Conocimiento e investigación del BIM en todo el ciclo de vida

Sincronización WeChat · Xiaowei · 2024-10-14

Li Luyang (Hunan Hengchuang Architectural Design Co., Ltd., Changsha)

Resumen

Este artículo parte del ciclo de vida completo del edificio y, según las etapas de implementación del proyecto de construcción, lo divide en tres fases; analiza y discute preliminarmente las características de los modelos BIM de cada fase y sus estándares de inspección de calidad, y a partir de ahí propone recomendaciones y planes de implementación específicos. Al final, el artículo examina varios conceptos actualmente populares, plantea los puntos clave y los problemas difíciles que deben superarse en la siguiente etapa, y expresa su esperanza en el desarrollo del BIM.

Palabras clave: ciclo de vida completo, edificio físico, edificio virtual, formato de datos, gran mercado unificado.

Introducción

La industria de la construcción, como una de las industrias básicas de la economía nacional, tiene una importancia que no necesita demostración. El BIM, como palanca para la transformación y modernización del sector, impulsa el desarrollo de alta calidad de la construcción y los profesionales reconocen que es el camino inevitable. Sin embargo, el desarrollo del BIM no ha sido todo lo satisfactorio que se esperaba y los hitos clave se han pospuesto una y otra vez; el autor considera que las causas principales son las siguientes: conocimiento insuficiente, métodos poco científicos e inversión inadecuada.

1 El pasado y el presente del BIM

En la década de 1970, el profesor Charles M. Eastman, de la Universidad Carnegie Mellon, propuso el prototipo del concepto BIM ——el Building Description System (sistema de descripción de edificios), es decir, una descripción informática del edificio destinada a lograr la visualización y el análisis cuantitativo de las obras de construcción y a mejorar la eficiencia de la ejecución de los proyectos.

Con el desarrollo del hardware y el software informáticos, en 2002 la empresa estadounidense Autodesk adquirió la compañía de software Revit y, como parte de su estrategia de comercialización, el término «Building Information Modeling» (modelado de información de construcción, BIM) vio oficialmente la luz. Tras más de veinte años de desarrollo, numerosos proveedores de software nacionales y extranjeros han lanzado sus propios programas BIM, exagerando en exceso sus funcionalidades para obtener una mayor cuota de mercado en la competencia.

Desde el «Building Information Modeling» (modelado de información de construcción) propuesto por Autodesk hasta el «Building Information Management» (gestión de información de construcción), más reconocido hoy en el ámbito de la gestión de proyectos, la definición del BIM se ha vuelto cada vez más amplia y se le atribuyen más funciones y requisitos.

Finith E. Jernigan describió con claridad en su libro «Big BIM, little bim» el proceso de evolución del concepto BIM: el pequeño bim se parece a la tecnología informática anterior a la aparición de Internet; hacia 1996, el pequeño bim era como una tecnología informática capaz de conectarse a redes locales, que comenzaba la transición hacia la conexión plena a Internet. El gran BIM es como un ordenador personal totalmente integrado en la red, plenamente conectado a Internet.

Desde el prototipo del concepto BIM de Charles Eastman, pasando por la «gestión de información de construcción» del ámbito de la gestión de proyectos, hasta la plena integración con Internet, la connotación y la extensión del concepto BIM no han dejado de ampliarse y de evolucionar. El BIM no es solo una cuestión técnica, sino también una cuestión social.

2 La comprensión del ciclo de vida completo del edificio

2.1 El ciclo de vida completo tradicional del edificio

El ciclo de vida completo es una característica esencial del BIM: liderar los proyectos y los equipos mediante modelos virtuales, integrarse plenamente con Internet y, mediante la creación de plataformas de big data, cambiará por completo la forma de colaboración del sector de la construcción. La organización estadounidense bSa (building SMART alliance) realizó una síntesis bastante detallada de la aplicación del BIM a lo largo del ciclo de vida completo de las obras de construcción. Los libros nacionales sobre la materia también elaboraron un diagrama clásico (figura 1).

Figura 1. El ciclo de vida completo tradicional del edificio

El diagrama tradicional del ciclo de vida completo se limita a ilustrar todo el proceso del proyecto de construcción —consultoría y diseño, construcción, operación y mantenimiento (O&M) y demolición—, sin realizar estudios más profundos ni analizar las circunstancias particulares de cada fase; por tanto, no permite captar los puntos clave del BIM en cada etapa ni las estrategias de promoción.

