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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO - PUNO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
EVALUACIÓN DE LA FILOSOFIA LEAN DESIGN Y LA TECNOLOGÍA BIM
COMO HERRAMIENTA EN LA ELABORACIÓN DEL EXPEDIENTE TÉCNICO:
CREACIÓN DEL COMPLEJO SOCIOCULTURAL PARROQUIAL NIÑO
SALVADOR DEL MUNDO–ALTO PUNO, DISTRITO, PROVINCIA Y
DEPARTAMENTO DE PUNO, 2018
BORRADOR DE TESIS
PRESENTADA POR:
Bach. Lady Mirella Flores Pacho
Bach. Paola Liliana Medina Bustamante
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO CIVIL
PUNO – PERÚ
2018
2
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO - PUNO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
BORRADOR DE TESIS
EVALUACIÓN DE LA FILOSOFIA LEAN DESIGN Y LA TECNOLOGÍA BIM
COMO HERRAMIENTA EN LA ELABORACIÓN DEL EXPEDIENTE TÉCNICO:
CREACIÓN DEL COMPLEJO SOCIOCULTURAL PARROQUIAL NIÑO
SALVADOR DEL MUNDO–ALTO PUNO, DISTRITO, PROVINCIA Y
DEPARTAMENTO DE PUNO, 2018
PRESENTADA POR:
Bach. Lady Mirella Flores Pacho
Bach. Paola Liliana Medina Bustamante
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO CIVIL
APROBADA POR:
PRESIDENTE: ____________________________________ Ing. Raul Fernando Echegaray Chambi PRIMER MIEMBRO: ____________________________________ M.Sc. Mariano Roberto Garcia Loayza SEGUNDO MIEMBRO: ____________________________________ Ing. Jose Luis Cutipa Arapa DIRECTOR / ASESOR: ____________________________________ Ing. Yasmani Teofilo Vitulas Quille
Área : Construcciones
Tema : Diseño de proyectos
3
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................... 9
ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................... 16
ÍNDICE DE ACRÓNIMOS ........................................................................................... 18
RESUMEN ..................................................................................................................... 20
ABSTRACT ................................................................................................................... 22
I. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 24
1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA .................................................................... 24
1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ................................................................ 25
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................... 25
1.3.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................ 25
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................ 25
1.4. HIPÓTESIS......................................................................................................... 26
1.4.1. HIPÓTESIS GENERAL ............................................................................... 26
1.4.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICOS ......................................................................... 26
1.5. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ................................................... 27
II. REVISIÓN DE LITERATURA ................................................................................ 29
2.1. ANTECEDENTES .............................................................................................. 29
2.2. MARCO TEÓRICO............................................................................................. 35
2.2.1. LEAN PROJECT MANAGEMENT ............................................................ 35
2.2.1.1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA FILOSOFÍA “LEAN” ....... 35
4
2.2.1.2. ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LEAN CONSTRUCTION ....... 36
2.2.1.3. LEAN PRODUCTION (PRODUCCIÓN “LEAN”) .............................. 36
2.2.1.4. LEAN CONSTRUCTION ...................................................................... 41
2.2.1.5. LEAN PROJECT MANAGEMENT (GERENCIA DE PROYECTOS
“LEAN”) .............................................................................................................. 43
2.2.1.6. LEAN PROJECT DELIVERY SYSTEM (SISTEMA DE ENTREGA
DE PROYECTOS “LEAN”) ............................................................................... 43
2.2.2. DEFINICIÓN DEL PROYECTO ................................................................. 47
2.2.2.1. MÓDULOS DE DEFINICIÓN DEL PROYECTO ............................... 48
2.2.2.1.1. NECESIDADES Y VALORES ....................................................... 48
2.2.2.1.2. CRITERIOS DE DISEÑO ............................................................... 48
2.2.2.1.3. CONCEPTOS DE DISEÑO ............................................................ 49
2.2.2.2. PROCESO DE LA DEFINICIÓN DEL PROYECTO ........................... 49
2.2.2.3. HERRAMIENTAS PARA LA DEFINICIÓN DEL PROYECTO ........ 51
2.2.2.3.1. INTEGRATED PROJECT DELIVERY (IPD) ............................... 51
2.2.2.3.2. CONSTRUCTABILIDAD .............................................................. 55
2.2.3. DISEÑO SIN PERDIDAS ............................................................................ 56
2.2.3.1. MÓDULOS DE DISEÑO SIN PÉRDIDAS .......................................... 57
2.2.3.1.1. CONCEPTO DE DISEÑO .............................................................. 57
2.2.3.1.2. DISEÑO DE PROCESO.................................................................. 57
2.2.3.1.3. DISEÑO DE PRODUCTO .............................................................. 57
2.2.3.2. PROCESOS DE UN DISEÑO SIN PÉRDIDAS ................................... 57
5
2.2.4. BIM (BUILDING INFORMATION MODELING) .................................... 59
2.2.4.1. LAS VENTAJAS MÁS IMPORTANTES DEL BIM ........................... 60
2.2.4.2. LA METODOLOGÍA BIM .................................................................... 62
2.2.4.3. LINEAMIENTOS DEL BIM ................................................................. 63
2.2.4.4. BIM EN LA ETAPA DE PLANIFICACIÓN DE PROYECTOS ......... 64
2.2.4.5. BIM EN LA ETAPA DE DISEÑO DE PROYECTOS ......................... 65
2.2.4.6. TECNOLOGÍAS BIM EN EL PERÚ Y EL MUNDO .......................... 66
2.2.4.6.1. TECNOLOGÍA BIM EN EL MUNDO ........................................... 66
2.2.4.6.2. TECNOLOGÍA BIM EN LATINOAMÉRICA............................... 69
2.2.4.6.3. TECNOLOGÍA BIM EN PERÚ ...................................................... 71
2.2.4.6.4. TECNOLOGÍA BIM EN LA REGIÓN PUNO............................... 72
2.2.4.7. SOFWARES BIM PARA ARQUITECTURA....................................... 74
2.2.4.7.1. BIM EN SKETCHUP ...................................................................... 74
2.2.4.7.2. BIM EN LUMION ........................................................................... 75
2.2.4.8. SOFWARES BIM PARA INGENIERÍA............................................... 76
2.2.4.8.1. BIM EN REVIT STRUCTURE....................................................... 76
2.2.4.8.2. BIM EN SAP2000 ........................................................................... 78
3.1. MATERIALES .................................................................................................... 80
3.1.1. POBLACIÓN: ............................................................................................... 80
3.2. MÉTODOS .......................................................................................................... 80
3.2.1. REVISIÓN TEÓRICA Y CAPACITACIÓN LEAN-BIM ........................... 80
6
3.2.2. DEFINICIÓN DEL PROYECTO (SEGÚN LEAN PROJECT
MANAGEMENT) ................................................................................................... 82
3.2.2.1. NECESIDADES Y VALORES.............................................................. 82
3.2.2.2. CRITERIOS DE DISEÑO...................................................................... 86
3.2.2.3. CONCEPTOS DE DISEÑO ................................................................... 87
3.2.2.3.1. PROYECTO ARQUITECTÓNICO ................................................ 87
3.2.2.3.2. ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA ...................................... 96
3.2.2.3.2.1. ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS ............................... 96
3.2.2.3.2.1.1. CRITERIOS TÉCNICOS PARA EL ESTUDIO ............... 96
3.2.2.3.2.1.2. ENSAYOS DE LABORATORIO .................................... 100
3.2.2.3.2.1.3. ANÁLISIS DE LA CIMENTACIÓN ............................. 102
3.2.2.3.2.1.4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............... 109
3.2.2.3.2.2. LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO ................................. 111
3.2.3. DISEÑO SIN PERDIDAS .............................................................................. 114
3.2.3.1 DISEÑO DEL PROCESO ..................................................................... 114
3.2.3.1.1. DISEÑO ESTRUCTURAL ........................................................... 114
3.2.3.1.1.1. ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO ........ 116
3.2.3.1.1.2. ANÁLISIS ESTRUCTURAL ................................................. 126
3.2.3.1.1.3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE PRINCIPALES ELEMENTOS
.................................................................................................................... 142
3.1.2.1.2. DISEÑO DE INSTALACIONES SANITARIAS ......................... 168
3.1.2.1.3. DISEÑO DE OTRAS ESPECIALIDADES .................................. 180
7
3.1.2.1.4. DOCUMENTACIÓN PARA LA FORMULACIÓN DEL
PROYECTO .................................................................................................. 180
3.1.3.2. DISEÑO DEL PRODUCTO ................................................................ 180
3.1.3.2.1. MODELAMIENTO DEL PROYECTO ARUITECTÓNICO....... 180
3.1.3.2.2. MODELAMIENTO DEL PROYECTO ESTRUCTURAL .......... 183
3.1.3.2.3. DOCUMENTACIÓN PARA LA FORMULACIÓN DEL
PROYECTO .................................................................................................. 212
3.1.3.2.3.1. PLANOS ESTRUCTURALES ............................................... 212
3.1.3.2.3.2. METRADOS DE LA ESPECIALIDAD DE ESRUCTURAS 215
3.1.3.2.3.3. PRESUPUESTO ..................................................................... 220
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................ 221
4.1. DEFINICIÓN DE PROYECTO ........................................................................ 221
4.1.1. MUESTRAS................................................................................................ 221
4.1.1.1. MÉTODO CONVENCIONAL ............................................................ 221
4.1.1.2 MÉTODO LEAN DESIGN ................................................................... 222
4.1.2. PROCESOS DE EVALUACIÓN ............................................................... 223
4.1.2.1. ORGANIZARSE EN EQUIPOS MULTIDISCIPLINARIOS ............. 223
4.1.2.2. SEGUIR UNA ESTRATEGIA BASADA EN MÚLTIPLES
ALTERNATIVAS ............................................................................................. 226
4.1.2.3. MINIMIZAR LAS ITERACIONES NEGATIVAS............................. 230
4.2. DISEÑO DEL PRODUCTO.............................................................................. 231
4.2.1 ELABORACIÓN DE PLANOS .................................................................. 231
8
4.2.2 ELABORACIÓN DE METRADOS ............................................................ 233
4.2.3 ELABORACIÓN DE PRESUPUESTO ...................................................... 235
........................................................................................ ¡Error! Marcador no definido.
