La evolución de la tecnología ha hecho posible la adopción de nuevas metodologías de diseño capaces de crear una representación digital de una planta industrial que integra toda la información necesaria para gestionar su ciclo de vida completo: desde la fase de diseño hasta la puesta en marcha y las posteriores actividades de mantenimiento.
Los modernos software de diseño de plantas industriales permiten hoy en día obtener una ventaja competitiva significativa. Estas soluciones incorporan funcionalidades para modelar tridimensionalmente cada componente y generar una representación gráfica 3D que permite identificar todos los elementos del sistema, desde las líneas de piping y las válvulas hasta los componentes de línea y los equipos. Gracias al uso de una representación virtual de la planta industrial es posible disponer de una visión detallada del proyecto y supervisar su rendimiento en tiempo real.
En este artículo analizamos qué son los gemelos digitales (digital twin), cuáles son sus ventajas en el diseño y la gestión de plantas industriales y de qué manera el uso de modelos 3D precisos facilita y acelera el trabajo de ingenieros y proyectistas.
Qué son y cómo funcionan los gemelos digitales
El término digital twin, conocido en español como gemelo digital, hace referencia a una representación virtual de una entidad física o de un sistema complejo, como una planta industrial, que permite la compartición e intercambio de información. El gemelo digital puede definirse como una réplica virtual de un elemento real, que permite analizar el comportamiento de los componentes para optimizar la eficiencia, la productividad y reducir el riesgo de fallos operativos.
El uso de gemelos digitales en la fase de diseño de plantas industriales permite validar la viabilidad de las soluciones adoptadas por los proyectistas mediante modelos 3D, ofreciendo además al cliente una simulación detallada de la productividad y eficiencia de la instalación. Hoy en día, el gemelo digital representa un elemento clave del proceso de transformación tecnológica del sector industrial, ya que permite digitalizar todo el ciclo de vida del proyecto, desde el diseño inicial hasta la retirada o sustitución de los componentes.
En este sentido, el digital twin puede considerarse una evolución del Building Information Modeling (BIM), el sistema informativo que integra procesos y herramientas interconectadas para gestionar toda la información relacionada con el diseño de una planta industrial. A continuación, analizamos las principales diferencias entre ambos enfoques y los software especializados en la modelación tridimensional.
Del Building Information Modeling al Digital Twin
A diferencia de los sistemas BIM, los gemelos digitales son modelos dinámicos que también pueden utilizarse para monitorizar y gestionar el rendimiento de una planta industrial. Mientras que el BIM se emplea principalmente para la planificación y el diseño, los digital twins se utilizan para la supervisión y la gestión operativa, ya que son capaces de proporcionar información agregada y detallada en tiempo real.
Este tipo de representación virtual puede actualizarse continuamente mediante los datos recogidos por sensores instalados en la planta, lo que permite a los ingenieros realizar simulaciones precisas y analizar variaciones mínimas en una amplia gama de parámetros, como vibraciones, temperaturas, velocidades y presiones.
Los modernos software de modelado 3D permiten crear el layout tridimensional de una planta industrial integrando funcionalidades alineadas con las tecnologías más avanzadas. Un ejemplo son las software de modelación 3D de ESAIN, que aceleran las actividades de diseño garantizando la precisión del modelo virtual. Entre las funciones más innovadoras se incluyen el enrutamiento automático de líneas, el vesting automático con tuberías y fittings, y el posicionamiento de componentes mediante sistemas de anclaje y referencias a puntos de la tubería.
Además, estos software permiten importar modelos 3D desarrollados con aplicaciones externas (como Archicad o Revit), modelar la planta de forma tridimensional y clasificar cada objeto conforme a los parámetros definidos por buildingSMART, la organización internacional que establece las directrices para la certificación BIM.
Ventajas del uso de gemelos digitales en plantas industriales
Con la creciente adopción de software BIM y de las tecnologías propias de la Industria 4.0, cada vez más empresas implementan gemelos digitales para la optimización y el control de procesos y prestaciones. El uso de digital twins ofrece múltiples beneficios, entre los que destacan:
- Facilitar el mantenimiento predictivo: los datos recogidos por los sensores proporcionan información precisa sobre el estado de cada componente, permitiendo actuar de forma anticipada y evitar situaciones críticas que puedan afectar a la continuidad del proceso productivo.
- Mejorar el rendimiento de la planta industrial: los gemelos digitales permiten simular y optimizar el funcionamiento de la instalación, identificar áreas de mejora y simplificar la fase de prueba de nuevas estrategias orientadas a la optimización de los procesos productivos.
- Reducir costes y desperdicios: los digital twins permiten detectar ineficiencias y consumos innecesarios de recursos, optimizando el funcionamiento de cada componente y reduciendo los costes operativos. La simulación digital disminuye la necesidad de pruebas físicas y acelera las fases de puesta en marcha y validación.
- Mejorar la eficiencia energética y la sostenibilidad: mediante el análisis del modelo 3D es posible evaluar el consumo energético de la planta e identificar puntos críticos para proponer soluciones que incrementen la eficiencia y contribuyan a la sostenibilidad global de la actividad industrial. Por ejemplo, el gemelo digital permite optimizar la gestión de materias primas, reducir distancias de transporte internas e implementar sistemas que disminuyan el consumo energético de equipos y componentes.
