Oportunidad de BIM en proyectos de infraestructura vial

Según Honarpisheh (2014), el éxito de la gestión de proyectos se evalúa principalmente midiendo la capacidad de administrar el tiempo y el costo en los proyectos. La implementación de BIM puede ser beneficiosa debido a los ahorros de costos y tiempo que pueden resultar de tomar las decisiones fuera del campo y explorarlas primero en la oficina (Fanning, 2014).

Según Ahmed et al. (2003), los proyectos de construcción han estado acompañados por demoras en la mayoría de los casos en todo el mundo, lo que resulta en un exceso de costos. Para Honarpisheh (2014) es más probable que estos retrasos ocurran en proyectos de infraestructura como carreteras, autopistas, ferrocarriles, etc., ya que son más grandes y más costosos. Esto es lo que hace que este tipo de proyecto sea más riesgoso, especialmente cuando tienen que planificarse precisamente para horizontes largos.

En el 2014 en el Perú, se realizó el Primer Congreso Internacional BIM, en donde el Ing. Carlos Delgado presento en dicha conferencia algunas estadísticas sobre el estado del diseño de los proyectos y sus consecuencias en la fase de construcción.

Gráfico 11. Tipos de RFI por obras. (Fuente: Delgado (2014)).

Vivienda Ratail Oficina Salud Carreteras

Valor agregado al diseño 9% 10% 10% 3% 7%

Confirmacion de informacion 18% 11% 22% 17% 33% Conflictos de diseño 73% 79% 69% 80% 60% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Tipo de RFI por obras

Del grafico 10, se puede observar que los proyectos de carretas muestran deficiencias en sus documentos contractuales de diseño. Por ello, es que se generan muchos sobrecostos (Véase Gráficos 11) y tiempos de ejecución fuera de los plazos contractuales, perjudicando la calidad del proyecto (Véase Gráficos 12).

Gráfico 12. Adicionales respecto al costo directo por tipo de proyecto. (Fuente: Delgado (2014)).

Del grafico 11 se puede observar cómo los proyectos de carreteras representan un monto en adicionales bastante considerable, lo que representa un porcentaje importante a la hora de tomar decisiones.

Así mismo, en el Grafico 12, se puede apreciar el gran porcentaje que representan las ampliaciones de plazo en la ejecución de los proyectos de carreteras con respecto a otros tipos de proyectos.

Gráfico 13. Ampliaciones de plazo por tipo de proyecto. (Fuente: Delgado (2014)). 0.0% 2.0% 4.0% 6.0% 8.0% 10.0% 12.0% 14.0% 16.0%

Carreteras Salud Oficinas Retail Vivienda

Proporcion de presupuestos adicionales al presupuesto inicial

0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0%

Carreteras Salud Oficinas Retail Vivienda

Por lo tanto, BIM para la infraestructura vial brinda la oportunidad gestionar mejor los proyectos, tanto para los representantes del sector público como para el sector privado, para que así, los constructores, consultores y propietarios tengan una forma dinámica, confiable y organizada de mantener sus activos (Fanning, 2014). La construcción de carreteras, sin embargo, en la actualidad permanece años atrás en la realización del verdadero valor de la incorporación de la metodología BIM en la construcción y administración de los proyectos.

2.2.7.2.1. Limitaciones del diseño centrado en dibujos

Para entender el modo en que BIM es oportuno para los proyectos de infraestructura vial, como son los proyectos de carreteras, y que ya no solo se limitan a los proyectos de edificación, es útil echar un vistazo a los procesos que se han utilizado en los últimos 20 años para el diseño y construcción de proyectos viales, los cuales han sido los diseños centrados en dibujos 2D. Este proceso, que puede ser llamado como “aislado”, comienza con el diseño preliminar, sigue con el diseño detallado y, luego con la documentación de construcción. Cada paso debe completarse antes del inicio del siguiente paso, en la cual la colaboración es muy limitada.

Este proceso funciona bien hasta que se necesite hacer cambios inevitables en el diseño, y es aquí, donde se necesita realizar actualizaciones al diseño, procesos que se lleva a cabo manualmente, que requiere mucho tiempo y esta propensa a errores.

