Análisis comparativo de herramientas y procesos BIM para diseño y cálculo de instalaciones en edificación

1 Confidential C UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERÍAS INDUSTRIALES Grado en Ingeniería Mecánica Análisis comparativo de herramientas y procesos BIM para diseño y cálculo de instalaciones en edificación. Autor: Sancha Rubio, Diego Tutor: Manso Burgos, Jose Gabriel CMeIM/EGI/ICGF/IM/IPF Tutor externo: Nogués Mediavilla, José Emilio ARQTeam SLU. Valladolid, julio 2022. 2 Confidential C 3 Confidential C Resumen La metodología BIM está ampliamente extendida en el mundo de la construcción, especialmente para el diseño arquitectónico, y más recientemente también en infraestructuras lineales. La ingeniería industrial puede beneficiarse igualmente de estas innovaciones tecnológicas para el diseño y cálculo de estructuras, así como de instalaciones, tanto industriales como residenciales. No obstante, la necesidad de utilizar como elemento de partida el modelo realizado por herramientas de modelado arquitectónico obliga a tener definidos procesos de intercambio de información, así como la utilización de herramientas que permitan la interoperabilidad entre los programas de diseño y cálculo. Este trabajo se centrará en el diseño y cálculo de instalaciones MEP en edificación, comparando las distintas soluciones y alternativas existentes en el mercado. Abstract BIM methodology is widely widespread in the construction industry, especially for the architectonical design, and more recently also in linear infrastructures. Industrial engineering can also take advantage of those technological innovations for the design and estimation of infrastructures, as well as facilities, both industrial and residential. However, the need to use the model made by architectural modeling tools as a starting point requires having defined information exchange processes, along with the use of tools that allow interoperability between design and calculation programs. This project will focus on the design and calculation of MEP facilities in buildings, comparing the different options and alternatives already available in the market. Palabras clave / Keywords BIM, MEP, IFC, diseño 3D, Revit, ArchiCAD, CypeCAD. 4 Confidential C 5 Confidential C TABLA DE CONTENIDOS 1.- BIM ........................................................................................................................................... 9 1.1.- METODOLOGÍA BIM ....................................................................................................... 10 1.2.- ORIGEN DEL BIM ........................................................................................................... 11 1.3.- IMPLANTACIÓN BIM ....................................................................................................... 14 1.4.- NIVELES DE IMPLANTACIÓN BIM .................................................................................. 17 Nivel 0 (Level 0) ............................................................................................................... 18 Nivel 1 (Level 1) ............................................................................................................... 18 Nivel 2 (Level 2) ............................................................................................................... 18 Nivel 3 (Level 3) ............................................................................................................... 18 1.5.- NIVELES DE DESARROLLO Y DETALLE BIM (LOD) ....................................................... 19 1.6.- BENEFICIOS Y LIMITACIONES DE BIM .......................................................................... 21 1.7.- PROGRAMAS BIM .......................................................................................................... 25 2.- INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 31 3.- OBJETIVOS ............................................................................................................................. 33 4.- METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 33 5.- PROYECTO ............................................................................................................................. 35 6.- MODELADO DEL TRAZADO DE LAS INSTALACIONES .......................................................... 36 6.1.- INSTALACIÓN DE FONTANERÍA ..................................................................................... 37 6.2.- INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO .................................................................................. 44 6.3.- INSTALACIÓN CONTRA INCENDIOS............................................................................... 47 7.- MODELADO Y CÁLCULO DE LAS INSTALACIONES ............................................................... 50 7.1 CYPEMEP .......................................................................................................................... 53 7.2 TEKTON 3D ...................................................................................................................... 64 8.- IMPORTACIÓN Y EXPORTACIÓN DE LOS MODELOS EN IFC ................................................ 80 9.- COMPARATIVA DE LOS DIFERENTES PROGRAMAS ............................................................ 91 10.- CONCLUSIONES .................................................................................................................. 95 11.- BIBLIOGRAFÍA Y NORMATIVA CONSULTADA ..................................................................... 97 6 Confidential C 7 Confidential C ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1. EVOLUCIÓN BIM. (SEYSTIC, 2018) ............................................................................ 13 ILUSTRACIÓN 2. MAPA DE IMPLANTACIÓN BIM EN 2016. (BUILDING SMART, S.F.) ............................... 14 ILUSTRACIÓN 3. PORCENTAJE DE PROYECTOS REALIZADOS EN BIM. .......................................................... 15 ILUSTRACIÓN 4. PORCENTAJE DE PROFESIONALES CON CONOCIMIENTO BIM. ............................................ 16 ILUSTRACIÓN 5. ESTADIO WANDA METROPOLITANO REALIZADO EN BIM. (STRUCTURALIA, 2019) ............... 16 ILUSTRACIÓN 6. CANAL DE PANAMÁ REALIZADO EN BIM. (MUNDOBIM, 2016) ....................................... 17 ILUSTRACIÓN 7. NUEVO AEROPUERTO DE ESTAMBUL REALIZADO EN BIM. (ASIDEK, S.F.) .......................... 17 ILUSTRACIÓN 8. NIVELES DE IMPLANTACIÓN BIM. ................................................................................ 19 ILUSTRACIÓN 9. NIVELES DE DESARROLLO Y DETALLE BIM. ..................................................................... 21 Ilustración 10. Comparativo flujo de trabajo entre CAD y BIM. (BIMnD, 2019) ......................... 24 ILUSTRACIÓN 11. UBICACIÓN DEL PROYECTO EN VALLADOLID.................................................................. 35 ILUSTRACIÓN 12. UBICACIÓN DE LA NAVE INDUSTRIAL. .......................................................................... 35 ILUSTRACIÓN 13. ESQUEMA DE PRINCIPIO INSTALACIÓN DE FONTANERÍA. ................................................. 39 ILUSTRACIÓN 14. PERFIL DE TRABAJO UTILIZADO EN ARCHICAD. ............................................................. 40 ILUSTRACIÓN 15. SISTEMAS DE ELEMENTOS EN ARCHICAD. .................................................................... 41 ILUSTRACIÓN 16. OPCIÓN REALIZAR 'RECORRIDO MEP' PARA EL TRAZADO DE LAS TUBERÍAS. ....................... 42 ILUSTRACIÓN 17. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA EN ARCHICAD (1). ......................................................... 42 ILUSTRACIÓN 18. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA EN ARCHICAD (2). ......................................................... 43 ILUSTRACIÓN 19. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA EN REVIT. .................................................................... 44 ILUSTRACIÓN 20. INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO EN ARCHICAD (1). ...................................................... 45 ILUSTRACIÓN 21. INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO EN ARCHICAD (2). ...................................................... 45 ILUSTRACIÓN 22. INSTALACIONES DE FONTANERÍA Y SANEAMIENTO EN REVIT (1). ...................................... 46 ILUSTRACIÓN 23. INSTALACIONES DE FONTANERÍA Y SANEAMIENTO EN REVIT (2). ...................................... 47 ILUSTRACIÓN 24. INSTALACIÓN DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS EN ARCHICAD. .................................. 48 ILUSTRACIÓN 25. TABLA 7.1 CAUDAL INSTANTÁNEO MÍNIMO PARA CADA TIPO DE APARATO. ....................... 