Modelando_en_BIM_3D_y_4D_para_la_construcci_sn.docx

8/10/2019 Modelando_en_BIM_3D_y_4D_para_la_construcci_sn.docx

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Modelando en BIM 3D y 4D para la construccin: Caso Proyecto Universidad del Pacfico

Alcntara Rojas P. Vladimir(1)

Resumen: Hoy en da los proyectos de construccin requieren herramientas eficaces para gestionar la informacin del

proyecto, a pesar de ello, el sector construccin es una de las industrias que a nivel mundial tiene bajos niveles de

implementacin de TIC para mejorar o innovar sus procesos. Una tecnologa emergente es el uso de modelos 3D para

almacenar toda la informacin del proyecto, aprovechando varias de sus aplicaciones como modelar en 3D para

propsitos de compatibilizacin del proyecto, simulacin 4D del proceso constructivo o la cuantificacin de la cantidad

de materiales. En este paper se dar a conocer una serie de criterios a tomar en cuenta para modelar en BIM 3D y 4D,

los cuales han sido estudiados y desarrollados en el proyecto 1712: Edificio Educativo Universidad del Pacfico.

Palabras Clave: Building Information Modeling (BIM), BIM-3D, Preconstruccin virtual, Simulacin 4D

Objetivos1

1. Dar a conocer el proceso de preconstruccin virtual

tridimensional (3D), con recomendaciones y

procedimientos prcticos.

2.

Estudiar el proceso de simulacin 4D, con algunoscriterios prcticos desarrollados y estudiados en un

proyecto real.

3. Dar a conocer algunos factores clave que hicieron

posible la aplicacin del BIM en el proyecto, as

como los avances obtenidos.

Justificacin

Hace muchos aos se viene experimentando en el

mundo una revolucin tecnolgica, con el desarrollo de

herramientas que permiten integrar, a los procesostradicionales de construccin, tecnologa que permita

hacer ms eficiente el manejo de los proyectos.

Daniel Colwell (Mayo 2008) elabor un estudio sobre

la influencia de las TIC en la mejora de la productividad

para megaproyectos de construccin. Para ello utiliz la

herramienta de productividad desarrollada por

McTague/Jergeas (2002). Esta herramienta divide la

gestin de los proyectos de construccin en 14

componentes claves y a los cuales se les ha asignado un

peso expresado en forma de porcentaje para especificarel grado de importancia de dicho componente.

Como conclusin Colwell determina, basado en

opiniones de expertos y su propia experiencia, las siete

herramientas TIC ms influyentes para la industria de la

1Ingeniero Civil ([email protected])Control y Gestin de Proyectos - CGP

construccin, los cuales son mostrados en la Tabla 1.

Asimismo, el estudio tambin identifica los beneficios

de las herramientas TIC en las diversas fases de los

procesos de diseo y construccin.

Tabla N1.Herramientas TIC ms influyentes en la

construccin (Daniel Colwell, 2008)

N Herramienta TIC Peso

1 Software de Gestin deProyectos

85%

2 Modelado 3D y 4D 77%

3 Computacin mvil 73%

4 Software para planeamiento yprogramacin de obras

71%

5 Sistemas ERP 66%

6 Hojas de asistencia web 38%

7 RFID y cdigo de barras 32%

En este estudio, Daniel Colwell, identific al modelado

3D y 4D como una de las herramientas TIC que pueden

ser aplicados a la construccin dando beneficios y

mejoras en la administracin de: la programacin,

planeamiento del trabajo, calidad, seguridad, y

comunicacin. Colocndose en el segundo componente

TIC para la industria de la construccin ms influyente

con respecto a su aporte como herramienta de

productividad.

Building Information Modeling - BIM

El Modelado de la Informacin de la

Edificacin (BIM de sus siglas en ingls, Building

Information Modeling), es un concepto que tiene como

objetivo reunir toda la informacin de un proyecto en

una sola base de datos completamente integrada e
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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interoperable, que pueda ser utilizada por todos los

miembros del equipo de diseo y construccin, y al final

por los propietarios y operadores a lo largo de su ciclo

de vida.

