Progettare gli impianti elettrici nel processo BIM: vantaggi e soluzioni

Il BIM offre grandi opportunità nella progettazione e nel calcolo degli impianti elettrici.

Nell’esecuzione dei calcoli necessari alla propria attività, i progettisti delle varie discipline coinvolte nella realizzazione di un edificio utilizzano software specifici che richiedono l’inserimento di informazioni che potrebbero essere desunte da un modello digitale. Il BIM può essere di grande aiuto sotto questo aspetto. L’obiettivo di questo articolo è quello di analizzare i vantaggi che un progettista di impianti elettrici può ricavare dall’uso di un software di calcolo integrato nel processo BIM.

Vantaggi del BIM nella digitalizzazione del settore edile

Il settore dell’edilizia è uno dei più importanti nell’economia del nostro Paese.
Secondo la recente pubblicazione di Federcostruzioni “Edificio 4.0: Costruire digitale per un’Italia più sociale, più sicura, più sostenibile”, il sistema delle costruzioni, e i settori a esso collegati, realizzano un giro d’affari che supera i 400 miliardi di euro/anno e danno lavoro a circa 2,6 milioni di persone: il 12% dell’occupazione nazionale.
Nonostante ciò, quello delle costruzioni è uno dei settori meno digitalizzati, con le relative conseguenze sul suo livello di produttività.
Cosa si intende per digitalizzazione? Facendo riferimento alla definizione fornita dal “Manuale per l’introduzione del BIM da parte della domanda pubblica in Europa”, la digitalizzazione consiste nell’adozione, o nell’aumento dell’uso, delle logiche e delle tecnologie digitali da parte di un’entità quale, ad esempio, un’organizzazione, un settore industriale o un Paese. L’introduzione del Building Information Modeling (BIM) costituisce la digitalizzazione del settore delle costruzioni.

La tecnologia BIM è un buon modo per affrontare i problemi dei costi e degli sprechi attraverso l’ottimizzazione della progettazione e una migliore gestione delle risorse (A Project-Based Quantification of BIM Benefits).
La disponibilità di informazioni aggiornate e attendibili nel corso dell’intero processo edilizio, dagli studi preliminari fino alla gestione dell’opera realizzata, consente di ottimizzare ciascuna fase.
Nella progettazione si riducono i tempi, si aumenta il livello di affidabilità nella stima dei costi, si riduce la possibilità di commettere errori, si possono coordinare la progettazione architettonica con quella strutturale e con quella impiantistica.

Sia durante la costruzione, che nella successiva manutenzione dell’opera, strumenti di realtà aumentata abbinati a schemi as-built disponibili in formato digitale, insieme alle informazioni digitalizzate dei componenti effettivamente installati, agevolano sia le attività di direzione lavori, sia quelle che richiedono, anche dopo diversi anni, la conoscenza dell’esatta disposizione degli impianti, dei componenti installati, e le rispettive caratteristiche tecniche.

Il già citato documento di Federcostruzioni afferma che il risparmio annuale conseguibile grazie alla digitalizzazione nelle fasi di progettazione e di costruzione si possa stimare compreso tra i 20,4 e i 32,2 miliardi di euro.
Considerate queste cifre, e i vantaggi che deriverebbero da una digitalizzazione più spinta del settore, appare scontato che anche il Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti se ne sia interessato come testimoniato dall’emissione del decreto 1 dicembre 2017 n. 560, che stabilisce le modalità e i tempi di progressiva introduzione dell’obbligatorietà dei metodi e degli strumenti elettronici di modellazione per l’edilizia e le infrastrutture, nelle fasi di progettazione, costruzione e gestione delle opere.

Dal BIM alla progettazione degli impianti

Nella progettazione sono spesso utilizzati software per la modellazione tridimensionale dell’involucro. I modelli così ottenuti possono essere utilizzati per calcolare i fabbisogni di energia e le potenze che devono essere fornite dagli impianti HVAC ed elettrici. Tali informazioni sono utili nella progettazione degli impianti. La condizione ottimale sarebbe quella in cui vengono usati software di calcolo specifici per ciascuna disciplina, ma integrati nel processo BIM, che possano prelevare le informazioni utili dal modello, utilizzarle per effettuare i calcoli necessari alla progettazione e/o alla verifica dell’impianto, e restituire i risultati nel modello BIM in seguito all’elaborazione.

