Tecnologías BIM y Lean Construction

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El siguiente artículo describe las potencialidades de las tecnologías BIM en los proyectos de construcción y su estrecha relación con el Lean Construction en las etapas de diseño y construcción.

Además, hace un llamado a los diseñadores y constructores a elevar el nivel de competitividad de la industria a través de la incorporación de estas tecnologías para añadir valor a los clientes y reducir los desperdicios en los procesos, causados por constantes problemas de incompatibilidad de planos y falta de especificación.

Definiciones

El concepto de modelar virtualmente en más de dos dimensiones los proyectos de construcción para mejorar su nivel de gestión, ha sido estudiado y aplicado en los últimos años por algunas universidades y empresas internacionales. Es así que el CIFE Center for Integrated Facility Engineering de la Universidad de Standford, define el término VDC Virtual Design and Construction como los modelos virtuales que incluyen productos, procesos de trabajo y organización de los equipos de diseño y construcción con el objetivo de cumplir las metas del negocio.

BIM, Building Information Modeling, es el nombre comercial que las empresas de software han creado para este concepto. BIM se refiere a los modelos virtuales en computadora que incluyen la geometría de todos los elementos que componen un proyecto de construcción, así como los datos paramétricos de información relacionada al producto tales como especificaciones técnicas, materiales, cubicaciones, estado de avance del producto, entre otros. Estos modelos virtuales mejoran la comunicación visual del producto a través de vistas y perspectivas, así como la comunicación entre los participantes en el diseño y construcción. A través del modelo se centraliza la información y sirve como fuente para la mejora del diseño, el análisis de constructabilidad, detección de interferencias y oportuna toma de decisiones en beneficio del costo y plazo del proyecto.

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BIM en la Etapa de Diseño

Dentro del Sistema Lean Project Delivery System, la fase Lean Design propone la inclusión de Tecnologías de la Información, a través de modelos 3D, que permitan evaluar el diseño a través de múltiples alternativas, mientras que la geometría compartida es usada entre los diseñadores para minimizar interferencias y conflictos entre las especialidades (Ballard 2000). Además, un modelo 3D es una herramienta de soporte para el diseño simultáneo del producto y del proceso (Ballard y Zabelle 2000). Mientras se desarrollan los componentes de la construcción, los Equipos Multidisciplinarios de Diseño discuten cómo se fabricarán y como se construirán los productos.

Las herramientas BIM sirven de soporte para aumentar la productividad del proceso de diseño de un proyecto, pues centraliza en un solo modelo las especialidades de arquitectura, estructuras e instalaciones y reduce iteraciones negativas entre los proyectistas.

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Constructabilidad y modelos 4D

La Filosofía Lean Construction propone la formación de Equipos Multidisciplinarios de Diseño que concurran en el momento de la toma de decisiones de los productos en cuestión. La Constructabilidad se vuelve un elemento importante en esta etapa, pues los constructores pueden incorporarse a estos equipos y añadir al diseño del producto, el diseño del proceso de construcción. De esta manera, se evitará en etapas futuras problemas por cambios o modificaciones que limiten el flujo continuo de las actividades.

Los modelos BIM en 3D pueden ser elevados a una cuarta dimensión con la incorporación de la variable del tiempo. Existen softwares que unifican los modelos 3D con un cronograma y reproducen la película de la construcción. Los modelos 4D sirven de soporte para el análisis de la constructabilidad, pues se logran modelar escenarios no imaginables en simples planos 2D. La construcción de sótanos cada vez más profundos en terrenos muy reducidos, la logística para los transportes horizontales y verticales, el almacenamiento temporal de materiales en proyectos cada vez más complejos, hacen que los planificadores requieran herramientas más potentes que los ayuden a visualizar distintos escenarios de construcción, con el fin de mejorar la confiabilidad de la planificación y una mejor estimación de plazos y costos.

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BIM en la de Etapa de Construcción

El uso de modelos BIM durante la etapa de construcción involucra la incorporación de la herramienta en los análisis de Look Ahead y del Último Planificador.

