ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
MÁSTER EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
OPTATIVIDAD ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL
NUEVAS METODOLOGÍAS Y
TECNOLOGÍAS EN EL PROCESO
CONSTRUCTIVO Y MANTENIMIENTO DE
INFRAESTRUCTURAS Y EDIFICIOS
SINGULARES
Autor: Diego Blat Tatay Director: Pablo Carbajo Ordóñez
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
MÁSTER EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
OPTATIVIDAD ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL
NUEVAS METODOLOGÍAS Y
TECNOLOGÍAS EN EL PROCESO
CONSTRUCTIVO Y MANTENIMIENTO DE
INFRAESTRUCTURAS Y EDIFICIOS
SINGULARES
Autor: Diego Blat Tatay Director: Pablo Carbajo Ordóñez
EDIFICIOS SINGULARES
Autor: Blat Tatay, Diego.
Director: Carbajo Ordóñez, Pablo.
Entidad colaboradora: Everis.
RESUMEN DEL PROYECTO
Introducción
En la presente investigación se ha realizado una evaluación de los procedimientos de trabajo durante el proceso de proyecto y ejecución de las obras por parte de los despachos de arquitectura, ingeniería, constructores e instaladores. Se ha explicitado su carácter fragmentario y el alto grado de improvisación en la búsqueda de soluciones para puntos conflictivos no determinados con anterioridad, así como el incremento de tiempo y costes que este procedimiento conlleva. A estos factores se añade la creciente complejidad normativa, las exigencias en cuanto a calidad de los materiales y comportamiento de los mismos, así como la concienciación en torno a la sostenibilidad de un edificio.
Las herramientas tradicionales de comunicación entre los distintos equipos intervinientes en el proceso, fundamentalmente planos en 2D acompañados de memorias, mediciones y presupuestos, se muestran ineficaces ante los nuevos retos de productividad y costes. Resulta incoherente, con las potentes herramientas informáticas existentes, el uso de los mismos programas que hace decenas de años. Por tanto, la combinación de estos avances junto con la aparición de la tecnología BIM y la complejidad creciente de las construcciones, converge en la exigencia de la óptima organización de los procesos de ejecución y mantenimiento de las obras para el ajuste de presupuesto y plazos, sin holguras ni fallos que puedan dar lugar a márgenes de errores financieros y temporales insostenibles.
El Building Information Modeling es un método de gestión de datos y comunicación entre todos los agentes involucrados en el ciclo de vida de una edificación, desde el proyecto hasta la demolición, capaz de definir de una manera prácticamente completa todos los componentes de un edificio de forma coordinada e integrada en un sistema exhaustivo de representación en 3D. Esta metodología integrada y no fragmentada, basada en un proceso colaborativo, permite mejorar drásticamente la eficiencia constructiva y la eficacia del proceso de mantenimiento de una edificación, definiendo tiempos y costes reales desde antes de iniciar el proceso constructivo. Este sistema permite la adaptación a las necesidades y características de las empresas intervinientes en el proceso, que participan en la generación de un modelo único que contenga toda la información del edificio incluyendo la no gráfica, superando la
representación fragmentaria y poco coordinada utilizada normalmente para acometer el proceso edificatorio.
Mediante el BIM y el valor añadido que puede producir el internet de las cosas (IoT) en este marco adaptable, se podrá proponer un sistema que sea capaz de aportar ventajas competitivas a las empresas en el sector de las infraestructuras.
Objetivos
Este trabajo de investigación se articula en torno a los objetivos que se enumeran a continuación:
1. Estudio de la tecnología organizativa durante el proceso de proyecto y construcción en la actualidad:
Es necesario analizar el estado de la cuestión en el momento actual y sus características con relación a los modelos de trabajo para poder tener unas bases de referencia que permitan valorar adecuadamente las características de la tecnología BIM que se estudian a lo largo del presente proyecto de investigación. El análisis de las características de los procesos de trabajo actuales mostrarán sus carencias, dificultades de coordinación y las deficiencias en la previsión de costes y tiempos.
2. Análisis del modelo BIM y el IoT. Avances y ventajas de su implementación al sector de la edificación e infraestructuras.
Se deben evaluar las aportaciones de este nuevo sistema de gestión a un proceso constructivo integral y colaborativo. Se analizarán sus características y su potencial, forma de operar, capacidades, su valor predictivo y fiable, así como las dificultades que pudieran existir para generalizar su implantación en el proceso constructivo. Para esto, se elaborarán gráficos comparativos que resumen el trabajo de investigación desarrollado. Esta parte del trabajo se completará con el estudio tanto de las ventajas tangibles como de las intangibles que se producen tras la implantación del nuevo modelo de gestión combinado con el IoT.
3. Propuesta de valor
Una vez analizadas en profundidad las posibilidades y ventajas del modelo BIM, se han investigado las características pormenorizadas de las dos herramientas con más usuarios, Revit y Archicad, que se han resumido mediante gráficos originales de un alto valor sintético y explicativo.
El siguiente paso es investigar la capacidad de generar sinergias a partir de los dispositivos tecnológicos actuales, el IoT y el BIM.
Metodología
La metodología utilizada para la elaboración del presente trabajo, se inicia con una investigación en torno al “estado de la cuestión”, mediante la recopilación y análisis de la bibliografía existente relativa al método BIM y su operatividad, desde la toma de datos para iniciar un proyecto hasta su reciclaje tras el derribo, pasando por tareas tan importantes como el mantenimiento del mismo. Como soporte del método de investigación también se han realizado entrevistas en firmas de arquitectura e ingeniería de tamaño medio para conocer su funcionamiento y las características actuales del proceso constructivo. En una segunda fase se analizará el mercado actual, se consultará a las empresas vanguardistas que ya emplean esta tecnología y se estudiará el estado de la normativa existente en los países más avanzados. Además, se analizarán las características de los proveedores BIM, realizándose estudios comparativos, así como a los que pueden ser de ayuda en el ámbito del IoT. Con esta finalidad se realizaran entrevistas a profesionales relevantes de este sector, asistencias a congresos y a otras actividades relacionadas con el BIM y el IoT.
A partir de estas fuentes se realizará un análisis de la información obtenida que se sintetizará mediante gráficos cuando se considere conveniente para facilitar la lectura del trabajo. Todas las ideas analizadas así como los estudios, aportaciones originales, conclusiones, se trasladarán a nuestro modelo de propuesta de valor, con el objetivo de sintetizar una ventaja competitiva para una empresa del sector de la construcción en nuestro país.
Resultados
Se han estudiado las plataformas principales con mayor cuota de mercado (Revit y Archicad), y con ello mayor perspectiva de asentamiento en el sector en un futuro cercano. Si bien persisten ciertas diferencias, la pugna actual se establece en conformar el estándar, o estándares, de la información y su intercambio: configurar todo el sistema de variables, datos, gestión documental, con lo que supone configurar y regir toda la información concerniente a la producción, construcción, gestión del ciclo de vida y desmantelamiento de las construcciones. Este es el objetivo del BIM, conformar un modelo o “clon” virtual de la construcción que la acompañe desde su concepción hasta su desmantelamiento, permitiendo disponer de la información, facilitando su análisis y estudios de modificación, la generación de documentación asociada… Este objetivo, que resulta comprensible y abarcable, supone una ardua tarea, ya que implica la codificación de todos los componentes que conforman la construcción (materiales, instalaciones, usos, economía…), de todas las propiedades que la definen como conjunto (propiedades físicas, estructurales, energéticas, económicas…) y de todas las operaciones que la afectan (construcción, mantenimiento, remodelaciones, rehabilitación, desmantelamiento, etc.). Además, esta codificación debe ser lo más global posible, puesto que la actual globalización implica la deslocalización de todos esos componentes y agentes intervinientes en la construcción.
