¿Qué es un formato de archivo BIM? BIM frente a CAD.

La historia del programa CAD (diseño asistido por ordenador) es relativamente larga. El CAD ofrece la posibilidad de crear modelos detallados tanto en 2D como en 3D. Por ello, muchas empresas han confiado en el programa CAD durante años. Sin embargo, con el auge del BIM (gestión de la información de construcción) en los últimos años, muchos pensaron que la transición entre ambos sería tan sencilla como convertir los archivos de un formato a otro.

Por desgracia, no es tan fácil. Dado que las diferencias entre BIM y CAD van mucho más allá de los formatos de archivo, la transición es mucho más complicada que el mero proceso de conversión de datos. Incluso la historia de estos dos términos es totalmente diferente, y por la historia es por lo que vamos a empezar.

Historia del BIM

El BIM existe como tecnicismo desde la década de 1970, más o menos cuando aparecieron las herramientas de software de modelado de edificios. Sin embargo, eran caras e inadecuadas para un uso generalizado. El término «BIM» se utilizó por primera vez en 1992 en un artículo de F.P. Tolman y G.A. van Nederveen. El BIM debe el comienzo de su ola de popularidad a Autodesk, ya que la empresa de programas publicó un libro blanco titulado «Building Information Modeling» en 2002.

Aunque el BIM no es tan antiguo como el CAD, siempre ha tenido su nicho: la arquitectura. Los arquitectos son el principal público objetivo del BIM, ya que proporciona funciones avanzadas y simplifica todo el proceso de diseño. Las demás ventajas del BIM son consecuencia de su propósito original, que ha demostrado funcionar bien. La popularidad del BIM es cada vez mayor e influye regularmente en la forma en que se diseñan y ejecutan los proyectos de construcción.

Historia del CAD

El CAD tiene una historia mucho más larga que el BIM, aunque no hay un único acontecimiento al que se atribuya su creación. A menudo se citan dos acontecimientos, uno en 1957 y otro en 1960. En 1957, el Dr. Patrick Hanratty lanzó Pronto, el primer sistema de programación que utilizaba el control numérico. A menudo se llama al Dr. Hanratty «el padre del CAD» porque este acontecimiento es el primero de los dos. En 1960, el estudiante del MIT Ivan Sutherland creó Sketchpad, el primer programa que permitía crear dibujos técnicos con un ordenador.

El debate sobre qué acontecimiento es el verdadero origen del CAD sigue abierto, pero ambos contribuyeron de forma significativa a la industria y a la creación del software de CAD. El software CAD sigue evolucionando y cambiando en la actualidad, y la tecnología aeroespacial es sólo un ejemplo de la importancia del CAD para las tareas de construcción de hoy en día. El CAD se ha convertido en un estándar de facto para cualquier forma de ingeniería y es un requisito laboral para los ingenieros.

CAD y BIM: la definición

CAD

El diseño asistido por ordenador (CAD) es el uso de la tecnología informática para crear archivos de diseño y documentación. Suele utilizarse en proyectos que requieren que varias piezas y componentes diferentes encajen a la perfección. Con el CAD pueden crearse modelos tanto en 2D como en 3D, ya que el programa ha evolucionado en los últimos treinta años, facilitando y agilizando el trabajo en proyectos más complejos.

La adopción generalizada del programa CAD comenzó hace bastante tiempo. Uno de los primeros factores decisivos fue la larga lista de directrices de fabricación de las industrias automovilística y aeroespacial que obligaron a los fabricantes a adaptar sus procesos para seguir el ritmo de la demanda. Esto empezó hace unas dos décadas, y ahora el CAD es un requisito para que los actores del mercado industrial sean al menos algo competitivos frente a los demás.