V. CONCLUSIONES ................................................................................................... 237
VI. RECOMENDACIONES ........................................................................................ 240
VII. REFERENCIAS .................................................................................................... 241
ANEXOS ...................................................................................................................... 244
9
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Clasificación de actividades según aporte en la producción Lean .................. 37
Figura 2: Actividades de transformación y de flujo ....................................................... 37
Figura 3: Triadas del Sistema de entrega de proyectos “lean”-LPDS ............................ 44
Figura 4: Módulos de la fase definición del proyecto .................................................... 47
Figura 5: Procesos de la Definición del proyecto ( Ballard y Zabelle,2000) ................. 49
Figura 6: Actores o agentes sociales que integra el IPD ................................................ 51
Figura 7: Adaptación del Integrated Project Delivery: A Guide (2007) del Proceso
Tradicional del diseño .................................................................................................... 53
Figura 8: Adaptación del Integrated Project Delivery: A Guide ( 2007) del Proceso
Integrado del Diseño ....................................................................................................... 54
Figura 9: Curva de MacLeamy. Adaptado de “Integrated Project Delivery: A
Guide”(2007).The American Institute of Architects (AIA) ........................................... 54
Figura 10: Etapas del proyecto donde se puede aplicar la Constructabilidad ................ 55
Figura 11: Módulos de la fase Diseño Sin Pérdidas ....................................................... 56
Figura 12: Módulos de la fase Diseño Sin Pérdidas ....................................................... 58
Figura 13: Comparación gráfica de las pérdidas de datos durante el tiempo de vida de
una estructura, con los dos sistemas ............................................................................... 64
Figura 14: Tiempo de Utilización de BIM según Regiones ........................................... 66
Figura 15: Aumento porcentual de implementación de BIM del 2013 al 2015 ............. 67
Figura 16: Mapa que muestra países con uso obligatorio de BIM en proyectos públicos,
países con guías BIM recomendadas y países con iniciativas públicas y privadas
aisladas............................................................................................................................ 68
Figura 17: Niveles de adopción de BIM en USA ........................................................... 68
10
Figura 18: Diagnóstico de la situación actual de formación de capital humano de BIM
en Chile ........................................................................................................................... 70
Figura 19: Porcentaje de usuarios que utilizaron BIM para diferentes tipos de proyectos
........................................................................................................................................ 70
Figura 20: Reunión de reconocimiento de necesidades y valores con
beneficiarios(feligreses).................................................................................................. 83
Figura 21: Reunión de coordinación con beneficiarios, promotores y equipo proyectista
........................................................................................................................................ 84
Figura 22: Reunión de coordinación entre especialistas de diferentes especialidades ... 84
Figura 23: Reunión de coordinación entre especialistas de diferentes especialidades ... 84
Figura 24: Reunión de coordinación con promotores, consultores y equipo proyectista 85
Figura 25: Constatación y delimitación del terreno........................................................ 86
Figura 26: Pruebas insitu para programa de investigación de suelos ............................. 86
Figura 27: Complejo Parroquial Niño Salvador del Mundo........................................... 87
Figura 28: Distribución funcional del Complejo Parroquial Niño Salvador del Mundo 88
Figura 29: Distribución en planta del Templo Niño Salvador del Mundo ..................... 89
Figura 30: Concepción de la forma del Templo Niño Salvador del Mundo .................. 89
Figura 31: Bóveda de crucería de arcos ojivales y cúpula de arcos ojivales .................. 90
Figura 32: Bóvedas del cascarón interno ........................................................................ 90
Figura 33: Sección del proyecto que muestra cascarón interno y cascarón externo ...... 91
Figura 34: Fachada oeste del Templo Niño Salvador del Mundo .................................. 92
Figura 35: Fachada norte del Templo Niño Salvador del Mundo .................................. 92
Figura 36: Fachada este del Templo Niño Salvador del Mundo .................................... 92
Figura 37: Fachada sur del Templo Niño Salvador del Mundo ..................................... 93
Figura 38: Vista del Bloque 2 (Zona académica y administrativa) ................................ 94
11
Figura 39: Vista del Bloque 3 (Salón de Usos Múltiples) .............................................. 95
Figura 40: Ubicación y delimitación de calicatas planteadas ......................................... 97
Figura 41: Supervisión y toma de datos en excavación con maquinaria de calicatas
planteadas. ...................................................................................................................... 98
Figura 42: Verificación de la calidad de roca encontrada en el fondo de calicata N° 4
utilizando martillo de geólogo ...................................................................................... 100
Figura 43: Supervisión de realización de ensayo de compresión inconfinada de roca en
laboratorio ..................................................................................................................... 101
Figura 44: Muestras de rocas después de ser sometidas a ensayo de compresión
inconfinada de roca en laboratorio ............................................................................... 101
Figura 45: Valores Típicos de Propiedades de Suelos y Rocas .................................... 105
Figura 46: Tipo de falla que presenta la roca en la zona de estudio ............................. 106
Figura 47: Gráfico para el cálculo de Jc ....................................................................... 107
Figura 48: Gráfico para el cálculo de Ncr .................................................................... 107
Figura 49: Coeficiente Beta .......................................................................................... 109
Figura 50: Puntos topográficos obtenidos de levantamiento topográfico
Fuente: Propia ............................................................................................................... 112
Figura 51: Curvas de nivel obtenidas a partir de levantamiento topográfico .............. 113
Figura 52: Perfil de corte A-A y B-B ........................................................................... 113
Figura 53: Procedimiento para obtención de espectro.................................................. 123
Figura 54: Mapa Eólico del Perú .................................................................................. 124
Figura 55: Distribución de presiones y succiones de la cubierta tipo domo, observe que
la presión es local y la succión actúa en la mayor parte de la superficie del domo...... 126
Figura 56: Modelo 3D del cascarón externo ................................................................ 127
Figura 57: Modelo 3D de Cúpula central (Cascarón interno) ...................................... 127
12
Figura 58: Modelo 3D de bóvedas ojivales (Cascarón interno) ................................... 128
Figura 59: Desplazamiento por acción sísmica en el eje X, Armadura 01 Cascarón
externo .......................................................................................................................... 137
Figura 60: Desplazamiento por acción sísmica en el eje X, Armadura 01 Cúpula central
...................................................................................................................................... 139
Figura 61: Desplazamiento por acción sísmica, Bóvedas ojivales ............................... 141
Figura 62: Elementos componentes de Cascarón Externo para diseño en acero .......... 143
Figura 63: Diseño en acero de elementos componentes del Cascarón Externo ........... 144
Figura 64: Valores “ P-M Ratio Colors & Values “de Armadura AM-CE-01 ............. 145
Figura 65: Diseño en acero de Armadura AM-CE-02 .................................................. 146
Figura 66: Diseño en acero de Cerchas de cerramiento de cobertura C-CE-01 ........... 147
Figura 67: Diseño en acero de Armadura AM-CE-03 .................................................. 148
Figura 68: Elementos componentes de Cúpula Central para diseño en acero .............. 149
Figura 69: Diseño en acero de elementos componentes de la cúpula central ............... 149
Figura 70: Diseño en acero de Armadura-01................................................................ 150
Figura 71: Diseño en acero de Cerchas de cerramiento cobertura ............................... 152
Figura 72: Valores “ P-M Ratio Colors & Values “de Armadura 02 ........................... 152
Figura 73: Diseño en acero de Armadura-03................................................................ 153
