INFLUENCIA DE LA ESTANDARIZACIÓN EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL MODELAMIENTO DE INFORMACIÓN DE EDIFICIOS (BIM)

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1 INFLUENCIA DE LA ESTANDARIZACIÓN EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL MODELAMIENTO DE INFORMACIÓN DE EDIFICIOS (BIM) AREA: Construcción AUTOR: Diego Alfredo Fuentes Hurtado SINOPSIS: La metodología del Modelamiento de Información de Edificios (BIM por sus siglas en ingles) permite una optimización en el uso de recursos en un proyecto de construcción mediante la incorporación de un modelo virtual en 3D del edificio. En nuestro país, el uso de BIM se ha enfocado en la fase de construcción por iniciativa de las empresas constructoras con la finalidad de compatibilizar el diseño y detectar interferencias interdisciplinarias con anticipación. Sin embargo esta herramienta tecnológica puede aportar mucho más a la industria de la construcción ya sea en el diseño, la ejecución y el mantenimiento de las instalaciones de proyectos. Según los expertos en el tema, las potenciales aplicaciones de BIM están ligadas al desarrollo de tecnología, procesos y políticas producto de consenso entre los involucrados en la industria (Propietarios, diseñadores, contratistas, fabricantes, entre otros) El propósito de esta investigación es el de demostrar la importancia que tiene la estandarización en la implementación exitosa de BIM para las empresas relacionadas a la construcción. 1

2 PROBLEMÁTICA Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN: Actualmente los proyectos de construcción cada vez son de una mayor complejidad y los plazos de entrega más cortos, durante su ejecución se tienen una gran cantidad de consultas y algunos re-trabajos debidos a incompatibilidades interdisciplinarias y al intercambio de la información entre los involucrados. Existen nuevas metodologías de trabajo que facilitan el entendimiento y optimización de un proyecto apoyándose en el uso de modelos BIM. El conocimiento que se tiene respecto a su potencial se está comenzando a vislumbrar en algunos proyectos de edificación desarrollados por empresas constructoras. Qué es BIM? Un modelo BIM es una representación tridimensional y paramétrica de todos los elementos que constituyen cada una de las disciplinas de un proyecto de construcción (Estructuras, Arquitectura e Instalaciones). El ser paramétrica quiere decir que cada elemento puede almacenar información la cual puede ser utilizada para múltiples aplicaciones que van desde el diseño y construcción hasta el funcionamiento de las instalaciones. Aplicaciones de BIM a la industria de la Construcción La empresa constructora sueca Skanska, una de las que más ha investigado y aplicado BIM en el mundo, describe que exist en tres niveles de implementación de esta tecnología y metodología de trabajo (Ver gráfico 01). En cada uno de ellos se presentan las aplicaciones más representativas del uso de estos modelos. NIVEL 1: Modelado 3D Inteligente para el Diseño (Actualización automática de las diversas vistas en Planta/Cortes en planos genera una disminución de las incompatibilidades); Detección de Interferencias 2

3 (Traslape de las disciplinas modeladas en 3D permite identificar interferencias y choques blandos como por ejemplo limitaciones de espacios para acceso de personal de mantenimiento); Planeamiento de Obra (Los modelos permiten la creación rápida y la evaluación de alternativas de planes de construcción); Programación en 4D (Visualización en el tiempo de la construcción virtual del edificio relacionada a un cronograma de obra, mejora el entendimiento de lo que se quiere hacer con anticipación) NIVEL 2: Cálculos de Metrados y Costos (Automatización del proceso de obtención de metrados y estimación de costo); Visualización (Mejora entendimiento del proyecto tanto para la ejecución como para fines comerciales); Planeamiento de Seguridad (Diseño de planes de seguridad antes de la ejecución y herramienta grafica para mejorar entendimiento de los mismos) NIVEL 3: Procura (Interacción entre base de datos del modelo BIM y actividades de compra especializada de equipos); Análisis de ingeniería y simulaciones (Interacción de modelos BIM con software de análisis para el diseño ecoeficiente, estructural, de las instalaciones, entre otros); Gestión de Cadena de Suministros (Interacción entre base de datos del modelo BIM para rastrear y conocer el estado de algunos componentes del proyecto) ; Análisis Financieros del ciclo de vida; Mantenimiento de Instalaciones (información dentro de los modelos puede ser útil para la operación y mantenimiento de los sistemas del edificio) 3

4 Figura 01: Niveles de Implementación y aplicaciones de BIM según Skanska (Skanska 2009) CAMPOS CLAVE EN EL DESARROLLO DE BIM La implementación y el desarrollo de los modelos BIM en un determinado proyecto o a una escala mayor como la regional estarán determinados por el grado de participación de los profesionales involucrados en la industria de la construcción y la creación de políticas y procesos que mejoren la interacción interdisciplinaria. Por otro lado al ser BIM una herramienta tecnológica, el mayor desarrollo de los sistemas, software y hardware permitirá mejores aplicaciones del mismo. A continuación se explicará cada una de ellas: Tecnología: Inversión en adquisición y acondicionamiento del Software BIM a exigencias locales: Autodesk Revit, Naviswork, Archicad, Tekla, Benton, PDMS, SmartPlant son algunos de los más utilizados en el mercado; Por otro lado también se debe invertir en Hardware, Redes de trabajo y otros implementos tecnológicos que puedan mejorar su aplicación. 4

5 Procesos: Se requiere del Liderazgo para poder asumir los riesgos los que traen los cambios, así como también establecer atributos estratégicos, organizacionales, comunicativos y gerenciales; Mejorar los Productos y Servicios ofrecidos, definiendo la forma de entrega de los mismos y enfocándose en su calidad. Políticas: Formalización generalizada del uso de la metodología y de los programas. Difusión de buenas práct icas, est ándares y guías, programas de capacitación y creación de estándares de construcción y de intercambio de información provenientes del consenso. Tipos de Estándares BIM Los modelos BIM son en esencia bases de datos que pueden contener grandes cantidades de información de un proyecto la cual puede ser utilizada para varios propósitos. A nivel mundial, existe un gran interés por desarrollar estándares relacionados a BIM En cuanto a la metodología de Modelamiento Virtual de Edificios, se presentan diversos estándares desarrollados para determinadas necesidades. Se revisaron quince estándares BIM difundidos en páginas web de instituciones y empresas, los cuales clasificaremos en 4 grupos de acuerdo a su enfoque: (I) Interoperabilidad de los modelos: En ocasiones los modelos son realizados y analizados por distintos programas de computación cada uno de ellos exporta la información en una base de datos con un determinado formato. El problema reside en que algunos formatos de exportación de los programas no son compatibles con otros por lo que la información generada en un modelo utilizando un determinado programa no podrá ser utilizada por otro. Una alternativa que busca solucionar este problema son los estándares de interoperabilidad, los cuales son formatos que alinean la forma en la que se archivan la información dentro de las bases de datos de los 5

6 modelos de los distintos programas. Un ejemplo es el formato Industrial Foundation Classes (IFC) desarrollada por la institución Alliance for Interoperabillity (IAI) de Estados Unidos. (II) Clasificación de la información dentro de los modelos: Los modelos BIM almacenan una gran cantidad y variedad de información en cada uno de los elementos que lo integran, estos pueden ser agrupados en partidas, las cuales son repetitivas a lo largo de distintos proyectos. A partir de este tipo de estándares se busca uniformizar la clasificación de las distintas características de los elementos y partidas de un entorno de la construcción proponiendo una nomenclatura y codificación a cada uno de los elementos de los modelos con la finalidad de que sirva como una herramienta para la comunicación y el intercambio de información. (III) Estándares sobre procesos/requerimientos para el desarrollo de Modelos BIM por parte de instituciones y empresas: Dentro de esta categoría tenemos aquellas instituciones o empresas que han decidido normalizar la forma en cómo los proyectistas y constructores deben realizar los modelos BIM para un determinado proyecto. Con la finalidad de asegurar la calidad de la información dentro de los modelos, y un trabajo eficiente y colaborativo basado en un lenguaje común. Establecen flujos de trabajo para la interacción entre las distintas partes involucradas y los entregables a realizar en determinadas etapas del proyecto. (IV) Estándares sobre procesos /requerimientos para el desarrollo de Modelos BIM provenientes de un consenso regional: En esta categoría se evaluaron 8 estándares que están dirigidos a las empresas de Arquitectura/Ingeniería/Construcción de sus respectivos países. En ellos se presentan los principales requerimientos y guías para implementar BIM en empresas y cómo realizar modelos adecuados para las distintas etapas de un proyecto, desde la gestión de ingeniería hasta la etapa operacional del edificio. 6