51 ILUSTRACIÓN 26. TABLA 7.2 DIÁMETROS MÍNIMOS DE DERIVACIONES DE APARATOS. ................................. 51 ILUSTRACIÓN 27. TABLA 7.3 DIÁMETROS MÍNIMOS DE ALIMENTACIÓN..................................................... 51 ILUSTRACIÓN 28. TABLA 7.4 UDS CORRESPONDIENTES A LOS DISTINTOS APARATOS SANITARIOS. .................. 52 ILUSTRACIÓN 29. TABLA 7.5 UDS DE OTROS APARATOS SANITARIOS Y EQUIPOS. ........................................ 52 8 Confidential C ILUSTRACIÓN 30. TABLA 7.6 DIÁMETROS DE RAMALES COLECTORES ENTRE APARATOS SANITARIOS Y BAJANTE. 52 ILUSTRACIÓN 31. TABLA 7.7 DIÁMETROS DE LAS BAJANTES SEGÚN EL NÚMERO DE ALTURAS DEL EDIFICIO Y EL NÚMERO DE UD. ............................................................................................................................. 53 ILUSTRACIÓN 32. TABLA 7.8 DIÁMETRO DE LOS COLECTORES HORIZONTALES EN FUNCIÓN DEL NÚMERO MÁXIMO DE UD Y LA PENDIENTE ADOPTADA. .................................................................................................... 53 ILUSTRACIÓN 33. OPCIONES DE DIMENSIONAMIENTO INSTALACIÓN DE FONTANERÍA CYPE. ......................... 55 ILUSTRACIÓN 34. SELECCIÓN LOCALIDAD DEL PROYECTO EN CYPE. .......................................................... 56 ILUSTRACIÓN 35. ERRORES INSTALACIÓN DE FONTANERÍA EN CYPE. ........................................................ 57 ILUSTRACIÓN 36. COMPROBACIONES TUBERÍA INSTALACIÓN DE FONTANERÍA EN CYPE. .............................. 58 ILUSTRACIÓN 37. COMPROBACIONES APARATO INSTALACIÓN DE FONTANERÍA EN CYPE. ............................. 59 ILUSTRACIÓN 38. TIPOS DE TUBERÍAS INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO EN CYPE. ........................................ 60 ILUSTRACIÓN 39. ELEMENTOS DISPONIBLES BIBLIOTECA INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO EN CYPE (1). .......... 61 ILUSTRACIÓN 40. ELEMENTOS DISPONIBLES BIBLIOTECA INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO EN CYPE (2). .......... 61 ILUSTRACIÓN 41. INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO EN CYPE (1). ............................................................. 62 Ilustración 42. Instalación de saneamiento en CYPE (2). ............................................................ 63 ILUSTRACIÓN 43. INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO EN CYPE (3). ............................................................. 63 ILUSTRACIÓN 44. CAPÍTULOS DISPONIBLES PARA UN PROYECTO EN TEKTON 3D. ........................................ 65 ILUSTRACIÓN 45. 'PROPIEDADES DEL CAPÍTULO' FONTANERÍA TEKTON 3D (1). .......................................... 66 ILUSTRACIÓN 46. 'PROPIEDADES DEL CAPÍTULO' FONTANERÍA TEKTON 3D (2). .......................................... 66 ILUSTRACIÓN 47. 'PROPIEDADES DEL CAPÍTULO' FONTANERÍA TEKTON 3D (3). .......................................... 67 ILUSTRACIÓN 48. LIBRERÍA DE ELEMENTOS DISPONIBLES INSTALACIÓN DE FONTANERÍA EN TEKTON 3D.......... 68 ILUSTRACIÓN 49. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA EN TEKTON 3D (1). ....................................................... 69 ILUSTRACIÓN 50. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA EN TEKTON 3D (2). ....................................................... 69 ILUSTRACIÓN 51. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA TEKTON 3D (3). ............................................................ 70 ILUSTRACIÓN 52. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA TEKTON 3D (4). ............................................................ 70 ILUSTRACIÓN 53. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA TEKTON 3D (5). ............................................................ 71 ILUSTRACIÓN 54. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA TEKTON 3D (6). ............................................................ 72 ILUSTRACIÓN 55. 'PROPIEDADES DEL CAPÍTULO' SANEAMIENTO TEKTON 3D. ............................................ 73 ILUSTRACIÓN 56. DATOS DE LA CONDUCCIÓN PARA SANEAMIENTO TEKTON 3D. ........................................ 74 ILUSTRACIÓN 57. INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO TEKTON 3D. (1) ......................................................... 75 ILUSTRACIÓN 58. INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO EN TEKTON 3D. (2) ..................................................... 75 ILUSTRACIÓN 59. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA E INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO TEKTON 3D. ................... 76 9 Confidential C ILUSTRACIÓN 60. 'PROPIEDADES DEL CAPÍTULO' INSTALACIÓN ELÉCTRICA TEKTON 3D (1). .......................... 77 ILUSTRACIÓN 61. 'PROPIEDADES DEL CAPÍTULO' INSTALACIÓN ELÉCTRICA TEKTON 3D (2). .......................... 77 ILUSTRACIÓN 62. ELEMENTOS DE BIBLIOTECA INSTALACIÓN ELÉCTRICA TEKTON 3D. ................................... 78 ILUSTRACIÓN 63. INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN TEKTON 3D. (1) ............................................................... 79 ILUSTRACIÓN 64. INSTALACIÓN ELÉCTRICA EN TEKTON 3D. (2) ............................................................... 79 ILUSTRACIÓN 65. TRADUCTOR IFC. ESQUEMA IFC 4 DESIGN TRANSFER VIEW. .......................................... 82 ILUSTRACIÓN 66. TRADUCTOR IFC. ESQUEMA IFC 4 REFERENCE VIEW. .................................................... 83 ILUSTRACIÓN 67. TRADUCTOR IFC. ESQUEMA IFC 2X3 COORDINATION VIEW VERSION 2.0. ....................... 83 ILUSTRACIÓN 68. MODELO PRUEBA INTEROPERABILIDAD ARCHICAD. ...................................................... 84 ILUSTRACIÓN 69. TAMAÑO DE ALMACENAMIENTO DEL MODELO DE PRUEBA EN FUNCIÓN DEL TRADUCTOR UTILIZADO. ..................................................................................................................................... 85 ILUSTRACIÓN 70. EXPORTACIÓN GENERAL 2X3 COORDINATION VIEW VERSION 2.0 EN BIMCOLLAB. ............ 86 ILUSTRACIÓN 71. EXPORTACIÓN GENERAL IFC 4 DESIGN TRANSFER VIEW EN BIMCOLLAB. ......................... 87 Ilustración 72. Exportación IFC 4 Reference View en BIMcollab. ............................................... 87 Ilustración 73. Opciones exportación IFC de un modelo creado en TeKton 3D. ........................ 89 16 Confidential C Ilustración 4. Porcentaje de profesionales con conocimiento BIM. Algunos de los proyectos que a día de hoy se han realizado con BIM en el país son el estadio Wanda Metropolitano en Madrid, el Centro Botín en Santander o la Ciudad de la Justicia en Córdoba. Ilustración 5. Estadio Wanda Metropolitano realizado en BIM. (Structuralia, 2019) A nivel mundial, algunos de los proyectos que se han realizado con BIM son la ampliación del Canal de Panamá, el aeropuerto de Heathrow en Londres, el Estadio Olímpico de Bakú o el Nuevo Aeropuerto de Estambul. 17 Confidential C Ilustración 6. Canal de Panamá realizado en BIM. (MundoBIM, 2016) Ilustración 7. Nuevo Aeropuerto de Estambul realizado en BIM. (ASIDEK, s.f.) 1.4.- NIVELES DE IMPLANTACIÓN BIM Una de las herramientas estandarizadas para medir el grado de implantación (o madurez) BIM en un proyecto son precisamente los BIM Levels. Se trata de una sencilla escala creada por el gobierno de Reino Unido (NBS) que nos permite reconocer rápidamente en qué fase estamos con respecto al uso del BIM en 18 Confidential C nuestros proyectos. Esta escala viene determinada por cuatro niveles: 0, 1, 2 y 3. Son progresivos y para alcanzar cada uno de ellos es necesario implantar nuevos procesos y mejorar los preexistentes. Vamos a verlos uno por uno (arquiPARADOS, s.f.): Nivel 0 (Level 0) Es el inicio del camino de la implantación BIM. El nivel 0 equivale a una ausencia de colaboración. Se basa en el modelo de trabajo que se ha usado en las últimas décadas: Producción de información en 2D mediante CAD e impresión en papel o en formatos digitales de la información para desarrollar el proyecto. Nivel 1 (Level 1) El nivel en el que ya trabajan muchas empresas y estudios. Implica una mezcla de trabajo en 3D para la concepción del proyecto y 2D para el desarrollo de la documentación técnica. El grado de colaboración se da, sobre todo, en el uso de un sistema de compartición de datos del proyecto, normalmente en la nube, sin embargo, el modelo no es compartido entre los miembros del equipo de forma simultánea. Nivel 2 (Level 2) Este nivel marca el inicio de la colaboración. Todas las partes trabajan sobre su propio modelo 3D, pero comparten información en el mismo formato lo cual permite la creación de un flujo de trabajo colaborativo. Todos los softwares BIM implicados en el proceso deben ser capaces de exportar la información a un formato común para que el resto de los participantes puedan usarla en sus modelos. Nivel 3 (Level 3) Implica el máximo grado de colaboración. Se basa en el trabajo sobre un único modelo que es compartido por todos los participantes. Todas las partes pueden acceder y modificar el mismo modelo. 