2.2 El nuevo ciclo de vida completo del edificio

El nuevo diagrama del ciclo de vida completo del edificio (figura 2) es más lógico: se apoya en el edificio virtual tridimensional que recorre todo el ciclo de vida en el mundo digital, mientras que en el mundo real se construye el edificio físico. Así, el ciclo de vida completo del BIM se divide en tres fases: el BIM orientado a la consultoría y el diseño (en adelante, «BIM de diseño»), el BIM orientado a la construcción (en adelante, «BIM de construcción») y el BIM orientado a la gestión de la operación y el mantenimiento (en adelante, «BIM de O&M»).

Figura 2. El nuevo ciclo de vida completo del edificio

2.2.1 El BIM orientado a la consultoría y el diseño

En el mercado existen numerosos programas BIM, no menos de una docena, pero pocos satisfacen realmente las necesidades de los diseñadores. La normativa vigente reconoce como entregable con validez jurídica los planos bidimensionales sellados y firmados, y el establecimiento, desarrollo y maduración de ese sistema se mide en siglos. El núcleo del software BIM es el edificio virtual tridimensional, cuya ventaja innata es la entrega del modelo; sin embargo, limitado por la normativa y el sistema de entrega de planos bidimensionales, durante mucho tiempo la conversión de los modelos virtuales tridimensionales en planos bidimensionales conformes a la legislación vigente seguirá siendo una función importante del software BIM.

Sobre la base de este razonamiento, para que el BIM se desarrolle bien es imprescindible establecer un sistema adecuado para la entrega de modelos virtuales tridimensionales, junto con estándares y sistemas de evaluación de la calidad de los modelos. La entrega de planos bidimensionales no es la mejor opción, pero es relativamente aceptable; el modelo tridimensional ofrece la mejor calidad de entrega, pero carece de un sistema complementario (este complemento corresponde a la dependencia del sendero de la economía). Puede aprovecharse la característica «lo que se ve es lo que se obtiene» de los modelos BIM para calcular en tiempo real las cantidades físicas del modelo de edificio (cemento, arena, acero de refuerzo), con el pleno entendimiento de todas las partes del proyecto, y establecer la precisión de dichas cantidades como criterio objetivo para evaluar la calidad del modelo BIM, como sistema paralelo complementario del régimen vigente de entrega de planos bidimensionales, abandonando el actual sistema de revisión BIM, popular pero inútil, que desperdicia dinero y esfuerzo. La mayor ventaja de las cantidades físicas del modelo BIM (cemento, arena, acero de refuerzo) es que pueden verificarse durante la construcción: el promotor o los departamentos gubernamentales competentes pueden tomar la desviación positiva o negativa entre las cantidades físicas del modelo BIM y las cantidades realmente utilizadas tras la terminación (cemento, arena, acero de refuerzo) como evaluación objetiva de la calidad del modelo tridimensional del BIM de diseño consultivo, y aplicar un mecanismo de incentivos y sanciones relativamente objetivo que impulse el desarrollo de alta calidad del BIM de consultoría y diseño.

2.2.2 El BIM orientado a la construcción

Es un hecho que no hay que ocultar: las empresas constructoras tienen una motivación más fuerte para implantar el BIM y obtienen más resultados, fundamentalmente porque aprovechan al máximo la ventaja natural del modelo de edificio virtual del BIM y evitan el punto débil de convertir el modelo virtual en planos bidimensionales. Debido a las limitaciones institucionales y a la escasez de talento, las empresas constructoras suelen confiar la obtención de los modelos BIM, a partir de los planos bidimensionales, a personal con formación en instalaciones; por esa carencia de conocimientos profesionales, a menudo solo detectan problemas visibles como las colisiones de tuberías y se concentran en corregir la calidad de los planos bidimensionales, desviándose de la dirección correcta del BIM de construcción.

El criterio normal del sector para evaluar la construcción es, en pocas palabras, terminar la obra en plazo, con la calidad y las cantidades requeridas. En la era de la entrega de planos bidimensionales, los proyectos que realmente lo logran son tan raros como las plumas de fénix. En primer lugar, la calidad: los planos bidimensionales ya presentan problemas de calidad en su origen, que normalmente la empresa constructora debe compensar durante la ejecución; las buenas empresas corrigen esos defectos, mientras que las malas los amplifican. En segundo lugar, las cantidades: los planos bidimensionales expresan de forma insuficiente las relaciones espaciales tridimensionales y el cálculo de las cantidades depende de la experiencia humana. La supervisión y el control en obra se basan fundamentalmente en el trabajo manual, y los gestores de obra con poca experiencia difícilmente pueden controlar eficazmente las cantidades ejecutadas, lo que acaba provocando liquidaciones por encima de lo previsto. Por último, el plazo: con el sistema técnico constructivo actual, casi el 90 % de las obras sufren retrasos. La tarea principal del BIM de construcción es resolver estos tres problemas y lograr que el proyecto se termine en plazo, con la calidad y las cantidades requeridas. A partir de un modelo BIM de construcción de alta calidad, la energía puede concentrarse en el proceso constructivo, con una organización científica y la adopción activa de nuevas tecnologías, de modo que el ahorro de plazo y la mejora de la calidad disponen de una vía técnica fiable.