Algunas de las ventajas más significativas del CAD como conjunto de herramientas autónomo, y sin pensar en la comparación BIM-CAD, son:

• Comunicación más sencilla – es una forma fácil de que los distintos equipos se comuniquen entre sí sobre partes específicas de un proyecto y con la ayuda de un modelo 3D existente.
• Retroalimentación y aportaciones de los usuarios – la capacidad del CAD para tomar los conceptos más inusuales y convertirlos en diseños completos en tres dimensiones es una gran ventaja en la fase de diseño que no puede ignorarse, y permite a los diferentes equipos y especialistas dar retroalimentación en sus campos específicos de trabajo.
• Visualización – aunque esta capacidad ofrece muchas ventajas diferentes, el mero hecho de que las ideas del proyecto puedan visualizarse en las fases más tempranas de su realización permite tener mucha más perspectiva y visión.
• Ingeniería estructural – la capacidad del CAD para ofrecer funciones específicas para diversos sectores le permite ser una herramienta muy versátil que puede abarcar múltiples enfoques del diseño y la planificación.
• Herramientas completas – El CAD ofrece muchas funciones que ayudan a una mejor visualización del proyecto y, al mismo tiempo, proporcionan un nivel de personalización sin precedentes.

Como casi cualquier tecnología o sistema existente, el CAD también tiene desventajas, algunas de las cuales también figuran en la lista de diferencias entre BIM y CAD. Por un lado, el CAD es una tecnología que consume bastantes recursos, a pesar de que existe desde hace tiempo. Uno de los requisitos previos para el CAD es un servidor en la nube, lo que hace que el coste de implantación del CAD sea mucho mayor para las empresas más conservadoras.

Además, a pesar de todos sus intentos de facilidad de uso, el software de CAD sigue siendo un programa relativamente complicado al que acostumbrarse. Existe una curva de aprendizaje y un coste de formación. Esto también limita el número de expertos en CAD en el sector. Otro problema del CAD es la desconexión con la realidad a la hora de ensamblar diferentes piezas. Se puede hacer en CAD con facilidad, pero en la realidad, estas piezas deben soldarse o fijarse entre sí, lo que es muy diferente de simplemente conectar un detalle con otro en el programa CAD.

El CAD se sigue utilizando hoy en día para muchos fines diferentes en la gran mayoría de las industrias, como la ingeniería civil, la fabricación, el diseño de plantas, el diseño industrial, etc. Los formatos de archivo más populares para CAD son DXF, DWG, IGES, STEP, SAT y otros.

BIM

La gestión de la información para la construcción (BIM), por su parte, es un proceso totalmente nuevo de colaboración entre distintas partes para diseñar y construir proyectos utilizando modelos unificados en bases de datos unificadas. El grado de visualización que ofrece el BIM permite a los departamentos analizar y visualizar diversas opciones de diseño de forma conjunta y antes de que comience el proceso de construcción.

Técnicamente, la Gran Recesión de 2008 fue uno de los factores que más contribuyó a la adopción generalizada del BIM en la actualidad. Dio lugar a la desfinanciación de muchos proyectos de construcción comercial, y aún más quedaron en suspenso indefinido, deteniendo toda la industria masiva. Fue entonces cuando las empresas de AEC tomaron la iniciativa y empezaron a remodelar sus procesos operativos para incluir el BIM como un nuevo enfoque del diseño y la construcción con mucho énfasis en la colaboración. Ese cambio también llevó a otros participantes en el proyecto a actualizar sus enfoques de la construcción para mantenerse al día con la cantidad de información que la industria AEC podía proporcionar ahora, al tiempo que cosechaban todos los demás aspectos positivos del BIM como un enfoque completamente nuevo del proceso de construcción.

Una ventaja significativa del BIM es que los archivos BIM pueden mostrar representaciones digitales de diversas instalaciones en potencia con modelos ricos en información, incluidos sistemas eléctricos, HVAC, diversas partes estéticas como ventanas y puertas, etc. La piedra angular más significativa del BIM es, ante todo, la colaboración.

Por supuesto, BIM proporciona otras ventajas, también sin pensar en la comparación de BIM y CAD, como por ejemplo

• Detección de errores – es mucho más fácil analizar el diseño inicial con la ayuda de distintos equipos con BIM, ya que da acceso a todos los distintos equipos al mismo diseño del proyecto.
• Un proyecto como un proceso – el programa BIM presenta todo el proceso de creación de un edificio como una serie de pasos, lo que permite realizar diferentes mediciones y consideraciones lo antes posible para evitar la necesidad de reconstruir todo el proyecto.
• Detección de colisiones – en una nota más automatizada, BIM proporciona detección de colisiones para múltiples materiales y tipos de objetos diferentes, hasta los materiales del suelo, raíces y rocas del terreno que podrían interferir en la creación del proyecto.
• Más allá del 3D: las soluciones BIM pueden incluir múltiples dimensiones del proyecto en un único proceso de trabajo, así como cálculo de costes, limitaciones de tiempo, propiedades térmicas y acústicas, y mucho más.

