes al tiempo que permite a proyectistas, constructores y demás agentes implicados trabajar de forma colaborativa”. De esta manera, se identifica como elemento central el desarrollo de una maqueta, modelo o gemelo digital del activo sobre el que se garantizará el seguimiento de activo real objeto de gestión a lo largo de toda su vida.

Así mismo, mediante el modelo BIM, esta metodología nos va a permitir el desarrollo del activo bajo diferentes vectores de análisis para la digitalización de su ciclo de vida; estas “dimensiones”, como se conocen comúnmente, han sido tipificadas en siete (se describen en la Figura 1), y contemplan desde la incorporación de toda la información, metadatos, documentos, sobre el modelo digital que contendrá la caracterización total de las propiedades de todos sus componentes (3D), el establecimiento de su desarrollo temporal en la vida del activo, atendiendo a la planificación de las etapa de su desarrollo, explotación, … planificando el activo en el sentido extenso (4D), el análisis detallado de las mediciones y costes del activo según sus etapas (5D), estudio de la eficiencia energética, impacto ambiental esperado, … determinando la sostenibilidad del activo (6D),  así como analizando las afecciones a las actividades de explotación y mantenimiento del activo a lo largo de su vida útil (7D).

Esta metodología representa un cambio en el planteamiento de gestión que se manifiesta en dos prismas claramente identificados:

• Impacto tecnológico: el desarrollo de iniciativas en esta metodología tiene una clara dependencia de un conjunto de aplicaciones software y sistemas de almacenamiento y gestión de la información, que permitirá establecer los medios de desarrollo del ecosistema digital que soportará los requerimientos y compromisos de la metodología. Este entorno debe garantizar el cumplimiento de los estándares de intercambio de la información, tal que permita la integración de diferentes proveedores tecnológicos comprometidos con las reglas de intercambio fijadas.
• Impacto en proceso operativo y sistema: la adopción de esta metodología supondrá la implantación de pautas para el trabajo colaborativo entre los diferentes agentes que intervendrán a lo largo de la vida del activo, tal que será imprescindible disponer de medios capaces de proporcionar la información necesaria, de manera segura y fiable a cada de las partes interesadas durante el ciclo de vida del activo.

Atendiendo a todo lo anterior, Viesgo ha estimado un desplazamiento de los esfuerzos necesarios para la gestión del activo hacia el comienzo de su ciclo de vida, aportando de esta manera, eficiencias significativas en las etapas más longevas de su gestión (estudios específicos de otros sectores también lo apuntan, Figura 2), que justificarían el análisis de su implantación y adaptación a los procesos operativos vinculados a la gestión de activos de Distribución Eléctrica.

Impacto en ciclo de vida

El análisis de las afecciones de la metodología BIM al ciclo de vida de los activos de Viesgo, se estructurará mediante el estudio de cada de las etapas previstas (Figura 3), en donde se estima las siguientes afecciones:

• Diseñar / Proyectar: como se ha mostrado anteriormente, esta etapa integra el esfuerzo principal de la organización para garantizar la digitalización total del ciclo de vida, permitiendo el desarrollo colaborativo en el diseño por parte de los diferentes equipos especializados (implantación – movimiento de tierras, obra civil – electromecánica, control – protección, etc.), sobre un modelo federado en subsistemas que compondrán en su conjunto el modelo digital del activo, permitiendo eficiencias en diseño como detección de colisiones, identificación de optimizaciones, etc.
• Gestionar Tramitaciones: conforme a las tendencias que presentan las administraciones públicas, en donde se prevé a medio plazo un intercambio de información basado en modelos digitales BIM, resultará imprescindible presentar la implantación real del activo en la ubicación solicitada como elemento claro que facilitará la aprobación por parte de la administración para su ejecución (de gran valor en entornos urbanizados).
• Gestionar Suministros – Licitar Servicios: atendiendo a la legislación establecida por la UE y el Ministerio de Fomento, la tendencia de los procesos de licitación de activos de infraestructuras se encaminan claramente al intercambio de modelos digitales BIM de los activos con su soporte para la caracterización de todos los aspectos necesarios para la valoración del mismo; así mismo, en procesos de adquisición de equipos estratégicos resultará condición imprescindible que los diferentes fabricantes faciliten los modelos BIM  compatibles de sus productos.
• Ejecutar Construcción / Seguimiento de Obra: de acuerdo a lo comentado anteriormente, unos de los valores que esta metodología nos  proporciona en el diseño temporal de la construcción del activo, por lo que el seguimiento y certificación a lo largo del proceso de construcción establece un patrón de comparación que permite evaluar en tiempo real su avance; así mismo, la integración en herramientas de movilidad permitirá la identificación de desviaciones respecto del modelo, con el inmediato análisis de afecciones y validación o alerta, con lo que dispondremos de un modelo actualizado de seguimiento a lo largo de la ejecución, no siendo necesaria la confección de la clásica ingeniería “As Built” al final de la construcción.
• Poner en Servicio: la integración de toda la información asociada al activo sobre un único modelo digital disponible para la organización posibilitará su integración en los sistemas de gestión, inventarios y reporte al regulador, transmitiendo una trazabilidad automática entre el activo desarrollado y las partes interesadas (operador del sistema, regulador, etc.).
• Explotar / Ejecutar Mantenimiento: así mismo, tal y como se comentó, el soporte a la explotación que nos proporciona el modelo digital BIM, facilitará la puesta en servicio de iniciativas de formación y entrenamiento de los operadores locales sobre el activo en un entorno de realidad virtual sin riesgo para personas e instalaciones, así como integrar la información disponible en el modelo mediante técnicas de superposición con la visión real del activo (realizada aumentada), lo repercutirá en operativas más eficientes y seguras. De igual manera, en lo referente al mantenimiento, el modelo digital BIM facilitará la integración del activo en los sistemas de mantenimiento predictivo, así como disponer de una máxima facilidad para la actualización del modelo digital que se precise en cada actuación sobre el activo.