Su objetivo es compartir informacin de las

diferentes disciplinas del proyecto, con la finalidad de

facilitar el diseo, la construccin y los procesos degerencia de la construccin.

Modelado BIM-3D para la construccin

El modelado en BIM-3D es el proceso de

representacin tridimensional y paramtrica de los

componentes de la edificacin, y debe ser entendido

propiamente como una preconstruccin virtual. Uno de

los mayores beneficios de modelar en BIM-3D es que

facilita el entendimiento de la secuencia constructiva,

mientras a su vez se van corrigiendo los problemas de

diseo encontrados en los planos por una cuestin de

lgica constructiva. Estos problemas, se dan por las

incompatibilidades e interferencias entre los planos y

por la falta de constructabilidad del diseo, que pueden

ser detectados durante el proceso de modelado,

ensayando en el modelo 3D todas las soluciones que

sean necesarias. Es decir, el modelado en 3D es el

proceso de preconstruccin, en donde identificamos los

problemas de diseo, y las resolvemos por medio de

alternativas prueba-error, que deben ser validadastcnicamente por los proyectistas y aprobadas

finalmente por el cliente, la gerencia o ambos, segn sea

el caso.

Para modelar en BIM-3D se tiene que seguir la

secuencia de construccin real de la edificacin. Es

decir, el proceso de modelado involucra varias fases

anlogas al proceso constructivo real, empezando en

orden por: (1) excavacin, (2) estructura, (3)

arquitectura bsica, (4) arquitectura detallada, (4)

instalaciones, (5) y equipamiento y mobiliario (Ver

Figura 1).

Fi gura 1.Fases del modelado en BIM para proyectos

de edificacin.

Tabl a N2. Componentes de cada uno de las fases del

proceso de modelado.

EstructurasElementos de concreto armado y

acero

Arquitectura

Bsica

Tabiqueras, Drywall, Cielos Rasos,

Mamparas

Arquitectura

Detallada

Coberturas de fachada y techo,

Puertas, Ventanas, Acabados enpisos, pared y techos, Barandas.

Instalaciones IIEE, IISS, IIMM, ACI, HVAC

Mobiliario y

Equipamiento

Mobiliario segn el diseo de

interiores y dems equipamientorequerido por los proyectistas y elcliente.

Modelado 3D del Proyecto Universidad del Pacfico

En el proyecto Universidad del Pacfico se

elabor el modelo BIM-3D de la edificacin a un nivel

de detalle como lo indica la Tabla N2. El desarrollo de

los modelos de arquitectura y estructuras, permiti

compatibilizar el diseo del proyecto, detectando

observaciones que fueron resueltas por medio de

Solicitudes de Informacin (SI) y reuniones de

coordinacin con los proyectistas. La Figura N2

muestra los detalles del auditorio del edificio educativomodelados en BIM.


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F igura 2. (Arriba) Vista desde el interior del auditorio,

(Abajo) Imagen fotorrealista de la misma vista.

De otro lado, por iniciativa de la Gerencia del

Proyecto, se subcontrat el modelado en BIM de las

instalaciones, modelndose en total cuatro

especialidades, siendo: (1) Agua Contra Incendio, (2)

Instalaciones Sanitarias, (3) Instalaciones Elctricas, (4)

e Instalaciones de Ventilacin, Calefaccin y Extraccin

de Aire. El modelado en BIM de estas instalaciones

permiti, por su lado, compatibilizar el diseo del

proyecto mediante un reporte adicional observaciones

que fueron derivadas a los proyectistas y resueltas con

anticipacin.

F igura 3. Vista 3D de los cinco niveles del edificio.

F igura 4. Vista 3D del auditorio.

