Modelado de información de construcción (BIM)

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Modelado de información de construcción (BIM, Building Information Modeling)

Modelado de información para la edificación

El modelado de información de construcción (BIM, Building Information Modeling), también llamado modelado de información para la edificación, es el proceso de generación y gestión de datos de un edificio durante su ciclo de vida utilizando software dinámico de modelado de edificios en tres dimensiones y en tiempo real, para disminuir la pérdida de tiempo y recursos en el diseño y la construcción. Este proceso produce el modelo de información del edificio (también abreviado BIM), que abarca la geometría del edificio, las relaciones espaciales, la información geográfica, así como las cantidades y las propiedades de sus componentes.

BIM concierne tanto a la geometría, a la relación con el espacio, a la información geográfica, a las cantidades y las propiedades de los componentes de un edificio (por ejemplo, detalles de fabricantes de puertas). BIM puede ser utilizado para ilustrar el proceso completo de edificación, de mantenimiento e incluso de demolición (ahora se reciclan más materiales). Cantidades de materiales y propiedades compartidas pueden ser extraídas fácilmente. Además, ámbitos laborales, detalles de componentes y secuencias de actividades de construcción pueden ser aislados y definidos.

BIM es una metodología de trabajo colaborativa para la creación y gestión de un proyecto de construcción. Su objetivo es centralizar toda la información del proyecto en un modelo de información digital creado por todos sus agentes.

BIM supone la evolución de los sistemas de diseño tradicionales basados en el plano, ya que incorpora información geométrica (3D), de tiempos (4D), de costes (5D), ambiental (6D) y de mantenimiento (7D).

El uso de BIM va más allá de las fases de diseño, abarcando la ejecución del proyecto y extendiéndose a lo largo del ciclo de vida del edificio, permitiendo la gestión del mismo y reduciendo los costes de operación.

Durante la última década, la metodología BIM se ha implantado de forma progresiva en diferentes países, siendo para algunos de ellos objetivo prioritario de sus Administraciones Públicas, las cuales han impuesto o valorado su uso en obra pública, siguiendo la recomendación de la Directiva Europea de Contratación Pública 2014/24/UE.

En España, el Ministerio de Fomento creó en 2015 la Comisión Nacional es.BIM, que está analizando cómo implementar BIM en el sector y como introducirlo en las licitaciones públicas.

La metodología openBIM está basada en el uso de estándares abiertos, como el IFC, que sirve como formato de intercambio de datos entre agentes, procesos y aplicaciones, y que viene definido por la Norma ISO 16739:2013.

La Asociación building SMART Spanish Chapter ha desarrollado una serie de guías BIM denominada uBIM que pretende facilitar la implantación de la metodología en el sector español.

openBIM es un enfoque universal al diseño colaborativo, realización y operativa de los edificios basado en flujos de trabajo y estándares abiertos.

¿Por qué es importante?

  • 1. openBIM proporciona un flujo de trabajo transparente y abierto que permite la participación de los miembros del proyecto, independientemente de las herramientas de software que utilicen.
  • 2. openBIM crea un lenguaje común para procesos ampliamente utilizados. Con ello, las industrias y los organismos oficiales pueden obtener proyectos comercialmente transparentes, con una mejor evaluación comparativa entre los servicios y con una calidad de los datos asegurada.
  • 3. openBIM proporciona datos duraderos para usar durante todo el ciclo de vida del proyecto, evitando entradas múltiples de los mismos datos y los consecuentes errores.
  • 4. Proveedores de software de plataformas pequeñas a grandes pueden participar y competir con sistemas independientes, buscando conjuntamente la mejor solución posible para el cliente.
  • 5. openBIM proporciona una mayor oferta online de productos donde los usuarios pueden explorar soluciones más pertinentes para sus necesidades y disponer de un producto orientado directamente para BIM.

A la hora de elegir una estación de trabajo para BIM:

Tamaño de los modelos, cantidad de polígonos que utilizamos, cantidad de materiales, complejidad del proyecto, cálculos que queremos realizar, etc. No es lo mismo un modelo de cientos de polígonos que un modelos con miles de polígonos con gran cantidad de materiales. La cantidad de cálculos que queramos realizar, la complejidad de los mismos así como lo paralelizable que sean los cálculos que queramos realizar y lo paralelizable y escalable que sea el programa que vamos a utilizar, determinarán la potencia del procesador que vayamos a necesitar.

Otro factor que hay que tener en cuenta es si vamos a realizar renderizados y el motor que vamos a utilizar para renderizar, ya que hay motores que utilizan el procesador del ordenador (CPU) para procesar y otros que utilizan los procesadores de la tarjeta gráfica para procesar el render consiguiendo mucha más velocidad de proceso.

  • También hay que tener en cuenta el presupuesto que estamos dispuestos a invertir en el equipo para intentar conseguir la mayor relación calidad-precio.

Las tarjetas gráficas NVIDIA Quadro, están especialmente diseñadas para estas aplicaciones de BIM ya que consiguen mover y trabajar los modelos en el viewport de las aplicaciones con mayor velocidad, además de conseguir suavizado de líneas entre otras ventajas.

Sin Renderizados:

Si no vamos a realizar renderizados lo recomendable sería, en el caso de proyectos más pequeños o medianos un equipo con procesador de 8 núcleos y una tarjeta gráfica NVIDIA Quadro P4000 como la gama neo.

Para proyectos superiores y más grandes, de complejidad media o alta se recomienda la gama mega, con 10 núcleos o meta, con 14 núcleos con tarjeta gráfica NVIDIA Quadro P4000.