Figura 74: Bóveda tipo 1 .............................................................................................. 154
Figura 75: Bóveda tipo 2 .............................................................................................. 154
Figura 76: Bóveda tipo 3 .............................................................................................. 154
Figura 77: Perfiles seleccionados en el diseño en acero de cerchas metálicas CM-1 .. 156
Figura 78: Perfiles seleccionados en el diseño en acero de cerchas metálicas CM-2 .. 157
Figura 79: Perfiles seleccionados en el diseño en acero de cerchas metálicas CM-3 .. 157
13
Figura 80: Diseño de C°A° Vigas - Dirección radial de Cascarón Externo (SAP 2000)
...................................................................................................................................... 159
Figura 81: Envolvente de Diagrama de Momentos, viga 25x110cm de Cascarón externo
...................................................................................................................................... 160
Figura 82: Envolvente de Diagrama de Cortantes, viga 25x110 cm de Cascarón Externo
...................................................................................................................................... 161
Figura 83: Diseño de C°A° Columnas C-1 - Dirección radial Cúpula de Cascarón
Interno (SAP 2000) ....................................................................................................... 162
Figura 84: Diseño de Columnas C-2 Cálculo de Área de Columnas - Dirección Y-Y,
bloque 1 ........................................................................................................................ 162
Figura 85: Envolvente de Diagrama de Fuerzas Axiales, columna Ø80 cm Cúpula
central Cascaron Interno ............................................................................................... 163
Figura 86: Diseño de C°A° Columnas C-7 y C8 - Dirección radial Cascarón Externo
(SAP 2000) ................................................................................................................... 163
Figura 87: Envolvente de Diagrama de Fuerzas Axiales, columna 60x60 cm de
Cascaron Externo .......................................................................................................... 164
Figura 88: Envolvente de Diagrama de Fuerzas Axiales, columna 60x40 cm de
Cascarón Externo .......................................................................................................... 164
Figura 89: Parámetros para el diseño de ménsula M-1 ................................................ 165
Figura 90: Sistemas de Abastecimiento de agua potable ............................................. 171
Figura 91: Render del programa Lumion del modelo 3D importado de Sketchup del
proyecto arquitectónico ................................................................................................ 181
Figura 92: Vista lateral del templo en Lumion del modelo 3D importado de Sketchup
...................................................................................................................................... 182
14
Figura 93: Vista en planta del Complejo Sociocultural Parroquial en Lumion del
modelo 3D importado de Sketchup .............................................................................. 182
Figura 94: Paso 1 para exportación de Revit a AutoCAD ............................................ 212
Figura 95: Paso 2 para exportación de Revit a AutoCAD ............................................ 213
Figura 96: Plano de Cascarón externo del bloque B1:Templo Niño Salvador del Mundo
de proyecto en formado dwg AutoCad ......................................................................... 214
Figura 97: Plano de Cascarón interno del bloque B1:Templo Niño Salvador del Mundo
del proyecto en formado dwg AutoCad ........................................................................ 214
Figura 98: Tabla de planificación de Revit Structure ................................................... 215
Figura 99: Pestaña “campos” en recuadro de propiedades de tabla de planificación.. 216
Figura 100: Pestaña “formato” en recuadro de propiedades de tabla ........................... 216
Figura 101: Pestaña “clasificación/agrupación” en recuadro de propiedades de tabla de
planificación ................................................................................................................. 217
Figura 102: Pestaña “formato” en recuadro de propiedades de tabla de planificación 217
Figura 103: Pestaña “clasificación/agrupación” en recuadro de propiedades de tabla de
planificación ................................................................................................................. 218
Figura 104: Muestra de metrados de columnas generados por Revit Structure ........... 219
Figura 105: Coordinación entre involucrados de un proyecto de edificación .............. 223
Figura 106: Especialidades más importantes................................................................ 224
Figura 107: Participación de los constructores en la etapa de diseño .......................... 224
Figura 108: Estudio de otras alternativas ..................................................................... 226
Figura 109: ¿Cómo agrega valor a su diseño? .............................................................. 227
Figura 110: Primera propuesta de anteproyecto arquitectónico del Templo Niño
Salvador del Mundo...................................................................................................... 228
15
Figura 111: Segunda propuesta de anteproyecto arquitectónico del Templo Niño
Salvador del Mundo...................................................................................................... 228
Figura 112: Primera propuesta de cascaron interno de Templo ................................... 229
Figura 113: Sistema estructural final de cascarón interno del Templo ........................ 229
Figura 114: ¿En qué especialidad se producen las mayores modificaciones? ............ 230
16
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: Aforo por componentes del proyecto ............................................................... 95
Tabla 2: Áreas construidas por componentes del proyecto ............................................ 96
Tabla 3: Descripción de prospecciones efectuadas ........................................................ 97
Tabla 4: Coeficiente básico de reducción de la fuerza sísmica en sentido X y Y ........ 120
Tabla 5: Factores de forma ........................................................................................... 125
Tabla 6: Modos de vibrar y participación modal, Cascarón externo ............................ 128
Tabla 7: Cortante basal del análisis dinámico del cascarón externo en sentido X y Y 131
Tabla 8: Verificación del mínimo cortante basal dinámico en cascarón externo ......... 131
Tabla 9: Modos de vibrar y participación modal, Cúpula Central ............................... 131
Tabla 10: Cortante basal del anñalisis dinñamico del cascarón interno (cúpula central)
en sentido X y Y ........................................................................................................... 134
Tabla 11: Verificación del mínimo cortante basal dinámico en cascarón interno (cúpula
central) .......................................................................................................................... 134
Tabla 12: Modos de vibrar y participación modal, Ojivales ........................................ 135
Tabla 13: Cortante basal del análisis dinámico del cascarón interno (ojivales) en
sentido X y Y ................................................................................................................ 135
Tabla 14: Verificación del mínimo cortante basal dinámico en cascarón interno
(ojivales) ....................................................................................................................... 136
Tabla 15: Límites para la distorsión del entrepiso según norma E-30 ......................... 136
Tabla 16: Desplazamientos laterales, Armadura 01 Cúpula Central ............................ 137
Tabla 17: Desplazamientos laterales, Armadura 01 Cúpula Central ............................ 139
Tabla 18: Desplazamientos laterales, Bóvedas Ojivales .............................................. 141
Tabla 19: Combinaciones básicas de diseño ................................................................ 159
Tabla 20: Verificación de Requerimiento de Aparatos Sanitarios ............................... 172
17
Tabla 21: Cálculo de la Dotación de Agua ................................................................... 173
Tabla 22: Cálculo de Volúmenes de Almacenamiento de Agua Potable ..................... 174
Tabla 23: Cálculo Hidráulico Redes de Derivación en la Edificación ......................... 176
Tabla 24: Cálculo Hidráulico Montantes de desagüe en la Edificación ....................... 177
Tabla 25: Cálculo Hidráulico Red Colectora de desagüe en la Edificación ................. 178
Tabla 26: Cálculo Hidráulico Cajas de Registro Red Colectora en la Edificación ...... 178
Tabla 27: Tablas de diseño del drenaje pluvial de la edificación ................................. 179
Tabla 28: Procedimiento del modelado en Revit Structure del Templo Niño Salvador
del Mundo ..................................................................................................................... 183
Tabla 29: Cuadro comparativo cualitativo de la elaboración de planos en el software
Autocad y en el software BIM Revit ............................................................................ 231
Tabla 30: Cuadro Comparativo de tiempo de elaboración de planos en el software
