Arcadis
Fortalecimiento de la resiliencia del sistema de agua con BIM y colaboración en la nube
EL FUTURO DE LA FABRICACIÓN
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Las herramientas tecnológicas aumentan la velocidad y la eficiencia para una renovación crítica de la infraestructura hidráulica.
Cuando la antigua planta de tratamiento de agua que provee a Toledo, Ohio, se sobrecargó de algas verdes tóxicas en el verano de 2014, la población se quedó sin agua potable durante días. Ante esa emergencia, la ciudad buscó el asesoramiento en diseño e ingeniería globales de Arcadis para renovar y expandir la instalación de 80 años de antigüedad. Con la tecnología avanzada BIM (Building Information Modeling, Modelo de información para la construcción) y la colaboración en la nube, Arcadis diseñó una actualización para mejorar la resiliencia de la planta y garantizar que la comunidad tuviera agua potable. En el proceso, la compañía transformó su manera de trabajar.
Imagen satelital de la floración de algas nocivas en el lago Erie que contaminó el suministro de agua de Toledo en agosto de 2014 Imagen cortesía de NASA GFSC.
Estado de emergencia: no bebas el agua
El 2 de agosto de 2014, quienes residían en el centro-oeste de la ciudad de Toledo, Ohio, recibieron un aviso de “no beber” de la Ohio Environmental Protection Agency (OEPA, Agencia de Protección Ambiental de Ohio). Una floración de algas nocivas en el lago Erie había contaminado el suministro de agua de la ciudad con una toxina llamada “microcistina”, y dejó a cerca de 500 000 personas sin agua potable. La exposición a las toxinas de algas puede generar enfermedades gastrointestinales, problemas respiratorios e, incluso, insuficiencia hepática. El gobernador de Ohio declaró estado de emergencia, y la Guardia Nacional y la Cruz Roja organizaron centros de distribución.
La población recibió la señal de que el peligro había pasado y se podía volver a beber, cocinar y bañarse con el agua de la canilla después de tres días. Sin embargo, las floraciones de algas nocivas, que crecen durante los meses más cálidos en los lagos de agua dulce y las reservas de los que las ciudades como Toledo dependen para tener agua, continúan siendo una amenaza para la población. La ciudad debió buscar soluciones para garantizar un sistema de agua más resiliente.
Una representación de las nuevas cuencas 7 y 8 en el sitio de Collins Park, que se muestra a la derecha de las instalaciones existentes en azul.
Expansión de la capacidad de tratamiento del agua de Toledo
Para asegurar el suministro de agua, la OEPA emitió mandatos para actualizar la planta de tratamiento de agua Collins Park de Toledo. La ciudad convocó a Arcadis, una consultora global de diseño, ingeniería y gestión con experiencia en diseñar instalaciones de tratamiento de agua en todo el mundo, para abordar la necesidad urgente.
Arcadis diseñaría y supervisaría la construcción de dos nuevas cuencas de agua, que se agregarían a las seis cuencas existentes que tratan 120 millones de galones de agua por día para que fuera seguro tomarla, y actualizarían algunas de las unidades de tratamientos más antiguas en la parte más vieja de la planta. “El plan era agregar redundancia y capacidad para que pudiera gestionar mejor las algas”, afirma Kurt Smith, gerente de proyectos de Arcadis, para garantizar que no se interrumpa el suministro de agua de la población si alguna de las cuencas necesita reparación. Las cuencas 7 y 8 nuevas tienen una capacidad de 20 millones de galones por día cada una, lo cual también permitiría que la planta realizara mantenimiento todo el año.
Arcadis creó modelos 3D para diseñar las actualizaciones de las instalaciones, incluido este modelo de la galería principal de la cuenca 7, que muestra un montaje de tuberías que se conecta con los trenes de tratamiento.
Plazos de entrega cortos y un lugar de trabajo incluso más reducido
La planta de tratamiento de agua Collins Park empezó a funcionar en 1941 y se expandió en la década de 1950. Los planos en papel originales estaban, obviamente, desactualizados. “Los dibujos de los registros nunca parecieron reflejar exactamente lo que se construyó”, afirma Julie Nicholson, gerenta de BIM y diseñadora del área de asesoramiento en ingeniería ambiental para el tratamiento de agua/aguas residuales de Arcadis. “Debimos empezar con las conexiones existentes de la planta, y era fundamental que acertáramos”.