Un passo successivo consiste nel realizzare il disegno tridimensionale degli impianti, che aiuta a minimizzare quei conflitti, errori e dimenticanze che spesso si manifestano quando viene utilizzato il solo disegno bidimensionale. I software che consentono di effettuare questo tipo di rappresentazioni grafiche sono identificati con l’acronimo di MEP (Mechanical, Electrical and Plumbing).

L’individuazione delle interferenze effettuata mediante il BIM può aiutare a ridurre gli errori nella fase costruttiva, e a contenere gli sprechi di risorse derivanti dalla necessità di effettuare correzioni che a loro volta imporrebbero di dover rifare parte del lavoro già svolto.

I vantaggi del BIM nella progettazione degli impianti elettrici

Il disegno tridimensionale offre evidenti vantaggi nella progettazione degli impianti, ma costituisce solo una parte del processo progettuale che li riguarda. Questo soprattutto nel caso degli impianti elettrici. Infatti, dopo aver definito le caratteristiche elettriche e la disposizione delle apparecchiature, dei quadri e delle apparecchiature di alimentazione, è necessario analizzare il percorso dei cavi, le caratteristiche ambientali e di posa, nonché i rischi specifici (incendio, esplosione). Utilizzando queste informazioni, il progettista elettrico dovrà ricavare i coefficienti specifici per il dimensionamento dei cavi e per la successiva scelta delle apparecchiature elettriche di protezione.

Dopo aver effettuato un predimensionamento, lo specialista elettrico dovrà valutare le caratteristiche dei supporti, delle passerelle e dei condotti per il passaggio dei cavi. Il tutto, tenendo sotto controllo i costi.

Queste sono solo una parte delle attività che il progettista deve svolgere al fine di completare il progetto elettrico. Se, come accade molto spesso, i calcoli venissero eseguiti mediante software non integrati nel processo BIM, questo impedirebbe di sfruttare completamente le potenzialità della digitalizzazione.

Cosa accade poi, nella gestione delle varianti al progetto e nella successiva manutenzione e gestione durante il ciclo di vita dell’opera?

Nell’introduzione abbiamo accennato ai vantaggi derivanti dalla disponibilità, per ciascun componente installato, delle rispettive caratteristiche tecniche. Tale disponibilità consente una più agevole manutenzione dell’edificio e degli impianti. Per avere un esempio al riguardo, si consideri la necessità di sostituire un componente elettrico ormai obsoleto in un impianto ancora perfettamente funzionante. Il manutentore, attraverso il modello BIM, potrà avere immediata accessibilità alle informazioni relative al componente. Ciò consentirà un intervento rapido, e la sostituzione del componente con uno nuovo che abbia caratteristiche equivalenti, risparmiando la necessità di cercare informazioni in cataloghi cartacei datati e di non sempre facile reperibilità. Questo passaggio richiede però una riflessione più approfondita. Se la sostituzione non avvenisse con un componente esattamente equivalente a quello originale, per motivi economici, di disponibilità del prodotto, o nel caso in cui con l’occasione della manutenzione si desiderasse effettuare una miglioria all’impianto, sarebbe necessario verificare se il sistema di distribuzione esistente, le protezioni elettriche, e in sintesi tutto l’impianto elettrico o una sua parte, necessitassero di una revisione.

Un altro caso, simile in parte a quello già citato, si verifica quando negli anni sono state effettuate più modifiche all’impianto esistente, che prese singolarmente non hanno richiesto un adeguamento dell’impianto, ma nello stato di fatto l’impianto elettrico si presenta significativamente diverso rispetto a quello originale.

Anche in questo caso, la rappresentazione grafica tridimensionale dell’impianto non è sufficiente: è necessario che le modifiche effettuate all’impianto vengano riportate sullo schema unifilare affinché il progettista elettrico ne possa prendere visione e possa procedere a un ricalcolo della rete e dei componenti della stessa che potrebbero essere influenzati dalla variante.

Se fosse necessario provvedere alla posa di nuovi cavi, il progettista elettrico dovrà analizzare gli spazi disponibili nei condotti esistenti, o sulle passerelle già presenti, verificandone il peso in seguito alla nuova installazione, e nel caso di non disponibilità di vie adatte alla posa, dovrà suggerirne una nuova installazione. Questa indicazione, effettuata da parte del progettista elettrico, dovrà essere comunicata al responsabile della manutenzione e della gestione, che effettuerà una analisi economica e deciderà se e come effettuare le modifiche suggerite.