Por tanto, según se desprende de la investigación desarrollada, son muchos los sectores y agentes afectados por este “ajuste” necesario para posibilitar la generación de ese “clon” virtual, pero el resultado parece valer la pena: un control total de la información del edificio a bajo coste de recursos, y toda esa información concentrada en unos pocos archivos
intercambio y la interoperabilidad, se pueden extraer y reintroducir datos generados mediante aplicaciones especializadas: estudios de instalaciones, estructuras, gestión del mantenimiento, comportamiento energético, tasaciones, simulaciones… De esta forma, un modelo BIM bien gestionado concentra toda la información del edificio o construcción, evitando la dispersión actual de documentación y sus inevitables inconsistencias, la constante toma de datos para operaciones de mantenimiento y modificaciones, las demoras para conseguir y/o reelaborar la información…
No resulta costoso imaginar ese escenario y las posibilidades que ofrece. La dificultad reside en la definición de esos estándares, de su adopción generalizada e implementación funcional. Esto implica vencer las inercias e intereses de muchos agentes intervinientes en la construcción y el mantenimiento, además del software que se precisa, lo cual se suma a la ya laboriosa tarea de codificación que apuntábamos.
Como se ha constatado, la conexión con el IoT parece una tarea compleja a día de hoy, de todos modos, aún puede ser un aditivo muy positivo para la solución que se ofrece más allá que la simple imposición de una plataforma adaptada a la constructora que se aplique.
Conclusiones
El estudio y análisis comparativo entre las características de los modos de producir y gestionar el ciclo de vida de una construcción, el método tradicional basado en la utilización fragmentaria del AutoCAD y documentación anexa y la metodología BIM, ha puesto de manifiesto las enormes ventajas de esta última. Las administraciones de los países más avanzados son conscientes del valor añadido que supone la utilización del BIM y, en este sentido, muchas empresas han comenzado a codificar sus productos para ser utilizados dentro de esta metodología colaborativa, eficiente y exacta, que asegura los costes y los tiempos del proceso, estas administraciones comienzan a exigir la utilización del BIM en determinados proyectos con un horizonte no lejano de utilización obligatoria.
Por otra parte, las grandes empresas del sector de la construcción comienzan a ser conscientes de las ventajas del sistema, al igual que los despachos punteros de arquitectura e ingeniería. A pesar de las ventajas analizadas inherentes en esta metodología, el estudio desarrollado ha puesto también de manifiesto la reticencia de los despachos medios o pequeños, todavía mayoritarios en nuestro país, que permanecen atentos y a la espera, pero que comienzan a asumir la irreversibilidad del proceso. No ocurre lo mismo con las pequeñas empresas constructoras que permanecen ajenas a estos acontecimientos.
La investigación desarrollada ha puesto de manifiesto las posibles causas que dificultan la utilización generalizada del BIM, como son la necesidad de decidirse entre algunos de los sistemas al no ser compatibles, la falta de bases de datos BIM, las reticencias del sector ante la situación económica, etc. En este sentido se ha desarrollado una investigación comparativa entre los principales sistemas, Revit y Archicad, detectando sus mayores cualidades y carencias. Los resultados de este estudio original han demostrado una gran equivalencia entre las prestaciones de ambos sistemas. También se ha desarrollado otro estudio comparativo de
Entendemos que estos aspectos del trabajo son importantes para posicionarse ante las marcas BIM.
Otra aportación del trabajo es la reflexión sobre la influencia del internet de las cosas en el proceso constructivo y de mantenimiento y la importancia de incluirlo en su cadena de valor. Por último, el trabajo muestra cómo es fundamental que el sector comprenda la re-evolución que se está produciendo a través del BIM y el IoT y se conciencie de su importancia para posicionarse y captar clientes en un ámbito altamente competitivo.
NEW
METHODOLOGIES
AND
TECHNOLOGIES
IN
THE
CONSTRUCTION PROCESS AND MAINTENANCE AND OPERATION
OF SINGULAR BUILDINGS
Author: Blat Tatay, Diego.
Director: Carbajo Ordóñez, Pablo.
Collaborating entity: Everis.
ABSTRACT
Introduction
In this investigation, an assessment has been done of the working procedures during the projection and execution of constructions by architectural and engineering firms, builders and facilities engineers. It has been explicitly stated its fragmented nature and the high degree of improvisation in the search of solutions to issues not determined previously, as well as the increase in time and cost that this procedure entails. The increasing regulatory complexity, the requirements in terms of quality of materials and their behaviour and the globalized awareness about the sustainability, are added to these factors mentioned.
The traditional tools of communication between the different teams involves in the process, mainly 2D blueprints complemented with reports, measurements and budgets, is ineffective against the new challenges of productivity and costs. Taking into account the existing powerful informatics tools, it is inconsistent to use the same software as ten years ago. Therefore, the combination of these advances with the advent of BIM technology and the increasing complexity of the buildings, converges on the requirement of the optimal organization of implementation processes and maintenance works for adjusting budget and deadlines without gaps or failures that may result in unsustainable financial margins and timing errors. The Building Information Modeling is a method of data management and communication between all actors involved in the life cycle of a building, from design to demolition, able to define in a nearly complete way, all the components of a building in a coordinated and integrated way in an exhaustive representation in 3D. This system allows a positive adaptation to the needs and characteristics asked to the companies involved in the process, by creating a unique model that contains all the information of the building, overcoming this way the fragmentary representation and uncoordinated methodology used during the building process.
Through BIM and the added value that can produce the internet of things (IoT) on this customizable framework, it can provide competitive advantage to companies involved in the infrastructure sector.
Objectives
This research is structured around the objectives listed below:
1. Study of the organizational technology during the process of design and construction at the present:
It is necessary to analyse the state of the art at the present time and its characteristics in relation to work patterns in order to have a baseline that adequately assess the characteristics of the BIM technology that are studied throughout this research project. The analysis of the characteristics of current work processes will display their weaknesses, coordination difficulties and deficiencies in forecasting costs and times.
2. Analysis of BIM and IoT model. Advancements and benefits of its implementation to the building and infrastructure sector:
The contributions of this new management system to a comprehensive and collaborative construction process have to be evaluated. Its characteristics and potential, mode of operation, capabilities, and reliable predictive value and the difficulties that might exist for its deployment in the construction process will be discussed. For this, comparative graphs that summarize the research work carried out will be developed. This part of the work will be completed with the study of both the tangible and intangibles benefits that occur after the implementation of the new management model combined with the IoT.
3. Value proposition:
Once analysed the possibilities and advantages of BIM model in depth, we investigated the detailed characteristics of the two tools with the most users, Revit and Archicad, which are summarized by original graphics with a high explanatory value
The next step is to investigate the ability to generate synergies from current technological devices, the IoT and BIM.
Methodology
The methodology used for the preparation of this work begins with an investigation into the "state of the issue", through the collection and analysis of existing literature on the BIM method and its operability from data collection to start a project until after the demolition and important tasks such as maintenance. To support the research, interviews in architecture and engineering firms have also been conducted. In a second phase, the current market will be analysed as well as the companies already employing this technology and the existing normative in the most advanced countries.
Additionally, the characteristics of the BIM providers will be analysed, as well as the ones that could be helpful in the IoT segment. For that purpose, interviews will with relevant
professionals in this sectors will be made as well as attendance to congresses and other activities related with BIM and IoT.
Based on these sources, an analysis of the information obtained will be synthesized by graphics when considered appropriate to facilitate the reading of the work.
All the ideas and studies discussed, original contributions and conclusions will be transferred to our value proposition model, in order to synthesize a competitive advantage for a company in the construction sector in our country.