Al igual que el CAD, el BIM tiene su parte de deficiencias y problemas. El reto más importante es la falta de adopción generalizada en la industria. Aunque el BIM se ha convertido en un enfoque más popular de la construcción en los últimos años, muchas empresas aún dudan en adoptarlo. Esta reticencia puede crear problemas innecesarios durante las interacciones entre empresas en cualquier proyecto.

Al menos parte de esta indecisión es comprensible, ya que su adopción puede resultar costosa para las empresas que nunca han utilizado el BIM. Aunque los beneficios a largo plazo de adoptar el BIM merecen la inversión, el enorme coste que supone una sola vez es un importante factor disuasorio para muchas empresas.

Otro problema potencial para quienes adoptan el BIM es que aún no es la norma del sector. La falta de expertos en el campo del BIM, sobre todo si se compara con sectores más antiguos como el CAD, hace que sea difícil encontrar especialistas en BIM para formar al personal.

CAD frente a BIM

Por supuesto, no habría comparación entre BIM y CAD si uno de ellos fuera perfecto en todos los sentidos. Incluso el BIM tiene problemas potenciales que pueden surgir en el futuro, empezando por el problema que tiene toda nueva tecnología en cualquier campo: la compatibilidad.

¿Cuál es el mayor problema del BIM?

El BIM no es una tecnología tan nueva como lo era hace unos años. La adopción generalizada de este enfoque, combinada con la variedad de ventajas que ofrece, está cambiando rápidamente la opinión general del sector. Y, sin embargo, el programa BIM aún tiene muchas cuestiones que superar, incluido uno de sus mayores problemas: la interoperabilidad. Todavía no existe una compatibilidad universal para todas las ramas posibles de la industria de la construcción, a pesar de que se realizan esfuerzos en este sentido con regularidad.

¿Por qué es preferible el BIM al CAD para los proyectos a gran escala?

Aunque el BIM tal y como lo conocemos hoy en día surgió hace bastante poco, ya existe una gran demanda por parte de los propietarios para que se les proporcione un modelo BIM as-built al final del proceso de construcción, lo que obliga a las empresas a realizar la transición cuanto antes.

Las propias empresas llevan décadas construyendo sus procesos en torno a programas CAD. Sin embargo, el auge del BIM como metodología ha llevado a muchos clientes del sector a comprender la gran diferencia de eficacia y rendimiento que puede obtenerse. Como tal, la parte de los clientes del mercado de la construcción ha empezado a elevar sus estándares en lo que respecta a la velocidad de los proyectos, los niveles de presupuesto, etc.

Llegados a este punto, resulta excepcionalmente difícil seguir siendo competitivo sin utilizar la metodología BIM de un modo u otro. Existe un límite a la eficacia que una empresa puede alcanzar utilizando únicamente enfoques tradicionales de gestión del flujo de trabajo, y las capacidades de una integración BIM adecuada son mucho mayores de lo que puede ofrecer cualquier sistema basado en CAD.

¿Cuáles son las principales diferencias técnicas entre los modelos CAD y BIM?

Las experiencias de visualización de los modelos CAD y BIM difieren bastante. En primer lugar, el objetivo principal de los modelos CAD es ofrecer representaciones muy detalladas de las estructuras utilizando un ángulo de visión algo estático. Un modelo BIM, por otro lado, está hecho para ser dinámico desde el principio, creando oportunidades para acercarse, alejarse y otras acciones dinámicas que pueden ser difíciles de realizar con los modelos CAD.

La razón principal de esta diferencia es el contexto de las distintas partes del modelo. Los modelos CAD no tienen el conocimiento de cómo pueden conectarse los elementos entre sí fuera de la perspectiva estática fundamental, lo que significa que las cosas no permanecen igual cuando se amplían o se amplían.

