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BIM – IoT – FM – Gestión

Abraham Jiménez (adjimenez@rpinearq.com)Arquitecto

Pinearq

La integración de datos BIM en lagestión de infraestructuras sanitarias

BIM (Building Information Modelling)representa un edificio como una base dedatos de información coordinada, consis-tente y computable en la construcción.Trabajar en BIM es trabajar de forma co-laborativa desde una plataforma comúninterconectada para incluir a todos los in-teresados en un proyecto.

Al mismo tiempo que BIM se conso-lida entre arquitectos, ingenieros y cons-tructores, se incrementa la necesidad deuna mayor eficacia en la gestión de lasedificaciones. De acuerdo con un informede 2002 del Instituto Nacional de Están-

dares y Tecnología de los EEUU, los gastosincurridos debido a la interoperabilidadinadecuada de datos en Facility Manage-ment (FM) ascendieron a US$ 15.8 mil mi-llones. Casi el 85% de estos gastos, esdecir, alrededor de US$ 9 mil millones, serealizará durante las fases de manteni-miento y conservación del ciclo de vidadel edificio.

Tomando en cuenta estas tendencias,es lógico preguntarse cuáles son los be-neficios de incorporar la información con-tenida en BIM al proceso de gestión ymantenimiento de las edificaciones. Lacreación de modelos de información enBIM tiene el potencial de generar un cam-bio radical en la forma en que se adminis-

tran las edificaciones y sus instalaciones.Un número creciente de partes interesa-das en todo el mundo, especialmente enAmérica del Norte, están reconociendoeste hecho. Para los administradores deinfraestructuras sanitarias, el potencial deBIM consiste en proporcionar un depósitocentral de información para sus tareasoperativas que puede agilizar en gran me-dida su proceso de resolución de proble-mas.

Por otra parte, a medida que el mode-lado de información de edificios continúadesarrollándose y se investiga su inte-gración con los procesos de gestión deinfraestructuras, se plantean nuevas po-sibilidades de interacción con tecnologíasenfocadas a la captación de datos sobreel funcionamiento y rendimiento de lasedificaciones. Con la llegada de la tecno-logía de “smart buildings”, cada vez sonmás los edificios que están siendo equi-pados con sistemas inteligentes de auto-matización, que significa la utilización devarios tipos de sensores para obtenergrandes cantidades de datos que permi-ten evaluar el rendimiento del edificio ypueden usarse para respaldar las decisio-nes tomadas sobre las operaciones de lasinstalaciones y el mantenimiento de losequipos. Estos sistemas inteligentesabren la posibilidad de integrar datos entiempo real recopilados y acumulados por

Integración de datos BIM - IoTen el Hospital del MarDesde hace algunos años la consolidación de BIM en arquitectura, ingeniería y construcción está generando un debate sobrela proposición de que los datos BIM capturados durante el proyecto podrían mejorar la eficiencia de la gestión de lasedificaciones construidas. Este artículo plantea, primero, una serie de reflexiones sobre las implicaciones de la integración dedatos BIM dentro de los procesos de gestión de las edificaciones; y, segundo, presenta un proyecto en curso liderado porPinearq y el Hospital del Mar, dirigido a incrementar la eficiencia de la gestión del edificio hospitalario mediante la vinculaciónde bases de datos BIM con redes IoT.

Imagen 1. Modelo BIM Hospital del Mar edificio fase de Ampliación 1.

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sensores junto con la información espa-cial y técnica extraída de un modelo BIM.Dicha integración puede ser ventajosapara controlar el rendimiento de los sis-temas y procesos de construcción y eva-luar las decisiones relacionadas con laadministración y las operaciones de lasinfraestructuras.

Ventajas y retos de la integración dedatos BIM - IoT

El IoT (Internet of Things) ha consoli-dado a la domótica como un mercado flo-reciente, pero ¿cuáles son lasposibilidades cuando se aplica a edificiosno residenciales y de gran complejidadtécnica? El modelado de información parala construcción ha agregado una visión yuna conectividad nunca antes vistas paratodo tipo de edificaciones; aún así,cuando se complementa con IoT, las ca-pacidades de los futuros sistemas BIMmejorarán enormemente las operacionesdiarias y la administración de las instala-ciones. Mediante la vinculación de BIM +IoT, la inmótica, que engloba la automa-tización integral de inmuebles con altatecnología, se convertirá en el próximogran desarrollo dentro de la gestión deedificaciones y abrirá nuevas posibilida-des.