La planta de tratamiento de agua también debió permanecer en funcionamiento mientras las instalaciones se renovaban. Además, el equipo de Arcadis debió coordinar proyectos de actualización adicionales en un lugar de trabajo reducido, lo que incluyó un circuito eléctrico subterráneo de 7200 voltios y un sistema de ozono para el tratamiento adicional de las toxinas de las algas. Dado que tenía un plazo establecido por la EPA inminente, Arcadis planeaba trabajar con cinco subconsultoras externas, por lo que los flujos de trabajo y las comunicaciones eficientes eran esenciales.
El modelo 3D del edificio de tratamiento de efluentes muestra los equipos de tratamiento del agua, que incluyen filtros para eliminar las algas flotantes y presas para decantar las aguas tratadas y seguir filtrándolas.
El modelado 3D establece las bases
En 2016, Arcadis empezó la fase de diseño de la expansión de Collins Park, uniendo las dos nuevas cuencas con las actualizaciones de la instalación, lo que incluyó nuevas tuberías para llevar el agua sin tratar a través de un proceso de tratamiento de varias etapas a fin de purificarla para su consumo. Primero, Arcadis necesitaba un modelo preciso para capturar las condiciones existentes de la planta. Con datos de un sondeo del sitio y digitalizaciones 3D, el equipo usó ReCap para convertir los datos reales capturados en una nube de puntos y crear un modelo en Revit. Usando Infraworks, agregaron datos del GIS (geographic information system, sistema de información geográfica) para las superficies y los servicios públicos de la planta.
En los siguientes dos años, Arcadis desarrolló 13 modelos de Revit para el lugar e integró Navisworks y sus funciones de detección de interferencias para encontrar y reparar los errores de forma temprana. De esta manera, se prevenía el trabajo costoso y excesivo en el campo. Los modelos también fueron una herramienta interactiva para las revisiones junto con la ciudad: “Puedes explorar las mejoras y mostrarle a la persona propietaria cómo se verán terminadas”, afirma Smith.
De la realidad al modelo digital
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Las digitalizaciones 3D documentaron las condiciones existentes de la planta. Usando datos de la nube de puntos y tecnología de captura de la realidad, el equipo creó modelos 3D.
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El modelo 3D muestra la colocación del equipo para las cuencas de floculación, donde se agregan coagulantes para unir las partículas y las impurezas a fin de que se las pueda eliminar más fácilmente.
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Las capas superpuestas de realidad aumentada le permiten al equipo verificar el modelo 3D con el ambiente en el lugar para contribuir a identificar los problemas con la constructividad.
La colaboración remota a través de herramientas como los feeds de video en vivo de la planta, la captura de la realidad y BIM 360 fue fundamental para el proyecto.
La colaboración en la nube cambia la situación
Una vez que se completó el proceso de diseño de dos años, la licitación establecida se realizó en 2018, y comenzó la etapa de construcción en Collins Park. El equipo de BIM de Arcadis se mantuvo conectado con el equipo que se encontraba en la planta por medio de sesiones remotas de asistencia con feeds de video en vivo y captura de la realidad. Arcadis también tuvo la capacidad de supervisar el progreso de la construcción con fotografías de 360 grados de los lugares de trabajo activos e integrar los datos en un modelo del sitio que se registraba para que las personas del equipo exploraran virtualmente.
“También usamos la realidad aumentada y superpusimos las condiciones existentes sobre el modelo para ayudar a identificar cualquier problema con la constructividad”, afirma Nicholson. Con un casco Microsoft HoloLens, el equipo de construcción pudo usar las capas superpuestas del modelo 3D en el lugar en una experiencia de realidad aumentada para verificar la alineación del diseño y detectar y documentar cualquier diferencia.
Mira el video (1:27 min) para ver la experiencia de realidad aumentada que usó Arcadis en el lugar de la construcción a fin de superponer las condiciones existentes a un modelo 3D que le permitió verificar la alineación del diseño.
Conexión virtual de la oficina con el lugar de trabajo
Una vez que se completó el proceso de diseño de dos años, la licitación establecida se realizó en 2018, y comenzó la etapa de construcción en Collins Park. El equipo de BIM de Arcadis se mantuvo conectado con el equipo que se encontraba en la planta por medio de sesiones remotas de asistencia con feeds de video en vivo y captura de la realidad. Arcadis también tuvo la capacidad de supervisar el progreso de la construcción con fotografías de 360 grados de los lugares de trabajo activos e integrar los datos en un modelo del sitio que se registraba para que las personas del equipo exploraran virtualmente.