Para proyectos muy grandes o de complejidad alta o muy alta, que requiera de infinidad de cálculos y muy complejos, se recomienda las gamas ultra con 18 núcleos y ultima con 2 procesadores de más de 12 núcleos cada uno con tarjetas gráficas NVIDIA Quadro P4000, P5000, P6000 dependiendo de cada caso.

Con Renderizados

Si además vamos a realizar renderizados tenemos que tener en cuenta los diferentes tipos de motores de renders o programas de renderizado que vamos a utilizar.

Hasta hace relativamente poco tiempo, todo el cálculo que necesita un renderizado, y más aún si es con trazado de rayos (ray tracing), se realizaba en el procesador del ordenador. Pero la tendencia en la actualidad está en utilizar los núcleos del procesador de la tarjeta gráfica (actualmente superan los 3.000 núcleos) para realizar los cálculos del ordenador, ya que es mucho más rápido y eficiente. Hasta 30 veces más rápido. Y este rendimiento se duplica con cada tarjeta gráfica que añadimos al equipo.

Octane Render, de la empresa Otoy, fue de los primeros programas o motores de renderizados en utilizar tan solo los núcleos del procesador de la tarjeta gráfica (GPU) para procesar y realizar todos los cálculos del render. Se integra con los principales programas de 2D y 3D como AutoCAD, Revit, Inventor, Sketchup, ArchiCAD, 3ds Max, Maya, Blender, Carrara, Cinema 4D, Daz Studio, Houdini, Lightwave, Modo, Nuke, Rhinoceros, Smith Micro Poser, Softimage. En la actualidad es líder en renderizados por tarjeta gráfica y uno de los más avanzados y más rápidos en este sector.

Otros motores como V-Ray, Maxwell Render, Cycles, Arnold, Arion, Keyshot, etc. han sido especialmente desarrollados para procesar y realizar todos los cálculos del render en el procesador del ordenador (CPU) aunque en estos últimos años han ido implementando el soporte de poder realizar el render en la tarjeta gráfica (GPU) o incluso en ambos a la vez (modo híbrido). V-Ray ha incorporado esto en Mayo de 2017 acelerando bastante el tiempo de los renders.

Aunque cada programa o motor de renderizado tiene sus peculiaridades, V-Ray es uno de las más conocidos, utilizados y estudiados en las universidades, Maxwell Render es también conocido por ser muy potente y anuncia en su última versión 4.1 de 2017 que es hasta 8 veces más rápido, Arnold está muy especializados en efectos para cine, Octane Render es actualmente uno de los más rápidos y especializados en renderizados por tarjeta gráfica al que están migrando un gran número de profesionales.

Sirva como ejemplo que para conseguir el mismo rendimiento que nos haría un render por tarjeta gráfica en un equipo de unos 4.000 €, haría falta un equipo superior a 10.000 para conseguir el mismo rendimiento de un render por procesador del ordenador (CPU) y aún es probable que no lleguemos al mismo rendimiento.

Para motores de renders que utilizan el procesador del ordenador (CPU).

Es recomendable un equipo con procesador de cuantos más núcleos posibles mejor (dependiendo del presupuesto) como las gamas neo, con 8 núcleos, mega, con 10 núcleos, meta con 14 núcleos, ultra con 18 núcleos y ultima con 2 procesadores de más de 12 núcleos cada uno.

Respecto a la tarjeta gráfica, la opción más recomendable, si no utilizamos modelos muy complejos, sería la Quadro P4000 para poder trabajar cómodamente en el viewport de estas aplicaciones. Para modelos superiores y más complejos recomendamos la Quadro P5000 y P6000 dependiendo de los casos.

Otra opción aún más económica sería con la tarjeta gráfica Geforce GTX 1060, aunque perderíamos todas las ventajas de la Quadro.

Para motores de renders que utilizan el procesador de la tarjeta gráfica del ordenador.

Para los programas o motores de render que utilizan los procesadores de la tarjeta gráfica, es más recomendable invertir más en la tarjeta gráfica que en el procesador, aunque ganaremos también velocidad y rendimiento con un procesador de cuantos más núcleos posibles mejor como las gamas neo, con 8 núcleos, mega, con 10 núcleos, meta con 14 núcleos, ultra con 18 núcleos y ultima con 2 procesadores de más de 12 núcleos cada uno.

Respecto a la tarjeta gráfica tenemos multitud de opciones.

La primera de ellas y la más utilizada y recomendada, además de ser la más económica, es utilizar una o varias tarjetas Geforce GTX potentes, como la GTX-1080 Ti, para procesar los renders con la mayor potencia posible, aunque perderíamos todas las ventajas de edición de la tarjeta Quadro. La tarjeta gráfica más demandada para este fin en relación calidad/precio sería la Geforce GTX-1070.

Las tarjetas Quadro solo tienen ventajas, como ya hemos dicho antes en la edición y modelado en el Viewport, no tiene ninguna ventaja para los renderizados, de ahí que la segunda opción sería elegir modelos que llevan incluidas una tarjeta NVIDIA Quadro P4000 y una varias tarjetas Geforce GTX-1080 Ti, que tenemos disponibles en las gamas neo y superiores.

La última opción y la menos económica de todas sería utilizar las tarjetas gráficas NVIDIA Quadro más potentes, como la P6000 o la GP100, ya que esta además de tener ventajas para la edición y modelado en el Viewport, también tiene potencia para el render.

En el siguiente gráfico podemos valorar las diferentes potencias y capacidades de cada tarjeta gráfica: