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INFLUENCIA DE LA ESTANDARIZACIÓN EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL
MODELAMIENTO DE INFORMACIÓN DE EDIFICIOS (BIM)
AREA: Construcción
AUTOR: Diego Alfredo Fuentes Hurtado ([email protected]
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 iniciat iva 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 polít icas producto de consenso entre
los involucrados en la industria (Propietarios, diseñadores, contrat istas,
fabricantes, entre otros) El propósito de esta invest igación es el de
demostrar la importancia que t iene la estandarización en la
implementación exitosa de BIM para las empresas relacionadas a la
construcción.
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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
t ienen 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 t iene 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 const ituyen 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 ut ilizada para múlt iples 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
invest igado 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
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(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 t iempo 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 est imación 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);
Gest ión 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 út il para la
operación y mantenimiento de los sistemas del edificio)
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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 part icipación de los profesionales involucrados en la
industria de la construcción y la creación de polít icas 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 permit irá 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 ut ilizados en el
mercado; Por otro lado también se debe invert ir en Hardware, Redes de
trabajo y otros implementos tecnológicos que puedan mejorar su
aplicación.
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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
ut ilizada 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 inst ituciones 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 dist intos 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 ut ilizando un determinado
programa no podrá ser ut ilizada 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
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modelos de los dist intos programas. Un ejemplo es el formato “Industrial
Foundation Classes” (IFC) desarrollada por la inst itución 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
part idas, las cuales son repetit ivas a lo largo de dist intos proyectos.
A part ir de este t ipo de estándares se busca uniformizar la clasificación
de las dist intas característ icas de los elementos y part idas 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 inst ituciones 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
dist intas 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 dist intas
etapas de un proyecto, desde la gest ión de ingeniería hasta la etapa
operacional del edificio.
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IMPLEMENTACIÓN DE BIM EN EMPRESA CONSTRUCTORA- MANUAL DE ESTÁNDARES
A continuación se describirán las principales característ icas que deben
formar parte de un Manual de Estándares BIM para el desarrollo de
modelos ut ilizando 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 permit irá
seleccionar el modo de trabajo y la cantidad de detalle que deberá
estar presente en un proyecto a fin de evitar t rabajos excesivos que no
añadan valor o que sean carentes de la información que se requiere
según el alcance.
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:
NIVEL 2
Elementos con materiales definidos
(Metrados)
NIVEL 3
Materialidad y detalles textuales
de diseño (Diseño Detallado)
NIVEL 1
Se utilizan elementos
genéricos (Sólo 3D)
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o Grupo Const rucción: en él se t ienen los parámetros que permiten
agregar a los elementos la variable del t iempo y ubicación:
“Fecha de Ejecución” y “Fecha Programada” “Sector”, “Frente” y
“Nivel de Elemento”
o “Código de elemento”: Su objet ivo es poder asignar un texto con
el cual un elemento ha sido asociado (Ejemplo: Código de una
columna: C1)
Figura 03: Parámetros del Estándar en cada elemento del modelo
Plantillas: este archivo guarda los materiales, familias y característ icas
de visualización de cada una de las disciplinas involucradas. Por
ejemplo en la especialidad de Instalaciones Sanitarias, se t iene 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.
Barra de Propiedades y
parámetros del
elemento seleccionado
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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
Construct ivo 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.
GEOREFERENCIA de
modelos y creación de
Ejes y Niveles de
Arquitectura
Modelamiento
de Estructuras
Modelamiento
de Arquitectura
Modelamiento
de Instalaciones
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- Convención de Nombres
Se debe definir un t ipo 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 objet ivo 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 t ienen en la gest ión.
PARTE 1: Análisis Cuantitat ivo: 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 t ienen 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
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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:
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 ut ilizando 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
invest igaciones 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:
ARQUITECTURA INSTALACIONES
Alineamiento al Estándar en
modelo Arquitectura Alineamiento al Estándar en
modelo Estructuras
Promedio de Alineamiento al
Estándar en modelos MEP
Grado de alineamiento del modelo
BIM al Estándar Construccion
22 25
23xc/u
ESTRUCTURAS
# puntos de
auditoria
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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.
ARQUITECTURA
INSTALACIONES
ESTRUCTURAS
Modelo
BIM
Visualizaciones Planeamiento de
Seguridad
Mantenimiento de las instalaciones
4
3
3
4
3 3
6
2 3
3 4
2
% de aplicaciones
(Nivel 1)
% de aplicaciones
(Nivel 2)
% de aplicaciones
(Nivel 3)
X
Cantidad de puntos
de evaluación por
aplicación
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Modelos BIM a ser evaluados
PARTE 2
Por otro lado se presentarán aspectos posit ivos del uso de estándares para
la gest ión 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)
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: - 8015,00 8000,00 - 7031,00
Área
Superestructura:360 1860,00 11220,00 24000,00 9667,00
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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 )
PARTE 2
El uso de estándares para desarrollar modelos BIM presenta beneficios en
la gest ión, 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 gest ionar la
información en los modelos.
Gráfico 02: Evolución del % de desarrollo de aplicaciones BIM por nivel
Gráfico 01: Evolución del Grado de Alineamiento de los modelos BIM al Estándar en los 5 proyectos
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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 ut ilizada 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 inst ituciones que decidan
implementar BIM, comenzar desarrollando estándares (documento y
plant illas) y que sean actualizados conforme se vayan desarrollando
nuevos proyectos para poder obtener modelos que sean út iles 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
dist intas 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 gest ionar la información en sus proyectos
de construcción ut ilizando los modelos.
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