Results
The major platforms with greater market share (Revit and Archicad) and therefore greater prospect of settlement in the sector in the near future have been studied. While some differences persist, the current conflict is set to shape the standards, the information and its exchange: configure the entire variables system, its data and its documentation management, what supposes setting up and control all information concerning production, construction, management lifecycle and dismantling of buildings. This is the objective of BIM, forming a model or virtual "clone" of the building to accompany it from its conception to its dismantling allowing to have the information, facilitating it analysis and modification studies, the generation of associated documentation... This objective, which is understandable and graspable, is an arduous task, as it involves the coding of all components that make up the construction (materials, facilities, uses, economy...) of all properties which define it as a whole (physical and structural properties energy and economic characteristics...) and all operations that affect it (construction, maintenance, remodelling, renovation, dismantling, etc.). Additionally, this coding should be as comprehensive as possible, since the current globalization involves the delocalization of all these components and agents involved in the construction. Therefore, as emerges from the research developed, many branches and sectors are affected by this necessary set so as to make possible the generation of the this virtual "clone", but the result seems worth: full control of information from the building at a low cost, and all that information concentrated in relatively few seamlessly localized files. Of these files, generated under a standard that facilitates exchange and interoperability, can be extracted and re-introduced data generated by specialized applications: studies of facilities, structures, maintenance management, energy performance, appraisals, simulations... This way, a BIM model well managed, concentrates all information on the building or construction, avoiding the current dispersion of documentation and its inevitable inconsistencies, constant data collection for maintenance and modifications, delays in obtaining information or reworking it among others.
It is not difficult to imagine this scenario and the possibilities it offers. The difficulty lies in defining these standards, their widespread adoption and functional implementation. This involves overcoming the inertia and interests of many agents involved in the construction and maintenance, and the software required, which adds to the already laborious task that we mentioned coding.
As noted, the connection to the IoT seems a complex task nowadays, however, it can still be a very positive additive solution offered beyond the simple imposition of a platform adapted to the construction company where it is applied.
Conclusions
The study and comparative analysis between the characteristics of the ways of producing and managing the life cycle of a building, the traditional method based on the fragmentary use of AutoCAD and its related documentation and BIM methodology, has shown the enormous benefits of this last. Administrations of the most advanced countries are aware of the added value of BIM and, in this sense, many companies have begun to codify their products to be used within this collaborative, efficient and accurate methodology that ensures costs and process times, these administrations are beginning to require the use of BIM in certain projects.
Moreover, large companies in the construction sector begin to be aware of the advantages of the system, like the top-tier architectural and engineering firms.
Despite the inherent advantages discussed in this methodology, the study developed has also revealed the reluctance from medium or small offices in our country, which remain alert and pending, but they begin to assume the irreversibility of the process. It is not the case of small construction companies, which still remain foreign to these events.
The research carried out has revealed the possible causes that make difficult the widespread use of BIM, such as the need to decide between some of the systems as they are not compatible, lack of BIM databases, the reluctance of the industry due to the economic situation, etc. In this sense, it has been developed a comparative research between major systems, Revit and Archicad, detecting their greatest qualities and shortcomings. The results of this original study have shown great benefits equivalence between both systems. It has also been developed a study of costs, types of licenses, software packages, market share, etc. We understand that these aspects of the work are important to have an opinion among the BIM systems.
Another contribution of this work is a reflection on the influence of the internet of things in the construction process and maintenance and the importance of including it in its value chain. Finally, the paper shows how essential is that the sector understands the re-evolution that is occurring through BIM and IoT so as to raise awareness of its importance in order to position and attract clients in a highly competitive field.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
1 Introducción ... 18
2 Entendimiento de la situación actual del proceso constructivo y mantenimiento y operación de un edificio o infraestructura ... 20
2.1 Historia del proceso constructivo ... 23
2.2 Productividad del proceso constructivo ... 31
2.3 Costes del proceso constructivo ... 34
2.4 Mantenimiento de la infraestructura o el edificio ... 37
2.5 Conclusión ... 38
3 Nuevas metodologías y tecnologías ... 40
4 Building Information Modeling ... 44
4.1 Definición y principales características ... 44
4.2 BIM como metodología de trabajo y colaboración entre agentes implicados ... 48
4.2.1 Diseñador ... 48
4.2.2 Constructor ... 50
4.2.3 Promotor ... 53
4.2.4 Subcontratistas ... 54
4.2.5 BIM Manager ... 54
4.3 Normativa y su evolución ... 56
4.3.1 Descripción niveles ... 56
4.3.2 Estándares, protocolos y herramientas actuales ... 56
4.3.3 CIC BIM Protocol ... 58
4.3.4 Uniclass 2015 ... 59
4.3.5 Industry Foundation Classes (IFC) ... 60
4.3.8 Documentación entre promotor y contratista ... 62
4.3.9 Formatos de archivo más empleados ... 63
4.3.10 Marco normativo BIM actual ... 63
4.4 Análisis de mercado ... 66
4.4.1 Oferta ... 66
4.4.2 Beneficios asociados ... 80
4.4.3 Retos de futuro ... 97
5 Internet de las cosas en el proceso constructivo ... 100
5.1 Definición y principales características ... 100
5.2 Soluciones de IoT para el proceso constructivo y su proceso de mantenimiento y operación. Beneficios asociados. ... 103
5.2.1 Drones ... 103
5.2.2 Escáneres de obra ... 108
5.2.3 Termografía ... 110
5.2.4 Sensores ... 111
5.2.5 Realidad aumentada ... 112
5.2.6 Realidad virtual ... 113
5.3 Normativa y evolución ... 115
6 Propuesta de valor ... 118
6.1 Planteamiento ... 118
6.2 Panificación ... 121
6.3 Resultados esperados ... 125
7 Conclusiones ... 128
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 2-1 Avance tecnológico en la aviación y automoción. Fuente: Elaboración propia.
