Nuevas metodologías y tecnologías en el proceso constructivo y mantenimiento de infraestructuras y edificios singulares
Resumen
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
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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.
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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
perfectamente localizados. De estos archivos, generados bajo un estándar que facilite el
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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
costes, tipos de licencias, paquetes de diseño, mantenimiento, cuotas de mercado, etc.
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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. 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 relevantprofessionals 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.
Trabajo Fin de Máster
Nuevas metodologías y tecnologías en el proceso constructivo y mantenimiento de infraestructuras y edificios singularesTitulación / Programa
Máster Universitario en Ingeniería IndustrialMaterias/ UNESCO
33 Ciencias tecnológicas3305 Tecnología de la construcción
330506 Ingeniería Civil
3310 Tecnología industrial
331004 Ingeniería de mantenimiento
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