19 Confidential C Esto permite eliminar la última capa de riesgo por conflictos de información que se daba en fases anteriores a la hora de unificar modelos. Esta fase se denomina “Open BIM”. Para hacer viable este grado de colaboración es necesario trabajar con soluciones de software que permitan un trabajo simultáneo sobre el modelo común. Debido a ello surgen soluciones que permitan un control total sobre todos los procesos que se basan en un modelo de plataforma que integra multitud de softwares. Ilustración 8. Niveles de implantación BIM. 1.5.- NIVELES DE DESARROLLO Y DETALLE BIM (LOD) LOD, del inglés “Level Of Development”, es un indicador que nos dice el nivel de desarrollo que en cada caso tiene o se ha de ejecutar en el modelo BIM de cualquier edificación o infraestructura. A veces se interpreta erróneamente como Nivel de Detalle (Level of Detail). El Nivel de Detalle se refiere en esencia a la cantidad de detalle incluida en el elemento del modelo. Sin embargo, el Nivel de Desarrollo es una medida de la cantidad de información y la calidad de esta. Es una forma de ponderar la veracidad de la información representada. Debe haber información suficiente para satisfacer el LOD requerido en cada fase del proyecto. Así, el Nivel de Detalle puede considerarse como un input del elemento, mientras que el Nivel de Desarrollo es el output. (ESPACIO BIM, 2016) 20 Confidential C A través del LOD se conocerá el nivel de datos, parámetros y geometría de los que está dotado un modelo BIM. Esto, de forma directa, puede hacerse evidente en el aspecto visual del modelo resultante en 3D, pero no todos los parámetros son visibles observando el modelo virtual, pudiendo ser necesario interactuar con el mismo para conocer la profundidad del nivel de desarrollo (ej. datos sobre el proveedor de un elemento o instrucciones de instalación). Están establecidos los siguientes niveles LOD: • LOD 100: se trata de un nivel de aspecto físico, propuesta visual o de diseño conceptual que viene a equivaler a un 20% de la cantidad de información total posible. • LOD 200: se considera un nivel básico o esquematizado que incluye información dimensional parametrizada y viene a equivaler a un 40% de la cantidad de información total posible. • LOD 300: en este nivel los elementos ya incluyen funciones determinadas, además de sus dimensiones geométricas y corresponde a un 60% de la cantidad de información total posible. • LOD 400: ya en este nivel los elementos cuentan con la información de un LOD 300 + los parámetros de un modelo concreto, fabricante, coste, etc. y se contempla ya a nivel de proyecto de contratación o construcción, equivaliendo a un 80% de la cantidad de información total posible. • LOD 500: a este nivel se le conoce como “AS BUILT”, es decir, hace referencia a un nivel en el que el modelo es una la réplica de gran fidelidad a la edificación ya construida. Este nivel se entiende que contiene el 100% de la información total posible, aunque realmente no tiene por qué ser así, como a continuación se aclarará. Es importante pensar que se entiende a mayor LOD más características descritas de los elementos que componen el modelo BIM, pero esto no tiene que ser estricto en el sentido en que cada LOD puede no necesitar determinada información irrelevante para los objetivos del proyecto y aunque en general siempre tendrá más desarrollo que su LOD antecesor, no todos los elementos han de tener ese nivel. (BIMnD, s.f.) 21 Confidential C Ilustración 9. Niveles de desarrollo y detalle BIM. 1.6.- BENEFICIOS Y LIMITACIONES DE BIM 1.6.1.- Beneficios: La implantación de la metodología de trabajo BIM ha supuesto una auténtica revolución. La eficiencia en los procesos y la sostenibilidad son dos de las grandes ventajas del BIM, ya que permite desarrollar y gestionar un proyecto desde el boceto inicial hasta su derribo, pasando por la etapa de mantenimiento. Trabajo colaborativo y multidisciplinar Una de las principales claves de la metodología BIM es el trabajo colaborativo entre las distintas disciplinas involucradas. La información de cada parte del proyecto se gestiona de forma digital en un entorno común. El intercambio de estos datos entre los diferentes agentes implicados (estructura, arquitectura, instalaciones, etc.) permite una coordinación más efectiva. Además, la metodología BIM ofrece la posibilidad de trabajar de forma simultánea en remoto, apareciendo así nuevos roles, como coordinadores BIM o BIM managers –en el caso de grandes proyectos–. Este rol se encarga de gestionar los distintos modelos digitales y sus vínculos para integrarlos en un todo. Al mismo tiempo, la labor de coordinación de todas las partes favorece la detección y solución de problemas con anticipación. En algunos softwares, varios usuarios pueden estar de forma simultánea sobre el mismo modelo. El flujo de trabajo se realiza a través de la conexión a una red local o en la nube, por lo que los participantes en el proyecto pueden operar a la vez desde cualquier lugar. 22 Confidential C El trabajo colaborativo es una de las grandes ventajas del BIM con respecto a los sistemas tradicionales, ya que se agilizan muchos procesos y permite un mejor control y dominio de la información. Productividad y eficiencia El modelo digital o virtual del edificio o infraestructura se crea mediante un software paramétrico. De este modo los elementos del proyecto están relacionados entre sí y sus características están referenciadas. Dependiendo de la función que desempeñen, dichos elementos están condicionados de una forma u otra y cualquier acción que se ejecute en el modelo, como, por ejemplo, una modificación de uno de los parámetros se actualiza de forma automática. Este sistema supone grandes ventajas para la coordinación en el desarrollo del proyecto, ya que existe un mayor control de los elementos. Se reducen los errores y el rendimiento es mayor porque se va generando información técnica, como mediciones, vistas, secciones… al mismo tiempo que se modela. Además, la gestión de los cambios y modificaciones se agiliza de manera significativa. Asimismo, la compatibilidad entre los distintos softwares especializados en las disciplinas que intervienen en un proyecto permite que se puedan vincular los sistemas unos con otros, favoreciendo la creación de modelos más precisos y mejor definidos. Gracias a esta capacidad de integración y control, los tiempos de elaboración y planificación también disminuyen. Detección de interferencias y reducción de errores El trabajo colaborativo y la integración de los diferentes vínculos en un mismo modelo digital permite el análisis detallado de la situación. Básicamente, disponemos de un edificio o infraestructura virtual con el nivel de desarrollo que se necesite en esa fase específica del proyecto. Existen softwares que detectan las interferencias entre los diferentes elementos que pueden ocurrir al integrar el modelo digital de arquitectura con el de estructura. Un ejemplo de ello sería una ventana que esté posicionada en medio de un pilar, o, al integrar el conjunto de instalaciones, un conducto de ventilación que choca con una viga. Con la metodología tradicional es común encontrarse con este tipo de problemas en la etapa de obra. Esto se debe, principalmente, a la falta de un análisis tan exhaustivo de la información y de la interconexión de los distintos vínculos. Esto implica tomar decisiones o hacer cambios in situ, provocando sobrecostes y el empleo de más recursos. Con la metodología BIM, todos estos problemas pueden ser detectados con antelación, pudiendo así anticipar las posibles soluciones. Optimización de recursos Gracias al trabajo colaborativo y a las diferentes herramientas de control y coordinación de la metodología BIM podemos desarrollar los proyectos con mucha 23 Confidential C más exactitud en cuestión de mediciones y tener un mayor rendimiento en las tareas de desarrollo y gestión. El hecho de poder controlar de una forma más precisa todos los elementos hace que la cuantificación de recursos necesarios se haga de una manera más ajustada. En el caso del gasto en materiales, al tener un modelo virtual del edificio o infraestructura completo bien detallado y estudiado, podemos evitar los problemas de interferencias y optimizar los recorridos de los diferentes sistemas. Es el caso de los trazados de tuberías, conductos, uniones y cableado eléctrico, entre otros. De igual manera, gracias a la automatización de muchos procesos de documentación del proyecto y a la productividad que se obtiene con el uso de las