Autocad Vs Software BIM Revit.................................................................................. 233
Tabla 31: Tabla comparativa de metrados elaborados por el método tradicional Vs
generados por el software Revit ................................................................................... 234
Tabla 32: Cuadro Comparativo de tiempo de elaboración de planos en el software
Autocad Vs Software BIM Revit.................................................................................. 235
Tabla 33: Tabla comparativa de presupuesto parcial elaborados por el método
tradicional Vs elaborado en base a metrados generados por el software Revit ............ 236
18
ÍNDICE DE ACRÓNIMOS
BIM: Building Information Modeling
CAD: Computer Aided Design
IPD: Integrated Project Delivery
LPM: Lean Project Management
LPDS: Lean Project Delivery System
LCI: Lean Construction Institute
VSM: Mapeo de la cadena de valor
TPM: Mantenimiento Productivo Total
POE: Evaluación post-ocupación
CDI: Corporación de Desarrollo Tecnológico
RNE: Reglamento Nacional de Edificaciones
CAPECO: Cámara Peruana de la Construcción
ACI: American Concrete Institute
IFC: Industry Foundation Classes
NTP: Norma Técnica Peruana
MEF: Método de los Elementos Finitos
SAP: Structural Analysis Program
19
ASTM: American Society for Testing and Materials
SUM: Sala de Usos Múltiples
ASCE: American Society of Civil Engineers
ASSHTO: American Association of State Highway and Transportation Officials
GPS:Global Positioning System
BM: Bench Mark
MDF:Medium Density Fibreboard
DL:Carga Muerta
LL:Carga Viva
20
RESUMEN 1
El presente proyecto de investigación busca evaluar la Filosofía Lean Design 2
utilizando como herramienta principal la tecnología BIM en la etapa de definición y 3
diseño del expediente técnico “Creación del Complejo Sociocultural Parroquial Niño 4
Salvador del Mundo–Alto Puno, distrito, provincia y departamento de Puno-2018” 5
El proyecto referido se encuentra proyectado en el centro poblado menor de Alto 6
Puno colindante por el Sur-este con la avenida Tiquillaca, contemplado en un área total 7
de terreno de 2697,22 m2 y cuenta con un área total construida proximada de 2050,55m2. 8
El proyecto está organizado en tres bloques, la muestra utilizada fue el bloque B1: Templo 9
Niño Salvador del Mundo. 10
El desarrollo de la investigación se inició con la conceptualización de la Filosofía 11
Lean Design y la metodología BIM con el uso de software Revit Structure para que sean 12
aplicados en la elaboración del expediente técnico con el objetivo de ser evaluados 13
mediante comparaciones con el método tradicional en muestras representativas y base de 14
datos de proyectos similares. 15
El Lean Design es el alineamiento de valores, conceptos y criterios, representa la 16
primera fase del lean Project Delivery Sistem, basado en la filosofía de “maximizar el 17
valor y reducir los desperdicios” verificando las necesidades del cliente y optimizando al 18
máximo los recursos, proporciona una manera de ofrecer un alto rendimiento en todas las 19
categorías medidas incluyendo calidad, costo, entrega, rentabilidad y sostenibilidad. 20
La tecnología BIM utiliza softwares que trabajan de la manera integrada siendo el 21
más utilizado Revit, que es una herramienta de modelado 3D que ayuda a crear 22
documentación, generar planos y reporte de metrados en un entorno coordinado. Lean 23
Design se ve influenciado por el BIM por la variabilidad de los tiempos de elaboración 24
21
de proyectos, con la filosofía “Lean” el objetivo es reducirlos y el BIM ayuda con las 25
funcionalidades de visualización 3D de formas, precisión y rápida generación de diseños 26
alternativos. 27
La aplicación de la investigación logró optimizar la elaboración del expediente 28
técnico: Creación del Complejo Sociocultural Parroquial Niño Salvador del Mundo–Alto 29
Puno, distrito, provincia y departamento de Puno, 2018; en comparación con el método 30
tradicional. 31
Palabras Clave: Lean Design, Building Information Modeling (BIM), 32
optimización, expediente técnico, Templo. 33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
22
ABSTRACT 44
The present research project seeks to evaluate the Lean Design Philosophy using 45
BIM technology as the main tool in the definition and design stage of the technical file 46
"Creation of the Sociocultural Parish Child Complex Salvador del Mundo-Alto Puno, 47
district, province and department of Puno- 2018 " 48
The referred project is projected in the smaller town of Alto Puno adjoining the 49
South-East with the Tiquillaca avenue, contemplated in a total land area of 2697.22 m2 50
and has a total constructed area of approximately 2050.55m2. The project is organized in 51
three blocks, the sample used was block B1: Templo Niño Salvador del Mundo. 52
The development of the research began with the conceptualization of the Lean 53
Design Philosophy and the BIM methodology with the use of Revit Structure software to 54
be applied in the preparation of the technical file in order to be evaluated by comparisons 55
with the traditional method in samples representative and database of similar projects. 56
Lean Design is the alignment of values, concepts and criteria, represents the first 57
phase of the lean Project Delivery System, based on the philosophy of "maximize value 58
and reduce waste" by verifying customer needs and optimizing resources, provides a way 59
to offer high performance in all measured categories including quality, cost, delivery, 60
profitability and sustainability. 61
The BIM technology uses software that works in the integrated way being the 62
most used Revit, which is a 3D modeling tool that helps create documentation, generate 63
plans and report measurements in a coordinated environment. Lean Design is influenced 64
by the BIM due to the variability of project development times, with the "Lean" 65
philosophy the objective is to reduce them and the BIM helps with the 3D visualization 66
features of forms, precision and rapid generation of alternative designs. 67
23
The application of the research was able to optimize the elaboration of the 68
technical file: Creation of the Socio-cultural Complex Parish Child Salvador del Mundo-69
Alto Puno, district, province and department of Puno, 2018; compared to the traditional 70
method. 71
Keywords: Lean Design, Building Information Modeling (BIM), optimization, 72
technical files, temple. 73
74
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78
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80
81
82
83
84
85
24
I. INTRODUCCIÓN 86
1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 87
La productividad y grado de eficiencia de los proyectos realizados en el Perú son 88
categorizados en su mayoría como regulares a deficientes, debido a que se sigue 89
utilizando la metodología tradicional donde se encuentran inconsistencias en la 90
formulación de proyectos en las diferentes especialidades involucradas en su 91
construcción, siendo los principales factores: la incompatibilidad de planos entre 92
especialidades, la falta de coordinación entre los profesionales proyectistas, estudios 93
preliminares inconsistentes y hasta en muchas ocasiones inexistentes, errores de diseño 94
arquitectónicos y estructurales, incompatibilidad con la normativa vigente, falta de 95
constructabilidad en el diseño, metrados, presupuestos y cronogramas no ajustados a la 96
realidad. Estos factores influyen de manera directa en el tiempo y costo de ejecución de 97
obra, generando ampliaciones de plazo, adicionales de presupuesto y reformulaciones 98
realizadas durante la fase de ejecución. 99
Otro aspecto que interviene en la eficacia de planificación de proyectos es la 100
utilización recurrente de tecnologías convencionales que no trabajan con sistemas 101
integrados de información que podrían optimizar el tiempo de producción del proyecto, 102
como se evidencia en el modelamiento 2D en formato CAD que abarcan largos tiempos 103
de dibujo en planos de planta, detalles, cortes, perfil y elevaciones, asimismo los metrados 104
de cada especialidad al ser realizados a criterio del proyectista pueden presentar errores 105
de cálculos y tomar tiempos considerables que conjuntamente con el dibujo de planos 106
podrían ser aprovechados en la maduración de la idea y conceptos de diseño. 107
Los proyectos de construcción desarrollados en nuestra Región bajo la 108
metodología tradicional que no presentaron los problemas antes mencionados son pocos 109
25
o inexistentes, en contraste con otros países y ciudades donde se incrementó el porcentaje 110
de proyectos que mostraron un mejor flujo de trabajo y optimizaron el valor de los 111
expedientes técnicos gracias a la implementación de nuevas metodologías de gestión de 112
proyectos, lamentablemente en nuestro entorno aún existe resistencia a la adaptación de 113
estas nuevas metodologías y tecnologías por parte de los involucrados en la definición y 114
diseño del proyecto. 115
1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 116
¿Cómo influye la aplicación de la filosofía Lean Design y la tecnología BIM como 117
herramienta en la definición y diseño del proyecto: Creación del Complejo Sociocultural 118
Parroquial Niño Salvador del Mundo–Alto Puno, distrito, provincia y departamento de 119
Puno, 2018; en comparación con el método tradicional? 120
1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 121
1.3.1. OBJETIVO GENERAL 122
Evaluar la aplicación de la filosofía Lean Design y la tecnológica BIM como 123
herramienta en la elaboración del expediente técnico: Creación del Complejo 124
Sociocultural Parroquial Niño Salvador del Mundo–Alto Puno, distrito, provincia y 125
departamento de Puno, 2018; en comparación con el método tradicional. 126
1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 127