7 IMPLEMENTACIÓN DE BIM EN EMPRESA CONSTRUCTORA- MANUAL DE ESTÁNDARES A continuación se describirán las principales características que deben formar parte de un Manual de Estándares BIM para el desarrollo de modelos utilizando los programas de Autodesk: Revit Arquitecture, Revit Structure, Revit MEP y Navisworks. - Generalidades del Modelo Tecnología: Existen varios programas que permiten hacer BIM, dentro de ellos uno de los más comunes es el de AutodeskRevit. Se debe de escoger el software más conveniente para cada empresa. Nivel de Detalle: La definición del alcance de los modelos permitirá seleccionar el modo de trabajo y la cantidad de detalle que deberá estar presente en un proyecto a fin de evitar trabajos excesivos que no añadan valor o que sean carentes de la información que se requiere según el alcance. NIVEL 1 Se utilizan elementos genéricos (Sólo 3D) NIVEL 2 Elementos con materiales definidos (Metrados) NIVEL 3 Materialidad y detalles textuales de diseño (Diseño Detallado) Figura 02: Un ejemplo de Niveles de Detalle (Estándar BIM GyM PI) - Parámetros y plantillas: Archivo de Parámetros: Cada uno de los parámetros creados son los recipientes que permiten almacenar la información. Según los estándares desarrollados estos son los siguientes: 7

8 o Grupo Const rucción: en él se tienen los parámetros que permiten agregar a los elementos la variable del tiempo y ubicación: Fecha de Ejecución y Fecha Programada Sector, Frente y Nivel de Elemento o Código de elemento : Su objetivo es poder asignar un texto con el cual un elemento ha sido asociado (Ejemplo: Código de una columna: C1) Barra de Propiedades y parámetros del elemento seleccionado Figura 03: Parámetros del Estándar en cada elemento del modelo Plantillas: este archivo guarda los materiales, familias y características de visualización de cada una de las disciplinas involucradas. Por ejemplo en la especialidad de Instalaciones Sanitarias, se tiene que las tuberías de agua fria y agua caliente se diferencian por los colores azul y rojo respectivamente. Figura 04: Plantillas configuradas para dar el color a los sistemas de Instalaciones Sanitarias - Flujos de trabajo Es necesario mantener un orden a para el modelamiento debido a que posteriormente puede facilitar la generación de alertas por cambios realizados en algunas disciplinas que puedan afectar a las otras, y evitar re-trabajos. 8

9 GEOREFERENCIA de modelos y creación de Ejes y Niveles de Arquitectura Modelamiento Modelamiento Modelamiento de Estructuras de Arquitectura de Instalaciones Figura 05: Flujo de Trabajo de modelamiento - Técnicas de Modelado Los elementos deben ser modelados tal y cual serán construidos Esto quiere decir que se debe tomar en consideración el Proceso Constructivo de los elementos. Se presentan algunas recomendaciones de los modelos de estructuras y arquitectura: Columnas y placas modeladas de Piso en Piso y divididas en dos partes con límite el fondo de la viga de mayor peralte. (Secuencia de Vaciado de concreto) Losas modeladas paño por paño y sin superponerse a las vigas colindantes Los acabados de Arquitectura serán modelados como capas pertenecientes a los muros. Figuras 06, 07, 08: Algunas técnicas de Modelado (Estándar BIM GyM Portal de Ingenieria) Las instalaciones deben de ser modeladas de acuerdo a las indicaciones técnicas de las normas nacionales y teniendo en cuenta consideraciones de instalación. 9

10 - Convención de Nombres Se debe definir un tipo de nomenclatura para poder trabajar en colaborativo y tener una presentación uniforme en las diferentes disciplinas, sistemas, vistas, planos, entre otros y para almacenar la información. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN El objetivo principal de este trabajo fue determinar hasta qué punto los Estándares BIM de una empresa constructora permiten desarrollar las aplicaciones de BIM descritas por Skanksa e identificar los beneficios que se tienen en la gestión. PARTE 1: Análisis Cuantitativo: Auditoria de estándares y de aplicaciones alcanzadas Se realizará una doble evaluación a modelos BIM, en la primera se determinará el grado de cumplimiento que tienen los modelos respecto a los Estándares BIM de la empresa constructora y la segunda respecto a las aplicaciones potenciales propuestas por Skanska. Evaluación del grado de alineamiento al Estándar Los primeros modelos desarrollados por el área de soporte BIM de la empresa constructora durante el año 2012 no cumplían completamente con todas las disposiciones del estándar propuesto, debido a que eran las primeras experiencias de trabajo del equipo. Se evaluó el cumplimiento de los estándares en cada uno de los proyectos modelados mediante Auditorias que eran realizadas al final de la etapa de modelamiento, dando como resultado una calificación definida como Grado de Alineamiento de los Modelos al Estándar (en Porcentaje) y que después retroalimentaban a los modeladores. Esta auditoría constaba de una de lista de verificación con 70 puntos de revisión considerando todas las disciplinas relacionadas a un modelo 10