Un modelo BIM, por otro lado, incluye el contexto preciso, ya que trata con objetos en lugar de elementos geométricos, y estos objetos tienen algún tipo de «lógica» detrás de ellos (las puertas están unidas a las paredes, los suelos están unidos a los cimientos, etc.), lo que hace posible que esta lógica se tenga en cuenta cuando se intenta crear una perspectiva diferente del mismo modelo de producto.

¿Es posible convertir modelos CAD en modelos BIM?

Aunque la conversión en sí no es imposible, es definitivamente complicada. El mayor problema es la compatibilidad entre los distintos enfoques utilizados para crear modelos CAD y BIM. Incluso los modelos CAD con ricos conjuntos de datos no siempre pueden traducirse por completo al flujo de trabajo BIM, simplemente porque el formato de los datos del modelo CAD es incompatible con el flujo de trabajo BIM.

Cabe señalar que hay muchas excepciones a esta regla. Uno de los ejemplos más notables es el programa de Autodesk. La transferencia de archivos desde AutoCAD a Autodesk Construction Cloud (ACC) es relativamente indolora, y el proceso apenas conlleva pérdida de información. La misma lógica puede aplicarse a otros programas del mismo desarrollador, y también existen servicios de conversión independientes, pero a menudo no son tan eficaces.

Comparación directa de los enfoques CAD y BIM

Comparación de los programas CAD y BIM

La tabla anterior ofrece información relativamente básica sobre las diferencias entre CAD y BIM. Sin embargo, muchas otras diferencias sólo pueden mostrarse utilizando soluciones de software BIM y CAD específicas. Podemos intentar destacar estas diferencias utilizando dos grupos de ejemplos:

• Revit frente a SketchUp

Revit es mucho más complejo en comparación con SketchUp. Ambos pueden trabajar con modelos 3D, pero sólo Revit puede añadir información a diferentes elementos del modelo (HVAC, fontanería, etc.), creando un modelo BIM a partir de un modelo CAD. SketchUp es más fácil de manejar al principio, pero aprender todas sus capacidades lleva un tiempo, y no ofrece ningún tipo de funciones adyacentes al BIM por defecto. Esas capacidades pueden introducirse con plugins hasta cierto punto, pero ninguno es suficiente para crear un competidor BIM completo de Revit a partir de SketchUp.

• ArchiCAD frente a AutoCAD

Ambas soluciones ofrecen funciones de dibujo y modelado tanto en 2D como en 3D, pero el resto de características difieren enormemente. AutoCAD es una conocida aplicación CAD con una pronunciada curva de aprendizaje y un alto nivel de funciones de diseño y renderizado. ArchiCAD es una solución BIM con una curva de aprendizaje algo más suave y numerosas capacidades de colaboración, como la gestión del flujo de trabajo, el intercambio de datos, etc.

Aunque CAD y BIM son sistemas diferentes, es habitual que coexistan. La relación entre ambos es simbiótica, ya que el BIM necesita modelos detallados con los que trabajar y el CAD no puede proporcionar tanta información sobre cada aspecto de un modelo como el BIM. Casi todos los programas de BIM incluyen herramientas de CAD, y la mayoría de los programas de CAD cuentan ahora con algunas funciones de BIM, lo que ha dado lugar a una estrecha conexión entre ambos sistemas. Es probable que esta conexión se estreche aún más en el futuro.

Particularidades de los archivos BIM y CAD

No es raro que el CAD se utilice para todo tipo de diseño industrial de diversos conjuntos, incluidos smartphones, ordenadores, vehículos, aviones, etc. El BIM, por su parte, es una herramienta más específicamente relacionada con la construcción que suele utilizarse para diseñar y construir edificios, como escuelas, aeropuertos, oficinas, etc., pero se está convirtiendo rápidamente en el nuevo estándar de la industria en general.

La información adicional de estos archivos permite detectar colisiones, descubrir problemas y otras muchas funciones que pueden facilitar el proceso de construcción ya en la fase de diseño.

Por ejemplo, conocer los valores nominales de presión de una determinada pieza permitirá detectar que ésta no está fabricada con el material adecuado para soportar la presión a la que estará expuesta. Es comprensible que las distintas características de los modelos, especialmente las de rendimiento, ocupen mucho espacio en el contexto de los archivos CAD y, por lo general, se eliminen en el proceso de conversión de CAD a BIM.