herramientas BIM, los agentes implicados pueden disponer de tiempo para dedicarse a tareas más importantes. Gestión a lo largo de todo el ciclo de vida del proyecto de construcción Como comentábamos inicialmente, el uso de la metodología BIM puede abarcar todas las fases de un proyecto: desde la idea inicial de diseño hasta el mantenimiento. La potencia del BIM no termina en su aplicación a las fases de diseño y ejecución. Por lo general, al finalizar esta última, se completa la documentación tal y como se ha construido. Se trata de la información “As built” del proyecto, que se centraliza en el modelo virtual final del edificio. Es decir, el resultado es una réplica digital exacta con toda la información del inmueble o infraestructura en un archivo. Se puede identificar cualquier elemento rápidamente, ver sus características y obtener la información necesaria de una forma inmediata. Marcas de equipos, tipo de contrato de mantenimiento de una máquina, etc.; todos estos datos necesarios para la gestión del edificio pueden estar incluidos en el modelo digital. Del mismo modo, el archivo se puede actualizar durante toda la vida útil de la infraestructura o inmueble en el caso de que se realicen cambios. De esta manera, las labores de mantenimiento y gestión de los activos, así como la operatividad, se agilizan optimizando recursos y reduciendo gastos. Sostenibilidad y eficiencia energética La tecnología BIM ofrece la posibilidad de realizar análisis energéticos gracias a la cantidad de datos de cálculo que se pueden extraer del modelo. Materiales, aislamiento u orientación del edificio son algunos campos que se pueden estudiar en detalle con el modelo digital en entorno BIM, y así maximizar la eficiencia energética de la futura construcción. La optimización de los materiales y de los recursos, el aumento de la eficiencia y productividad, así como la reducción del consumo energético y la contaminación hacen que el uso de la metodología BIM sea más sostenible y respetuosa con el medio ambiente. 24 Confidential C Ilustración 10. Comparativo flujo de trabajo entre CAD y BIM. (BIMnD, 2019) 1.6.2.- Limitaciones La metodología BIM ha llegado para quedarse por los múltiples beneficios que aporta al sector. No obstante, existen algunos puntos que, hoy en día, hay que tener en cuenta. Inversión económica Uno de los principales inconvenientes del BIM es la alta inversión económica que las empresas tienen que hacer frente para implantar la nueva metodología en su trabajo. El cambio del modelo tradicional al sistema BIM requiere de una estrategia de implementación que supone gastos en formación, nuevas licencias de software y tiempo de transición y adaptación. Formación Al tratarse de un modo de trabajo totalmente diferente a los sistemas de diseño asistido por ordenador tradicionales, es necesario el aprendizaje de la nueva tecnología. Las empresas tienen que introducir programas de formación para sus empleados y no siempre es factible. Con carga de trabajo de por medio, falta de tiempo y presupuestos ajustados, la formación de la plantilla supone un hándicap para muchas empresas que buscan incorporar perfiles ya formados. Situación de transición 25 Confidential C Hoy en día, un gran número de empresas del sector de la ingeniería y la arquitectura son conscientes de las ventajas que ofrece el sistema de trabajo BIM y han llevado a cabo su implantación. Otras, por el contrario, se encuentran en fase de transición o estudiando la viabilidad del cambio a la metodología BIM. Esta situación hace que exista cierta resistencia ese cambio y que se den ocasiones en proyectos de construcción en las que conviven ambos sistemas. El hecho de combinarlos reduce notablemente el potencial de la metodología BIM, ya que no se alcanzan los mismos niveles de productividad y eficiencia de los procesos. En términos generales, la metodología BIM ofrece muchas más ventajas que inconvenientes a la hora del desarrollo y gestión de proyectos de construcción. El futuro de las empresas del sector de la ingeniería y arquitectura pasa por el uso de esta tecnología. Hoy en día, las ventajas del BIM son indudables para una gestión integral de un proyecto de construcción y para la sostenibilidad del planeta. Tanto es así, que en muchos países es ya un requisito obligatorio para proyectos del sector. En el caso de España, el uso de la metodología BIM se exige desde hace unos años para las licitaciones públicas de edificación y obra civil, lo que, sin duda, indica el rumbo del camino a seguir. (ESDIMA, s.f.) 1.7.- PROGRAMAS BIM Los programas BIM más conocidos y utilizados por los usuarios son los siguientes: -ArchiCAD: Programa desarrollado por la empresa húngara Graphisoft. Su desarrollo comenzó en 1982 originalmente para Macintosh, donde se convirtió en un software popular. Está reconocido como el primer software de CAD para computadora personal capaz de crear tanto dibujos en 2D, así como 3D. (Curso Autocad, s.f.) Es un software de dibujo asistido por computador de la categoría BIM o modelado de información de construcción disponible para sistemas operativos Windows y Mac OS. Permite al usuario un diseño paramétrico de los elementos, con un banco de datos que contiene el ciclo de vida completo de la construcción, desde el concepto hasta la edificación. Se puede construir edificaciones, inicialmente en un ámbito 2D (desde planta), basándose en parámetros básicos, tales como altura, largo, espesor y elevación, en el caso de muros, y altura, ancho, largo y elevación en el caso de objetos, además el uso de este conlleva un conocimiento básico de términos usados en la arquitectura, puesto que los ámbitos más específicos (puertas, ventanas, escaleras, forjados y techos) se usan parámetros tales como: alféizar, telar, paso, contrapaso, etc. (Wikipedia, s.f.) 32 Confidential C 33 Confidential C 3.- OBJETIVOS El objetivo de este TFG va a ser la comparación de diferentes opciones de realizar el diseño y cálculo de las instalaciones de un proyecto real en base al análisis de las distintas herramientas disponibles en el mercado. 4.- METODOLOGÍA Para dar por terminadas las instalaciones de un proyecto, es necesario obtener un modelo de las mismas, unos planos y unos resultados numéricos. Existen dos posibles maneras de llegar a ello. La primera consiste en realizar los cálculos en un programa exclusivo de cálculo para, a continuación, realizar el modelo en otro programa. La segunda consiste en realizar tanto el modelo como el cálculo en un mismo programa. En este proyecto se van a probar las dos opciones. Para ello, y conociendo unos resultados numéricos iniciales, en una primera parte se realizará el modelado del trazado de las instalaciones desde los programas de arquitectura, empezando con el programa Archicad MEP, para seguir con el modelado en Revit MEP, y analizar sus diferencias. En una segunda aproximación al objetivo, se realizará el modelado y cálculo de estas instalaciones utilizando programas como Cype y TECKTON 3D. Por último, se realizará la importación de modelos IFC en programas de cálculo de instalaciones para su posterior exportación del modelo MEP también en IFC. Para ello se volverá a trabajar con los programas mencionados anteriormente. El resultado permitirá comprobar los resultados de cálculo y ayudará a definir los procesos de intercambio de información entre los distintos profesionales que intervienen durante la fase de diseño y obra. No se incluyen en este trabajo ningún tipo de estudio de simulaciones o soluciones para la gestión del mantenimiento de estas instalaciones. 34 Confidential C 35 Confidential C 5.- PROYECTO El proyecto sobre el que se va a trabajar es un proyecto real, de una nave industrial situada en la Avenida de Madrid nº46, en la localidad de Valladolid. Se pretende realizar una reforma de sus instalaciones, para un nuevo uso del local como taller mecánico-automotriz, con una parte, en la zona sur, destinada al trabajo con los vehículos y otra, en la zona norte de la nave, como zona de oficinas, la cual está dividida en dos plantas. La nave tiene una superficie útil en planta de 432,5m2 y una superficie total construida de 561,55m2. Ilustración 11. Ubicación del proyecto en Valladolid. Ilustración 12. Ubicación de la nave industrial. 36 Confidential C Cuenta con todos los servicios, acceso rodado asfaltado, saneamiento, abastecimiento de agua potable, suministro eléctrico, alumbrado público y canalización de gas natural. 6.