Los sensores están evolucionando rá-pidamente hacia tecnologías inalámbricascada vez más autónomas. Hoy en día, lasredes de sensores inalámbricos son capa-ces de auto configurarse y conectarse enred, lo que las convierte en una soluciónatractiva para varias aplicaciones de FM.Esta evolución tecnológica, es uno de lospilares de la evolución digital que estamosviviendo y ya se utiliza ampliamente paradiversos propósitos, incluidos el monito-reo ambiental, la administración de acti-vos, el mantenimiento de lasinstalaciones, la seguridad del edificio yvarias otras aplicaciones.

En los últimos años, se han multipli-cado los estudios para potenciar el uso deBIM en la administración de instalacionesen las etapas posteriores a la construc-ción. Dentro de estos se incluye la vincu-lación del modelo BIM con tecnología dedetección inteligente o sistemas de au-tomatización de edificios. La compren-sión de los desafíos y el potencial de valoragregado de BIM a los sistemas IoT sonfundamentales en esta etapa inicial. Losbeneficios de usar bases de datos BIM

para la administración y mantenimientode las edificaciones incluyen, entre otros:

• Mejora de los procesos manuales ac-tuales de entrega de información; mejoraen la precisión de los datos para el diseñoy la gestión de infraestructuras.

• Aumento de la eficiencia de la eje-cución de órdenes de trabajo, en términosde velocidad, para acceder a datos y loca-lizar intervenciones. Tal valor se deriva dela capacidad de BIM para proporcionar unentorno visual e integrado rico en datos.

• Resolución más rápida de problemasy administración eficiente de instalacio-nes a través de información compartidaentre los administradores de las instala-ciones y todos los contratistas necesariosdentro de las industrias de arquitectura,ingeniería, construcción y gestión.

• Mejor simulación durante proyectosde actualización y remodelación a travésde un análisis de diseño exhaustivo en laplataforma BIM.

• Control de costos y gastos generalesreducidos al predecir el rendimiento deledificio a lo largo del ciclo de vida de lainstalación, analizar los datos y determi-nar las tendencias, lo que permite unmejor y más preciso presupuesto para elmantenimiento futuro.

La introducción de BIM en la gestiónde edificaciones depende en gran medidade la obtención de información relevantedesde BIM para realizar acciones signifi-cativas con ella, pero esto no significa quedicha integración sea un camino directo.Primero se deben resolver varias cuestio-nes, entre las que se encuentran: mejorarla interoperabilidad de datos y software,la adaptación del modelo BIM a las nece-sidades de sus gestores; y el cambio cul-tural que supone la introducción de unanueva tecnología en gestión de edifica-ciones.

A pesar de estos obstáculos, las fun-cionalidades aportadas por BIM para el FMconstituyen un gran estímulo para impul-sar la integración BIM - IoT. Entre los másrelevantes, están las asociadas con la na-turaleza de visualización de BIM que pro-porciona datos geométricos precisos quenunca antes habían sido posibles, permi-tiendo el análisis de propuestas de cons-trucción, simulación y rendimiento del

edificio. Otras aplicaciones importantesde la integración son la gestión del espa-cio, así como el control y la supervisión dela energía. Se espera que la adopción dedatos BIM proporcione formas de gestio-nar el conocimiento sobre las operacionesdentro del edificio que puedan utilizarseen diseños futuros. Esta centralidad deinformación proporciona ganancias deeficiencia que no son posibles con losprocesos y las tecnologías actuales utili-zados por el equipo de FM.

Hospital del Mar: innovación en laintegración de datos BIM - IoT

Desde 2008, Pinearq ha apostado porel desarrollo de proyectos para grandesedificaciones de alta complejidad técnica(entre las que se incluyen hospitales, cen-tros de investigación biomédica, residen-cias sanitarias y edificio educativos) pormedio de BIM. Si bien este método de tra-bajo es cada vez más demandado, en lamayoría de proyectos no se aprovecha elpotencial de los datos integrados en BIMpara la gestión de instalaciones y servi-cios. Hasta ahora, la ventaja más explo-tada de BIM es la implementación de unmétodo de Entrega de Proyecto Integradodonde arquitectos, ingenierías y cons-tructores pueden proporcionar informa-ción sobre el diseño más rápidamente queen los métodos de entrega tradicionales.

Como ya se ha comentado, la causaprincipal de esta desconexión entre BIM yel IoT es la ausencia de herramientas queconectan a ambos entornos. Pinearq veesta brecha como una oportunidad paraintegrar datos BIM estáticos con datos di-námicos proporcionados por sensores.Esta combinación de fuentes y tipos dedatos permitirá proporcionar un procesode ciclo completo (diseño / construcción/ gestión) utilizando BIM como conectorde todas las fases.