Con todo lo anterior, la aplicación específica de BIM a la gestión de activos de Distribución Eléctrica aportará una clara potencialidad que repercutirá a lo largo de su ciclo de vida.

Experiencias piloto

Viesgo está realizando su análisis particular de aplicación de metodología BIM mediante el desarrollo de diferentes pilotos individualizados en varias etapas del ciclo de vida del activo, entre los que podemos encontrar:

• En fase de Diseño del activo se intensifican las iniciativas sobre las diferentes especialidades implicadas, por lo que podemos identificar:
• Obra Civil – Edificación: piloto de desarrollo BIM sobre el proyecto de edificio operativo para nuevo Centro de Control de la red de distribución del PCTCan en Santander (Figura 4).
• Movimiento de Tierras:  iniciativa en desarrollo sobre nueva subestación eléctrica 55kV Puerto de Santander con identificación y estimación del movimiento de tierras necesario.
• Diseño Electromecánico: iniciativa en desarrollo sobre nueva subestación eléctrica 55kV Puerto de Santander (Figura 5), en la que se incorpora con detalle constructivo los elementos electromecánicos que se incluyen en la ingeniería de detalle convencional.
• Diseño de Control y Protección: iniciativa en implantación de tecnología híbrida conforme a librería técnica propia y proyecto tipo de subestación híbrida PT-SEHI.01, con el desarrollo paramétrico compatible con BIM.
• Simulación y Análisis del modelo: iniciativa en desarrollo sobre nueva subestación eléctrica 55kV Puerto de Santander para simulaciones mecánicas y frente al rayo; y estudio de comportamiento en centro de transformación según proyecto tipo de centro de transformación prefabricado PT-CTEP.01.

• En fase de Gestión de Tramitaciones, se desarrollan iniciativas complementarias con orientación al soporte específico ante las partes interesadas, como las administraciones y afecciones de la instalación:
• Integración en SIG: iniciativa de incorporación de modelo digital BIM sobre Sistemas de Información Geográfica compatibles, facilitando la localización del activo y facilitando el análisis de afecciones de las partes interesadas (Figura 6), sobre nueva subestación eléctrica 55kV Puerto de Santander.

• Intercambio de modelo de información: desarrollo de versión de modelo digital para el intercambio de información sobre soporte no específico BIM, tal que permita compartir el modelo digital por usuarios convencionales mediante software de difusión masiva (archivos .pdf); realizado sobre nueva subestación eléctrica 55kV Puerto de Santander (Figura 7).

• En fase de Explotación y Mantenimiento, sobre el soporte de los desarrollos anteriores, actualmente están programadas iniciativas con una orientación de valor añadido a las siguientes actividades sobre el activo:
• Formación sobre la instalación: mediante la integración del modelo digital BIM sobre aplicaciones de realizada virtual, dispondremos de la posibilidad de establecer programas de formación sobre la operación y mantenimiento del activo con una garantía total de adecuación a la realidad (Figura 8).
• Apoyo en tiempo real sobre la instalación: actualmente está programado el análisis para la integración del modelo digital BIM en entorno de realidad aumentada, como elemento de apoyo constante tanto a la operación en tiempo real, como a las actividades de mantenimiento en campo sobre soportes hardware en movilidad (Figura 9).
• Captura de instalaciones en servicio: así mismo, como soporte para las actividades de mantenimiento y renovación de las instalaciones, está programado el estudio de escaneo 3D de instalaciones, como punto de inicio a un gemelo digital compatible con metodología BIM.