Evaluar la aplicación de la filosofía Lean Design en la etapa de definición del 128
expediente técnico: Creación del Complejo Sociocultural Parroquial Niño Salvador del 129
Mundo–Alto Puno, distrito, provincia y departamento de Puno, 2018; en base a registros 130
de datos de proyectos similares. 131
Realizar una comparación cualitativa y cuantitativa de la generación de planos a 132
partir del modelamiento 3D en Revit Structure con la elaboración de planos 2D en 133
26
AutoCAD de una muestra representativa de la especialidad de estructuras del Templo 134
Niño Salvador del Mundo. 135
Comparar y evaluar la precisión del metrado generado por el software Revit 136
Structure con el metrado realizado a criterio del proyectista, tomando como muestra 137
representativa las principales partidas de la especialidad de estructuras del Templo Niño 138
Salvador del Mundo. 139
Comparar y evaluar el tiempo del metrado generado por el software Revit 140
Structure con el metrado realizado a criterio del proyectista, tomando como muestra 141
representativa las principales partidas de la especialidad de estructuras del Templo Niño 142
Salvador del Mundo. 143
Comparar y evaluar el presupuesto obtenido a partir de los metrados generado por 144
el software Revit Structure con el presupuesto realizado a criterio del proyectista, 145
tomando como muestra representativa las principales partidas de la especialidad de 146
estructuras del Templo Niño Salvador del Mundo. 147
1.4. HIPÓTESIS 148
1.4.1. HIPÓTESIS GENERAL 149
La aplicación de la filosofía Lean Design y la tecnológica BIM como herramienta 150
optimizará la elaboración del expediente técnico: Creación del Complejo Sociocultural 151
Parroquial Niño Salvador del Mundo–Alto Puno, distrito, provincia y departamento de 152
Puno, 2018; en comparación con el método tradicional. 153
1.4.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICOS 154
La aplicación de la filosofía Lean Design optimizará la etapa de definición del 155
expediente técnico: Creación del Complejo Sociocultural Parroquial Niño Salvador del 156
27
Mundo–Alto Puno, distrito, provincia y departamento de Puno, 2018; mediante las 157
herramientas IPD y constructabilidad 158
La utilización del software Revit Structure optimiza el proceso y reduce el tiempo 159
de elaboración de planos en comparación a los generados con el software AutoCAD de 160
una muestra representativa de la especialidad de estructuras del Templo Niño Salvador 161
del Mundo. 162
La precisión del metrado generado por el software Revit Structure será más 163
ajustado a la realidad que el metrado realizado a criterio del proyectista, tomando como 164
muestra representativa las principales partidas de la especialidad de estructuras del 165
Templo Niño Salvador del Mundo. 166
El tiempo de obtención de metrados generado por el software Revit Structure es 167
menor que el tiempo de elaboración de metrados realizados a criterio del proyectista, 168
tomando como muestra representativa las principales partidas de la especialidad de 169
estructuras del Templo Niño Salvador del Mundo. 170
El presupuesto obtenido a partir de los metrados generado por el software Revit 171
Structure será más ajustado a la realidad que el presupuesto realizado a criterio del 172
proyectista, tomando como muestra representativa las principales partidas de la 173
especialidad de estructuras del Templo Niño Salvador del Mundo. 174
1.5. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 175
La industria de la construcción representa un factor muy importante para el 176
desarrollo de la sociedad, porque crea infraestructuras para el bienestar, desenvolvimiento 177
y calidad de vida de las personas. La construcción tradicional sigue en franca evolución 178
ya que se dan constantes actualizaciones e innovaciones en cuanto a normativas, 179
metodologías y tecnologías. 180
28
Si no se adopta una mejora continua haciendo uso de las innovaciones en la etapa 181
de definición y diseño de proyectos se continuaría con la producción de expedientes 182
técnicos de baja calidad lo que ocasionaría una mala inversión del presupuesto destinado 183
al sector construcción y una baja competitividad regional estancando el desarrollo de la 184
sociedad. 185
Por lo que se propone el uso de herramientas “Lean” como el IPD y la 186
constructabilidad y herramientas tecnologías bajo la metodología BIM que incrementan 187
la productividad, eliminan los trabajos repetitivos, emiten documentación y reportes para 188
la fase de ejecución, generando resultados acordes a la Filosofía Lean Design, el cual está 189
basado en la optimización del diseño de proyectos. Estos beneficios se verán reflejados 190
en la elaboración del expediente técnico: ‘‘Creación del Complejo Sociocultural 191
Parroquial Niño Salvador del Mundo–Alto Puno, distrito, provincia y departamento de 192
Puno, 2018’’, que tiene como tarea específica la creación de espacios destinados a la 193
oración, celebraciones sagradas, entre otros, que satisfagan las necesidades espirituales, 194
físicas, e intelectuales de los feligreses de Alto Puno. 195
A su vez con esta investigación, se beneficiarán aquellos proyectistas que estén 196
desarrollando proyectos o deseen formar sus propias empresas, al igual que estudiantes 197
afines al tema de la gestión de proyectos en el rubro de la construcción. 198
199
200
201
29
II. REVISIÓN DE LITERATURA 202
2.1. ANTECEDENTES 203
Entre las investigaciones relacionadas a la presente investigación se tiene: 204
Vásquez (2006) en su tesis para optar el título de Ingeniero Civil titulado “EL LEAN 205
DESIGN Y SU APLICACIÓN A LOS PROYECTOS DE EDIFICACIÓN” plantea que: 206
Hoy en día los mayores esfuerzos se concentran en mejorar los métodos constructivos, 207
las herramientas, la calidad de mano de obra, etc., dejando a la deriva lo que sucede 208
durante la elaboración de los planos y de la secuencia del diseño, (…).Por ello esta tesis 209
propone mejorar las etapas de Definición y Diseño de los proyectos de edificación usando 210
las técnicas “lean”, las cuales se vienen aplicando en nuestro país desde hace unos años 211
y con gran éxito en la construcción de edificaciones, pero aplicados solo a la ejecución 212
de la obra. De esta forma, se amplía también la visión acerca del uso de las técnicas “lean”, 213
desarrollando y explicando qué es el Lean Project Managemnet , el modelo Lean Project 214
Delivery System, y específicamente la Definición y el Diseño “lean”. (Vásquez Ayala, 215
2006, pág. 1) 216
La investigación concluye: que el modelo Lean Project Delivery System (LPDS) del Lean 217
Project Management proporciona las herramientas necesarias para gerenciar cualquier 218
proyecto de edificación donde se quiere maximizar el valor y minimizar las pérdidas 219
desde el inicio del proyecto hasta su uso final, (…). Respecto a la incompatibilidad de 220
planos, se encontró que este refleja un 35% de los problemas ocurridos en la obra debido 221
a un mal diseño del proyecto, un porcentaje notoriamente mayor que los otros problemas 222
existentes, lo que nos indica a dónde deben enfocarse los esfuerzos para el mejoramiento 223
de esta fase. (Vásquez Ayala, 2006, pág. 103) 224
30
Finalmente, en cuanto al diagnóstico realizado, se observó que existe un total 225
desconocimiento en el medio acerca del uso de intranets y modelación 3D o 4D para el 226
desarrollo del diseño, solo un 18% dice conocerlos, así como de cualquier otra tecnología 227
para esta fase. Lo que nos indica que, si bien en la ejecución de obras de construcción se 228
han ido presentando nuevas tecnologías, la fase de diseño se ha quedado estancada en la 229
evolución del uso de tecnologías que ayuden a hacerla más eficiente. (Vásquez Ayala, 230
2006, pág. 104) 231
Espinoza y Pacheco (2014) en su tesis para optar el grado académico de Magister en 232
Dirección de la construcción titulado “MEJORAMIENTO DE LA 233
CONSTRUCTABILIDAD MEDIANTE HERRAMIENTAS BIM” menciona que: 234
Actualmente la Industria de la Construcción en el Perú, viene creciendo de manera 235
acelerada y a pesar de su crecimiento, los problemas que enfrenta el sector son bien 236
conocidos: incumplimiento de los plazos y sobre costos, baja productividad, insuficiente 237
calidad, altos índices de accidentes en comparación con otros sectores de producción, 238
entre otros. La mayoría de estos problemas atribuibles a una ineficiente gestión desde 239
etapas tempranas y a una inadecuada planificación y control de proyectos. 240
Hoy en día, existe software como el AutoCAD que es muy generalizado y no 241
estandarizado. Esta tecnología basada en la representación gráfica, aparte de demandar 242
tiempo para su elaboración, no son compatibilizadas entre sí, es decir entre plantas, cortes 243
y elevaciones de la misma especialidad o de diferentes especialidades de un proyecto, 244
resultando con ello la propagación de errores frecuentes en el diseño, los cuales se 245
manifiestan en la fase de construcción a expensas del promotor, el contratista o el 246
arquitecto (stakeholders), que se ven afectados por dichos re-trabajo y sobrecostos. 247
31
Nuevas tecnologías presentes en el mercado ofrecen algunas herramientas para mitigar 248
estos problemas, disminuyendo los costos, los plazos y mejorando la calidad de los 249
trabajos. BIM, acrónimo de Building Information Modeling, es una de estas. (Espinoza 250
Rosado & Pacheco Echevarría, 2014, pág. 4) 251
La investigación se basó en identificar los beneficios derivados de realizar una 252
coordinación digital en etapas tempranas del proyecto utilizando tecnologías BIM y 253
conceptos de constructabilidad. Para ello la propuesta de mejora se centró en la etapa de 254
pre-construcción donde se analizó los factores que afectan a la constructabilidad mediante 255
