BIM en el diseño de plantas depuradoras

La adopción del BIM en el diseño de plantas depuradoras de aguas residuales ofrece beneficios concretos en términos de eficiencia de proyecto y reducción de errores, aspectos especialmente relevantes en infraestructuras complejas como estas. Sin embargo, los desafíos técnicos propios de este ámbito exigen enfoques especializados que superan las prácticas MEP BIM convencionales aplicadas en edificios.

Retos técnicos en la modelización BIM de plantas depuradoras

Las plantas depuradoras presentan retos de modelización específicos que las diferencian de los sistemas MEP habituales. A diferencia de las redes MEP estándar de edificación, las tuberías de aguas residuales operan con alimentación gravitatoria, donde secciones insuficientemente dimensionadas generan problemas de drenaje, mientras que secciones sobredimensionadas favorecen la formación de sedimentos y obstrucciones progresivas.

Revit por sí solo ofrece funcionalidades MEP básicas, pero para aplicaciones tan complejas como las plantas depuradoras es fundamental disponer de herramientas que optimicen la modelización de redes MEP y faciliten la coordinación entre disciplinas.

Una solución integrada para un diseño sostenible

MagiCAD for Revit facilita la rehabilitación sostenible de las plantas de tratamiento de aguas mediante una profunda integración con los procesos BIM. Permite el diseño, cálculo y optimización precisos de los sistemas MEP que contribuyen directamente a objetivos ambientales como la reutilización del agua y el control de emisiones.

El proceso de modernización comienza con estudios preliminares y levantamientos exhaustivos, que incluyen topografía aerofotogramétrica georreferenciada con drones y escaneado láser portátil para generar una nube de puntos, base para crear un modelo arquitectónico Scan-to-BIM del estado existente.

A partir de ahí se genera un modelo federado de proyecto que integra todas las intervenciones previstas y distingue visualmente las redes existentes de las nuevas líneas proyectadas. Este enfoque metodológico permite una coordinación eficaz entre todas las disciplinas implicadas.

MagiCAD opera como un software completamente integrado dentro de Revit, garantizando una compatibilidad del 100 % y un flujo de trabajo BIM continuo y eficiente, lo que permite a los equipos permanecer en el mismo entorno de trabajo durante todas las fases del proyecto.

Caso de estudio: Rehabilitación de una planta depuradora en Ginosa (Puglia) – Astra Engineering

El caso de estudio presentado en el webinar (grabación disponible), desarrollado por Astra Engineering S.r.l., aborda el refuerzo y la modernización de una planta depuradora de aguas residuales urbanas en el municipio de Ginosa (Puglia). La intervención se diseñó a nivel de viabilidad técnico-económica para una licitación integrada y responde a múltiples objetivos:

• Incremento de la capacidad de la instalación: aumento de aproximadamente 22.206 a 25.900 habitantes equivalentes (AE)
• Adecuación normativa: cumplimiento del Reglamento Regional n.º 13/2017 de la Región de Puglia para las secciones primarias (pretratamientos y ecualización)
• Sostenibilidad ambiental: implantación de la reutilización agrícola de las aguas tratadas, conforme al DM 185/2003
• Control y tratamiento de emisiones: captación y tratamiento de emisiones odoríferas mediante biotrickling
• Adecuación de la red de aguas pluviales: refuerzo de la red de recogida y drenaje mediante la incorporación de pozos, tuberías y sumideros
• Seguridad del personal: monitorización de la exposición de los operarios a agentes químicos en espacios confinados

El emplazamiento presenta importantes restricciones paisajísticas e hidrogeológicas, además de requerir evaluaciones ambientales y la integración de nuevas infraestructuras con las existentes.

Retos de proyecto y condicionantes territoriales

La instalación presentó diversas criticidades específicas que requirieron un enfoque integrado:

1. Condicionantes paisajísticos: el municipio de Ginosa presenta restricciones de interés paisajístico debido a la proximidad a una gravina
2. Condicionantes hidrogeológicos: localización en un área fluvial/colinar que requiere autorización por parte de los organismos de cuenca
3. Evaluación ambiental: necesidad de verificación de sometimiento a evaluación de impacto ambiental (VIA) para plantas depuradoras con una capacidad superior a 10.000 habitantes equivalentes
4. Integración con las instalaciones existentes: ampliación en el área este, actualmente en desuso y sujeta a procesos de modernización

Solución implementada

El enfoque BIM integrado permitió abordar de forma sistemática todas las fases del proceso de rehabilitación. En particular, MagiCAD se utilizó específicamente para la modelización de redes de instalaciones tanto en presión como en gravedad, así como para el dimensionado de las líneas de aspiración destinadas al tratamiento de emisiones odoríferas, demostrando la eficacia del software en la gestión de redes de instalaciones complejas dentro del flujo de trabajo BIM global.