Cada una de las fases del modelado en BIM

requiere de una revisin analtica del diseo del

proyecto con el fin de identificar incompatibilidades y

errores de coordinacin interdisciplinaria entre los

planos, con ello se generan fichas de observaciones quedeben ser reportados a los proyectistas involucrados. Al

final de este proceso de revisin e identificacin de

interferencias, se tiene que realimentar y actualizar la

informacin de los modelos BIM afectados a fin de

levantar los conflictos y generar unfeedbacktal y como

lo ilustra laFigura 5.

F igura 5.Esquema de deteccin y solucin de

interferencias e incompatibilidades usando modelos

BIM.

BI M y la industriali zacin de la construccin

El enfoque Lean Construction, introduce varios

principios que conducen a la ejecucin de procesos sin

prdidas que permitan ejecutar los proyectos ms

eficientemente enfocndose en el flujo de produccin.

Una de las maneras de mejorar este flujo es mediante el

uso de estructuras modulares y prefabricadas. La


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Con esta informacin, se elabor la

programacin de obra modificada (Vea laFigura 11), en

la que cada una de las filas de la programacin estn

asociados a un cierto proceso, y por ende, estn

vinculados a los objetos 3D que le corresponden. Por

ejemplo, la tarea VP1S1 concierne al proceso de vaciado

de todas las vigas del primer sector del primer piso.Asimismo, la tarea CP1S4, concierne al proceso de

vaciado de todas las columnas del cuarto sector del

primer piso. Se aprecia tambin que cada una de las

tareas de la programacin de obra modificada han sido

codificadas de tal forma que, a primera vista, nos de la

informacin de qu proceso ser ejecutado, adems de

dnde y cundo. Aunque la codificacin de las tareas

puede variar dependiendo del proceso a ejecutarse, en el

caso de la simulacin 4D de la estructura de concreto

armado se codific en base a la sintaxis mostrada en la

siguiente figura.

F igura 11. Tareas de la programacin de obra modificada.

Cada una de stas corresponde a procesos constructivos y

estn asociados a objetos 3D del modelo BIM.

La duracin de cada proceso se muestra en la

barra de tiempo del Diagrama de Gantt mostrado en la

Figura 11. En el caso de la simulacin del procesoconstructivo de la estructura de concreto armado, la

duracin de cada una de las tareas incluyen los tiempos

tecnolgicos de los siguientes subprocesos: el

encofrado, colocacin de acero, y termina en el da del

vaciado, sin tomar en cuenta el desencofrado. Estos

subprocesos, para efectos de visualizacin, son

diferenciados por los colores de los objetos y

transparencia de los mismos, es decir, la transparencia

en los objetos 3D de la simulacin indica que la tarea

est en pleno proceso.

En la Figura 12, se tiene un fotograma que

corresponde a la simulacin de este proceso

constructivo, en la que se aprecian los procesos que

sern ejecutados el da 17 de mayo de 2011. Segn se

observa en esta imagen, se da a entender que para eseda, las columnas del sector 1 y 2 del segundo piso ya

han sido vaciadas, mientras que en el sector 1 del mismo

nivel se estn encofrando los fondos de vigas y a su vez,

en el quinto sector del primer piso, se estn vaciando los

elementos horizontales conformado por vigas y losas.

F igura 12. Simulacin BIM-4D del proceso

constructivo de la estructura del proyecto.

BIM y los cambios en la forma de gestionar la

construccin de un proyecto de edificacin

Elaborar el modelo BIM-3D por especialidades

es el proceso que requiere mayor esfuerzo y demanda

mayor tiempo, proceso que no se debe abandonar en

plena construccin para mantener el modelo con los

cambios de diseo vigentes, de esta manera el modelo

BIM puede resultar un as-build entregable para el

cliente al final de la etapa de construccin.

Adicionalmente, utilizar los modelos BIM en

obra trae una serie de beneficios subjetivos a cada

integrante del equipo del proyecto, como que cada uno

puede extraer informacin del modelo para los fines que

ms le resulte conveniente, como por ejemplo: El

ingeniero de Prevencin de Riesgos y Gestin

Ambiental (PDRyGA) puede utilizarlo para hacer

evaluaciones de seguridad y observar las zonas de


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mayor riesgo de la obra, el ingeniero de planificacin

puede evaluar los layouts del proyecto (Figura 13), el

ingeniero sanitario o elctrico puede planificar el

montaje y colocacin de sus instalaciones, etc.