11 BIM y poseían diferentes pesos de acuerdo a la magnitud de la importancia de la categoría a la que perteneciese: Calidad de Información / Rendimiento del Programa / Orden de la Información. Estos indicadores fueron sometidos a una validación de cinco expertos en el desarrollo de estándares BIM. La metodología para obtener el primer indicador: Grado de alineamiento de los modelos al Estándar se resume en el siguiente gráfico: Grado de alineamiento del modelo BIM al Estándar Construccion Alineamiento al Estándar en modelo Arquitectura Alineamiento al Estándar en modelo Estructuras Promedio de Alineamiento al Estándar en modelos MEP # puntos de auditoria ARQUITECTURA ESTRUCTURAS INSTALACIONES 23xc/u Figuras 09: Esquema de evaluación para obtener el Grado de Alineamiento al Estandar Evaluación de potenciales Aplicaciones de BIM Cada modelo BIM fue evaluado posteriormente en función de sus potenciales aplicaciones utilizando la clasificación de Skanska (3 niveles / 12 aplicaciones) Para cada una delas 12 aplicaciones se plantea diversos puntos de medición extraídos de varias fuentes bibliográficas referidas a investigaciones y resúmenes de aplicaciones exitosas de BIM que pueden servir como guía para evaluar la implementación de BIM por parte de alguna empresa constructora. La metodología de evaluación que permite obtener el indicador porcentaje de desarrollo de aplicaciones BIM por nivel de implementación se puede resumir en la siguiente gráfica: 11

12 % de aplicaciones (Nivel 1) % de aplicaciones (Nivel 2) % de aplicaciones (Nivel 3) Visualizaciones Planeamiento de Seguridad ARQUITECTURA ESTRUCTURAS INSTALACIONES Modelo BIM Mantenimiento de las instalaciones Cantidad de puntos de evaluación por aplicación X Figura 10: Esquema de obtención de porcentaje de desarrollo de aplicaciones BIM por nivel de implementación Relación entre Alineamiento al Estándar y Aplicaciones BIM Finalmente se realizará una comparación entre los dos indicadores obtenidos: Grado de alineamiento de modelo al Estándar y porcentaje de desarrollo de aplicaciones BIM por nivel de implementación para poder determinar la relación existente entre ambos. 12

13 Modelos BIM a ser evaluados Proyecto 01 Proyecto 02 Proyecto 03 Proyecto 04 Proyecto 05 Referencia: Descripción Edificio de Vivienda Masiva (155 presentes en el proyecto), pósee 3 niveles, un sistema de drenaje y un invernadero. Edificio de Departamentos de 3 Torres con alturas variables (5, 10 y 14 pisos) y 4 Sotanos Edificio de Oficinas de 1 Torre de 14 pisos y 5 Sotanos Edificio de Oficinas de 30 pisos, con dos pisos intermedios destinados a Cuarto de Máquinas. Edificio de Oficinas de 1 Torre de 7 pisos y 4 Sotanos Área de Sotanos: , , ,00 Área Superestructura: , , , ,00 PARTE 2 Por otro lado se presentarán aspectos positivos del uso de estándares para la gestión de los modelos BIM. ANÁLISIS DE RESULTADOS OBTENIDOS PARTE 1 Evaluación del grado de alineamiento al Estándar La evaluación de los modelos y retroalimentación a los modeladores dio como resultado una evolución en el cumplimiento de las consideraciones presentes en el Estándar BIM en los proyectos desarrollados uno después del otro. Entre los principales puntos que se mejoraron en el cumplimiento a lo largo de los cinco proyectos están las técnicas de modelado, el uso de los parámetros para almacenar la información sobre la construcción y la nomenclatura propuesta. (Ver Gráfico 1) 13