el uso de herramientas BIM teniendo como resultado general el aumento del porcentaje 256
de constructabilidad en un 84%, es decir, que se revisó de manera virtual el proyecto en 257
todos sus especialidades, se corrigió las incompatibilidades y se analizó los puntos 258
críticos del proyecto (Espinoza Rosado & Pacheco Echevarría, 2014). 259
Asimismo, se Pacheco (2015) realizó: “un comparativo económico, confrontando el 260
proyecto ejecutado de manera tradicional versus el proyecto ejecutado utilizando 261
herramientas BIM y constructabilidad, obteniendo una diferencia de $ 29,255.72 a favor 262
del proyecto ejecutado mediante aplicación de BIM, es decir que el proyecto se puedo 263
reducir en dicha monto” (pág 102). 264
Freire y Alarcón (2001) en su artículo titulado “MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE 265
DISEÑO EN PROYECTOS. ACHIEVING A LEAN DESIGN PROCESS” afirman que: 266
La influencia de la etapa de diseño en los resultados de los proyectos, tanto económica 267
como técnicamente es extremadamente importante. Es precisamente en esta etapa donde 268
se conceptualizan las ideas y especulaciones del cliente en un modelo físico 269
materializable; definiendo sus necesidades y requerimientos a través de procedimientos, 270
planos, y especificaciones técnicas. Sin embargo, la administración y la ingeniería del 271
32
diseño han sido escasamente examinadas y ejemplificadas, (…). Este artículo propone 272
una metodología para el mejoramiento del proceso de diseño, basándose en los conceptos 273
y principios de gestión de producción “lean” aplicados al área de diseño (Lean Design). 274
Tras una breve descripción de la base teórica de la metodología, se describe en detalle 275
cada una de sus etapas, resaltando los aspectos más importantes. Posteriormente, se 276
muestran los resultados de una aplicación de la metodología en una empresa de diseño, 277
enfatizando los potenciales mejoramientos que son posibles con este nuevo enfoque de 278
gestión del proceso de diseño. (Freire & Alarcón, 2001, pág. 62) 279
La gestión del proceso de diseño de acuerdo a los principios de “lean production” reúne 280
diferentes perspectivas para modelar, analizar y comprender al proceso. Específicamente, 281
considera al proceso de diseño como un conjunto de tres modelos distintos: conversión, 282
flujo y generación de valor. De esta forma, se propuso y se aplicó en una empresa de 283
diseño una metodología de mejoramiento que fue basada en estos principios y conceptos. 284
Los exitosos resultados de la aplicación de la metodología validan su uso, generando 285
mejoramientos en el proceso de diseño al reducir errores de los productos, tiempos de 286
ciclo y la proporción de las actividades que no agregan valor; por ende incrementando la 287
productividad en un 31%. Al mismo tiempo, el desempeño de los proyectos mejoró al 288
proveer la construcción con productos de mejor calidad, menor variabilidad y en menor 289
tiempo. Más aún, los resultados son sólo una fracción del potencial de mejoramiento que 290
es posible con el apoyo estratégico de las empresas y el compromiso de toda la 291
organización. (Freire & Alarcón, 2001, pág. 78) 292
Vilca (2014) en su tesis para optar el título profesional de Ingeniero Civil titulado 293
“OPTIMIZACION DE COSTOS Y TIEMPOS EN LA GESTION DE PROYECTOS DE 294
INGENIERIA UTILIZANDO LA TECNOLOGIA BIM (BUILDING INFORMATION 295
33
MODEL – MODELADO DE INFORMACION PARA EDIFICACIONES) APLICADO 296
AL “CENTRO DE EDUCACION CONTINUA UNA-PUNO” explica: 297
Gracias a las nuevas tecnologías se ha pasado del tradicional dibujo a mano de planos en 298
dos dimensiones a la existencia de software que posibilita el desarrollo de todo el proceso 299
arquitectónico en tres dimensiones (proyecto y construcción). Permitiendo trabajar con 300
un sistema integrado de información donde cualquier cambio que se ha hecho en cualquier 301
lugar y en cualquier momento es automáticamente coordinado a través del proyecto 302
entero, (…). Tanto es así que un nuevo cambio se está produciendo en el sector de la 303
construcción, poco a poco CAD (Computer Aided Design) da paso a BIM (Building 304
Information Modeling). Según un estudio realizado en EE.UU. por McGraw-Hill 305
Construction (2009) , la mitad de la industria está empleando BIM para el desarrollo 306
de sus proyectos o alguna herramienta actual relacionada con BIM, esto supone un 307
incremento de usuarios en los dos últimos años de un 71% en el continente 308
norteamericano . 309
Para demostrar la eficiencia realizó la elaboración de un proyecto de ingeniería en el que 310
se utilizaran todas las herramientas que esta tecnología nos ofrece, y se midió 311
cualitativamente todos los parámetros para determinar porque se debería usar e implantar, 312
así como también se concluyó cuáles son las variables que no permiten que se expanda el 313
uso de la misma, cuales son las limitaciones y cuanto influye, la elaboración de éste 314
mediante las herramientas que ofrece el BIM han de servir hasta la culminación del 315
proyecto definitivo. (Vilca Peralta, 2014, pág. 9) 316
Como resultados se obtuvo que el modelamiento en planta (2D) como en una vista 3D 317
posibilitan la visualización completa del proyecto, esto además permite obtener 318
información como cortes, elevaciones, vistas foto realistas que dan una idea preconcebida 319
34
del diseño final y detalles de manera automática lo que garantiza invertir el recurso tiempo 320
en aspectos más puntuales como la concepción de varias alternativas en lugar de invertir 321
este tiempo conceptualizando cortes, elevaciones u otra documentación, de esta manera 322
el tiempo ahorrado es aprovechado en la realización de mejores diseños. En la 323
especialidad de estructuras se ahorró tiempo dando más espacio a enfocarse en el análisis 324
de diferentes propuestas de diseños estructurales, la seguridad, economía y eficiencia 325
estructural que se debe ofrecer a las edificaciones, así como la mejora de la ingeniería de 326
detalle. En el diseño de instalaciones eléctricas y sanitarias se optimizó el tiempo porque 327
los planos han sido realizados conforme se hizo el diseño, asimismo las herramientas 328
específicas para la especialidad facilitaron la fase de cálculo, diseño y dibujo. La 329
realización de los metrados ha sido optimizada ya que el software ofrece la posibilidad 330
de realizar un cómputo de materiales parametrizados en el modelo dinámico o modelo 331
BIM que son fáciles de manejar por el usuario (Vilca Peralta, 2014). 332
“CONVENIO ESPECÍFICO DE COOPERACIÓN INTERINSTITUCIONAL ENTRE 333
EL OBISPADO DE PUNO Y LA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO” 334
dice: 335
CLAUSULA TERCERA: OBJETO DEL CONVENIO 336
El presente convenio tiene por objeto establecer las condiciones de mutuo colaboración 337
entre el obispado de Puno y la Universidad del Altiplano a fin de consolidar esfuerzos, 338
recursos y capacidades para concretar la elaboración del proyecto a nivel del perfil y 339
definitivo para la construcción del templo “Niño Salvador del Mundo”, cuya ubicación 340
del terreno situado en el Centro Poblado de Alto Puno, de la ciudad de Puno. El convenio 341
suscrito en el 2016, se viene implementando en el 2016 y 2017, a través de la participación 342
35
estudiantil mediante iniciativas como la presente materializada a través del proyecto de 343
investigación propuesto. 344
2.2. MARCO TEÓRICO 345
2.2.1. LEAN PROJECT MANAGEMENT 346
2.2.1.1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LA FILOSOFÍA “LEAN” 347
La filosofía Lean Construction se origina en la industria de la producción o a lo 348
que se conoce como Lean Production, donde nació nuevas ideas y sistemas de producción 349
empleando conceptos de eliminación del desperdicio, producir cantidades de productos a 350
bajo costo y una mejora continua. 351
La tendencia de mejora en las empresas manufactureras viene desde finales de 352
1890 teniendo a Frederick W. Taylor como uno de los representantes más resaltantes de 353
la época quien innovo estudiando y difundiendo la administración científica del trabajo, 354
fundando el movimiento conocido como “Administración Científica del Trabajo” cuyo 355
pensamiento se basa en la eliminación de las pérdidas de tiempo, dinero, recursos, horas 356
hombre, y otros mediante un método científico. Taylor afirmaba que “El principal 357
objetivo de la administración debe ser: asegurar la máxima prosperidad del empleador 358
como del empleado”. De este pensamiento de Taylor denominado “Taylorismo” se 359
obtiene la formalización del estudio de los tiempos y el establecimiento de estándares, a 360
partir de los cuales Frank Gilbreht añade el desglose del trabajo en tiempos elementales. 361
Gilbreth fue el fundador de la técnica moderna del estudio de movimientos, con la que se 362
buscaba establecer la reducción del tiempo y la fatiga en una operación. De esta manera 363
Taylor, Gilbreth y otros temporáneos iniciaron los primeros conceptos de eliminación de 364
desperdicios de tiempos y el estudio de movimientos (…) En los años 30, los encargados 365
de dirigir la empresa automotriz Toyota implementaron una serie de mejoras en las líneas 366
de producción de tal forma que estas mejoras faciliten la continuidad en el flujo de 367
36
materiales, así como la flexibilidad a la hora de fabricar otros productos. Terminada la 368
segunda guerra mundial la empresa Toyota con sus ingenieros a cargo Taiichi Ohno y 369
Shingeo Shingo vieron la necesidad de afianzar lo realizado en los años 30, debido a la 370
necesidad de fabricar variedad de productos, pero en pequeñas cantidades, de esta manera 371
crean los conceptos de Just In Time, Waste Reduction, Pull System, los que con otras 372
técnicas de puesta en flujo, crean el Toyota Production System. (Quispe Quispe, 2015, 373
págs. 25,26) 374