- MODELADO DEL TRAZADO DE LAS INSTALACIONES En este apartado se va a describir el proceso de modelado de las instalaciones de la nave industrial que alberga las instalaciones. Para el modelado de las instalaciones hemos utilizado dos programas: ArchiCAD y Revit. La elección de estos dos programas ha sido debido a que son los dos programas BIM más utilizados a nivel profesional en España, con un 73,8% de uso de Revit, ampliamente por encima del segundo clasificado, ArchiCAD, con un 3,8% de uso, de acuerdo con la encuesta realizada por CBIM (Comisión BIM del Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana de España). (ESPACIO BIM, 2018) En este caso, a partir del modelo arquitectónico y los cálculos de las instalaciones, se está en disposición de poder realizar el trazado de éstas. Los propios programas suelen traer asociados una biblioteca de elementos que se pueden insertar en los proyectos como tuberías y cables, aparatos sanitarios, aparatos eléctricos, puntos de inicio de recorrido, puntos de finalización de recorrido, codos o salientes de tuberías, los cuales no es necesario diseñarles porque esto ya ha sido realizado previamente, sino que basta con insertarles en su posición correcta dentro del proyecto. Las tuberías y los cables vienen, además, con sus diámetros normalizados. En el caso de las primeras, también es posible cambiar el color y su material. Es posible que algunos objetos concretos no existan en sus librerías. Para ello, hay unas librerías online de las cuales se pueden descargar estos elementos. La que más variedad presenta es bimobjects, la cual posee un amplio rango de objetos y muchas variedades de ellos. Es posible descargar los elementos para que sean utilizados en diferentes programas. Precisamente por eso, al intentar ser tan versátil, pierde calidad y, una vez insertados, es más difícil trabajar con ellos. Hay otras páginas que también ofrecen catálogos en línea, aunque con una menor oferta de objetos. Es el caso de bimcatalogs, que destaca por tener una amplia variedad de fabricantes; bimetica; bimcomponents que proporciona productos para las aplicaciones de Graphisoft, tales como ArchiCAD, o la página de bim&CO. Además, hay fabricantes que pagan a los desarrolladores de los programas para que sus productos/aparatos aparezcan en las bibliotecas de éstos, o para que desde la página web de los fabricantes se puedan descargar sin problema. 37 Confidential C El trazado de las tuberías se puede realizar en el 3D a partir de la cota de la tubería, pero, lo más frecuente, es realizar el trazado partiendo de una vista en planta del nivel deseado y, determinando la cota de la tubería desde ese nivel, iniciar el recorrido. En los programas es preciso definir unas agrupaciones de elementos antes de comenzar a trabajar. En el caso de ArchiCAD, se trata de definir unas capas y unos sistemas. Las capas organizan la visualización del modelo, agrupando los elementos de características similares, o de la misma familia, y permitiendo visualizarles u ocultarles en el modelo. Los sistemas tienen una función similar, pero estos no tienen tanta relevancia en el 3D, sino que sirven para agrupar los elementos pertenecientes a una misma instalación. También se pueden crear sistemas de tal manera que las instalaciones queden divididas, por ejemplo, en fontanería para diferenciar el agua caliente sanitaria del agua fría sanitaria. Es muy necesaria una correcta clasificación de los elementos en los diferentes sistemas y capas de cara a un buen trabajo con el proyecto y para un eficiente intercambio de información entre programas. En el caso de Revit, los sistemas MEP ya vienen definidos por defecto, por lo que el propio programa realizará la agrupación de forma automática, pero sí es necesario seleccionar la disciplina en la que se va a trabajar, que no es más que indicar al programa si el entorno de trabajo tiene que ser arquitectura, estructura, fontanería, electricidad, etc., de manera que el programa configure los menús con las herramientas y las bibliotecas para el diseño de cada uno. Además, se pueden elegir subdisciplinas, que no son más que agrupaciones dentro de las diferentes disciplinas para tener los elementos aún más organizados. En el menú superior aparecen los elementos de cada instalación. Como se ha mencionado anteriormente, una de las principales ventajas de BIM es el trabajo colaborativo entre los distintos participantes de un proyecto. En el caso de ArchiCAD, se ha utilizado un entorno de trabajo propio del programa denominado ‘Teamwork’, que permite el trabajo en el proyecto desde diferentes dispositivos de manera simultánea y sin interferencias en el modelo entre los distintos integrantes que estén trabajando en el proyecto al mismo tiempo, mediante la adjudicación de diferentes partes del proyecto a cada usuario y enviando/recibiendo los cambios realizados por cada uno al terminarlos, para que, si se vuelve a abrir el proyecto, todas las modificaciones se vean reflejadas de manera conjunta en el mismo. Revit también permite esta opción, pero no ha sido utilizada. 6.1.- INSTALACIÓN DE FONTANERÍA La instalación se realiza de acuerdo con el Código Técnico de Edificación en su sección HS 4 – Suministro de agua y al RITE. 38 Confidential C La acometida se encuentra situada en la esquina suroeste de la nave, a cota cero de proyecto, por lo que ahí empieza el recorrido. La tubería del agua fría sanitaria (AFS) sube hasta una cota de 7,391 metros salvando la ménsula y, a partir de ahí, recorre la nave de forma longitudinal hasta la zona de oficinas, de donde se distribuye tanto a los baños de la planta superior, como a los baños de la planta baja. El material de los tubos elegidos ha sido cobre, y en uno de los baños tenemos ubicada un calentador instantáneo eléctrico para la producción de ACS para toda la nave. Sería posible instalar en la instalación de fontanería un retorno de ACS, el cual consiste en aprovechar el agua que se perdería desde que se abre el grifo del agua caliente hasta que el agua llega al grifo y comienza a salir recirculándolo de nuevo hasta la caldera, de tal manera que se reduzca el tiempo de llegada del ACS. Para ello se instala otra tubería que se encarga de mantener el ACS circulando por toda la instalación a la espera de que se abra el grifo. Se instala una bomba de circulación que se encarga de sacar una pequeña cantidad de agua y mantenerla circulando por todos los grifos de la instalación. Si esa agua no se usa, se devuelve al acumulador. En este caso, en ninguno de los diseños se va a modelar dicha tubería de recirculación. A continuación, se adjunta el esquema de principio de la instalación de fontanería: 39 Confidential C Ilustración 13. Esquema de principio instalación de fontanería. 40 Confidential C 6.1.1.- GRAPHISOFT ArchiCAD El primer programa utilizado ha sido ArchiCAD. La instalación se ha diseñado conociendo la ubicación de la acometida, de los sanitarios y valorando los recorridos más favorables de la instalación. Al ejecutar el programa con el modelo arquitectónico cargado, lo primero que se debe hacer es configurar el entorno de trabajo. Para este TFG, el entorno de trabajo va a ser exclusivamente el de MEP Ingeniería 25. Aquí se puede observar el recorrido para ajustar dicho perfil. Ilustración 14. Perfil de trabajo utilizado en ArchiCAD. Una vez ajustado, ya se tendría el entorno listo para comenzar a trabajar, apareciendo en la parte izquierda de la pantalla los diferentes elementos para las instalaciones que se podrían ir creando. En el submenú ventanas → paletas, se pueden elegir una serie de paletas que van a aparecer en la parte superior de la pantalla y que van a permitir acceder a diversas funciones/visualizaciones de forma mucho más rápida. El siguiente paso es definir los sistemas que se van a crear. En este caso, la definición de sistemas se hace desde el submenú diseño → sistemas MEP o, como ha sido mencionado anteriormente, desde la paleta ‘sistemas MEP’. Aquí se 41 Confidential C pueden crear, modificar o eliminar los sistemas del proyecto. En este caso, los sistemas existentes son: Ilustración 15. Sistemas de elementos en ArchiCAD. Definidos los sistemas se está en disposición de empezar con el diseño de la instalación. Existe una herramienta muy útil, denominada ‘Recorrido MEP’, la cual permite, en planta, realizar el recorrido de una instalación, previamente definido el diámetro de las tuberías, su cota y su sistema MEP. 48 Confidential C Ilustración 24. Instalación de protección contra incendios en ArchiCAD. PLUGINS PARA REVIT En este apartado se va a realizar una comparativa de cuatro plugins disponibles para Revit instalaciones, de tal manera que se obtiene un programa con más funciones disponibles para el usuario de cara a facilitar el trabajo con él. Los cuatro plugins que se van a utilizar son: COLOR SPLASHER Esta es una aplicación del desarrollador BIM One. Es una aplicación muy útil para generar una visualización de datos según los valores de los parámetros, exclusivamente en vistas 3D. Permite visualizar rápidamente flujos en conductos o parámetros como los diámetros, las pendientes, los tipos de conductos o los tamaños. Ofrece rangos de colores más allá de los básicos que proporciona Revit por defecto, pudiéndose elegir escalas de colores, cosa que puede ser muy útil en MEP. Revit es capaz de generar colores en el plano, además de proporcionar una leyenda de los utilizados, pero esta aplicación facilita mucho la visualización 3D del modelo por colores. Cabe destacar que esta aplicación es gratuita. 