Imágenes extraídas de (González, 2012), (Dube, 2012), (Ingol, 2015). ... 20
Ilustración 2-2 Objetivo del proyecto. Fuente: Elaboración propia ... 21
Ilustración 2-3 Resumen proyecto ... 22
Ilustración 2-4 Principales causas de una mala coordinación de proyecto. (Centros de Innovación en la Construcción, 2015) ... 24
Ilustración 2-5 Render realizado para un cliente. Fuente: Cortesía de BT Arquitectos ... 25
Ilustración 2-6 Plano iluminación supermercado. Fuente: Cortesía de Montalt Ingeniería 27 Ilustración 2-7 Plano climatización supermercado. Fuente: Cortesía de Montalt Ingeniería ... 27
Ilustración 2-8 Plano de distribución Centro de Enseñanza. Fuente: Cortesía de BT Arquitectos ... 30
Ilustración 2-9 Plano de detalle constructivo de fachada. Fuente: Cortesía de BT Arquitectos ... 32
Ilustración 2-10 Índice de productividad de la industria no agrícola frente a la industria de la construcción, 1964-2009. (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011) ... 33
Ilustración 2-11 Costes a lo largo de un proyecto (Callejón, 2014) ... 35
Ilustración 2-12 Relación de las fases de obra con su coste. (House, 2015) ... 36
Ilustración 2-13 Impacto de la metodología BIM. (House, 2015) ... 37
Ilustración 2-14 Mantenimiento integral ... 38
Ilustración 3-1 Gestión de archivos mediante la metodología BIM. (House, 2015) ... 41
Ilustración 3-2 Esquema sensórica. (IBM, 2015) ... 41
Ilustración 3-3 Realidad aumentada. (Barnwell, 2015) ... 42
Ilustración 3-4 Ejemplo realidad virtual (G4M3studios, 2015) ... 42
Ilustración 3-5 Escáner Leica. (Leica, 2015) ... 43
Ilustración 4-1 Características BIM. Fuente: Elaboración propia ... 44
Ilustración 4-4 Coordinación entre agentes en un modelo BIM. (Model The Planet, 2016)48 Ilustración 4-5 Componentes de diseño en un edificio. (BIM Channel, 2014) ... 49 Ilustración 4-6 Detección de choque entre tuberías. (Davis, 2014) ... 50 Ilustración 4-7. Ahorro de costes estimado BIM frente a la metodología tradicional. (Salman Azhar, 2011) ... 51 Ilustración 4-8 Gantt integrado en plataforma BIM. (CAD BIM 3D, 2015) ... 52 Ilustración 4-9 Captura de pantalla Revit. (Direct Industry, 2014) ... 53 Ilustración 4-10 Niveles de maduración BIM. (Bew & Richards, 2011) ... 56 Ilustración 4-11 Niveles de desarrollo. (Evolve Techon Ltd., 2015) ... 58 Ilustración 4-12 Niveles de desarrollo. (Practical BIM, 2013) ... 59 Ilustración 4-13 Ejemplo Uniclass 2015. (NBS, 2015) ... 60 Ilustración 4-14 Esquema documentación. (Designing Buildings Ltd., 2016) ... 62 Ilustración 4-15 Conocimiento y uso de BIM en 2013. Fuente: Arch-Vision ... 65 Ilustración 4-16 Mapa de implantación BIM de 2014. Fuente: Dossier de la comisión BIM del Ministerio de Fomento. Estudio: McGraw Hill ... 65
Ilustración 4-17 Funcionalidades - Gestión del proyecto. Fuente: Elaboración propia ... 67 Ilustración 4-18 Funcionalidades - Organización espacial y visualización. Fuente: Elaboración propia ... 68 Ilustración 4-19 Funcionalidades - Modelado de la información del edificio. Fuente: Elaboración propia ... 69 Ilustración 4-20 Tecnología – Arquitectura y capacidad de procesamiento. Fuente: Elaboración propia ... 70 Ilustración 4-21 Tecnología - Modo de trabajo y movilidad. Fuente: Elaboración propia .. 71 Ilustración 4-22 Tecnología - Integración. Fuente: Elaboración propia... 72
Ilustración 4-23 Producto. Fuente: Elaboración propia ... 73 Ilustración 4-24 Gráfica evolución de los términos de búsqueda Revit/BIM/Archicad (Google trends, 2016) ... 74 Ilustración 4-25 Proveedor. Fuente: Elaboración propia ... 75
Ilustración 4-27 Visualización 3D. (Graphisoft, 2016) ... 80 Ilustración 4-28 4 28 Imagen 3D. (DBL, 2016) ... 80 Ilustración 4-29 Interferencia entre viga y conducto de acondicionamiento. (Morán, 2014)
... 81 Ilustración 4-30 BIM interdisciplinar. (Autodesk, s.f.) ... 82 Ilustración 4-31 Análisis energético de los edificios. (Cantábrico, 2013) ... 83 Ilustración 4-32 Estadios de análisis de un edificio BIM. (BIM Barcelona, 2016) ... 84 Ilustración 4-33 Seguimiento de obra en tiempo real. (Dodge Data&Analytics, 2014) ... 87 Ilustración 4-34 Ahorro de costes en edificación pública en Inglaterra. (Matthews, 2015) 89 Ilustración 4-35 Listado de ROIs obtenidos por Holder entre proyectos asistidos por BIM. (Salman Azhar, Building Information Modeling (BIM): Trends, Benefits, Risks, and Challenges for the AEC Industry, 2011) ... 90 Ilustración 4-36 Comparativa de proyectos. Fuente: Elaboración propia. Datos extraídos de (B Giel & Olbina, 2010) ... 91
Ilustración 4-37 ROI Proyecto A. Fuente: Elaboración propia. Datos extraídos de (B Giel & Olbina, 2010) ... 93 Ilustración 4-38 ROI Proyecto B. Fuente: Elaboración propia. Datos extraídos de (B Giel & Olbina, 2010) ... 93 Ilustración 4-39 Resultado proyectos C y D. Fuente: Elaboración propia. Datos extraídos de (B Giel & Olbina, 2010) ... 94 Ilustración 4-40 ROI Proyectos C (arriba) y D (abajo). Fuente: Elaboración propia. Datos extraídos de (B Giel & Olbina, 2010) ... 96 Ilustración 5-1 Detalle del casco de protección con sensores. Fuente: Microsoft ... 101
Ilustración 5-2 Plataforma Md4-1000 con cámara fotográfica RGB. (Arquitectura y Empresa, 2016) ... 102 Ilustración 5-3 Placa solar fotovoltaica. (Engl-solar, 2009) ... 103 Ilustración 5-4 Medición topografía clásica. (Georbital, 2010) ... 103 Ilustración 5-5 Fotogrametría a través de un avión. (Terranalisis, 2016) ... 104
Ilustración 5-6 Modelo digital del terreno para futura Planta Solar Fotovoltaica. (GEOINTEC, 2015) ... 107
Ilustración 5-7 Nube densa de puntos. (Tecnología BIM, 2015) ... 107 Ilustración 5-8 Levantamiento a partir del escaneo. (FARO Technologies, Inc., 2015) ... 108 Ilustración 5-9 Escaneo láser de precisión. (FARO Technologies, Inc., 2015) ... 109 Ilustración 5-10 a termografía muestra una fuga en el sistema de calefacción por suelo radiante. (Escribano, 2013) ... 111 Ilustración 5-11 Realidad aumentada en una visita de obra virtual. (Howard, 2015) ... 112 Ilustración 5-12 Casco Daqri dictando la configuración necesaria. (Urban wereables, 2015)
... 113 Ilustración 5-13 Cocina vista en realidad virtual. (G4M3studios, 2015) ... 113 Ilustración 5-14 Realidad (izquierda) frente a modelo virtual (derecha). (Dezeen Magazine, 2015) ... 114 Ilustración 5-15 Medidas regulatorias ... 117 Ilustración 6-1 Movimiento de usuarios. (Mogk, 2015) ... 118 Ilustración 6-2 Posicionamiento de empleados en el edificio y adquisición de variables por empleado. (Mogk, 2015) ... 119 Ilustración 6-3 Temperaturas en el edificio ponderadas con los valores de posicionamiento GIS (geographic information system). (Rich & Dietsch, 2009) ... 119 Ilustración 6-4 IoT en la operación y mantenimiento del edificio. Fuente: Elaboración propia. Imagen extraída de (Longbotton, 2015) ... 120 Ilustración 6-5 Framework Planificación. Fuente: Elaboración propia ... 121 Ilustración 6-6 Ratios. Fuente: Elaboración propia ... 123
Ilustración 6-7 Piloto BIM + IoT. Fuente: Elaboración propia ... 124 Ilustración 6-8 Ahorro de costes en edificación pública en Inglaterra. (Matthews, 2015) 125
1
Introducción
A lo largo de los últimos años se ha llevado a cabo la implantación generalizada de sistemas CAD para llevar a cabo no solo el proyecto de una obra o infraestructura, sino el seguimiento y actualización del proceso de ejecución del trabajo y su posterior mantenimiento, normalmente con representaciones en 2D e incluso, en algunos casos, en 3D.
La facilidad de intercambio de datos, así como de archivo y mantenimiento evolutivo de los mismos es evidente. No obstante la utilización que se da a estos sistemas es todavía parcial e insuficiente y está muy por debajo del potencial de los mismos. El método de trabajo es fragmentario y funciona por compartimentos. Cada participante en el proyecto se ocupa de su área de conocimientos y elabora documentos independientes sin coordinar con el resto de intervinientes en el proceso constructivo.
