Gemelos digitales en la industria AEC

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Gemelos digitales en la industria AEC

En edificaciones, la implementación de gemelos digitales –simulación virtual de un proceso nutrido por información en tiempo real– es una potente herramienta para la toma de decisiones, permitiendo a los encargados anticiparse a posibles fallas y a monitorear los equipos y su comportamiento.

La revolución digital 4.0 o industria 4.0 corresponde a la manera como se ha designado el reciente y acelerado proceso de desarrollo industrial y tecnológico, del cual se escucha cada vez más, pero del que poco conocemos. Y aunque no es el objetivo central de este artículo, es importante saber de manera general a qué nos referimos.

Básicamente, la industria 4.0 es un concepto que surge en Alemania para hacer referencia al proceso de interconectar todas las partes de una empresa, con el propósito de obtener una automatización efectiva y por consiguiente una empresa-proyecto más efectiva, solo posible por medio de la digitalización de la industria/empresa/proyecto y sus componentes.

Para considerar que una industria/empresa/proyecto sea parte de este proceso es necesario establecer una conexión sólida entre el mundo virtual y el mundo real, empleando aquellas tecnologías con las cuales puedan llegar a ser autogestionables, en procura de obtener los mejores resultados y de aumentar su productividad.

Para conseguir estos objetivos, los gemelos virtuales son una parte fundamental ya que cumplen un papel muy importante, siendo ellos el medio de articulación entre el mundo real y el virtual. En adelante pretenderemos aportar algunos conceptos útiles para su aplicación general, en particular en la industria AEC (Architecture, Engineering & Construction, por sus siglas en inglés).

La tecnología responsable de los gemelos virtuales surge como resultado de las investigaciones de la Nasa para conseguir una conexión entre el mundo físico y el virtual, debido a que existía la necesidad de poder monitorear en tiempo real el comportamiento de un objeto-máquina que se encuentra fuera de los límites de la supervisión física convencional. Sin estas investigaciones no hubiera sido posible, por ejemplo, el rescate desde la Tierra de la misión Apolo 13. Para la Nasa, los gemelos virtuales o la conexión virtual-realidad se convirtieron en un componente fundamental en el desarrollo de sus proyectos, ya que diseñan, fabrican y testean equipos en un ambiente virtual, para que solo en el momento en el que dicho proyecto satisfaga todas las necesidades planteadas y funcione correctamente dentro de los parámetros definidos, pase al proceso de fabricación física.

De allí se puede reconocer que los gemelos virtuales cuentan con un poder intelectual capaz de impulsar los procesos de innovación, desarrollo y aumento de la productividad de cualquier industria. Según IDC “Las empresas que inviertan en tecnología de gemelos digitales verán una mejora del 30 % en los tiempos de ciclo de procesos críticos. En los próximos cinco años existirán millones de cosas representadas por gemelos digitales. Estos servidores proxy del mundo físico llevarán a nuevas oportunidades de colaboración entre los expertos en productos y los científicos de datos, cuyo trabajo es fundamental para entender qué nos dice esta información sobre las operaciones del día a día.”

¿QUÉ ES UN GEMELO DIGITAL?

Un Digital Twin es el modelo virtual de un proceso, producto o servicio construido, conectado o nutrido por la información obtenida de la realidad a través de múltiples sensores. Al unir la información del mundo real con el mundo digital se obtiene la posibilidad de analizar y monitorear datos de los sistemas con el propósito de:

  • Entender
  • Predecir
  • Optimizar
  • Anticipar
  • Prevenir
  • Planificar y simular
¿CÓMO FUNCIONA UN GEMELO DIGITAL?

Funcionan a partir de la información que en tiempo real recopila cada uno de los sensores instalados en el servicio, producto o proceso. Estos datos se conectan por medio de un sistema de procesado de datos basado en la nube. Allí son analizados a partir de una serie de parámetros que definen el comportamiento deseado del elemento.

Los resultados del análisis son la base sobre la cual se pueden tomar las decisiones de control, cambios, mejora o supervisión del producto, proceso o servicio del cual hemos capturado los datos.

APLICACIONES Y VENTAJAS DEL GEMELO DIGITAL

Anticiparse a las fallas es una de las principales ventajas y, en principio, la de mayor potencial para transformar las industrias mediante uso de gemelos digitales.

“Gracias al análisis y a la simulación virtual, las empresas podrían ahorrar un 70 % de energía, lo que repercutiría en una reducción de costos tanto para el producto como para el consumidor final”, Siemens-Ciudades del futuro.

En edificaciones, la simulación virtual es una potente herramienta para la toma de decisiones de mantenimiento, permitiendo a los encargados anticiparse a posibles fallas y a monitorear los equipos y su comportamiento.

Además, la captura de datos, su análisis y su posterior simulación permite, para el caso de las edificaciones, regular sistemas de iluminación, climatización, consumo y circulación, por citar algunos ejemplos.

Los gemelos digitales están ligados a los datos obtenidos del mundo real, permitiendo que durante todo el ciclo de vida de la edificación se obtengan datos útiles para conocer su comportamiento integral, anticipando fallas derivadas del deterioro natural de los sistemas o incluso el efecto de situaciones accidentales como sismos, vientos, sobrecargas, etc.