49 Confidential C AVOID MEP CLASHES: Esta es una aplicación del desarrollador NikolalB. Se utiliza para modificar el trazado de las tuberías de la instalación seleccionando los elementos con los que dicha instalación o tubería interfiere. Una característica muy importante es que permite seleccionar elementos tanto del modelo como de links, es decir, que, si la instalación se está haciendo en un link aparte, dicha aplicación va a permitir editar también elementos estructurales de la arquitectura. También va a permitir modificar el trazado de estas tuberías si se quiere de tal manera que una de ellas se desplace en cualquier dirección para dejar de colisionar. Se puede introducir el valor del desplazamiento que se desea para la tubería, así como su dirección y el ángulo de desplazamiento de la misma para esquivar la interferencia. Como desventaja, esta aplicación no permite hacer una selección de elementos múltiples por ventana, sino que hay que ir seleccionando elemento a elemento, lo que hace que el proceso sea lento. Tiene un precio de cinco euros y la compra no tiene fecha de caducidad. DESIGN MASTER RT ELECTRICAL Del desarrollador Design Master Software. Pese a ser la más cara de las mencionadas, esta aplicación diseñada especialmente para la disciplina de Revit electricidad, diseña los esquemas unifilares (representación esquemática de un circuito, en el que todos los conductores de un tramo son representados con una sola línea o trazo) de la instalación de forma automática. La aplicación realiza los esquemas unifilares en AutoCAD, para luego importarles a la vista de Revit. Si se actualiza el circuito, el esquema también se actualiza. Permite configurar de diferentes formas el grafismo y la configuración del esquema. Por el contrario, es una aplicación bastante tediosa tanto de utilizar como de configurar. En caso de que se realizasen muchos proyectos eléctricos en Revit, podría ser una opción a tener en cuenta. Su precio es de 400 euros al año. MEP EASY SECTION Del desarrollador Bimodel. 50 Confidential C Aplicación muy útil para los encuentros de tuberías o conductos MEP en los que resulta difícil su visualización a la hora de modelar, así como los codos en sección. Esto lo hace mediante una vista de sección automática que crea y, una vez finalizado su trabajo con ella, elimina también de forma automática. Es útil para su trabajo con MEP en el día a día. No funciona muy bien si se quiere aplicar una plantilla a dichas vistas de sección utilizadas por la aplicación, puesto que no está pensada para los planos, sino para el trabajo momentáneo con una sección determinada por ejemplo en 3D. 7.- MODELADO Y CÁLCULO DE LAS INSTALACIONES Como se ha visto anteriormente, otra alternativa al cálculo y modelado de la instalación por separado, es hacerlo de forma conjunta, con un programa que sea capaz de realizar tanto el modelo 3D como el dimensionamiento de la instalación. En este apartado se va a optar por esta vía mediante los programas Cype y Tekton 3D, puesto que Archicad no ofrece la posibilidad de cálculo, y en Revit no se va a optar por realizar los cálculos. Nuevamente, para el diseño de estas instalaciones se parte de un modelo arquitectónico ya realizado. Estos dos programas también cuentan con una biblioteca de elementos por defecto, y va a suceder lo mismo que en el apartado anterior, el de modelado del trazado de las instalaciones, que al contener el modelo arquitectónico los aparatos sanitarios propios del programa de origen, al importarles, no van a poder ser leídos en otro programa de tal manera que puedan ser conectados a las instalaciones, sino que, salvo que se haya optado por los de un fabricante que tenga los aparatos disponibles en todos los programas utilizados, va a ser necesario introducirles de la biblioteca de estos nuevos programas. Los aparatos se introducen ya diseñados. En ninguno de estos casos se va a incluir tampoco la tubería de recirculación de ACS. El programa ofrece la posibilidad de elegir qué criterio se quiere utilizar para realizar los cálculos/comprobaciones. Se elige que para la instalación de fontanería se haga en función del Documento Básico HS4 Suministro de Agua, del Código Técnico de la Edificación, cuyas tablas exigen los siguientes caudales instantáneos mínimos y diámetros de las derivaciones: 51 Confidential C Ilustración 25. Tabla 7.1 Caudal instantáneo mínimo para cada tipo de aparato. Ilustración 26. Tabla 7.2 Diámetros mínimos de derivaciones de aparatos. Ilustración 27. Tabla 7.3 Diámetros mínimos de alimentación. 52 Confidential C Para la red de evacuación de aguas, se elige que los cálculos/comprobaciones se hagan de acuerdo con el Documento Básico HS5 Evacuación de Aguas del Código Técnico de la Edificación, cuyas tablas exigen: Ilustración 28. Tabla 7.4 UDs correspondientes a los distintos aparatos sanitarios. ILUSTRACIÓN 29. TABLA 7.5 UDS DE OTROS APARATOS SANITARIOS Y EQUIPOS. Ilustración 30. Tabla 7.6 Diámetros de ramales colectores entre aparatos sanitarios y bajante. 53 Confidential C Ilustración 31. Tabla 7.7 Diámetros de las bajantes según el número de alturas del edificio y el número de UD. Ilustración 32. Tabla 7.8 Diámetro de los colectores horizontales en función del número máximo de UD y la pendiente adoptada. 7.1 CYPEMEP El primer programa que se va a utilizar es Cype. Dentro de Cype, existe el módulo de CypeMEP, el cual está especializado para el cálculo de las instalaciones mecánicas, eléctricas y de fontanería, pero una tendencia al desuso general en la 54 Confidential C utilización y estados de actualización de este módulo de Cype ha supuesto que se hayan descargado desde BIMserver.center Store las aplicaciones Cype Plumbing Water systems y Cype Plumbing Sanitary systems para la realización del modelado y cálculo de las instalaciones. Una vez descargados los programas, lo primero que piden las aplicaciones al ejecutarlas es conectarse a BIMserver.center, una plataforma de Cype para el almacenamiento en la nube de archivos con formatos estándar abiertos, como IFC, y que permite a todos los participantes interactuar y compartir información de cualquier proyecto que se esté realizando. En este punto, se puede abrir un proyecto ya existente desde la nube, o bien realizar uno nuevo y guardarle en la nube. En ambos casos, el proyecto se debe encontrar en BIMserver.center. Al abrir el proyecto, se puede ajustar la visualización del mismo mediante las vistas en planta de cada una de las plantas, definiendo los elementos ocultos y visibles, o optar por la vista 3D del modelo en su conjunto, o de las diferentes partes en las que se divide (instalaciones, modelo arquitectónico, etc.). Para un correcto trabajo con el programa y el proyecto, después de la realización de las instalaciones, éstas se deben sincronizar, pulsando el botón ‘sincronizar’ de la parte superior derecha de la pantalla, con el modelo arquitectónico, para que se guarden de manera eficaz y todos los integrantes del proyecto tengan acceso a ellas. Las instalaciones se sincronizan con el proyecto, pero se guardan de manera ‘independiente’, es decir, si un integrante desea abrir el proyecto, puede elegir si también desea abrir las instalaciones, alguna en concreto, sólo el modelo arquitectónico, o todo. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA Para su realización se utiliza la aplicación mencionada anteriormente Cype Plumbing Water systems. 