A pesar de los grandes avances realizados tanto el hardware como en el software, así como de la propia la industria en general, lo que trataremos en detalle más adelante, la metodología existente tras estas plataformas está muy por debajo de las posibilidades que el sistema es capaz de ofrecer. Las representaciones no están conectadas entre sí a pesar de provenir de una misma idea o realidad, la intercomunicación entre los agentes no es eficiente y los márgenes de error, que repercuten en sobrecostes y tiempo son, a día de hoy, inadmisibles.
Es esta limitación del sistema de trabajo actual lo que nos lleva a realizar nuestro análisis en este trabajo fin de máster sobre la tecnología BIM y el valor añadido del internet de las cosas (IoT de aquí en adelante). Los puntos a tratar serán los siguientes:
• Estudio de la metodología BIM
• Estudio del IoT aplicable a la construcción y mantenimiento • Estudio de sinergias entre ambos conceptos
• Comparación y análisis de las distintas herramientas BIM e IoT
• Conclusiones de los apartados anteriores y planteamiento de la solución más óptima para constructoras de elevada envergadura.
2
Entendimiento de la situación actual del proceso constructivo y
mantenimiento y operación de un edificio o infraestructura
Sin avances tecnológicos en la Construcción
Durante décadas tanto la construcción como el mantenimiento de las infraestructuras y edificios han sufrido un incremento en niveles de productividad y eficiencia prácticamente nulo.
Todo lo contrario ha ocurrido en otras disciplinas tales como la automoción, la aviación, la gestión de procesos en las fábricas y almacenes, el control administrativo y financiero de las empresas entre muchos otros sectores. En estas disciplinas se han desarrollado nuevos materiales, nuevos métodos de ensamblaje de éstos, mejoras en logística, comunicaciones, métodos colaborativos y nuevas tecnologías.
Todos estos avances no se han visto reflejados prácticamente en el mundo de la construcción, teniendo que gestionar y controlar los edificios e infraestructuras como se hacía décadas atrás, suponiendo unos sobrecostes, niveles de incertidumbre y unos tiempos de ejecución y supervisión obsoletos con respecto a las exigencias actuales del mercado y el valor del producto.
Ilustración 2-1 Avance tecnológico en la aviación y automoción. Fuente: Elaboración propia. Imágenes extraídas de (González, 2012), (Dube, 2012), (Ingol, 2015).
Objetivo
El objetivo principal de este trabajo fin de máster, consiste en el estudio de las distintas tecnologías existentes actualmente para poder aplicarlas, con un objetivo de optimización de procesos y costes, tanto en el proceso constructivo como en el mantenimiento y operación de un edificio o infraestructura, es decir, a lo largo su ciclo de vida. Se debe recurrir a la tecnología BIM y el mundo Smart junto con el IoT como palanca para el incremento de productividad en éste ámbito.
De esta forma, se procederá al estudio de estas dos tecnologías en búsqueda de posibles sinergias entre estas con el fin de crear un valor añadido en el sector de la construcción.
BIM
Building Information
Modeling
Smart &
IoT
Alcance
Se debe comenzar estudiando la tecnología BIM como metodología de trabajo y colaboración definiendo sus principales características, sus estándares y la normativa vigente y su evolución. Seguido de esto, se procederá a realizar un análisis de mercado en el que se verán casos reales junto con los beneficios asociados y los retos de futuro que puede presentar esta tecnología colaborativa.
Seguido de esto, se definirá el IoT, se estudiará su relevancia actual y sus avances más vanguardistas que pueden resultar en una ventaja competitiva a la hora de ser implementados en la obra o mantenimiento de un edificio o infraestructura.
Se tratarán temas como la normativa asociada, los beneficios relacionados tales como la reducción de errores, la aplicabilidad al modelo BIM y demás posibilidades que nos puedan ayudar a lograr el objetivo final de este proyecto.
Como finalización del estudio de las dos ramas mencionadas, se planteará una propuesta de valor en la que se especificarán los pasos a seguir para explotar la simbiosis entre el mundo Smart-IoT y el BIM.
Como conclusión se explicarán los resultados esperados junto con la valoración final de la solución propuesta.
A modo de esquema, la estructura del proyecto puede resumirse como sigue:
2.1 Historia del proceso constructivo
Para desarrollar este capítulo se ha realizado un estudio pormenorizado de investigación del proceso de construcción mediante entrevistas y consultas a despachos de ingeniería y arquitectura, distribuidores de software, así como a empresas constructoras. También se ha cotejado la documentación necesaria para elaborar un proyecto de ejecución de edificación.
Situación en España
El proceso constructivo en España, desde la fase de proyecto a la de construcción y mantenimiento, está configurado por una serie de operadores que actúan independientemente y desde diferentes aspectos del proceso. Por otra parte este proceso se diseña añadiendo, con una escasa coordinación, las características de las diferentes instalaciones o precisiones constructivas a un proyecto inicial elaborado por un arquitecto o un ingeniero en 2D.
A los problemas que puede generar esta organización dispersa se debe añadir el hecho de que la mayoría de despachos son de pequeño tamaño con dificultades para coordinarse eficientemente con otros técnicos con las herramientas habituales (AutoCAD 2D y similares).
Todas las dificultades inherentes a este proceso de trabajo también se producen, aunque de una manera algo más atenuada, en las escasas oficinas de tamaño medio a grande debido precisamente a que utilizan las mismas herramientas mencionadas y los problemas que se generan en este transcurso de producción del proyecto quedan agravados en el proceso de construcción y mantenimiento del edificio.
En el proceso de construcción, los errores y los fallos en la coordinación comportan costes elevados e incumplimientos de plazos. Se improvisan soluciones a los problemas que surgen constantemente durante la ejecución de la obra y se dan respuestas mediocres a los problemas sin conseguir evitar el incremento de los costes y se aboca a un mantenimiento de la construcción y sus instalaciones complejo y costoso.
Motivos de la descoordinación
A continuación mostramos un gráfico donde aparecen las principales causas de una mala coordinación de un proyecto puntuados del 1 al 7:
Ilustración 2-4 Principales causas de una mala coordinación de proyecto. (Centros de Innovación en la Construcción, 2015)
Las letras del eje horizontal tienen el siguiente significado:
a. Falta de comunicación entre las partes
b. Tiempo de desarrollo de los proyectos en etapa de diseño c. Cambios de proyecto por parte del mandante
d. Complejidad de los proyectos
e. No se utilizan herramientas tecnológicas adecuadas para coordinar f. Ausencia de una entidad coordinadora
g. Problemas contractuales entre las partes
Los puntos a, d, y f tienen una relación directa con la carencia de herramientas de coordinación adecuadas y, además, repercuten directamente en el punto b e indirectamente en los demás.
Como se ha indicado, el objetivo de este estudio es investigar la complejidad del proceso de producción de un proyecto y las interrelaciones que se producen entre los intervinientes en el proceso de construcción. A partir de esta constatación se demostrará la necesidad de modificar el proceso y actualizar las herramientas de proyecto para generar un sistema constructivo coordinado, más económico, de mayor calidad y más eficaz.