Se il progetto fosse digitalizzato, e se il progettista utilizzasse un software di calcolo elettrico sincronizzato con il modello BIM, la verifica del progetto in seguito alle varianti sarebbe estremamente rapida e meno onerosa rispetto a quella che si avrebbe se fosse necessario ricostruire o modificare uno schema unifilare sviluppato anni prima, e in alcuni casi anche da parte di un altro tecnico.
Da quanto affermato si desume che è possibile usufruire, anche nella progettazione elettrica, dei vantaggi derivanti dalla digitalizzazione BIM. A tal fine è necessario che il software di calcolo elettrico sia in grado di importare e gestire un modello dell’edificio, possibilmente realizzato secondo lo standard IFC, che ne consente l’utilizzo anche nel tempo e in modo indipendente dalla piattaforma usata per la creazione del modello. Il software di progettazione elettrica dovrà essere in grado di sovrapporre più file IFC in modo tale da mettere in evidenza le modifiche apportate e le varianti proposte. Infine, il progettista elettrico dovrà essere in grado di comunicare, al responsabile del progetto, le modifiche da lui proposte al fine di adattare il progetto alle necessità dell’impianto elettrico.

La soluzione è elec calc^TM BIM

elec calc^TM BIM è la soluzione di Trace Software International alla necessità di integrare la progettazione dell’impianto elettrico BT/MT nel processo BIM.

Fig. 1 - elec-calc™ BIM di Trace Software International

elec calc^TM BIM è un software di calcolo elettrico che può importare un file in formato IFC contenente il modello 3D. Questo modello sarà sempre disponibile grazie a un visualizzatore 3D integrato nel software stesso.

Fig. 2 - Visualizzatore 3D integrato in elec calc^TM BIM

elec calc^TM BIM è un software Open BIM e come tale accetta file IFC generati da diverse piattaforme. Inoltre, per semplificare l’interscambio di informazioni con Revit^®, è stato sviluppato uno specifico plugin.

Il progettista elettrico può creare lo schema unifilare dell’impianto inserendo i simboli, o utilizzando delle funzioni di completamento automatico in base alle informazioni ricavate dall’IFC importato. È possibile definire il passaggio dei cavi e, mediante la funzione di Auto Routing, collegare ciascun carico con il rispettivo quadro o distributore, e quindi con l’alimentazione elettrica. In questo modo, le lunghezze dei cavi saranno calcolate automaticamente, con grande risparmio di tempo e con la certezza di non aver commesso errori o dimenticanze.

Inoltre, saranno rappresentate graficamente le informazioni riguardanti il grado di riempimento delle canaline e il loro peso al fine di poterle dimensionare correttamente.

Fig. 3 - elec calc^TM BIM consente di visualizzare il grado di riempimento delle canaline e il loro peso

elec calc^TM BIM consente l’importazione di più file IFC contemporaneamente, in modo tale da poter visualizzare e gestire le revisioni, che sono rappresentate graficamente con colori diversi nel visualizzatore 3D, e sono riportate con delle note sullo schema unifilare dell’impianto.

Fig. 4 – Gestione delle revisioni in tempo reale in elec calc^TM BIM

Se il progettista elettrico necessitasse di chiedere delle modifiche al progetto generale, per esempio l’installazione di un nuovo supporto per la posa di alcuni cavi, potrebbe comunicarle utilizzando il formato BCF, grazie a uno specifico comando presente in elec calc^TM BIM. Questo strumento potenzia e semplifica l’interscambio di informazioni tra soggetti responsabili di discipline diverse, coinvolti nello sviluppo dello stesso progetto.

Fig. 5 - In elec calc^TM BIM è disponibile lo strumento BCF che semplifica la comunicazione tra i responsabili della progettazione dei diversi impianti

In sintesi, elec calc^TM BIM è più di un software di calcolo: è l’anello di congiunzione tra il disegno 3D e il calcolo elettrico, e come tale porta i vantaggi del BIM nel settore della progettazione elettrica.

I progettisti che desiderano testare elec calc^TM BIM possono chiedere una versione di prova gratuita.