2.2.3 El BIM orientado a la gestión de la operación y el mantenimiento

El edificio físico terminado y en explotación es, en cierto sentido, el edificio físico gemelo en el mundo real del modelo de edificio virtual del BIM. El edificio virtual del BIM, que alberga los datos y la información generados y recopilados por el edificio físico, puede denominarse edificio digital; aunque nació del sector de la construcción, lo trasciende. El edificio digital solo podrá convertirse verdaderamente en un edificio digital inteligente si se libera del sector de la construcción, adopta activamente tecnologías emergentes como el big data, la computación en la nube y el Internet de las cosas, y entra en un nuevo ámbito integral.

Hace unos años, la ciudad de Hangzhou, apoyándose en los servicios en la nube de Alibaba, ha venido explorando las aplicaciones de vanguardia del «cerebro urbano». Según la información que el autor conoce, por ahora solo se ha logrado la digitalización en las galerías de servicios subterráneas y en las redes públicas de agua y electricidad; en los demás ámbitos se ha construido un esqueleto aproximado, todavía muy lejos de las necesidades reales de la vida de los ciudadanos corrientes.

Sin la difusión y aplicación de la tecnología BIM, lograr el gemelo digital de los edificios sería como tener edificios sin cerebro: ¿cómo podrían entonces sostener el cerebro urbano y hacer realidad la ciudad inteligente? Apoyándose en el modelo BIM para lograr el gemelo digital del edificio, y combinándolo con tecnologías de vanguardia como el big data para analizar en profundidad los datos generados por el edificio, se consigue la descentralización de los datos y el cálculo distribuido, lo que reduce la presión sobre la potencia de cálculo central. Desde el punto de vista de la hoja de ruta tecnológica, se trata también de un proceso de desarrollo de lo fácil a lo difícil y del punto a la superficie, cuyos resultados son más fáciles de alcanzar.

Una aplicación más urgente de los edificios gemelos digitales consiste en recopilar datos sobre el terreno con drones y compararlos con el edificio digital, lo que permite supervisar con mayor eficacia el estado instantáneo de los edificios urbanos y frenar de forma efectiva las construcciones irregulares. Se propone que los archivos públicos adquieran, según estándares razonables, los edificios gemelos digitales que hayan aplicado sistemáticamente la tecnología BIM en el diseño y la construcción y hayan superado la aceptación, de modo que pasen a formar parte de los activos digitales de la ciudad; la explotación posterior quedaría bajo la gestión unificada de los archivos, que alquilarían o venderían esos activos digitales al exterior para generar ingresos estables. Así, con una puesta en marcha inicial a cargo del gobierno y una explotación continuada posterior, se alivia la presión fiscal y se evita la competencia desordenada y el monopolio de hecho de una explotación empresarial, a la vez que se ofrece otra vía para resolver la inversión inicial de la digitalización urbana.

3 Afrontar la realidad de la inversión insuficiente y definir políticas adecuadas

El BIM orientado a la consultoría y el diseño y el BIM orientado a la construcción siguen perteneciendo, en esencia, al ámbito del sector de la construcción. Según datos del Instituto Americano de Arquitectos, los proyectos que implantan correctamente el BIM logran ahorrar inversión y plazo, y en el extranjero no se requiere una inversión adicional en BIM; por supuesto, esto también guarda relación con el modelo de contratación general del proyecto y con la forma de firmar los contratos, lo cual es ya objeto de otro estudio.

En la realidad nacional, la inversión de los proyectos suele superar el presupuesto y los plazos exceden lo planificado, lo que indica que los datos de base del presupuesto y del cronograma son erróneos, o bien que la empresa adjudicataria ganó la licitación con un precio bajo y, durante la ejecución, provoca deliberadamente excesos de presupuesto y de plazo para compensar las pérdidas de esa adjudicación a la baja. Debido al rápido desarrollo inmobiliario de los últimos veinte años, la mayoría de las empresas de consultoría de diseño y de construcción han seguido en mayor o menor medida el camino descuidado de «vender rápido sin limpiar el barro», sin energía ni capacidad para comprender y estudiar el BIM en profundidad, y han perdido la voluntad y la aptitud para ello; por eso se necesita que el gobierno ejerza en la fase inicial la orientación y la asistencia necesarias.