6,4
6
5,9
5,6
5,5 5,5 5,5
Ilustración 2-5 Render realizado para un cliente. Fuente: Cortesía de BT Arquitectos
Fases del proceso constructivo
A continuación explicaremos brevemente las fases del proceso de proyecto y proceso constructivo existentes a día de hoy:
1. Inicio del proceso: El proceso de construcción se inicia con la determinación de un programa funcional y la elección de un lugar concreto, del que se conoce sus características urbanísticas (ordenanzas, normativas, etc.). Según el tipo de proyecto, un despacho de arquitectura o de ingeniería (en algunos casos uno mixto) preparan unos planos iniciales en 2D para la aprobación, normalmente con varias modificaciones, por los responsables de la entidad constructora. En esta fase puede dibujarse un render del aspecto que tendrá la construcción (residencial, industrial…) con un nuevo propósito de dar a conocer su aspecto al promotor. Este modelo en 3D por lo tanto, no tiene ninguna integración con el proceso de proyecto de una manera coherente. Se trata de una mera representación visual.
2. Elaboración de planos: La siguiente fase es la elaboración de los planos del proyecto. Los planos son siempre en 2D, normalmente en AutoCAD, y se inicia por la definición de la planta. Luego se dibujan las secciones necesarias para comprender el edificio y, finalmente, se dibujan las fachadas. Esta definición del proyecto por partes sucesivas, hace necesaria, en la mayoría de las ocasiones, la incorporación de cambios para su ajuste. Estos cambios han de realizarse en todos los planos y documentos elaborados ya que se trata de partes independientes en el proceso y que deben de casar unas con
otras. Este proceso comporta, pues, cambios y rectificaciones en todos los documentos de una manera independiente, elevando costes y tiempos del proceso.
3. Definición de materiales: En el proceso de proyectación existe una escasa definición de los materiales utilizados, y se deben incorporar más capas de planos acompañados de textos que definen las características más destacadas de esos materiales (como tipo y tamaño) obviando todos los demás.
4. Materialización del proyecto: Este procedimiento de trabajo “artesanal” se complica enormemente al introducir en el edificio las instalaciones necesarias o los materiales con sus características y verdadero espesor (por ejemplo si un tabique está revestido de paneles de madera por ambas caras cambiará su espesor, al añadirle los rastreles y el tablero).
5. Introducción de instalaciones: En el caso de las instalaciones el tema es más complejo. Aparece la superposición de instalaciones en los falsos techos, los cruces de las mismas (clima, electricidad, colectores, datos, telefonía, etc) los espacios para los desarrollos verticales (patios) el tamaño de las salas de máquinas (espacio para silenciadores, mantenimiento, etc) o cuartos para instalaciones (centro de transformación, aljibe de incendios, instalaciones, telecomunicación, electricidad, climatización, agua, etc.). Estas nuevas necesidades de espacio comportan cambios en el conjunto de los planos elaborados de manera individual, retrasando y elevando los costes del proceso. Las instalaciones se incorporan como documentos aislados, escasamente coordinadas con la realidad del proyecto y casi nada entre ellas (electricidad, saneamiento, climatización, etc)
Ilustración 2-6 Plano iluminación supermercado. Fuente: Cortesía de Montalt Ingeniería
Consideraciones
Dibujo en 3D: En todo el proceso no aparece como herramienta de trabajo el dibujo en 3D, con lo que a los problemas de coordinación descritos, se debe sumar la posibilidad cierta de no detectar problemas existentes en otros puntos del proyecto ya que estos no pueden ser detectables debido al limitado número de secciones dibujadas.
Materiales y proyecto: Con el sistema de proyecto actual, no se produce una definición clara de los materiales que componen el proyecto. Como ya se la ha indicado, en las plantas y secciones se hace una representación solo aproximada de los espesores de los elementos constructivos. Sus características materiales se deben deducir de una suma de documentos separados como son: plantas con indicación de los materiales usados (sin sus características específicas), detalles de puntos concretos que no explican la totalidad del proyecto, contenido del presupuesto, especificaciones de las memorias escritas, etc. Lo mismo sucede con las instalaciones, aislamientos de las salas de máquinas, etc.
La estructura también sufre la inconsistencia del proceso de proyecto tradicional, una vez calculada y dimensionada se incorpora al proyecto como un documento separado. Las dimensiones de los pilares y las secciones de los forjados la mayoría de las veces no coinciden con las indicadas en las plantas y las secciones de los planos del proyecto.
Esta formalización documental presentada y muchas veces inconexa provoca errores y retrasa la elaboración de los documentos del proyecto.
La documentación del proyecto: En el método de proyectación tradicional los documentos de proyecto (memorias) se incorporan casi como documentos tipo con falta de un buen ajuste al proyecto concreto que se está realizando.
Además de la especificación del cumplimiento de ordenanzas y normativas de índole urbanística, en el proyecto se desarrollan por separado y casi como documentos genéricos, los siguientes aspectos:
o Normas de habitabilidad y diseño (en el caso de viviendas) o DB-SI. Cumplimiento de la seguridad en caso de incendio
§ DB-SI 1. Propagación interior
§ DB-SI 2. Propagación exterior
§ DB-SI 3. Evacuación ocupantes
§ DB-SI 4. Instalaciones de protección contra incendios
§ DB-SI 5. Intervención de bomberos
§ DB-SI 6. Resistencia al fuego de la estructura o DB-SUA. Seguridad de utilización y accesibilidad
§ DB-SUA 1. Seguridad frente al riesgo de caídas
§ DB-SUA 2. Seguridad frente al riesgo de impactos o de atrapamiento
§ DB-SUA 3. Seguridad frente al riesgo de aprisionamiento.
§ DB-SUA 4. Seguridad frente al riesgo causado por iluminación inadecuada.
§ DB-SUA 5. Seguridad frente al riesgo causado por situaciones con alta ocupación
§ DB-SUA 6. Seguridad frente al riesgo de ahogamiento.
§ DB-SUA 7. Seguridad frente al riesgo causado por vehículos en movimiento
§ DB-SUA 8. Seguridad frente al riesgo causado por acción del rayo
§ DB-SUA 9. Accesibilidad o DB-HS. Salubridad
§ DB-HS1. Protección frente a la humedad.
§ DB-HS2. Recogida y evacuación de residuos
§ DB-HS3. Calidad del aire interior
§ DB-HS4. Suministro de agua
§ DB-HS5. Evacuación de aguas o DB-HE Ahorro Energético
§ DB-HE0. Limitación del consumo energético
§ DB-HE1. Limitaciones de la demanda energética
§ DB-HE2. Rendimiento de las instalaciones térmicas
§ DB-HE3. Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación
§ DB-HE4. Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria
§ DB-HE5. Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica o DB-HR. Protección frente al ruido
o DB-SE. Seguridad estructural
§ DB-SE 1. Resistencia y estabilidad
§ DB-SE 2. Aptitud al servicio o DB-SE-A. Acero en la edificación o DB-SE-AE. Acciones en la edificación o DB-F. Fábricas
o DB-C. Cimientos
o EHE-08. Estructuras de hormigón o NCSR-02. Normativa sismoresistente
Asimismo, se deben contemplar las normativas RITE-07 (instalaciones térmicas) y REBT-02 (instalaciones eléctricas)
Otros documentos del proyecto: Otros documentos que contempla el proyecto de manera independiente son: Estudio de Seguridad y Salud (Prevención de accidentes laborales) y el Plan de Control de Calidad (de los materiales). También se incorpora el Pliego de condiciones y el Presupuestos de Ejecución Material. La elaboración del Certificado de Eficiencia Energética también es necesaria a día de hoy. Se trata de un documento que exige una somera materialización del proyecto en 3D, costoso en tiempo e independiente del proyecto. Puede incluso hacer necesaria la modificación de aspectos constructivos y técnicos del proyecto.
Conclusión
El actual proceso de elaboración de un proyecto mediante una suma de documentos independientes y escasamente conectados entre sí, difícilmente puede garantizar una ejecución de las obras e instalaciones precisa y sin imprevistos.
