1

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

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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