14 Evaluación de potenciales Aplicaciones de BIM Por otro lado en la evaluación de las aplicaciones de BIM propuestas por Skanska también se tuvo un incremento en cada uno de los niveles evaluados (Ver Gráfico 02 ) Gráfico 01: Evolución del Grado de Alineamiento de los modelos BIM al Estándar en los 5 proyectos Gráfico 02: Evolución del % de desarrollo de aplicaciones BIM por nivel PARTE 2 El uso de estándares para desarrollar modelos BIM presenta beneficios en la gestión, los cuales son: (1) la posibilidad de subcontratar el modelado de las disciplinas del proyecto a diversas empresas y que al integrarse la información almacenada sea apropiada para su uso en obra; (2) Se pueden realizar controles de calidad en base a los estándares para evitar que la información se distorsione. (3) Los estándares almacenan las mejores prácticas desarrolladas en proyectos anteriores en un ciclo de mejora continua. (4) Ya que estos brindan la forma de clasificar la información dentro del modelo mediante parámetros. Se pudieron dictar capacitaciones a personal de obra acerca de cómo poder gestionar la información en los modelos. 14

15 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES - El uso de estándares para el desarrollo de modelos BIM permite alcanzar mayores aplicaciones en el uso de esta herramienta tecnológica, debido a que dentro de los modelos existen diferentes formas de como almacenar la información la cual debe ser uniformizada para poder ser utilizada para fines específicos más allá de la visualización y la detección de interferencias dentro de un entorno colaborativo, esto queda demostrado con la relación proporcional entre el cumplimiento de los estándares y las potenciales aplicaciones de BIM. - En una empresa constructora, el poseer estándares BIM favorece el intercambio de información, la posibilidad de tercerizar su desarrollo y mantener la integridad de los datos presentes en cada modelo mediante revisiones de calidad. - Se recomienda a las empresas o instituciones que decidan implementar BIM, comenzar desarrollando estándares (documento y plantillas) y que sean actualizados conforme se vayan desarrollando nuevos proyectos para poder obtener modelos que sean útiles en el diseño y en obra. El mejor escenario para BIM se presenta cuando los proyectistas son los que generan y actualizan los modelos y se exportan los documentos de diseño desde los modelos BIM. - Es necesaria la difusión de buenas prácticas y del dialogo entre las distintas partes involucradas a la industria de la construcción para poder uniformizar contenidos, técnicas y software para generar estándares nacionales que permitan potencializar el uso de esta herramienta favoreciendo a todos. - Respecto a los estándares BIM analizados, deben mejorarse algunos puntos como la inclusión de algunas consideraciones y parámetros adicionales que permitan gestionar la información en sus proyectos de construcción utilizando los modelos. 15

16 BIBLIOGRAFÍA Autodesk. (2007). Parametrix Building Model: Bim`s Foundation. Paper. Alcántara Rojas, P. (2013). Metodología para la deficiencias del diseño de un proyecto basada en el uso de modelos BIM. CIFE/DPR. (2009). BIM-enabled Real-Time Supply Chain Management at DPR. Eastman. (2008). BIM Handbook: a guide for building information modeling for owners, designers, engineers, and contractors. Hoboken: John Wiley & Sons Inc. Foulkes, J. (Mayo de 2012). DESIGN AND BUILD PROCUREMENT IN THE CONTEXT OF BIM AND THE GOVERNMENT CONSTRUCTION STRATEGY. UK: Sacks. (2010). Requirements forbim based lean production management systems for construction. Paper. Automation in Construction. Sacks, R., Koskela, L., Dave, B. A., & Owen, a. R. (2009). Interaction between Lean Construction and Building Information Modeling. Technical Papers. Sidawi, R. (2008). Interoperability: A BIM Chechlist for Project Delivery. Paper. Applied Software Technology, Inc. SmartMarket Report. (2008). Building Information Modeling (BIM) Transforming Design and Constructionto Achieve Greater Industry Productivity. McGraw Hill Construction. Succar, B. (2009). Building Information Modelling framework: a research and delivery foundation for industry stakeholders. Paper. Vargas Sota, J. C. (2007). Aplicación de una herramiente para la Visualización y el flujo de la información. PUCP. Weygant, R. S. (2011). BIM Content Development: Standards, Strategies and Best Practices. EEUU: John Wiley & Sons Ltd. 16