La coordinación entre la obra y las instalaciones y entre las distintas instalaciones entre sí, se produce en última instancia durante el propio proceso de ejecución de las obras, con el consiguiente coste adicional y aumento delos plazos de ejecución.
2.2 Productividad del proceso constructivo
A continuación se redactarán todas las fases que consideramos que tienen un papel relevante en la productividad del proceso constructivo:
• Inicio del proceso: El proceso constructivo se inicia lastrado por desarrollarse sobre una documentación genérica y que no contempla una coordinación real de instalaciones y obra a nivel de documentación gráfica; como se ha indicado se trata de documentos separados que pretenden ser completos en sí mismos. Además de los documentos escritos, las plantas son el material gráfico básico que se complementa con algunas secciones. Todos los planos están en 2D, lo que dificulta una visión clara del conjunto de la obra. Además tampoco se realiza un trabajo de superposición en 2D de las distintas instalaciones y las características de la obra para detectar problemas (vigas que sobresalen del forjado, zunchos y nervios que impiden la realización de pasos de instalaciones, etc.)
• Comprobación del proyecto: Con este punto de partida sería necesario realizar una auditoría del (o de los) proyectos para minimizar el impacto de las incidencias imprevistas en el proceso de construcción. Esta auditoria nunca sería totalmente eficiente porque no se realizaría con las herramientas adecuadas y no llegaría a aportar la documentación necesaria para solucionar los problemas. Más bien se limitará a enunciarlos y cuantificarlos de una manera aproximada.
• Fragmentación del proceso: El proceso constructivo también se inicia de una manera fragmentaria. La constructora traslada a las distintas empresas que intervendrán en la edificación o en las instalaciones, la documentación fragmentada de que disponen, recibiendo las correspondientes ofertas económicas que adjudicarán a la baja. En ningún momento se contemplan los sobrecostes y demoras inherentes a este planteamiento.
La única relación entre los oficios se establece mediante un planning (poco específico) que suele ir comprimiendo las barras en función del retraso de la obra, creando la ilusión de poder llegar a cumplir los plazos establecidos.
• El proceso de construcción: El comienzo de la edificación sigue el mismo proceso fragmentario: primero se realiza la excavación y cimentación (aunque posteriormente existan problemas con los colectores enterrados) y a continuación la estructura (sin contemplar adecuadamente el paso de instalaciones a través de los forjados). Una vez acabada la estructura comienza la ejecución del cerramiento de fachada por otra empresa, luego tabiquería, revestimientos, etc. Todo por empresas subcontratadas separadas y con una documentación fragmentaria.
De manera análoga se procede con las instalaciones del edificio. Este procedimiento provoca errores, dificultades, necesidades de revisar planos, improvisación, costes e incremento de plazos.
Además de las fases explicadas resulta de interés comentar dos de los puntos clave que nos han llevado a la realización y análisis de esta nueva metodología que explicaremos en los siguientes puntos.
• Tiempo de ejecución: Los tiempos de ejecución actuales son más largos de lo que sería necesario, no solo por las dificultades imprevistas que se deben resolver, sino también por la necesidad de incorporar uno tras otro (en general) a los oficios, al no disponerse de una documentación coordinada que permita una intervención conjunta de varios oficios.
• Falta de coordinación: Debido a la falta de coordinación entre los agentes intervinientes en el proceso constructivo siempre acaban produciéndose demoras y sobrecostes por cambios de trazado, ejecución diferente a la presupuestada, tiempos mayores etc. Se intentan paliar estos efectos mediante una coordinación improvisada por los directores de la obra, el jefe de obra de la empresa constructora y los propios industriales subcontratados. Estas intervenciones acaban resolviendo los problemas, muchas veces de manera no óptima, pero con considerables incrementos en costes y tiempo.
Conclusión:
Esta falta de eficiencia y rentabilidad en el sector de la AEC (architecture engineering and construction) puede verse reflejado en el siguiente gráfico, donde se muestra la poca productividad en el sector en Estados Unidos:
Ilustración 2-10 Índice de productividad de la industria no agrícola frente a la industria de la construcción, 1964-2009. (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011)
2.3 Costes del proceso constructivo
Al comienzo del ciclo de vida de los proyectos, se elaboran unas estimaciones de costes que, conforme se avanza en el proyecto de ejecución, se irán afinando y detallando.
Para determinar los costes hay que cuantificar los materiales que se indican en los planos referentes a la rama de instalaciones, saneamiento, estructura, alumbrado, etc.
Este es un tema complicado, pues en multitud de ocasiones las empresas suministradoras no ofrecen confianza y seguridad en cuanto a plazos, se producen sustituciones por materiales similares y aparecen otros imprevistos.
La estimación de costes sirve para dar una idea cercana al coste final de la obra, pero no sabremos con exactitud el precio final hasta que concluya la misma.
Según la guía del PMBOK (guía de los fundamentos para la dirección de proyectos del Project management institute) la gestión de los costes de un proyecto incluye los siguientes puntos:
• Estimación de costes: Se trata de una predicción de los recursos implicados en la realización de la obra. Para obtenerla se usarán diferentes herramientas (estimación paramétrica, ascendente, por tres valores, análisis de reserva, etc.) y se debe contar con unas bases, como es conocer el proyecto y sus actividades, su cronograma, los riesgos, etc.
• Determinación del presupuesto: Consiste en sumar el coste estimado de todas las actividades o paquetes de trabajo y poder establecer una línea base o plan de referencia de costes. El presupuesto del proyecto lo constituyen los fondos autorizados para ejecutar el proyecto. El control de costes se harán en base a este presupuesto autorizado y su línea base correspondiente. En este proceso también se obtienen los requisitos de financiamiento, si los hubiera.
Distribución de los costes:
Como se puede apreciar en el siguiente gráfico, la mayoría de costes de una obra suceden en su ejecución, por lo que es importante planear correctamente los futuros gastos antes de que se alcance esa fase.
Ilustración 2-11 Costes a lo largo de un proyecto (Callejón, 2014)
El gráfico no pretende ser exhaustivo, pero puede, de un vistazo, arrojar ideas sobre los costes en el proyecto de construcción, así como ayudar a tejer una serie de conceptos globales:
• Se divide el proyecto en tres fases principales en las que influirá la gestión de costes.
• Existe un montante global de costes que tiende a una función gaussiana.
• Se resumen tres tipos de costes según la fase a la que correspondan: costes de planeamiento, costes de ejecución y costes de mantenimiento. En la gráfica se intenta visibilizar la idea de acumulativos. Evidentemente, en la fase en la que el proyecto es ejecutado es la fase donde se incurre en más costes, precisamente por ello. Los costes de mantenimiento seguirían acumulándose en el tiempo posterior a la gráfica.
• La línea de costes reales (azul) es la de costes medidos y certificados, es decir, los costes ya ejecutados y suele ser mayor, con más o menos constancia, a la línea de presupuesto.
• La línea de presupuesto es la línea base de coste (amarilla) , es decir, los costes esperados y planeados.
• El nivel de incertidumbre de costes (haz rojo) es total al principio, cuando desconocemos el proyecto, y va desvaneciéndose conforme avanza el mismo, es decir, vamos constatando costes (planeados y después certificados), con lo que el nivel de incertidumbre al final de proyecto será nulo, tendremos, por el contrario, un nivel de certeza pleno.
• La línea de influencia sobre lo costes (verde), es la que indica cuándo el nivel de poder actuar sobre los costes será más efectivo o será más fácil o será más difícil o incluso inútil. Esto quiere decir que al comienzo, cuando no se ha incurrido en ningún coste, la influencia sobre los mismos, no sólo sobre los primeros en los
proyecto, es total. Después, a lo largo del transcurso del proyecto, nuestro “poder” de influencia en los costes se va reduciendo.