Formatos de archivos CAD y BIM y tipos de datos

La respuesta a la pregunta «¿Qué es un archivo BIM?» está estrechamente ligada a los distintos formatos de archivo con los que pueden y no pueden trabajar las plataformas BIM. Es más fácil de digerir dividiendo todos los formatos en propietarios y no propietarios.

Formatos de archivo propietarios

Los formatos de archivo propietarios son aquellos que sólo puede leer el programa de una empresa concreta. Dado que el mercado de programas BIM es relativamente grande, existen muchos formatos diferentes. Algunos de los más populares hasta ahora son:

• NWD es el formato BIM propietario de Autodesk Navisworks; sólo puede abrirse en Navisworks Manage o Navisworks Freedom. Dos formatos de archivo con significados similares son NWC y NWF.
• RVT es el formato propietario de Autodesk Revit, y también incluye los formatos de archivo RTE y RFA.
• Los archivos de AutoCAD también juegan en su propia liga con el formato de archivo DWG , pero éste es también uno de los formatos de archivo CAD más populares de la época, y la mayoría de las aplicaciones de software basadas en CAD pueden abrirlo.

Un mito popular sobre el formato DWG es que sólo puede trabajar con modelos 2D. Esto, por supuesto, no es cierto, ya que los objetos 3D también pueden estar contenidos en este formato, ya sea mediante planos básicos o utilizando componentes/bloques completos. También existe el formato DXF (formato de intercambio de dibujos), que funciona con dibujos BIM. Es similar y algo mayor que DWG, pero tiene el mismo nivel de interoperabilidad que la mayoría de las plataformas CAD.

En cuanto a los formatos de archivo propietarios, compartir datos entre distintas soluciones de software puede resultar algo complicado, sobre todo si ambas soluciones carecen de soporte nativo para el mismo formato de archivo. En este caso, existen cuatro enfoques posibles para la colaboración:

• Intentar encontrar un plugin que proporcione interoperabilidad entre dos soluciones BIM específicas, si es que existe. Estos plugins no sólo son desarrollados por proveedores de software, sino también por programadores o empresas independientes.
• Exporte el modelo BIM en un formato de archivo diferente si existe un formato de archivo que admitan tanto el programa emisor como el receptor.
• Remodelar las piezas necesarias desde cero utilizando un programa BIM diferente.
• Convierta el modelo BIM a un formato de archivo no propietario como IFC. Este paso puede conllevar la pérdida de algunos de los elementos más sofisticados del modelo durante la conversión si el formato IFC no los admite.

Este último planteamiento nos lleva a cambiar de tema y hablar de formatos de archivo no propietarios.

Formatos de archivo no propietarios

Los formatos de datos propietarios de la industria están creando los esperados problemas de coordinación cuando se trata de interactuar con varios formatos de datos propietarios diferentes. Este problema puede resolverse convirtiendo los archivos a uno de los formatos no propietarios, utilizando plugins de compatibilidad, etc.

Los formatos no propietarios (abiertos) son neutrales respecto a los proveedores, a menudo de código abierto y desarrollados mediante la colaboración de la comunidad internacional. Algunos ejemplos son:

• COBie (construction operation building information exchange) es un formato BIM que permite compartir datos de activos, en lugar de datos geométricos o gráficos. Puede utilizarse para transferir documentos a través de las distintas fases del proyecto, desde el diseño hasta la construcción. Los archivos COBie se crean convirtiendo hojas de Excel con toda la información que se ha incorporado a un modelo BIM. Simplifica el proceso de entrega de la información a la vez que impulsa la colaboración gracias a que el tipo de archivo no es propietario.
• IFC (industry foundation classes) es el formato de archivo BIM no propietario más popular y es compatible con muchos programas, como Revit, Navisworks, Allplan, BricsCAD, etc. El problema es que este formato de archivo es de sólo lectura y no es apto para la edición. Los archivos IFC ofrecen muchas categorías de datos BIM diferentes, como formas, materiales, geometrías y datos espaciales. Dos formatos de archivo similares a IFC son ifcXML e ifcZIP, que son archivos XML con la información de los archivos de datos IFC y archivos IFC comprimidos, respectivamente.