2.2.1.2. ANTECEDENTES HISTÓRICOS DE LEAN CONSTRUCTION 375
En 1992, en Finlandia Lauri Koskela, profesor universitario, en su tesis de 376
doctorado “Aplicación de la nueva filosofía de la producción a la construcción”, 377
estableció una nueva filosofía de planificación de proyectos en la construcción, 378
reformulando los conceptos tradicionales de planificación y control de proyectos 379
basándose en el modelo de Lean Production. (Pons Achell, 2014) 380
Es así que con este aporte se dió inicio a la filosofía Lean Constructión y a la 381
creación de Lean Construction Institute en agosto del año 1997 (Quispe Quispe, 2015, 382
pág. 27) 383
2.2.1.3. LEAN PRODUCTION (PRODUCCIÓN “LEAN”) 384
La denominación Lean Production fue denominado en el año 1990 por el Dr. 385
James Womack en colaboración del D.Jones y D. Roos en el libro “The Machine that 386
Changed the world”, el cual explicaba un sistema de sistema de gestión de plantas 387
industriales que usaban menos esfuerzo, inversión, instalaciones, inventarios y tiempo 388
humano; este sistema fue difundido en todo el mundo (Vásquez Ayala, 2006). 389
El sistema de producción “Lean” se basa en la Teoría de Flujos que consiste en un 390
flujo de procesos de conversión de la materia prima hasta el producto final, dentro de los 391
37
cuales se generan dos tipos de actividades las productivas que si agregan valor al proceso 392
y las actividades improductivas que no agregan valor; ambos tipos de actividades 393
consumen recursos, tiempo y esfuerzo, la diferencia es que las productivas están dirigidas 394
a los requerimientos del cliente mientras que las improductivas no lo hacen. 395
396
Figura 1: Clasificación de actividades según aporte en la producción Lean 397
Fuente: Propia 398
El objetivo principal del sistema en el que se basa la filosofía Lean es reducir o 399
eliminar toda actividad que no agregue valor al producto y genere desperdicios de los 400
recursos, tiempo y esfuerzos, pero muchas de estas actividades no necesariamente pueden 401
ser erradicadas. 402
Para entender de mejor manera el proceso de producción Ballard presentó una 403
cadena de actividades de transformación y de flujos que se muestra a continuación: 404
405
Figura 2: Actividades de transformación y de flujo 406
Fuente: Propia 407
Como se visualiza en la figura, los procesos en color blanco son las actividades 408
improductivas, uno de ellos son las esperas, las cuales se generan por muchos factores 409
que impiden realizar el siguiente proceso, como pueden ser problemas o deficiencias con 410
38
el personal, material, etc. Otra actividad no productiva es el movimiento o también 411
llamado transporte, el cual es básico para el traslado de los materiales. Estas dos 412
actividades no agregan un valor al producto y son necesarias para continuar con el proceso 413
de producción, pero hay que tratar de reducir o eliminarlas (en el caso de las esperas). 414
Las actividades que no productivas son Pérdidas que según el Lean Production se 415
divide en 7 tipos: 416
Sobre – Producción 417
Se refiere a producir más de lo que demanda el cliente, ya sea este el cliente final 418
del producto o la actividad sucesora en el proceso de producción. Es el peor tipo de 419
pérdida porque da lugar a otra que es el inventario. 420
Esperas 421
Es el tiempo perdido entre procesos o dentro de un proceso especifico debido a la 422
falta de materiales, herramientas, equipos o información. Representa el mayor porcentaje 423
de los trabajos no Contributivos. 424
Transporte 425
Este tipo de perdida no se refiere al transporte en si porque como lo veremos más 426
adelante es una actividad que si bien no agrega valor es completamente necesaria para 427
realizar las actividades productivas. Se refiere al exceso de esta actividad, es decir no 428
tener identificados puntos de acopio que hagan que se transporte continuamente los 429
materiales sin generar apoyo a la producción. 430
431
39
Sobre – Procesamiento 432
Cargar de mayor trabajo del necesario a una actividad simple, los sobrecostos en los que 433
incide no son asumidos por el cliente y generan pérdidas para el proyecto. Es la perdida 434
más difícil de identificar y reducir. 435
Inventario 436
Se refiere a la acumulación de productos o materiales por parte de los subprocesos 437
por diferencias en las demandas entre estos (flujos no balanceados). Este tipo de 438
desperdicio genera también transportes y esperas por lo que eliminarlo es fundamental 439
para obtener ahorros. 440
Movimientos 441
Cualquier tipo de movimiento que no es necesario para completar de manera 442
adecuada una actividad, estas pueden ser de personas como de equipos. Este tipo de 443
pérdida está ligado con el estudio de tiempos y movimientos; y se tiene que realizar un 444
estudio mucha más exhaustivo para eliminarlo. 445
Defectos 446
Son las pérdidas por los trabajos mal hechos o que presentan defectos por lo que 447
no se pueden entregar a la siguiente actividad en ese estado y para resolver dichos defectos 448
se tienen que incurrir en un costo que tiene que ser asumido por la empresa. (Guzman 449
Tejada, 2014, págs. 9,10) 450
Los principios de “Lean Production” considerados por Lauri Koskela en la 451
“Aplicatión of the new Production filosofy to construction” son: 452
40
Identificar las actividades que no aportan valor: eliminar o reducir actividades no 453
productivas para lograr un flujo de trabajo continuo y una alta productividad. 454
Incrementar el valor del producto: conocer las características del producto que el 455
cliente valora e incluirlos en el diseño para igualar y hasta superar las expectativas del 456
cliente. 457
Reducir la variabilidad: La variabilidad genera más actividades improductivas, lo que 458
alarga el tiempo de producción perjudicando a la empresa productora y al cliente 459
Reducción del tiempo de ciclo: está directamente relacionado con la reducción de 460
actividades improductivas. 461
Simplificación de procesos: Simplificar los procesos del flujo de producción; tareas más 462
sencillas generan menos gastos. 463
Introducir el mejoramiento continuo: basada en el Kaisen, filosofía japonesa que busca 464
el mejoramiento continuo 465
Mejorar tanto la transformación como flujo: Actualizar las tecnologías; el flujo y la 466
transformación están íntimamente ligados y la mejora de uno producirá la mejora del otro 467
componente 468
Referenciar los procesos (Benchmarking): Comparar los procesos de nuestra empresa 469
con los procesos de la empresa líder, así obtener mejores ideas y tener competitividad en 470
nuestro campo laboral. 471
Para el cumplimiento de la filosofía Lean en la producción se pueden utilizar 472
muchas herramientas, las más conocidas son las 5(S), Mapeo de la Cadena de 473
Valor(VSM), Mantenimiento productivo total (TPM), Pull System, etc. 474
41
2.2.1.4. LEAN CONSTRUCTION 475
Lean Construction nace de la adaptación filosofía Lean enfocado a la gestión de 476
proyectos del sector construcción siguiendo principios de Lean Production. En términos 477
de Lean Construction Institute, el Lean Construction es una gerencia de producción 478
basada en la entrega de proyectos, es una nueva manera de diseñar y construir productos 479
o servicios. 480
Esta nueva filosofía surge en respuesta a las carencias que se tienen en 481
construcción en cuanto a productividad, calidad, seguridad y nuevas técnicas. Esto es 482
debido a que si comparamos la productividad de la construcción con la de una industria, 483
la diferencia es notable ya que la última es superior porque los procesos que se manejan 484
en las industrias son optimizados mientras que en la construcción poco o nada se analiza 485
para ser optimizado. (Quispe Quispe, 2015, págs. 32,33) 486
El principio básico de Lean Constructión es reducir las actividades no productivas 487
en las actividades de construcción, las más comunes son las esperas por falta de 488
materiales, herramientas y equipos, esperas por actividades previas inconclusas o mal 489
desarrolladas, esperas por falta de una correcta instrucción para el desarrollo de los 490
trabajos, reprocesos constructivos por trabajos mal ejecutados, rediseños, excesiva mano 491
de obra, desplazamientos innecesarios por una mala planificación de zonificación de 492
almacenes en obra, etc. 493
Lean Construction es aplicable a todas las etapas de un proyecto de construcción 494
desde su planificación hasta la operación, pero cabe resaltar que la industria de la 495
construcción es muy compleja, ya que cada proyecto posee sus propias características y 496
ningún proyecto será igual a otro, por más similares que sean estos pueden ser ejecutados 497
en modalidades distintas; a esto llamamos variabilidad, el cual es un factor inherente de 498
42
la construcción que entorpece la aplicación de una filosofía Lean , a pesar de ello se pudo 499
adaptar Lean productión a esta industria, creando la filosofía Lean Construction (Guzman 500
Tejada, 2014). 501
Según Lean Construction Institute las principales diferencias entre Lean 502
Constructión y las modalidales actuales de gerencia de proyecto son: 503
El control es redefinido, de ser “los resultados de un monitoreo” a un “hacer que 504
las cosas pasen”. El rendimiento del sistema de planificación es medido y mejorado para 505
dar confiabilidad al flujo de trabajo y a los resultados predecibles del proyecto. 506
El rendimiento consiste en maximizar el valor y minimizar las pérdidas en el 507
proyecto. Las prácticas actuales se enfocan en optimizar cada actividad produciendo una 508
reducción del rendimiento total. 509
La entrega de proyectos es el diseño simultáneo del servicio o producto y su 510
proceso de producción. La práctica actual, aún con el uso de la constructabilidad, es un 511
proceso secuencial que no puede prevenir las iteraciones que producen pérdidas. 512