Si se habla de cambios, la relación de las fases de obra con el coste implicitico es la siguiente:
Ilustración 2-12 Relación de las fases de obra con su coste. (House, 2015)
Lo que se trata con el uso de esta nueva metodología de trabajo es adelantar esta curva de trabajo tradicional a las fases previas; esto sólo se podrá lograr mediante una coordinación efectiva entre los distintos agentes desde el primer momento. Esto proporcionará una eficiencia mucho mayor gracias a la reducción de cambios y costos a lo largo de las siguientes etapas del proyecto:
Ilustración 2-13 Impacto de la metodología BIM. (House, 2015)
2.4 Mantenimiento de la infraestructura o el edificio
El mantenimiento de una obra o instalación va ligado a la correcta disposición de las instalaciones, a la facilidad de acceso, a la definición exacta de la posición de los elementos, etc.
En la forma de proyectar actual no se alcanza una definición exacta de todos los elementos del proyecto y de su posición. Tampoco están adecuadamente definidos los puntos problemáticos (cruces, entronques, etc) y los planos “as-built” únicamente recogen los datos facilitados por cada uno de los subcontratistas de manera separada y sin las necesarias comprobaciones exhaustiva por parte del contratista o coordinador de la obra. Mediante el uso de la tecnología BIM la definición real del proyecto será completa y exhaustiva, además se dispondrá de detalles “as-built” mediante el uso de estaciones de escaneo y sistemas similares con un nivel de detalle tal que no sea necesario demorarse a la hora de tratar de operar o mantener el edificio ya construido y con un rigor y precisión garantizado.
Con la sistemática actual, el proceso de mantenimiento es complicado y caro, incluso contando con las mismas empresas que han realizado las instalaciones. La revisión y mantenimiento con otra empresa diferente a la que lo ejecutó en su día supone asumir una auditoria de la instalación (o de la obra o infraestructura) que suele comportar la necesidad de invertir en modificaciones y mejoras de lo ya ejecutado. Además, esto suele ser habitual, pues la propiedad intenta normalmente reducir unos costes que le parezcan excesivos y va
Resumiendo, la empresa que ha realizado la obra o instalación tiene unos costes elevados por las propias características de la misma. Otra empresa (más especializada en mantenimientos) tendrá costes adicionales por la auditoria necesaria, probable modificación de algún aspecto de la instalación (que puede no estar ajustado a normativa vigente) y a costes más elevados justificados por complejidad o defectos de la instalación. Además la auditoria es probable que no pueda ser completa por estar ocultos tramos de la instalación (o por ejemplo no ser viable el desmontar todo el falso techo de un edificio para estudiarla).
Mantenimiento Integral:
A lo largo de este proyecto se estudiará el mantenimiento en su conjunto, es decir, se abordará el mantenimiento preventivo y el correctivo. Se tendrán en cuenta las instalaciones del edificio o infraestructura de forma que se podrá predecir el fallo o la necesidad de reposición por límite de ciclo de vida u otros motivos. Mediante el mantenimiento correctivo y el continuo análisis del estado del edición y sus instalaciones se logrará tener un conocimiento actualizado del comportamiento del edificio.
Ilustración 2-14 Mantenimiento integral
2.5 Conclusión
A continuación se resumen los principales inconvenientes del proceso constructivo, cuyo conocimiento es el fundamento de este trabajo
• Carencia de una definición completa del proyecto y sus partes. • Representación parcial de la edificación a construir y solo en 2D.
• Difícil coordinación entre las partes intervinientes en el proceso constructivo. • Durante el proceso constructivo se recurre a la improvisación y a soluciones no
óptimas para resolver los problemas de falta de coordinación.
• Los procesos constructivos actuales (obra civil, instalaciones, infraestructuras…) tienen un grado de complejidad y definición inaceptables.
• La definición poco exacta de la obra a realizar abre la posibilidad a la utilización de materiales de una calidad algo inferior a lo previsto.
• La elaboración del documento de proyecto como una suma de documentos separados produce problemas de coordinación en obra.
• El proceso de construcción requiere de improvisaciones, ajustes y modificaciones que lo encarecen.
• La dirección de obra se alarga más de lo previsto con el consiguiente coste adicional. • Los procesos de mantenimiento no pueden ser eficientes y generan costes
adicionales.
• El personal ligado al proceso de la obra no evoluciona en su adquisición de conocimientos técnicos.
• La calidad del proceso y su resultado final no se ajusta a las necesidades de un mercado cada vez más exigente.
Por todo lo anterior, se detecta la necesidad de aplicar las metodologías y tecnologías ya existentes en otras industrias con el objetivo de lograr una práctica integrada en lo que a la construcción respecta para poder alcanzar las exigencias de tiempos y costes que el mercado nos exige, manteniendo e incluso mejorando la calidad del servicio.
3
Nuevas metodologías y tecnologías
Tras la conclusiones obtenidas en el apartado anterior se puede apreciar que hay una presión cada vez más fuerte hacia:
• Menores tiempos de diseño y ejecución.
• Mayores exigencias de calidad tanto durante la ejecución de la obra como durante la operación y mantenimiento.
Más allá del BIM:
Ante estas necesidades expuestas, y después de haber investigado posibles alternativas para dar un paso más de eficiencia en lo que a la metodología BIM se refiere, se puede deducir que una correcta complementación de la tecnología BIM con el mundo Smart y el IoT sería una posibilidad para efectuar ese salto de productividad en el ciclo de vida completo de una infraestructura o edificio.
Con la incorporación de los avances tecnológicos presentes y futuros del IoT a la metodología BIM se podrían optimizar, incluso, otro tipo de inconvenientes que resuelve la metodología BIM propiamente dicha, como por ejemplo:
• Falta de comunicación fluida entre promotores-contratas, arquitectos-promotores y contratas-contratas, que genera la aparición de un gran número de errores. • Modelos no coordinados, lo que provoca que se precisen múltiples modelos y una
gran inversión en tareas de representación, lo que acaba resultando en un incremento de incongruencias.
Estos dos problemas básicos se pueden solventar mediante un modelo BIM pero sería con la incorporación de dispositivos Smart & IoT lo que optimizaría su solución.
De esta manera, en el BIM se genera un proyecto global en el que cada uno de los participantes dispone de la información del mismo y del que se pueden extraer distintas representaciones, así, cualquier cambio que se realice en el modelo se verá reflejado en los sistemas de cada uno de los agentes implicados, sin dar lugar a ningún tipo de duda en el entregable final. Con la incorporación de dispositivos Smart & IoT creemos que se puede mejorar aún más este potencial de la metodología BIM ya que disminuiría los tiempos de actualización de la información y aumentaría la precisión de los datos de entrada.
Ilustración 3-1 Gestión de archivos mediante la metodología BIM. (House, 2015)
Más adelante, comentaremos el resto de beneficios asociados que ofrece esta herramienta además de las distintas plataformas de las que disponemos a día de hoy y haremos un repaso a los distintos dispositivos Smart&IoT posibles para integrarlos con la tecnología BIM.
A continuación se enumeran los campos estudiados en lo que respecta a Smart & IoT:
Sensórica: Estudio del funcionamiento de las instalaciones durante la operación y mantenimiento del edificio para tener bajo control todas las variables que puedan afectar a una necesidades cambio o simplemente a un control diario con tal de mejorar la eficiencia energético del conjunto del edificio o infraestructura.
Ejemplo de aplicación: Control de la temperatura dentro del edificio a través de la gestión de la orientación del sol y cómo afecta la temperatura externa para adaptar mediante el flujo y la cantidad de trabajadores dentro del edificio la temperatura ideal desde el punto de vista del confort y la eficiencia.