55 Confidential C Lo primero que es preciso realizar es la definición de la norma en función de la cual se van a realizar los cálculos, que en este caso va a ser el Documento Básico HS4 Suministro de agua del CTE. Al hacer esto, se fijan tanto el rango de presiones necesarias de los aparatos como los diámetros mínimos de algunas tuberías. Ilustración 33. Opciones de dimensionamiento instalación de fontanería CYPE. A continuación, se fija el emplazamiento del proyecto (Valladolid), para que queden definidas las condiciones de temperatura del agua fría abastecida y la temperatura exterior durante todos los meses del año. 56 Confidential C Ilustración 34. Selección localidad del proyecto en CYPE. Definidos estos primeros datos, y establecida la vista con la que se quiere trabajar, se puede empezar con el diseño. La aplicación tiene un menú en la parte superior, muy intuitivo, en la que aparecen las principales herramientas que van a ser utilizadas en este caso, como son los aparatos sanitarios, las tuberías y las opciones de cálculo y dimensionamiento de la instalación. Lo primero que se va a hacer es instalar los aparatos sanitarios en su ubicación, puesto que al ser un modelo IFC importado de otro programa, con los aparatos sanitarios de otro programa, estos no aparecen al abrir el proyecto en Cype. Se instala también un termo eléctrico de producción de ACS con acumulación con una capacidad de 30 litros y una temperatura de salida del agua caliente de 60⁰C. Instalados los aparatos, se procede al diseño de la instalación, de manera similar al realizado en los programas de ArchiCAD y Revit, empezando por la ubicación de la acometida en la esquina noroeste de la nave. Desde ahí se realiza el trazado de las tuberías de agua fría hasta los distintos aparatos y hasta el termo, y de agua caliente desde el termo hasta los diferentes aparatos en ambas plantas. Cype avisa si, por ejemplo, hay una llave de corte o un aparato que no ha sido conectado a la red con un mensaje para que se tenga en cuenta. Se establece que los diámetros de las tuberías sean, por defecto, de 20mm, y las de agua caliente contengan además un aislamiento de 2cm. Posteriormente se comprobará si es adecuado o no. También se establece que la presión en los 57 Confidential C aparatos sanitarios sea, por defecto, de 1 mca, el cual es muy bajo, pero no será relevante puesto que estos valores no van a ser definitivos. El método de trabajo de Cype consiste en seleccionar la planta sobre la que deseas trabajar y, utilizando la vista en planta de dicha planta, se va trazando el recorrido de cada tubería. Por defecto, genera las tuberías en la cota 0 de dicha planta, y la ubicación de estas viene determinada por la cota de los puntos de inicio, fin y cambio de dirección, por lo que para situarla en una cota concreta es preciso definir estas cotas posteriormente. Es preciso elegir el tipo de tubería que constituye cada tramo modelado, es decir, si es tramo de acometida, de local húmedo, montante o derivación individual o de aparato. Terminado el diseño de la instalación, se procede a su cálculo, presionando el botón de calculadora ubicado en el menú superior de la aplicación. Cype trabaja de tal manera, que verifica si las características de las tuberías y de los aparatos diseñados coinciden con las exigidas en la norma en función de la cual se realizan los cálculos. En caso de ser incorrecto o de que alguna verificación no se haya cumplido, genera un símbolo de error en la tubería o aparato que no cumple las condiciones mínimas de funcionamiento. En este caso, al haber introducido todas las dimensiones por defecto, se comprueba si cumplen con las especificaciones de la norma o no: Ilustración 35. Errores instalación de fontanería en CYPE. 64 Confidential C Si alguna medida de dimensionamiento se quiere mantener, aunque no cumpla las comprobaciones, se puede bloquear de tal manera que al autodimensionar el aparato o la tubería para que cumpla con las comprobaciones, lo hace sin modificar la medida bloqueada, y en función de la misma. 7.2 TEKTON 3D El siguiente programa de modelado y cálculo que se va a utilizar es Tekton 3D. El software se instala desde la página Imventa. Es un programa cuya finalidad es similar a la de Cype, permitiendo realizar tanto el proceso de modelado como el de cálculo de las instalaciones. Al descargar el programa, lo primero que se pide es abrir un modelo o realizar uno nuevo. Se abre el modelo arquitectónico en formato general .ifc, del que se entrará en profundidad posteriormente. Al abrir el modelo se puede optar por una vista 2D del modelo o una vista 3D. En la vista 2D del modelo, se trabaja desde la cota 0 de cada planta, pudiéndose definir la cota de cada tubería respecto de ella. En el mismo programa están integrados los módulos/capítulos para el diseño de las instalaciones, nombre que reciben las diferentes instalaciones que se pueden añadir al modelo arquitectónico, los cuales se van añadiendo al modelo existente y permite ir intercambiando la vista actual entre ellos y su calidad de visualización. 65 Confidential C Ilustración 44. Capítulos disponibles para un proyecto en TeKton 3D. INSTALACIÓN DE FONTANERÍA Una vez elegido el módulo de la instalación de fontanería, se observa que la principal norma de aplicación para su diseño vuelve a ser el Documento Básico HS4 del CTE, al igual que en los casos anteriores. Para el aislamiento térmico del ACS se utiliza el RITE. En el submenú propiedades del capítulo, se pueden visualizar, y si fuese preciso, ajustar, los valores límite en función de los cuales se van a realizar las comprobaciones de cálculo, así como las normativas de aplicación en cada caso. 66 Confidential C Ilustración 45. 'Propiedades del capítulo' fontanería TeKton 3D (1). Ilustración 46. 'Propiedades del capítulo' fontanería Tekton 3D (2). 67 Confidential C Realizados estos ajustes, se procede al diseño de la instalación de igual manera que en los demás programas. TeKton 3D cuenta en su biblioteca para la instalación de fontanería con los siguientes elementos: Ilustración 47. 'Propiedades del capítulo' fontanería TeKton 3D (3). 68 Confidential C Ilustración 48. Librería de elementos disponibles instalación de fontanería en TeKton 3D. Se cuenta también con tuberías por defecto para el diseño, que también pueden ser modificadas desde la pestaña propiedades del capítulo. Las utilizadas para esta instalación son de polietileno reticulado (PEX) de la serie 5,0 tanto para el AFS como para ACS. Para un mejor trazado de la instalación, está la opción de introducir un entramado en la visualización con una separación entre puntos de 0,1 metros, visible en cualquiera de las posibles vistas a elegir. En este caso, todas las tuberías son por defecto de color azul. Se realiza el modelo de la instalación, con unos diámetros que establece el propio programa por defecto, de manera similar a como se ha hecho en los demás programas. El resultado es el siguiente. 69 Confidential C Ilustración 49. Instalación de fontanería en TeKton 3D (1). Ilustración 50. Instalación de fontanería en TeKton 3D (2). 70 Confidential C Ilustración 51. Instalación de fontanería TeKton 3D (3). Ilustración 52. Instalación de fontanería TeKton 3D (4). 71 Confidential C Una vez diseñada la instalación con los valores por defecto, se va a calcular y realizar las comprobaciones necesarias para ver si el diseño actual es válido o hay que realizar alguna modificación. Tekton incluye dos opciones de cálculo para esta instalación, puesto que se puede realizar el cálculo y dimensionamiento de forma general o se puede realizar el cálculo “a grifos abiertos”, en el cual no se tienen en cuenta las redes de retorno de ACS, por lo que dimensiona todas las tuberías excepto las de retorno y todos los dispositivos excepto el recirculador de ACS. Es un proceso de cálculo parcial. En caso de elegir esta opción, el programa permite el cálculo del retorno de ACS de manera independiente. En este caso se realiza el cálculo de forma general. Cabe destacar que contrario a Cype, en el que si un diámetro no es correcto sale un aviso para que sea modificado, aunque luego esto se haga de forma automática, Tekton directamente, al calcular la instalación, re-dimensiona las tuberías cuyo diámetro no era el mínimo requerido. El resultado ha sido el siguiente: Ilustración 53. Instalación de fontanería TeKton 3D (5). 72 Confidential C Ilustración 5431. Instalación de fontanería TeKton 3D (6). Los avisos de errores en la realización de las comprobaciones o en el diseño de la instalación aparecen en la pestaña errores en la parte inferior de la pantalla. Corregidos éstos, se tiene el proceso de diseño y cálculo de la instalación completado. INSTALACIÓN DE SANEAMIENTO Para la realización de esta instalación es necesario crear un nuevo capítulo. Basta con únicamente elegir el de Instalación de Saneamiento que viene ya definido en la pestaña de capítulos nuevos. Al igual que en el caso anterior, a la hora de realizar las comprobaciones, lo hace por defecto con el Documento Básico HS5 del CTE. Al igual que en el caso de la instalación de fontanería, se podrán hacer modificaciones de los parámetros de cálculo en la pestaña de Propiedades del capítulo. 73 Confidential C Ilustración 55. 