Con el fin de explorar estas alternati-vas y dotar a los modelos BIM de una ca-pacidad de comunicación con lossistemas de gestión, Pinearq está des-arrollando un Proyecto de Investigación yDesarrollo con el apoyo del Centro para elDesarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) yla colaboración del Hospital del Mar paradesarrollar un sistema de monitorizacióny gestión aplicado a las edificaciones hos-pitalarias. El proyecto se titula DIN2BIM, yconsiste en desarrollar una solución flexi-ble y escalable con la capacidad de inte-

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grar múltiples dispositivos de IoT parapermitir diferentes opciones de monito-reo y visualización de datos, incluidos losde instalaciones técnicas, equipos, pa-cientes y entorno. A través de un almacénde datos dedicado, DIN2BIM puede reali-zar diferentes correlaciones de datos y al-macenar información para futuros análisismás profundos (i.e Machine Learning)para detectar parámetros y tendencias apartir de los datos acumulados.

El objetivo general del proyecto es laintegración de BIM y datos dinámicosprovenientes de sensores dentro de unaherramienta de análisis y visualización dedatos. Las ventajas para la gestión de edi-ficios hospitalarios de esta herramientason varias: la monitorización de sistemas,el control y la mejora de procesos deatención, el seguimiento de los pacientesdurante su estancia en el hospital o elcontrol de la eficiencia energética, entremuchos otros. El usuario será capaz deconfigurar estas aplicaciones según lasprioridades y necesidades del hospital.

El Hospital del Mar facilitará comocampo de pruebas su nuevo edificio, unbloque de cuatro plantas que añade casi16.000 metros cuadrados al centro y queha supuesto una inversión de 76 millonesde euros. El recién inaugurado inmuebleconstituye la primera de las tres fases delproyecto de ampliación y remodelaciónde este centro sanitario y alberga la zonade Radioterapia, el nuevo servicio de Ur-gencias, el Hospital de Día, la zona desalas de parto y quirófanos de Gineco-obstetricia, y la futura área de despachosmédicos. Pinearq tuvo a su cargo el diseñodel proyecto y la supervisión de los traba-jos de construcción. El proyecto cuentacon un modelo BIM que será enriquecidoen su base de datos de acuerdo con la es-

tándar COBie, que establece requerimien-tos mínimos de información contenida enel modelo BIM para respaldar las opera-ciones, el mantenimiento y la administra-ción de activos una vez que han sidoconstruidos y están en servicio.

El proyecto se puso en marcha enjunio de 2017 y consta de cuatro compo-nentes principales:

1. Red IoT multiprotocolo confor-mada por sensores inalámbricos, pasare-las inteligentes y servidores virtuales.

2. Modelo BIM para suministrar la in-formación de los componentes físicos deedificio.

3. Infraestructura en la nube para laextracción, procesamiento y carga dedatos.

4. Aplicación web con visualización demodelos y análisis de datos.

La naturaleza innovadora del proyectodemanda la confluencia de diversas tec-nologías y conocimiento, que incluyen: elmodelado y la gestión del proyecto BIM;una red de sensores inalámbricos; hard-ware y software para redes inmóticas enentornos hospitalarios; computación en lanube para la gestión y el procesamientode datos; y programación de APIs paraentorno web. Para abordar esta diversi-dad de conocimiento y tecnología, el pro-yecto cuenta con el apoyo de diferentessocios tecnológicos que aportan conoci-miento especializado en cada una deestas áreas. DIN2BIM está siendo desarro-llado por un equipo de profesionales de laarquitectura sanitaria (Pinearq), gestiónBIM (BIM6D), integración IoT (Nearby-sensor) y tecnología de bio-sensores

(SensSolutions), liderado por Pinearq conel apoyo del Centro de Desarrollo Tecno-lógico Industrial (CDTI).

Construyendo un sistema demonitorización de salud ambientalpara el Hospital del Mar

La gestión de una infraestructurahospitalaria va más allá del correcto fun-cionamiento de las instalaciones eléctri-cas o mecánicas del edificio. Cada vez esmás relevante que los entornos sanitariostengan un mayor conocimiento de la ca-lidad de servicios que se ofrecen en susinstalaciones, el rendimiento de la tecno-logía que utiliza para su funcionamientoy de las condiciones de salud ambientalen los diversos espacios que los confor-man.

Con base en esta información, loshospitales pueden adaptar sus estrategiassanitarias y de gestión de forma que res-pondan a los retos que se derivan de estanueva inteligencia. El papel de BIM eneste proceso no se limita a dotar de unareferencia espacial a los datos obtenidos:nuestro proyecto quiere demostrar que lacombinación de los datos dinámicosaportados por sensores y los datos está-ticos contenidos en BIM aporta una nuevacapacidad de análisis.

Mediante un proceso de conversacio-nes con la dirección del Hospital del Mar,se acordaron explorar dos líneas de mo-nitorización. A partir de la definición deestas, hemos planificado un sistema demedición conformado por una red desensores especializados que realizarán di-versas mediciones para aportar datos encada uno de estos campos. Paralela-mente, nuestro proyecto enviará datos alsistema SCADA del hospital. En etapas

Imagen 2. Diagrama de integración de datos BIM - IoT en DIN2BIM.