El valor para el cliente es definido, creado y entregado a lo largo de la vida del 513
proyecto. En la práctica actual, el dueño define completamente los requerimientos al 514
inicio y la entrega al final, a pesar de los cambios en el mercado, la tecnología y la 515
economía. 516
El coordinar a través del “jalar” y el flujo continuo es opuesto a la práctica 517
tradicional dada por el “empujar” con una sobre-confianza centralizada en una autoridad 518
y con cronogramas para gerenciar los recursos y coordinar el trabajo. 519
43
Descentralizar la toma de decisiones trae transparencia y confianza. Esto significa 520
proveer a los participantes del proyecto de la información sobre el estado de los sistemas 521
de producción y darles la confianza de realizar las acciones. (Vásquez Ayala, 2006, págs. 522
9,10) 523
2.2.1.5. LEAN PROJECT MANAGEMENT (GERENCIA DE PROYECTOS 524
“LEAN”) 525
El Lean project Management es la gestión de proyectos que congrega estrategias 526
de producción donde se maximiza el valor del producto y minimiza las pérdidas, además 527
congrega los conceptos de “diseñar y hacer”. Para el sector construcción se creó un 528
modelo denominado Lean Project Delivery System LPDS que se explicará a 529
continuación. 530
2.2.1.6. LEAN PROJECT DELIVERY SYSTEM (SISTEMA DE ENTREGA DE 531
PROYECTOS “LEAN”) 532
El Lean Project Delivery System LPDS fue desarrollada por Glenn Ballard y 533
publicada por el LCI en el año 2000(…). LPDS se define como un proceso colaborativo 534
para la gestión integral del proyecto, a lo largo de todo el ciclo de vida de este. Se emplea 535
un equipo en todo el proceso para alinear fines, recursos y restricciones. Se trata de un 536
enfoque por etapas que comprende la definición del proyecto, el diseño, el suministro, el 537
montaje o ejecución y el uso y mantenimiento posterior del edificio, instalaciones o 538
infraestructura. El control de la producción, la estructuración del trabajo y el aprendizaje 539
es algo que ocurre continuamente a lo largo de todo proyecto y cada fase contiene 540
actividades e hitos que deben cumplirse a medida que este avanza. (Pons Achell, 2014, 541
pág. 38) 542
44
El LPDS utiliza herramientas que facilitan la planificación y control, 543
maximizando el valor y minimizando las pérdidas a lo largo del proceso de construcción. 544
En general, los proyectos se dividen en fases, lo mismo sucede en este modelo LPDS, sin 545
embargo lo que diferencia a este modelo con otros es la definición de cada una de las 546
fases, la relación entre cada fase y los participantes que actúan en ellas. (Vásquez Ayala, 547
2006, pág. 11) 548
Este sistema LPDS está conformado por 11 módulos agrupados en 5 fases, a estos 549
se añaden 2 módulos que se extienden a lo largo de las otras 5 fases y un último módulo 550
que es el nexo entre el proyecto terminado y otro nuevo. 551
552
Figura 3: Triadas del Sistema de entrega de proyectos “lean”-LPDS 553
Fuente: (Orihuela Astupinaro & Orihuela Astupinaro, 2005) 554
555
556
557
558
45
Definición del Proyecto 559
Dentro de esta fase se incluyen los objetivos (también conocido como necesidades 560
y valores del cliente), conceptos y criterios de diseño. Estos tres módulos están 561
influenciados el uno del otro, por lo que es necesario mantener coordinaciones continuas 562
entre los involucrados. 563
Diseño Lean 564
El módulo que conecta la fase de definición de proyecto y el diseño lean son los 565
conceptos de diseño. En esta etapa también se realizan coordinaciones continuas 566
principalmente entre los proyectistas tanto para el diseño del producto y proceso. 567
Los diseños convencionales por lo general se ejecutan de manera dividida e 568
individualista entre los profesionales proyectistas lo que genera retrabajos por 569
incompatibilidades entre especialidades encontradas a lo largo del desarrollo de los 570
diseños, con Lean design se genera una comunicación continua en la cual se desarrollan 571
nuevas alternativas en el diseño de un proyecto. 572
Suministro Lean 573
Una vez obtenido el diseño del producto y del proceso se habla de la fase de 574
suministro Lean, la cual consiste en ingeniería de detalle, fabricación y entrega de los 575
componentes utilizando la base de la filosofía Lean “reducir el tiempo de producción de 576
información y materiales”. En esta fase se habla del términor la entrega Just-in-Time de 577
materiales a la obra, que consiste de suministrar solo la cantidad necesaria y en el tiempo 578
requerido. 579
580
46
Ensamblaje Lean o ejecución Lean 581
Esta fase inicia con la adquisición de información, materiales, mano de obra, 582
equipos y herramientas para la ejecución de la obra, instalaciones y culmina con el uso 583
de la infraestructura por parte del usuario. En esta etapa será de vital importancia tener la 584
capacitación de Lean construcción en los encargados y jefes directos de la obra como son 585
los supervisores, residentes y capataces, de esta manera estaremos generando un trabajo 586
proactivo y así ellos sepan liderar de la mejor manera la dirección de la obra. 587
Uso y mantenimiento Lean 588
Se inicia con el uso de los usuarios de la infraestructura y la aceptación de ella 589
después de haber pasado por varias pruebas para certificar su calidad; y culmina con el 590
cierre de la obra después de haber realizado las correcciones pertinentes, 591
Es en esta fase que se debe evaluar las deficiencias y problemas que se tuvo a lo 592
largo de todas las anteriores fases para tenerlo en cuenta en un próximo proyecto y poder 593
mejorar continuamente. 594
Control de producción 595
Este módulo al igual que la estructuración del trabajo está presente de manera 596
paralela a las 5 anteriores fases mencionadas. El control de producción está basado en el 597
control de flujo de trabajo y de la unidad productora mediante herramientas como es el 598
fundamental uso del “Ultimo planificador” (Last planner). 599
600
601
47
Estructuración del trabajo 602
Este módulo tiene como objetivo hacer un flujo de trabajo más confiable y rápido 603
mientras se añade valor para el cliente. Y también nos habla de la concordancia que tiene 604
el desarrollo de los procesos y operaciones con el diseño del producto. 605
Bucle de aprendizaje 606
El Bucle de aprendizaje o también llamado Evaluación post-ocupación (POE), es 607
la evaluación y aprendizaje del procedimiento del Lean Project Delivery System. 608
realizado durante el proceso de entrega. vínculo de retroalimentación desde el final de un 609
proyecto hasta el comienzo de uno nuevo. 610
2.2.2. DEFINICIÓN DEL PROYECTO 611
La fase de Definición del proyecto está compuesta por los tres módulos que se 612
visualizan en la imagen: Necesidades y valores, criterios de diseño y conceptos de diseño. 613
614
Figura 4: Módulos de la fase definición del proyecto 615
Fuente:(Orihuela Astupinaro & Orihuela Astupinaro, 2005) 616
48
2.2.2.1. MÓDULOS DE DEFINICIÓN DEL PROYECTO 617
2.2.2.1.1. NECESIDADES Y VALORES 618
Una necesidad es el estado de privación que siente un individuo (klotler, 1989), 619
esta necesidad se materializa en un deseo, el cual depende de factores tales como los 620
estilos de vida, la condición social, la condición cultural, la condición familiar, los gustos, 621
las preferencias, etc., este deseo acompañado de un determinado poder adquisitivo se 622
convierte en una demanda de mercado. Los valores por otro lado son los atributos o 623
aptitudes que los clientes perciben de nuestros productos y que pueden satisfacer en 624
mayor o menor grado sus necesidades. 625
Para un producto inmobiliario de vivienda, las necesidades y valores dependerán 626
del segmento de mercado al cual nos queramos dirigir, pudiendo ser por ejemplo, 627
condiciones que tienen que ver con la ubicación, la distribución, las condiciones 628
estructurales, el equipamiento, las instalaciones y los acabados. (Orihuela Astupinaro & 629
Orihuela Astupinaro, 2005, pág. 13) 630
2.2.2.1.2. CRITERIOS DE DISEÑO 631
Orihuela Astupinaro y Orihuela Astupinaro (2005) afirma “Los criterios de diseño 632
son las pautas que se toman en cuenta para la concepción de una idea o concepto, las 633
cuales provienen de la experiencia y conocimientos de los temas relacionados a esta idea 634
o concepto” (pág.13). 635
Existen 2 tipos de criterios de diseño: un criterio general, el cual se refiere a las 636
necesidades primarias del usuario; y un criterio de detalle, referido a aspectos más 637
específico del diseño. 638
49
En el sector construcción del Perú, estos criterios se basan en el Reglamento 639
Nacional de edificaciones, Normas Técnicas Peruanas, etc. 640
2.2.2.1.3. CONCEPTOS DE DISEÑO 641
El LPDS define a este módulo como el nexo entre la definición del proyecto y el 642
diseño Lean. 643
El concepto es la idea o pensamiento que se tiene de cualquier cosa plasmado en 644
palabras, dibujos, bocetos o anteproyectos y se da una vez que haya sido determinado 645
provisionalmente las necesidades y valores, y se hayan definido los principales criterios 646
de diseño. Cabe resaltar que no se trata de una secuencia de módulos sino todo lo contrario 647
se debe llegar a un acuerdo entre necesidades y valores, criterios y conceptos de diseño 648
si es posible mediante iteraciones. 649
2.2.2.2. PROCESO DE LA DEFINICIÓN DEL PROYECTO 650
El Lean Constructión Institute recomienda seguir los siguientes pasos para la 651
Definición del Proyecto: 652
653
Figura 5: Procesos de la Definición del proyecto ( Ballard y Zabelle,2000) 654
Fuente: (Orihuela Astupinaro & Orihuela Astupinaro, 2005) 655
656
Pablo Orihuela A. y Jorge Orihuela A en su artículo “Aplicaciones de Lean Design 657
a Proyectos Inmobiliarios de Vivienda”, definen los procesos de la siguiente manera: 658
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