El Modelado de información para la construcción y la captura de realidad preparan el terreno para un ferrocarril interurbano seguro

La empresa mexicana de ingeniería civil Consorcio IUYET está utilizando BIM y geoinformática en infraestructuras para garantizar una construcción más segura y de mejor calidad en el Proyecto de tren interurbano de Ciudad de México-Toluca. Con herramientas de captura de realidad, entre las que se incluyen cámaras montadas en drones, LIDAR y radar, la compañía recopiló datos geográficos del terreno de la línea ferroviaria y los convirtió en modelos 3D para usarlos en simulaciones y cálculos en terreno real. Esos modelos digitales han ayudado al equipo de construcción a evitar riesgos, reducir los efectos medioambientales y comunicarse con los participantes del proyecto.

Abordar los problemas de tráfico con el tren de alta velocidad

La mayoría de las ciudades importantes deben hacer frente a problemas de tráfico, pero en la Ciudad de México, la crisis del tráfico es de las peores del mundo. En la capital de México, los desplazamientos se demoran un promedio del 66 % más debido a la congestión. Durante las horas de mayor tráfico, esta cifra puede duplicarse. Para los conductores, esto conlleva 59 minutos adicionales en carretera todos los días, o 227 horas al año. En comparación, los conductores de Los Ángeles, la ciudad más congestionada de los Estados Unidos, pasan 44 minutos adicionales en carretera diariamente, o 170 horas al año.

Debido a estos continuos atascos, la Ciudad de México sufre una intensa contaminación, una elevada mortalidad relacionada con el alto nivel de tráfico y una reducción de la productividad de los trabajadores. Afortunadamente, hay ayuda en camino gracias a nuevos proyectos de infraestructuras, siendo el mayor de ellos el Proyecto de tren interurbano de Ciudad de México-Toluca, cuya finalización está prevista para 2022.

Una renderización de la nueva línea ferroviaria de alta velocidad. Cortesía de Consorcio IUYET.

Mediante geoinformática, una disciplina científica que examina e interpreta los datos de ubicación geográfica para comprender la superficie de la Tierra, el primer tren de alta velocidad de la Ciudad de México conectará la Ciudad de México con Toluca de Lerdo, la capital del estado adyacente de México. El ferrocarril elevado y electrificado de 58 kilómetros albergará trenes que viajan a una velocidad máxima de 160 kilómetros por hora y transportará a 230 000 pasajeros diarios, cuyo tiempo de viaje promedio disminuirá de dos horas a solo 39 minutos.

La Ciudad de México ha intentado llevar a cabo grandes proyectos de transporte en el pasado. En 2012, abrió una nueva línea en su sistema de metro: conocida como la "Línea dorada", la línea 12 del metro se vio obligada a cerrar temporalmente 11 de sus 20 estaciones solo 17 meses después de abrirlas debido al riesgo de descarrilamiento no solo por una construcción deficiente, sino también por una tecnología inadecuada.

Gracias al trabajo de Consorcio IUYET, una empresa mexicana de servicios de ingeniería civil que supervisa la construcción vertical, el Proyecto de tren interurbano de Ciudad de México-Toluca parece destinado a tener éxito, allí donde falló la Línea dorada. La empresa está utilizando tecnología de captura de realidad y el Modelado de información para la construcción (BIM) para recopilar inteligencia geoespacial, lo que permite obtener precisión submilimétrica en la construcción.

El modelado 3D brinda claridad a los diseños

Debido a las múltiples elevaciones difíciles de conciliar en modelos 2D, el Proyecto de tren interurbano de Ciudad de México-Toluca está especialmente preparado para BIM, según Angélica Ortiz, directora de BIM de Consorcio IUYET, que afirma que los modelos 3D permiten a las participantes del proyecto organizar los niveles del proyecto como si pelaran las capas de una cebolla. Un ejemplo concreto: una estación de tren con componentes elevados, de nivel del suelo y subterráneos que se apilan unos encima de otros. "La topografía que usamos es muy avanzada, por lo que los ingenieros, al ver toda esa información en 2D, terminan diciendo que no son capaces de leerlos", comenta Ortiz. "Al convertirlos a 3D, es cuando realmente empiezan a comprenderlos".

Las cámaras montadas en drones de Consorcio IUYET capturaron imágenes para localizar geográficamente árboles y otros obstáculos en el emplazamiento. Cortesía de Consorcio IUYET.