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posteriores, el proyecto podría incorporaruna red de controladores para regular lasinstalaciones y equipos de forma remota,constituyéndose como un sistema bidi-reccional.

Los campos de monitorización queforman parte del proyecto se resumen en:

A) Monitorización de eficiencia ener-gética: se visualizarán, en gráficos y mo-delo virtual, los datos de temperatura,humedad y radiación solar en espacios in-teriores del hospital y el consumo eléc-trico del sistema de climatización. Lainformación estará disponible tanto entiempo real como en histórico, lo que per-mitirá analizar la correlación entre am-biente y consumo a lo largo del año. Sepropone monitorizar el área de futurosdespachos médicos, la zona de prepara-ción para quirófanos y el área oncológicadel Hospital de Día. Estos espacios se hanseleccionado por su posición respecto afachada y la diferencia de condiciones quepresentan, ya sea permanentemente cli-matizado o aún no habilitados para su uso.

B) Monitorización de la salud ambien-tal: se monitorizarán los niveles de CO2,partículas y compuestos orgánicos volá-tiles en zonas del edificio donde de espe-ran altas ocupaciones: salas de espera delos servicios de Hospital de Día y Urgen-cias. Los datos de calidad de aire se pue-den combinar con otros, como consumoenergético de aire acondicionado, calidadde aire exterior o condiciones meteoroló-gicas para identificar tendencias en sucorrelación. Por otra parte, se visualizaráen tiempo real la presencia de bacteriasen zonas del hospital para pacientes consistemas inmunológicos deprimidos (zonade espera de hospital de Día y consultasde Urgencias) y los quirófanos de Gineco-Obstetricia. Esta información se puedecomplementar con información ambien-tal (temperatura, humedad, radiaciónsolar, etc.) e información del edificio (ma-teriales de acabado) para que el hospitalpueda detectar en tiempo real concentra-ciones críticas de bacterias y las condicio-nes que favorecen su crecimiento. Estosdatos permitirán evaluar el riesgo micro-biológico asociado al aire, elaborar unacartografía bacteriológica del interior delhospital y detectar las fuentes de conta-minación.

El proyecto DIN2BIM contempla undespliegue prototipo de estas líneas de

monitorización. En fases posteriores seevaluará, junto con el Hospital del Mar, laposibilidad de realizar despliegues másamplios y de agregar capacidades decontrol de equipos e instalaciones. La in-formación recabada por esta red de sen-sores será vertida en un modelo virtualpara incorporar datos del funcionamiento,servicios y condiciones ambientales conel que se podrán visualizar y analizar di-ferentes capas de información en tiemporeal, además de visualizar la posiciónexacta dentro del edificio mediante unmodelo 3D interactivo.

Conclusiones

Con el aumento del gasto de salud enEuropa, que alcanzará el 10,5% del PIB en2020, y a medida que se incrementan loscostes por paciente y los márgenes ope-rativos se reducen, existe una gran pre-sión para generar soluciones queoptimicen la gestión de la infraestructurahospitalaria pública y privada.

Uno de los principales motivos del in-cremento en costes operativos es la des-conexión entre el Paciente, los Sistemas,los Procesos y el Edificio que afectan ac-tualmente la gestión hospitalaria. A dife-rencia de la industria manufacturera, losprocesos sanitarios están lejos de la co-nectividad 4.0; aún existe una gran des-conexión y duplicidad de datos en laadministración de las instalaciones sani-tarias. Esta deficiencia tiene repercusio-nes directas en el coste por inactividad enprocesos de atención médica, que alcanzael 30% de los gastos en zonas como elbloque quirúrgico y también resulta crí-tico si consideramos que en el día a día,los costes de operación de las instalacio-nes de asistencia médica representan enpromedio el 30% del gasto total.

DIN2BIM demuestra el potencial deBIM como un marco de referencia comúnpara lograr esta interoperabilidad. Me-diante este proyecto, Pinearq se proponeimpulsar decisivamente la integración dedatos para la gestión de infraestructurassanitarias, aportando un sistema queapoye a las direcciones hospitalarias en elcontrol y la planificación de las instalacio-nes y los servicios. Al mismo tiempo, la in-tegración de datos estáticos del edificiodentro de los procesos de gestión delHospital del Mar aumentará significativa-mente la administración de recursos y laconformación de políticas de atenciónpero también informará el diseño de fu-turos proyectos de infraestructuras sani-tarias.

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Imagen 3. Parametrización y conectividad de Sistema IoT.

Imagen 4. Modelado BIM del Hospital del Mar.