Una característica fundamental por la cual los gemelos virtuales se convertirán en un componente esencial de los proyectos es que permiten evaluar múltiples escenarios desde un ambiente virtual, protegido y controlado, a partir de los cuales se puede obtener un aprendizaje trasladable al espacio físico, con lo cual las empresas y los usuarios pueden obtener mejores experiencias y aumentar la rentabilidad de su inversión. Por otra parte, en el campo medioambiental es posible estimar y monitorear los impactos que sobre el entorno tiene, no solo durante su construcción, sino durante los distintos periodos de uso.

En la industria AEC el uso de gemelos digitales realmente no es nuevo. Usar modelos 2D o 3D, que representan con algún grado de fidelidad la realidad de un proyecto de construcción o ingeniería, ha sido el común desde hace más de 30 años; sin embargo, su potencial no ha sido, por lo menos en Colombia, aprovechado completamente, entendiéndose que un gemelo virtual debe ser una copia fiel de cada objeto físico, dispositivo, máquina, comportamiento y uso de la construcción del mundo real.

Sobre esta base, las aplicaciones de los gemelos digitales en la industria AEC son múltiples; por ejemplo:

  • Simulaciones constructivas.
  • Simulaciones operativas y logísticas.
  • Control y supervisión financiera.
  • Mantenimiento, control y monitoreo de equipos.
  • Administración de recursos.
  • Control, supervisión y gestión del riesgo.
  • Control de consumos.
  • Análisis medioambiental.
  • Seguridad y salud en la construcción.
  • Planificación urbana.
  • Tránsito y transporte.

Por ejemplo, la ciudad de Rennes (Francia) cuenta con un gemelo digital capaz de soportar análisis relacionados con, por ejemplo, la construcción de una línea de metro a partir de la información real de la ciudad; los interesados pueden plantear distintos escenarios y observar cómo estos afectarían las dinámicas de la ciudad en términos de tránsito, contaminación, economía, población, geología, etc. (Para más información consultar www.ifwe.3ds.com/natural-resources/3dexperiencityr.)

Otro caso es en el que por medio de sensores se pueden monitorear el desplazamiento de un talud en comparación con su gemelo virtual, en donde se fijan parámetros máximos de movimiento con el fin de emitir una alerta temprana o de tomar las acciones correctivas para evitar su colapso y daños sobre la propia infraestructura o sobre terceros.

En el sector inmobiliario existen múltiples ejemplos de cómo los Digital Twin son de gran utilidad para la administración de la edificación y de sus espacios, ya que optimizan su ocupación y mantienen un detallado control sobre sus procesos de mantenimiento; incluso se emplean para la evaluación y simulación del cambio de uso. Ejemplo de ello es la empresa Harman, que desarrolló lo que ellos llamaron Cognitive Rooms (Habitaciones Cognitivas), aplicación desarrollada pensando en hospitales, hoteles y oficinas, bajo el software Watson de IBM. Este software también fue empleado por la empresa Kone para controlar los tiempos y la precisión de los movimientos de sus ascensores, información que puede ser monitoreada a través de su servicio en la nube www.machineconversations.kone.com/ donde se puede observar cómo el elemento real a través de sensores “conversa” y envía información de su estado real al equipo de control y monitoreo (Watson).

La construcción de edificaciones es un campo fértil para el uso de los gemelos virtuales, debido a que en él existen múltiples procesos susceptibles de mejora, como son el control de insumos, tiempos y movimientos, de la precisión con la que se ubican en terreno cada uno de los elementos constructivos que han sido diseñados o pensados en el modelo virtual, y la supervisión del comportamiento de las condiciones físicas y mecánicas de elementos como muros, columnas, vigas, placas y tuberías. Por otro lado, el uso que puede dársele en el ámbito de la seguridad y salud humana es bastante importante, pues desde el modelo pueden determinarse zonas de riesgo y de acceso restringido, asociadas a sensores ubicados en una o varias de las prendas del operario, las cuales al ingresar este en una de estas zonas enviarán al modelo el registro de la fecha, hora, lugar e identificación del operario, con lo cual se puede generar un registro no solo del comporta- miento del usuario, sino minimizar los riesgos de siniestros en la obra.

En el control de suministros los modelos virtuales permiten asociar por medio de códigos los objetos virtuales con los objetos reales, con lo cual se puede registrar en el gemelo virtual información útil como estado y tiempo de fabricación, momento de llegada a obra, ubicación y tiempo de almacenamiento, responsable y fechas de instalación, coordenadas de instalación, etc.

Los gemelos digitales mantendrán su avance y desarrollo, y desconocerlos o considerar que son solo representaciones tridimensionales de un objeto es el mayor error que puede cometer cualquier empresa de construcción. El presente y el futuro de la industria de la construcción de edificaciones e infraestructura están en su correcta implementación, uso y evolución.

En la actualidad existen casos de éxito en el uso de gemelos virtuales en Colombia, como es el caso de la empresa Taller D3 SAS, que con su experiencia el desarrollo y acompañamiento de proyectos con BIM, ha conseguido articular información capturada por sensores IoT con modelos BIM con el propósito de monitorear la cantidad de personas que hacen uso de los espacios de una edificación y su relación con los consumos eléctricos de iluminación y las horas de mayor demanda. Actualmente esta compañía se encuentra en el proceso de desarrollar sensores que permitan determinar con mayor exactitud tiempos, movimientos y rendimientos para varios de los procesos de construcción de edificaciones.

By |2019-09-09T09:10:29-05:00septiembre 9th, 2019|Tecnología|0 Comments

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