Hace años, Consorcio IUYET estaba construyendo su sede corporativa en 2D y decidió experimentar con BIM. Al convertir los planos de diseño en 3D, salió a la luz un grave error: el diseño del elevador colisionaba con la base del edificio. "Es posible que sea un error básico y elemental, pero a veces pasa desapercibido", comenta Ortiz. "No importa la cantidad de expertos que haya porque cada uno solo ve la parte del proyecto en la que trabajan". Debido a esta experiencia, Consorcio IUYET insistió en usar BIM para su parte del Proyecto de tren interurbano de Ciudad de México-Toluca. (SENER es la empresa de diseño principal).

Exploración para alcanzar el éxito

La ruta entre la Ciudad de México y Toluca está repleta de carreteras transitadas, amplios puentes, quebradas anchas, montañas densas e infraestructura sensible; todos los trenes deben poder atravesarlos de manera rápida, segura y asequible. Mediante el uso de la geoinformática para construir un modelo 3D preciso, Consorcio IUYET empleó diversas herramientas y técnicas de captura de la realidad, que juntas dibujaron una imagen completa del terreno en el que trabajarían los equipos. "Por lo general, se realiza una exploración", dice Ortiz. "Lo que debíamos hacer era juntar más de 1000 exploraciones y combinarlas con alta precisión".

Un escáner Leica P40 ScanStation capturaba 1 millón de puntos por segundo con una densidad de 2 por 2 milímetros. Cortesía de Consorcio IUYET.

Consorcio IUYET visitó el emplazamiento y creó una red de referencia de coordenadas GPS para alinear las exploraciones. Para el proceso de exploración real, la fotogrametría con drones generó imágenes aéreas para localizar geográficamente obstáculos como, por ejemplo, árboles, instalaciones de servicios públicos y puentes. Para realizar la cartografía del terreno, la empresa utilizó tecnología de detección y rango por luz (LIDAR) y topografía de alta definición (HDS) a fin de capturar datos geográficos. Finalmente, el radar de penetración en el suelo (GPR) ayudó al equipo del proyecto a ver bajo tierra y los drones batimétricos con sonar les ayudaron a ver bajo el agua.

"Todas las nubes de puntos se unieron a continuación mediante el software de Autodesk", comenta Ortiz, que añade que el equipo utilizó ampliamente la Architecture, Engineering & Construction Collection, incluidos ReCap (inglés) para convertir fotografías y exploraciones en modelos digitales, Civil 3D para integrar esos modelos, Revit para gestionar los detalles de construcción y Navisworks para revisar todo. "Una vez combinadas las nubes de puntos, el resultado es un modelo digital del terreno que podemos usar para cualquier simulación o cálculo en terreno real".

Predicción y anticipación de problemas

El modelo 3D completado nos ha ayudado enormemente en más de una ocasión. El equipo de construcción estaba preocupado por la interferencia con el sistema de abastecimiento de agua de la Ciudad de México: el gobierno local insistió en que el sistema estaba ubicado fuera del camino del ferrocarril, pero las exploraciones indicaban lo contrario. Sin BIM, los equipos habrían perforado la tubería principal de agua.

Los participantes gubernamentales también se vieron beneficiados. En un punto del ferrocarril, las pistas elevadas cruzan la ladera de una montaña en la que hubo que arrasar un bosque para dejar espacio para las columnas de soporte. En respuesta a las demandas de los grupos ecologistas, el gobierno usó el modelo de Consorcio IUYET para pronosticar varios escenarios de construcción y elegir el que tuviera menos impacto medioambiental. "Cuando dispones de más información y de mejor calidad, puedes obtener mejores soluciones", afirma Ortiz.

Una línea de ferrocarril elevada modelada en un paisaje de nubes de puntos. Cortesía de Consorcio IUYET.

Cuando se comparte públicamente, esa información permite ganarse la confianza de los participantes escépticos, según Ortiz, cuyo equipo creó presentaciones de realidad virtual y aumentada para disipar los temores de los más reticentes. Por ejemplo, cuando una universidad se quejó de que una columna pondría en peligro a los estudiantes al bloquear la entrada al campus, Consorcio IUYET utilizó la realidad virtual para demostrar la ubicación real de la columna. "Algunas personas que viven cerca del terreno del proyecto se oponen a él porque no conocen el resultado final", comenta Ortiz. "Entonces, se lo mostramos".

La construcción de un tren seguro en un terreno tan diverso y difícil es algo muy complicado de explicar a las personas ajenas al sector, pero esto no inquieta a Ortiz. Lo que más le importa es que los viajeros pronto podrán ahorrar una hora extra, que pueden dedicar a descansar o a llegar a tiempo a cenar con sus familias.

"Todos los días paso con mi auto por el sitio en el que va a pasar el tren, así que veo los avances día a día", comenta. "Este es uno de los mayores proyectos actuales de México y saber lo que va a pasar antes que los demás ha sido algo mágico".

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