El MOHURD exige que los gobiernos locales incluyan una partida específica para el BIM en la fase de inversión del proyecto, pero, según la situación real de las provincias, son muy pocos los proyectos con gastos BIM separados. La razón profunda es que no existe una relación necesaria entre el valor de la inversión y el de los resultados, por lo que no pueden establecerse criterios de evaluación adecuados. A partir del análisis del ciclo de vida completo del edificio, los criterios de evaluación deben ajustarse a las características del BIM de diseño y del BIM de construcción. El BIM de diseño debe compararse contrastando las cantidades físicas de diseño del edificio virtual (cemento, arena, acero de refuerzo) con las cantidades físicas reales tras la terminación de la obra (cemento, arena, acero de refuerzo), tomando como criterio de evaluación que la desviación positiva o negativa se mantenga dentro de un determinado rango, lo que obligará a las empresas de consultoría y diseño a aplicar activamente la tecnología BIM y a reducir la desviación entre las cantidades de diseño y las cantidades ejecutadas. El BIM de construcción debe compararse contrastando el plazo de construcción planificado con el realmente ejecutado, tomando igualmente como criterio que la desviación positiva o negativa se sitúe dentro de un rango determinado. Los criterios de evaluación son claros y fiables y, a medida que aumenten los casos, los datos serán cada vez más precisos y las desviaciones cada vez más científicas. Sobre esta base, y según la situación real de la promoción e implantación del BIM en el país, se formula una propuesta en dos etapas.

En primer lugar, destinar una parte de la reserva presupuestaria (fondo para imprevistos) de la elaboración del presupuesto a una partida específica de gastos BIM presenta las tres ventajas siguientes: primera, garantiza la fuente de financiación de la inversión en BIM sin aumentar la inversión total del proyecto; segunda, refleja en la fase actual el carácter imprevisible de la inversión en BIM: si la tecnología BIM se implanta correctamente y ni las cantidades ejecutadas ni el plazo real superan lo previsto, se logra una situación en la que ganan todas las partes —inversores, promotor, consultores de diseño y empresa constructora—; tercera, dado el retraso de la normativa vigente, es necesario que inversores, promotor, consultores de diseño y empresa constructora experimenten y sean pioneros.

En segundo lugar, convertir el BIM en una tecnología y un proceso habituales para el promotor, los consultores de diseño y las empresas constructoras, con la orientación y la promoción adecuadas; la modernización de todo el sector de la construcción se convertirá en una gran tendencia y, con la acumulación de suficientes datos BIM, podría llegarse a suprimir la partida específica de gastos BIM.

4 Algunas cuestiones importantes de la implantación del BIM

4.1 La cuestión de los formatos de transmisión de datos

Para el BIM de diseño, las funciones del software deben satisfacer las necesidades de los proyectistas; para el BIM de construcción, deben satisfacer las de los gestores de obra; y para el BIM de O&M, las funciones necesarias son de lo más variado. Que un solo software satisfaga las necesidades de todas las partes es prácticamente imposible. Por ello, la organización internacional buildingSMART propuso el concepto openBIM: los profesionales de cada ámbito del sector trabajan con el software adecuado a su especialidad e intercambian datos mediante estándares y formatos universales como IFC (figura 3), BCF, DWG y PDF. El estándar IFC es público y abierto, no está monopolizado por ningún proveedor de software ni plantea problemas de dependencia tecnológica; es una opción bastante buena, aunque también se necesita que el gobierno cree una institución de interés público que participe en el desarrollo continuo del estándar IFC.

Figura 4 Intercambio de modelos de archivos IFC

4.2 La cuestión de la protección de los datos transmitidos frente a la manipulación

En la era bidimensional, todo el sector entregaba sus resultados mediante planos bidimensionales, en particular los planos en azul sellados y firmados, con valor de documento jurídico y, al mismo tiempo, con la propiedad natural de que los datos no podían alterarse. Con la llegada de la era BIM y la plena integración con Internet, toda la transmisión de datos se realiza a través de la red, por lo que es necesario desarrollar un mecanismo que garantice que los datos no se pierdan involuntariamente durante la transmisión y que prevenga su manipulación malintencionada; solo así podrá lograrse la entrega tridimensional con validez jurídica, equivalente al estatus legal de los planos en azul sellados. En particular, hace falta corregir de raíz conceptos y mecanismos erróneos hoy populares, como la «coherencia entre planos y modelo» o la «revisión BIM», que no resuelven ni el problema técnico ni el jurídico y solo provocan un desperdicio de recursos para todo el sector y para la sociedad.