Estrategia de implantación

Bajo la visión recogida por los diferentes iniciativas y pilotos antes indicados, Viesgo está actualmente en proceso de estudio y análisis para la implantación de la metodología BIM, mediante el desarrollo de una estrategia alineada con las siguientes premisas:

• La estrategia que Viesgo plantea ante la metodología BIM, tiene como condición necesaria, su avance progresivo en las actividades de desarrollo y gestión de los activos, sin que ponga en riesgo sus compromisos de desarrollo de la red de distribución eléctrica; ante esto una estrategia de soft-landing en la que se establezca un itinerario compatible con sus procesos operativos resultará imprescindible.
• En el proceso de implantación de la metodología BIM en la organización, resultará necesaria la confección de un equipo multidisciplinar de técnicos permitía concretar y seguir la evolución de su implantación (Figura 10)
• Será necesario elaborar un documento técnico de soporte, “BEP” (BIM Execution Plan), que establezca el marco técnico necesario para la definición del modelo digital BIM por todas las partes que intervienen en su ejecución; este “Plan de Ejecución BIM”, resultará imprescindible y constituirá una adaptación de la práctica habitual de otros sectores, como la construcción de obra civil, en donde este tratamiento se individualiza por proyecto singular, mientras que el objetivo de Viesgo se orientará hacia un proceso que soportará múltiples proyectos de alcance inferior.

Del mismo modo, atendiendo al esfuerzo exigido por la metodología BIM en las fases iniciales de diseño del activo, Viesgo está desarrollando un soporte a la ingeniería de detalle de cada uno de sus activos, conforme las siguientes fases:

• Captura del conocimiento de detalle propio de cada tipología de activo, identificando unidades constructivas singulares, tal que permita configurar una Librería Técnica suficiente para la caracterización modular en detalle del diseño de cada activo de la red de distribución.
• Desarrollo de las unidades identificadas en la Librería Técnica de Ingeniería de Detalle, en modelos digitales BIM parciales, conforme a los requerimientos establecidos en el BEP.
• Integración de los modelos digitales BIM parciales según las tipologías de activo, con el objetivo de obtener un modelo digital específico del activo cuyo ciclo de vida comienza, respetando los requerimientos y especificaciones fijados por el BEP.

Atendiendo a esta línea de desarrollo, así como al modelo de madurez de la metodología BIM desarrollado para sectores análogos (Figura 11), resultará evidente identificar la senda que nos va a proporcionar las fases anteriores, pasando del estadio 1, mediante las practicas más convencionales, hacia un estadio 2 con integración de herramientas de alto nivel, llegando a un estadio 3 en donde se integra en el sistema de gestión de activo para aportar las eficiencias espera en su ciclo de vida.

Conclusiones

Los resultados preliminares identificados en las experiencias piloto en curso apuntalan la validez de las potencialidades que aporta la implantación de la metodología BIM frente al modelo actual, proporcionando una plataforma para incorporar la digitalización en las distintas fases del ciclo de vida del activo y en actividades para las que hasta ahora no se habían contemplado. Al mismo tiempo resulta patente la carencia de un marco técnico específico del sector, frente al avance en arquitectura, construcción u obra civil, lo que implicará un alto esfuerzo para alcanzar los estándares operativos que se requieren, y que vendrán acompañados por el desarrollo fijado desde las organizaciones de Normalización (ISO, CENELEC, IEC, AENOR, etc.).

Referencias

• Consejo Económico y Social (2016). El papel del sector de la construcción en el crecimiento económico: competitividad, cohesión y calidad de vida.
• Coloma Picó, E. (2008). Introducción a la tecnología BIM.
• Del Solar Serrano, P., Andrés Ortega, S., Vivas Urías, M. D., de la Peña González, A., y Liébana Carrasco, O. (2016). Uso de BIM en proyectos de construcción en España. Spanish Journal of Building Information Modeling, núm 16(1).
• Drucker, P. F. (1985). The discipline of innovation. Harvard business review.
• esBIM (2017) Informe del observatorio es.BIM de Licitaciones.
• Infraestructuras.cat (2017). Guía BIM para la gestión de proyectos y obras
• National Building Information Model Standard Project Committee (NBIMS-US). (2015)
•  Sánchez Botero, T., D’ Paola Puche, E. y Botero, L.F. (2015). Building Information Modeling como nueva tecnología en la enseñanza de la ingeniería civil, la arquitectura y la construcción. (2015)
• BIM level 2 (2017)
• National Institute of Building Sciences (2017)