Proceso operativo para la rehabilitación sostenible

1. Actividades preliminares y adquisición de datos (estado existente)

El proceso se inició con una adquisición exhaustiva de los datos existentes mediante múltiples actividades integradas:

• Análisis del contexto: verificación de la zonificación urbanística y de los condicionantes paisajísticos regionales
• Verificación de sometimiento a evaluación ambiental (VIA): requerida para plantas depuradoras con una capacidad superior a 10.000 habitantes equivalentes
• Recopilación de la documentación técnica disponible proporcionada por la entidad adjudicadora
• Levantamiento topográfico aerofotogramétrico georreferenciado mediante dron (DJI Mavic)
• Levantamiento con escáner láser mediante instrumentación portátil (Leica BLK2GO) para una cartografía precisa
• Inventariado de la instalación y recopilación de los datos de placa de las equipaciones existentes
• Estudios ambientales (ruido, emisiones, paisaje) y caracterización geotécnica
• Caracterización estructural de las balsas existentes e investigación olfatométrica para identificar las fuentes de emisión odorífera

Gracias a la interpolación de los levantamientos topográficos y de escáner láser fue posible generar una nube de puntos, fundamental para crear un modelo arquitectónico Scan-to-BIM del estado existente de la planta.

2. Scan-to-BIM y creación del modelo inicial

Tras la definición del Plan de Gestión de la Información (PGI) y del nivel de detalle (LoD) conforme a la norma UNI 11337-4, la nube de puntos generada a partir de los levantamientos se utilizó para crear un modelo arquitectónico completo mediante Scan-to-BIM. A partir de este modelo se desarrollaron el modelo estructural y el modelo MEP de la instalación en configuración de estado existente.

Gracias al uso de MagiCAD, se reconstruyeron dentro del modelo BIM todos los recorridos de las instalaciones existentes, clasificados según su uso:

• Línea de aguas (proceso de depuración)
• Líneas de bypass para vertido
• Línea de fangos
• Líneas de drenaje
• Línea de aire comprimido
• Línea de aguas pluviales

3. Generación del modelo de proyecto federado

Las tres disciplinas (arquitectónica, estructural y MEP), combinadas con los modelos locales de las distintas estaciones de tratamiento, permitieron la creación de un modelo federado de proyecto, en el que se implementaron todas las nuevas intervenciones previstas para la adecuación y el refuerzo de la instalación.
Las nuevas líneas de proyecto se diferenciaron visualmente de las líneas existentes tanto en planta como en el modelo tridimensional. Esta metodología BIM permitió una coordinación eficaz entre todas las disciplinas implicadas en el proyecto.

4. Diseño específico con MagiCAD: foco en las emisiones odoríferas

La contribución de MagiCAD en el proyecto se estructuró en dos fases principales:

• Reconstrucción de los recorridos de las instalaciones existentes dentro del modelo BIM
• Modelado de las nuevas líneas de instalaciones y dimensionado de las líneas de aspiración para el tratamiento de emisiones odoríferas

Para este último aspecto, que constituye el foco principal de la rehabilitación, el proceso siguió las siguientes fases operativas:

Fase 1: Preparación del proyecto y del dataset

• Configuración de los métodos y criterios de cálculo (dimensionado con velocidad estándar o creciente
• Definición de los parámetros de proyecto para el dimensionado automático de las redes
• Importación de los métodos en el proyecto activo mediante tablas de datos de proyecto

Fase 2: Definición de los componentes y de las series

• Creación de series de conductos y tuberías (acero inoxidable para instalaciones en superficie y PE100 para instalaciones enterradas)
• Definición de diámetros y accesorios asociados para su inserción automática
• Selección de dispositivos desde la biblioteca MEP de MagiCAD (la más completa de Europa, con objetos MEP verificados por los propios fabricantes)

Fase 3: Creación y configuración de los sistemas

• Asignación de una identidad formal a las redes a proyectar
• Creación de sistemas de instalaciones (aire de impulsión, aspiración, aguas residuales)
• Asignación de propiedades clave: nombre, material, tipo de cálculo y color distintivo

Fase 4: Modelado de la red

• Modelado operativo mediante herramientas integradas de MagiCAD para garantizar la coherencia del proyecto
• Instalación de componentes terminales (dispositivos de aspiración) conectados a los extremos de los conductos, con asignación de los caudales de proyecto correspondientes
• Modelado de redes de ventilación y redes hidráulicas diferenciadas por tipología, color y estado

Fase 5: Cálculo, equilibrado y análisis

• Uso de los motores de cálculo de MagiCAD para el dimensionado de la red y la verificación de su funcionamiento, aplicando un criterio de velocidad constante (valor utilizado en el proyecto: 7 m/s)
• Identificación de tramos desfavorables (por ejemplo, entre dos puntos de aspiración) para realizar modificaciones específicas de diámetro manteniendo la velocidad constante
• Análisis de los resultados en formato tabular, incluyendo dimensiones finales, caudales, velocidad del fluido, pérdidas de carga y ajustes de regulación de compuertas para cada elemento
• Verificación y optimización mediante el control de avisos, la identificación de circuitos desfavorables y la aplicación de las modificaciones necesarias
  

Capacidades avanzadas de diseño y optimización

Cálculos hidráulicos integrados para redes MEP

A diferencia del uso de Revit de forma aislada, MagiCAD incorpora las curvas de funcionamiento de los dispositivos en sus cálculos, lo que permite un dimensionado y equilibrado completos de las redes de instalaciones. En el caso específico del proyecto de Ginosa, esto permitió identificar las «vías desfavorables» dentro de las redes de aspiración e intervenir mediante ajustes específicos ad hoc para optimizar el rendimiento del sistema de tratamiento de emisiones.