4.3 El sistema de costos de construcción

En la era bidimensional, debido a las limitaciones de los medios técnicos, el cálculo de las cantidades de obra era muy tosco y debía hacerse manualmente, con mucho esfuerzo y poca precisión. El software BIM ha mejorado enormemente el refinamiento y la exactitud de la medición de cantidades, pero el sistema de costos de construcción no ha seguido ese ritmo: sigue utilizando las antiguas tablas de cuotas y listas de precios, lo que frena la aplicación y el desarrollo del BIM. Es necesario elaborar un sistema de costos de construcción adaptado a la medición de cantidades con BIM.

4.4 El gran mercado unificado

Promover el gran mercado unificado permite que los productos de la construcción recuperen su condición de mercancías ordinarias. Desde el punto de vista de la transacción, los productos de construcción también son mercancías, pero, debido a su estrecha vinculación con el suelo y a las limitaciones técnicas, se han convertido en productos profundamente personalizados, con características únicas y locales, lo que restringe su condición de mercancías ordinarias. El desarrollo de la tecnología y los procesos BIM ha reducido drásticamente el costo de la simulación de datos de los modelos de edificios virtuales tridimensionales: aunque los productos de construcción siguen siendo únicos y locales, la mayoría de sus componentes constructivos y procesos de ejecución pueden desglosarse en piezas estándar y métodos constructivos normalizados de aplicación universal, que pueden simularse e iterarse mediante la simulación de datos para reducir de origen el desperdicio durante la ejecución. Los edificios prefabricados, tan populares hoy, al carecer de capacidad de simulación de datos, suelen limitarse en la práctica a un número reducido de fábricas de componentes, por lo que siguen siendo productos personalizados cuyos costos no pueden bajar. En principio, la mayoría de los edificios prefabricados ahorran costos de construcción y plazos, pero en la práctica no resultan mejores ni más rápidos que las estructuras tradicionales de hormigón vertido in situ. Si se utiliza correctamente el flujo de información del BIM, las fábricas de componentes podrán acceder libremente a la información BIM del edificio y, mediante simulación, producir —según sus propias fortalezas— componentes prefabricados que cumplan los requisitos del edificio, ofreciendo a las empresas constructoras la fabricación y el presupuesto de esos componentes; las constructoras, a través del modelo BIM, podrán simular virtualmente si los componentes de cada fábrica se ajustan a los requisitos y decidir libremente si los compran. Aunque el edificio en su conjunto es un producto profundamente personalizado, sus componentes adquieren la condición de mercancías ordinarias y, gracias a la competencia del gran mercado unificado, los recursos se aprovechan plenamente, la calidad y la eficiencia mejoran considerablemente y se alcanza el objetivo del desarrollo de alta calidad del sector de la construcción.

5 Conclusión

Aunque el interés por el BIM ha descendido en los últimos años, su esencia sigue siendo acorde con la dirección futura del desarrollo del sector de la construcción.Los profesionales del sector deben partir de una perspectiva filosófica, dar importancia a la metodología, comprender científicamente el nacimiento y la evolución del BIM tanto en el plano técnico como en el social, captar las características de cada etapa de la implantación y promoción del BIM, definir políticas adecuadas y específicas, resolver los problemas fundamentales y hacer que el camino del desarrollo de alta calidad sea cada vez más amplio.

Referencias:

[1] Yan Xiaoqiang, Zeng Xudong, Chen Lili, Hong Miao. Guía de diseño tridimensional ARCHICAD para arquitectos [M]. Pekín: China Architecture & Building Press, octubre de 2021: 2552-257 .

[2] Jernigan, F. E. (EE. UU.). Big BIM, little bim [M]. Trad. de Cheng Bei y Zhou Mengjie. Pekín: China Architecture & Building Press, abril de 2017: 27-33.

[3] Li Dexian, Ren Xiaodong, Zhu Lijun, Chen Luoke, Wu Pengpeng. Estudio sobre la mejora de la eficiencia del diseño directo con BIM [J]. Building Science, 2023, 39(02): 225-234.

[4] Huang Xiuqin. Aplicación del BIM en el ciclo de vida completo del proyecto de instalación de ascensores de la Escuela Secundaria de Shenzhen [J]. Housing and Real Estate, 2022(29): 73-76.

[5] Cui Zhiyong, Lü Chunlei, Wang Yanhan, Yin Yixin. Estudio sobre la aplicación del diseño directo con BIM en el ciclo de vida completo de las obras viales [J]. Northern Communications , 2022(03): 54-57.

END

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