Esto no quiere decir que éstos sean los únicos ejemplos de formatos de archivos BIM. Hay muchos otros ejemplos de extensiones propietarias en diferentes aplicaciones de software BIM, y el sector no propietario sigue desarrollándose. Por ejemplo, el formato de archivo .BIM es una incorporación muy reciente a esta lista.

Dotbim, o . BIM, es un formato de archivo BIM que se lanzó inicialmente en 2022. Se trata de un formato de archivo sencillo y de código abierto que, además, es totalmente gratuito y fomenta la interoperabilidad y la colaboración entre distintas soluciones. Su documentación consta de una página e incluye todo lo que puede ser relevante o digno de transmitirse entre distintas iteraciones de modelos BIM: geometría e información.

El elemento de geometría del formato de archivo .BIM sólo se transfiere mediante mallas trianguladas. Con esta decisión se pretendía simplificar la interacción y la exportación de una solución a otra. Muchas soluciones BIM admiten distintos tipos de geometría, y los tipos de geometría admitidos rara vez coinciden entre sí. Utilizar un único tipo de geometría muy común hace mucho más fácil eludir posibles problemas de compatibilidad en la exportación (como la desaparición de partes de la geometría porque una de las soluciones no admite un determinado tipo de geometría).

La forma en que los archivos .BIM gestionan las transformaciones también es relativamente sencilla: en primer lugar, sólo hay dos tipos de transformación disponibles. «Vector» describe la colocación de la malla, y «rotación» gira dicha malla a la posición correcta. Esta simplicidad también ahorra espacio en cuanto al tamaño total del archivo, ya que la misma malla puede reutilizarse y colocarse en todo el modelo varias veces y .BIM puede limitarse a recuperar la misma malla varias veces para construir un modelo.

La información almacenada en un modelo BIM con .BIM tampoco es especialmente difícil. Es posible adjuntar datos a cada uno de los elementos del modelo o al propio archivo .BIM. Los datos se almacenan mediante un diccionario sencillo, y un sistema básico de «clave-valor» adjunta información específica a un elemento singular (o a múltiples elementos).

El último elemento interesante de .BIM que merece la pena comentar es el hecho de que no existen planes de desarrollo futuros (a diferencia de IFC o COBie). El objetivo de .BIM era crear un formato de archivo sencillo que pudiera ser abierto por la mayoría de las soluciones BIM, e intentar añadir más funciones sólo conseguiría que este objetivo fuera más difícil de proporcionar debido a problemas de compatibilidad.

Volviendo al tema de CAD y BIM, hay algo más que merece la pena mencionar aquí en relación con la compatibilidad y la conversión. Aunque la conversión de archivos CAD a BIM es técnicamente posible, puede dar lugar a la pérdida parcial o total de datos, especialmente cuando se trabaja con archivos CAD avanzados con conjuntos de datos ricos. Para garantizar la conversión más segura, lo mejor es utilizar programas del mismo desarrollador. Por ejemplo, Autodesk ofrece un sencillo proceso de conversión de AutoCAD a Autodesk BIM 360 que no provoca ninguna pérdida de los datos del modelo CAD original.

El futuro de BIM y CAD

Por supuesto, estos no son los únicos ejemplos de diferentes formatos de archivos BIM. Sin embargo, se trata de un excelente ejemplo de la variedad existente entre los distintos formatos de archivo y de una eficaz fuente de información sobre las diferencias entre los sistemas BIM y CAD, sus archivos y sus principios.

Es fácil prever que el CAD y el BIM sigan desarrollándose mutuamente, incorporando tecnologías más avanzadas para agilizar el proceso de diseño. Es posible que llegue un momento en que ya no sea necesario redactar un proyecto desde cero. En su lugar, un sistema podría preproyectar automáticamente varias opciones de construcción si dispone de información como la capacidad de carga y la huella óptima.

Los recientes avances en inteligencia artificial, como ChatGPT, hacen que este futuro sea más posible. Las empresas tecnológicas compiten actualmente por añadir IA a diversas partes de sus productos y servicios. Por ejemplo, la versión más reciente de ChatGPT (versión 4) puede operar simultáneamente con solicitudes de texto e imágenes. Como resultado, la idea de una IA que pueda proporcionar un modelo CAD detallado de un edificio en cuestión de segundos ya no parece descabellada.