“También usamos la realidad aumentada y superpusimos las condiciones existentes sobre el modelo para ayudar a identificar cualquier problema con la constructividad”, afirma Nicholson. Con un casco Microsoft HoloLens, el equipo de construcción pudo usar las capas superpuestas del modelo 3D en el lugar en una experiencia de realidad aumentada para verificar la alineación del diseño y detectar y documentar cualquier diferencia.
La construcción de las cuencas 7 y 8 se coordinó como parte de una actualización significativa a 10 años de la instalación.
Listas para la próxima etapa de renovación
A finales de 2020, las cuencas 7 y 8 se completaron según el cronograma. “La adición 40 millones de galones de capacidad a la planta debió realizarse primero a fin de ganar capacidad para renovar el resto de la planta”, expresa Smith. “Los siguientes dos proyectos en los que estamos trabajando son las modernizaciones de las cuencas 1 a 6 y, luego, la renovación de la galería de tuberías de filtrado”.
Como parte de una actualización compleja a 10 años de USD 500 millones de todo el sistema de la planta de tratamiento de agua de Collins Park, la expansión de las cuencas 7 y 8 pudo mantener el rumbo a pesar de la interrupción de la COVID-19. Mientras la empresa de gestión profesional de construcciones empleada por la ciudad para supervisar el proyecto más grande adaptaba las restricciones en el tamaño de los equipos y los problemas en la cadena de suministro, Arcadis no perdió ninguna oportunidad: Utilizando las capacidades de colaboración remota, el equipo de diseño pudo visitar el lugar de trabajo y mantener los protocolos de seguridad.
Las fotografías del sitio y los modelos 3D podían integrarse en un modelo de registro del sitio de 360 grados.
1000 horas de diseño ahorradas; plazo corto cumplido
Usando BIM Collaborate Pro durante el proceso de diseño, Arcadis ahorró más de 1000 horas de diseño en el proyecto de Collins Park, por lo que pudo cumplir con el plazo corto de la licitación de la OEPA. La coordinación del proyecto se mejoró eliminando los correos electrónicos y las descargas, que redujo las demoras a causa de las transferencias de archivos en un 80 %. Al trabajar directamente con los subcontratistas en la nube, todos podían ver los cambios en el momento.
“Todas las personas subcontratistas trabajaban en un único modelo. Algunas, era la primera vez que lo hacían”, afirma Smith. “Ayudó a perfeccionar las cosas y evitar errores. Todo está actualizado porque todas las personas trabajan en el mismo modelo”. Gracias a la mayor precisión, las personas contratistas podían proporcionar licitaciones de más alta calidad y minimizar los pedidos de cambio y las solicitudes de información. Las entidades proveedoras podrían prefabricar los equipos fuera del lugar para ensamblarlos de manera más rápida y precisa en el campo. “Les ahorró a las entidades contratistas tiempo y dinero”, afirma. “Por supuesto, eso se traslada a la persona propietaria y a la ciudad”
“Esta fue nuestra plataforma de lanzamiento para usar la colaboración en la nube. Estábamos considerando el uso y viendo los beneficios. Los resultados fueron buenos para todo el mundo, porque todos los proyectos que hacemos ahora son en BIM Collaborate. Todas las entidades subcontratistas están haciendo lo mismo”.
—Julie Nicholson, gerenta de BIM, América del Norte, Arcadis
La construcción de las nuevas cuencas 7 y 8 se realizó según lo previsto, a pesar de las perturbaciones por la pandemia de COVID-19. Ambas cuencas estaban funcionando en la primavera de 2020, y el trabajo de finalización se completó más adelante ese mismo año.
La tecnología respalda los sistemas resilientes de tratamiento de agua
Para 2023, la renovación de la planta de tratamiento de agua Collins Park estará completa, y todas las cuencas se habrán actualizado con los estándares de tecnología y diseño que hacen que el sistema sea más resiliente. Arcadis entregará un modelo de BIM tal como se construyó que puede servir como la única fuente de verdad para el mantenimiento y las operaciones de la planta, así como defender el sistema contra floraciones de algas nocivas para evitar que se repita la crisis de agua de 2014.
Arcadis cumplió con el desafío de actualizar una planta de agua antigua usando modelado 3D y colaboración en la nube. El ahorro de tiempo y dinero que experimentó la compañía en el proyecto de Collins Park convenció a Arcadis de que adoptara BIM Collaborate Pro y Revit en toda la organización global, y llevó consigo a las entidades subconsultoras que trabajaron con ella. Al estandarizar completamente los flujos de trabajo mejorados, los beneficios se trasladarán a todos los proyectos futuros de diseño de sistemas de agua y tratamiento de aguas residuales.
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