La Figura 59 muestra el nivel de esfuerzo que se requiere durante el ciclo de vida de un proyecto de carreteras, desde el diseño preliminar hasta su operación. Como indica la línea azul, la capacidad que se tiene para influir en el costo y desempeño durante el ciclo de vida del proyecto está al máximo en el diseño preliminar, pero decrece abruptamente conforme avanza el proyecto. La línea roja muestra que el costo al hacer cambios en el diseño es bajo durante el diseño preliminar, pero se incrementa también abruptamente durante del desarrollo del proyecto. Finalmente, la línea negra muestra en qué momento los ingenieros civiles y proyectistas utilizaron mayor esfuerzo y más recursos con un proceso basado en el dibujo 2D: en la fase de documentación del proyecto.

Figura 59. Flujo de trabajo tradicional de un proyecto de infraestructura vial

(Fuente: Strafaci, 2008 (gráfico originado por Patrick McLeamy, ALA / NOK)).

El problema que nos muestra la Figura 59, es que el punto más alto de los esfuerzos (línea negra) coincide con un punto en el que la capacidad de los ingenieros para impactar en el desempeño del proyecto se está reduciendo y el costo de hacer cambios al diseño se está incrementando.

Esto llega al fondo de las limitaciones en un flujo de trabajo basado en dibujos 2D. Es costoso hacer cambios múltiples al diseño y avaluar los impactos en el desempeño del proyecto una vez que se ha comenzado con la documentación. Como consecuencia, el proceso centrado en dibujos 2D produce el primer diseño que se alcanza y que no es necesariamente el mejor diseño.

2.2.7.2.2. Nuevos flujos de trabajo con BIM

Implementar un proceso BIM para proyectos de infraestructura vial, comienza con la creación de un modelo virtual de la carretera, en el que los componentes están conectados entres si de forma dinámica (Strafaci, 2008), no solo los puntos, superficies, alineaciones y perfiles, sino también la abundante información y atributos de ella. Esto significa, tener a disposición un conjunto de información de diseño coordinada y confiable del proyecto en un solo archivo.

Por ejemplo, justo a la mitad del proyecto de diseño de una carretera, el perfil longitudinal necesita ajustes en una curva vertical y en las pendientes, al ajustar el perfil, todos los elementos relacionados del diseño se actualizan de manera automática, lo que permite que el diseñador vea al instante el impacto de actividades como excavar y rellenar o la influencia de la plataforma en el derecho de vía, entre otras cosas. De este modo, BIM facilita la evaluación de muchas más alternativas de diseño (Strafaci, 2008).

Como parte del proceso en BIM, los ingenieros civiles pueden aprovechar el modelo de información para llevar a cabo la simulación y el análisis, y optimizar el diseño para objetivos como constructabilidad, sostenibilidad y seguridad de la carretera.

Lo que se entrega incluye, no solo la documentación de construcción 2D, sino también el modelo mismo y toda la información que contenga (Strafaci, 2008), la cual se puede aprovechar para el cálculo de cantidad de materiales, la secuencia de construcción y, lo que es el centro de atención, en la planificación y programación de la construcción, lo que podría llevar a la prevención de errores costosos.

Otra ventaja de este modelo de información, es que nos puede mostrar las interferencias entre los objetos del diseño, a través de la visualización del modelo 3D (Honarpisheh, 2014). Y así evitar conflictos con infraestructuras bajo el suelo, como las redes de agua potable y alcantarillado, cables eléctricos y de telecomunicaciones, etc.

Entonces, el uso del modelado, la visualización 3D y el análisis nos es nada nuevo para los profesionales del diseño de carreteras. La diferencia es que con los enfoques tradicionales centrados en dibujos 2D, el diseño, análisis y documentación son desconectados. Esto hace que la evaluación de los posibles escenarios sea ineficiente y pesado.

Como lo muestra la línea verde en la Figura 60, gracias a que el diseño, análisis y documentación se conectan de manera dinámica en un flujo de trabajo en BIM, la mayor parte del esfuerzo en el diseño de un proyecto de carretera se traslada hacia la fase de diseño detallado, cuando la capacidad de influir en el desempeño de un proyecto es alta y cuando el costo por hacer modificaciones al diseño es bajo. Esto permite que los ingenieros utilicen más tiempo para evaluar los escenarios posibles y optimizar el diseño y, menos tiempo en generar la documentación de la construcción.

Figura 60. Flujo de trabajo BIM de un proyecto de infraestructura vial. (Fuente: Strafaci, 2008- gráfico originado por Patrick McLeavey, ALA / NOK)

De todo lo anterior mencionado, ya podríamos tener claro el concepto de BIM para proyectos de infraestructura vial.