F igura 13.Los layouts del proyecto pueden obtenerse

directamente del modelo BIM.

De la misma manera, gestionar un modelo BIM-

3D apoyndose de otras TIC, estimula el trabajo en

equipo para mejorar la toma de decisiones en las

reuniones de coordinacin con el resto de involucrados

del proyecto. Siendo una herramienta efectiva para las

reuniones externas con los proyectistas y el cliente, para

las reuniones internas de produccin y planificacin con

los ingenieros del staff del proyecto, y otras reunionesde produccin con los capataces, personal de campo y

subcontratistas.

F igura 14.Uso del modelo BIM en las reuniones con

los proyectistas y el staff del proyecto.

F igura 15.Uso del modelo BIM en las reuniones conlos capataces.

Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones

1. Tal como lo identific Daniel Colwell, el uso de

modelos 3D y 4D son herramientas eficaces que

permiten integrar y mejorar los procesos

tradicionales de construccin.

2.

El modelado en 3D debe ser entendido propiamentecomo una preconstruccin virtual, en la que a

medida que se va modelando se van identificando y

resolviendo los problemas de interferencias e

incompatibilidades en los planos del diseo del

proyecto, antes de que estos se presenten en campo.

3. En el sentido de que el uso del BIM resulta

desconocido para algunos, son el liderazgo, la

motivacin y la difusin del conocimiento, factores

clave que pueden garantizar el xito dentro de un

proyecto.

4.

Para realizar la simulacin BIM-4D se requiere que

el modelo 3D est culminado, el cual debe haber

sido modelado siguiendo los mismos criterios que se

tomaran para su construccin real, esto facilitar

realizar la simulacin del proceso constructivo.

5. Para realizar la simulacin BIM-4D de los procesos

de colocacin de acero y encofrado, estos objetos

deben ser previamente modelados, de otra manera

no se podra simular en el tiempo la colocacin de

estos elementos.


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Recomendaciones

1. En proyectos en donde la contratista no tenga

alcance sobre el diseo, es la contratista quien

debera asumir el liderazgo del proceso de modelado

BIM-3D en coordinacin con los proyectistas, de lo

contrario tendra que asumir los impactos negativos

debidos a las incompatibilidades en el diseo, que es

un problema cultural muy arraigado en proyectos de

nuestro medio, los cuales pueden influir en los

costos, plazos de ejecucin, inclusive en la

productividad en la etapa de construccin.

2. Antes de realizar la simulacin 4D, se debe preparar

el modelo BIM-3D y verificar que este tenga

concordancia con el proceso constructivo, esto

simplificar el modelado 4D.

3. Difundir el uso de estas tecnologas enfocndonos

en la preconstruccin virtual para que en el futurosea una herramienta que permita industrializar an

ms los procesos de construccin a travs del uso de

elementos modulares o prefabricados.

Referencias Bibliogrficas

- AALAMI F.B, FISCHER M.A. (1998). 4D

Production Model: Definition and Automated

Generation. CIFE Working Paper #52, Stanford

University

- BERDILLANA, F. (2008). Tecnologas

Informticas para la Visualizacin de la

informacin y su uso en la Construccin Los

Sistemas 3D Inteligente. Tesis para optar grado de

maestro. Facultad de Ingeniera Civil, Universidad

Nacional de Ingeniera, Lima-Per.

- DANIEL COLWELL (2008). Improving Risk

Management and Productivity in Megaprojects

Through ICT Investment.Business NB, Canada.

- PEDRO ARTICA (2009). Planificacin por lotes

de produccin con modelos 4D. Ponencia

presentada en el XVII Congreso Nacional deIngeniera Civil, CONIC 2009.

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