  • Planificación del Layout en distintos escenarios: los modelos 3D y 4D ayudan a construir lo que los planificadores siempre hacen mentalmente, pero no pueden reproducir adecuadamente en una hoja de papel. Los modelos permiten planificar la ubicación de materiales y equipos en escenarios cambiantes, como por ejemplo en la construcción de sótanos. Permite además ubicar grúas y elementos de izaje vertical y de movimiento horizontal.
  • Comunicación con el Último Planificador: la discusión de la planificación semanal de obra requiere de herramientas visuales más potentes para que los maestros de obra, capataces y subcontratistas estén alineados con las metas de planificación. Es así que los modelos tridimensionales permiten una discusión colegiada de la planificación y posible detección de interferencias por flujo de materiales y equipos. Los modelos 4D mejoran la comunicación entre planificadores y cuadrillas.
  • Metrados directos y costos: se puede asignar a cada elemento la información sobre la incidencia y metrados de los materiales que lo componen y sus costos. Este proceso evita hacer metrados convencionales y elimina la necesidad de digitar más de una vez los mismos datos.
  • Logística y proveedores: los modelos 3D permiten mejorar la comunicación con los proveedores y subcontratistas, permitiendo la pre-fabricación de los componentes o fabricación de elementos a medida, de tal manera que la obra sea el sitio de ensamble bajo la estrategia de producción “just in time”. Se puede asignar a cada elemento el estado de avance de construcción, así como las cantidades de materiales a utilizar en un plazo determinado, con lo que se puede obtener cronogramas automáticos de despachos de materiales y volúmenes para almacenamiento temporal.
  • El primer camino es aplicar modelos 3D desde la etapa de diseño. Los Equipos Multidisciplinarios de diseño participan desde el anteproyecto: el arquitecto modela en BIM la arquitectura que concurrentemente es usada por los ingenieros especialistas de estructuras e instalaciones. Así, cada una de las especialidades usa el modelo 3D de manera simultánea, y luego se integra una sola plataforma para la identificación y resolución de interferencias.
  • El segundo camino, y posiblemente el más cercano, está en mano de los constructores. Los proyectistas entregan los planos en 2D a los constructores y estos modelan en 3D los proyectos. El modelo recopila toda la información descrita en las especificaciones técnicas y utiliza el 4D para modelar el proceso constructivo.

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Realidad peruana

El 18% de los constructores y diseñadores de Lima conocen de las herramientas 3D y 4D para el diseño, planificación y control de proyectos (Zavala 2006). Sin embargo, las herramientas no son usadas entre ellos intensamente.

Son pocas las oficinas de diseño que utilizan modelos 3D, los clientes no apuestan por este cambio y los constructores no dan pasos firmes en el uso de la herramienta. De otro lado, son pocas las facultades de arquitectura e ingeniería que han involucrado en sus planes de estudio softwares de diseño, planificación y control en 3D y 4D.

Existen dos caminos para el uso de modelos BIM en el actual contexto peruano:

Hasta hace pocas décadas se dibujaban planos en tablero de dibujo. Luego de un tiempo dibujar en CAD en 2D se volvió parte de la rutina de los profesionales en ingeniería y arquitectura. El futuro nos debe llevar a que los proyectistas usen modelos 3D para el diseño y los constructores utilicen estos modelos durante la construcción.

Las Tecnologías de Información consideran tres elementos: personas, procesos y herramientas. La herramienta está disponible para usarla. Los proyectistas y constructores deben diseñar nuevos procedimientos para la aplicación de estas herramientas. Finalmente, todos los involucrados deben cambiar su mentalidad para innovar e incorporar métodos que eleven la calidad y competitividad de la construcción.

El tamaño de los nuevos proyectos de edificación e infraestructura, los plazos solicitados por los clientes y los grandes capitales requeridos, requieren de la mejora en los procesos de planificación y gestión que permita mejor comunicación entre los grupos de interés del proyecto: el cliente, los inversionistas, las entidades financieras, la gerencia de construcción, el contratista general, los subcontratistas, los proveedores, los planificadores y los trabajadores. Proyectos como la futura línea 2 del Metro de Lima requerirán de mejores tecnologías que faciliten su diseño y construcción, para después maximizar su uso y mantenimiento por el bien de la ciudad.

Además de pensar en el costo de implementar estas tecnologías, se debe pensar en el costo que la industria está incurriendo por no implementarlas, y el valor que se está dejando de otorgar al cliente.

Autor: Ing. Danny Murguía Sánchez

Ingeniero Civil, PUCP.

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