Tratamiento de emisiones odoríferas: enfoque aplicado

Uno de los aspectos más relevantes del proyecto fue el uso de MagiCAD para el modelado y el dimensionado de las líneas de aspiración destinadas al tratamiento de las emisiones odoríferas. Este proceso incluyó:

Cálculo de los caudales de aire a tratar

MagiCAD calculó los caudales de aire a tratar a partir de los siguientes parámetros básicos:

• Estructuras / edificios inspeccionables: 5 renovaciones de aire por hora para presencia ocasional de operadores, 8 renovaciones de aire por hora para presencia continua
• Vasos con cubiertas a ras: 2 renovaciones de aire por hora cuando el espacio libre entre el intradós de la cubierta y la superficie del líquido es inferior a 1 m, 1 renovación de aire por hora cuando el espacio libre es superior a 1 m

Predimensionado de componentes

• Rejillas de aspiración para edificios y compuertas de regulación para aspiración directa desde las balsas
• Rejillas para toma de aire exterior destinadas al recirculado
• Materiales de las tuberías

Dimensionado del sistema

• 2 filtros con tecnología biotrickling: uno con un caudal nominal de 9.000 m³/h y otro de 5.000 m³/h
• Margen para posibles incrementos futuros de capacidad de tratamiento
• Número y dimensiones de las rejillas por estación, predimensionadas en función del caudal de aire a aspirar

Este cálculo preciso es crucial para garantizar un tratamiento eficaz del aire y para mejorar las condiciones de trabajo del personal.

Optimización en tiempo real

El software permitió modificar automáticamente los elementos del proyecto en tiempo real (dimensiones de tuberías o conductos) en función de los resultados de los cálculos, posibilitando simulaciones rápidas y una optimización iterativa hasta encontrar la solución más adecuada.

Recursos y soporte técnico

Biblioteca MEP completa

MagiCAD proporciona acceso a la mayor biblioteca MEP de Europa, con más de un millón de objetos reales de más de 300 fabricantes, además de objetos genéricos modificables o creables por el usuario, garantizando una modelización precisa con componentes del mundo real.

Localización y estándares

El software está localizado con estándares de cálculo italianos e internacionales, lo que lo hace adecuado para proyectos nacionales e internacionales en todas las fases, desde el diseño preliminar hasta la documentación as-built.

Formación y asistencia técnica

MagiCAD ofrece un soporte integral para maximizar la eficacia del software:

• Formación especializada: cursos en italiano para quienes se inician en el uso del software y cursos de actualización para usuarios avanzados, diseñados para ser operativos y eficaces desde el primer momento
• Asistencia técnica cualificada: equipo de soporte técnico italiano compuesto por profesionales MEP certificados por Autodesk con amplia experiencia en el sector
• Webinars y recursos online: programa periódico de webinars técnicos y acceso a contenidos de e-learning para profundización autónoma
• Plantillas localizadas: modelos de proyecto Revit específicos para el mercado italiano, listos para su uso y orientados a acelerar el inicio de los proyectos

Conclusiones

La integración de MagiCAD en los flujos de trabajo BIM para la modernización de plantas depuradoras representa un salto cualitativo significativo en el diseño de infraestructuras sostenibles. El caso de estudio de Ginosa demuestra cómo el uso específico de MagiCAD para el modelado y el dimensionado de las redes de aspiración destinadas al control de emisiones odoríferas puede integrarse de forma eficaz en procesos BIM más amplios, contribuyendo a soluciones técnicamente precisas y ambientalmente sostenibles.

La capacidad del software para combinar un modelado geométrico preciso, cálculos hidráulicos avanzados y optimización en tiempo real de las redes MEP supera las limitaciones tradicionales de los flujos de trabajo paralelos. La aportación específica de MagiCAD en el dimensionado de las redes de aspiración ha garantizado una alta productividad, precisión y control, elementos fundamentales para alcanzar los objetivos de sostenibilidad ambiental y de mejora de las condiciones de trabajo.

Este enfoque representa el futuro del diseño de infraestructuras hidráulicas, donde la precisión en la modelización de las redes de instalaciones MEP se integra con metodologías BIM avanzadas para crear soluciones técnicamente excelentes y ambientalmente responsables.