'Propiedades del capítulo' saneamiento TeKton 3D. En este caso, estos parámetros se dejan por defecto. A pesar de que los capítulos se van generando de manera independiente, al generar uno nuevo, como en este caso, lo primero que pregunta el programa es si se quiere sincronizar con alguno de los existentes de instalaciones con el que tenga algún tipo de relación. En este caso, se ofrece la posibilidad de sincronización con el capítulo de fontanería, de tal manera que los aparatos sanitarios insertados para el anterior aparecen también en este nuevo capítulo, en este caso como unidades de descarga en vez de como punto de consumo de agua. Al ser la primera vez que se utiliza este capítulo, el programa nos indica que asignemos los materiales de las diferentes tuberías que se pueden utilizar para esta instalación. Se asigna que todas sean de PVC. 80 Confidential C Cabe destacar la posibilidad de utilización del software DIALUX para el cálculo de las instalaciones eléctricas. Anteriormente, el trabajo con este programa era más tedioso puesto que no permitía el trabajo con archivos procedentes de otros programas, y era necesario el modelado completo del proyecto en este programa a partir de un archivo CAD (2D). Pese a encontrarse todavía en su versión BETA (en desarrollo), ya permite el trabajo con proyectos realizados en otros programas, lo que facilita enormemente la interoperabilidad y su uso. Dialux dispone, además, de una amplia biblioteca de elementos de diversos fabricantes lo que le aporta una enorme versatilidad para su uso. Es el programa más utilizado y extendido para el cálculo de instalaciones de iluminación. 8.- IMPORTACIÓN Y EXPORTACIÓN DE LOS MODELOS EN IFC Una vez realizado el diseño de la instalación en el programa de modelado, está la posibilidad de exportarlo como archivo IFC (.ifc). El IFC (Industry Foundation Classes) es un particular formato de datos que permite el intercambio de información entre diferentes programas sin pérdida o distorsión de datos. Se trata de un formato abierto, neutro, no controlado por los productores de software, nacido para facilitar la interoperabilidad entre varios operadores. El IFC ha sido pensado para contener todas las informaciones del edificio a lo largo de todo su ciclo de vida, desde el anteproyecto hasta la ejecución y su mantenimiento, pasando por las distintas fases de diseño y planificación. (BibLus, 2017) La arquitectura IFC basa su propia estructura sobre: • Nomenclatura de los elementos que componen el modelo. • Relaciones/conexiones entre los diferentes elementos que componen el modelo. • Propiedades asignadas a los elementos que componen el modelo. Los elementos están pensados para describir los componentes de los edificios, como por ejemplo las instalaciones, espacios, zonas, mobiliario, elementos estructurales (pilares, vigas, paredes, forjados etc.), incluyendo las propiedades específicas de cada objeto. Gracias a esta subdivisión es posible asociar a cada objeto parámetros como, por ejemplo: • forma • costes • necesidad de mantenimiento • posición • prestación energética • conexión con otros objetos • seguridad 81 Confidential C • características físicas y mecánicas Todos estos datos están generalmente codificados con uno de los tres formatos disponibles: - .ifc: formato de archivo predefinido basado sobre el estándar ISO-STEP. - .ifcxml: codificación basada sobre lenguaje XML. - .ifczip: archivo comprimido de uno de estos formatos, que pueden contener también material adjunto como PDF o imágenes. Dentro de las posibilidades de exportación a IFC, existen los llamados traductores IFC, que son las diferentes configuraciones posibles que se pueden dar al archivo exportado. La base de estos traductores son los esquemas de traducción, los cuales son las posibles configuraciones de exportación que se le pueden dar al archivo y que definen propiedades, unidades de medida, materiales o geometrías. Es muy importante una correcta elección de los parámetros y una revisión de que los objetos elegidos para exportar tienen correcta su clasificación como elemento ifc, porque esto va a ser determinante para que el archivo se importe de forma correcta a otro programa y éste sea capaz de abrirlo sin problema importando todos los elementos elegidos. El tiempo de exportación del IFC y su tamaño de almacenamiento también van a depender de la configuración elegida. Cabe destacar que muchas aplicaciones BIM ofrecen traductores optimizados para sus programas de cara a facilitar la posterior importación. Los esquemas IFC más destacados para los traductores son IFC 2x3 y, el más reciente y optimizado IFC 4 (el IFC 5 estaba programado para salir al mercado en 2020 pero aún no se ha producido su presentación), con sus múltiples configuraciones dentro de ellos. Hay que tener en cuenta que no todos los esquemas tienen que ser necesariamente compatibles con todas las aplicaciones. A la hora de importar un IFC, la mayoría de los programas dejan elegir entre importar un modelo IFC o vincular un modelo IFC. La diferencia radica en que en el vínculo es sensible a modificaciones en otros programas o por parte de otros usuarios puesto que se va actualizando automáticamente, pero sólo permite modificaciones en el programa de origen. En cambio, si se importa el modelo IFC, éste sí que va a poder ser modificado en el programa que se esté utilizando, pero, por el contrario, no se va a actualizar antes posibles modificaciones simultáneas ajenas. COMPARATIVA ESQUEMAS IFC E INTEROPERABILIDAD Para realizar la comparativa entre los diferentes esquemas IFC disponibles, se va a realizar un modelo arquitectónico básico, compuesto por cuatro muros, seis pilares, tres vigas, dos forjados, dos tabiques con diferentes alturas y una cubierta, y se va a realizar su exportación en tres formatos IFC diferentes desde ArchiCAD. Una herramienta muy útil y versátil para el trabajo con IFCs es BIMCollab, un visualizador de modelos para abrir cualquier archivo IFC que incluye vías inteligentes para ayudar al usuario a encontrar y visualizar errores en la 82 Confidential C información. Una de sus aplicaciones más destacadas es la posibilidad de trabajar de forma conjunta con otros miembros de forma online para analizar los resultados de la exportación, visualizar posibles incidencias en el modelo, agregar comentarios o asignar tareas a un integrante del equipo. Éste es el programa que se va a utilizar para importar los archivos IFC creados. De esta manera, se observará cual es el formato que este visualizador interpreta de forma óptima. Los tres esquemas de exportación utilizados son: Ilustración 65. Traductor IFC. Esquema IFC 4 Design Transfer View. 83 Confidential C Ilustración 66. Traductor IFC. Esquema IFC 4 Reference View. Ilustración 67. Traductor IFC. Esquema IFC 2x3 Coordination View Version 2.0. 84 Confidential C Los tres traductores elegidos tienen las definiciones por defecto del programa. El modelo realizado en ArchiCAD es: Ilustración 68. Modelo prueba interoperabilidad ArchiCAD. Una vez realizado el modelo en ArchiCAD, se procede a su exportación en los diferentes traductores. Puesto que es un proyecto muy pequeño, el tiempo de exportación ha sido irrelevante, pero en el caso de proyectos más extensos, como es el caso de la nave objeto de estudio, el tiempo de exportación se ve reducido si el traductor utilizado es IFC 4. En este caso, la primera diferencia se observa al analizar el espacio ocupado por los IFC creados: 85 Confidential C Ilustración 69. Tamaño de almacenamiento del modelo de prueba en función del traductor utilizado. Como se ve en la Ilustración 69, el tamaño ocupado por el archivo en IFC 4 Design Transfer View ocupa menos que el archivo en versión 2x3 Coordination View. En cambio, el archivo exportado en IFC 4 Reference View es el más pesado. Antes de exportarlo, hay que tener en cuenta diversos aspectos del programa, puesto que sino la exportación no va a ser completa. En primer lugar, hay que tener mucho cuidado de vigilar que la clasificación de los elementos que forman el proyecto en ArchiCAD sea la correcta, porque si no, BIMcollab no va a ser capaz de entender la información que se importa de forma correcta. Una vez elegido el esquema, es preciso definir, entre otros, los elementos que se precisan convertir, las clasificaciones de los elementos, el tipo de geometría, las propiedades de los elementos o la conversión de datos y unidades. ArchiCAD genera un número de identificación único para cada elemento denominado GUID (Global Unique Identifier), el cual se mantiene automáticamente al realizar la exportación y que es muy útil en caso de trabajos colaborativos para que no se mezclen elementos iguales creados por personas diferentes. También en el caso de exportaciones tiene un rol fundamental, puesto que, si un elemento genera un error en el proceso, este error vendrá definido por el GUID del elemento que lo ha generado, el cual hará posible reconocerle en el modelo a través de una búsqueda mediante el identificador. (ESPACIO BIM, 2017) Cabe destacar que la mayoría de los programas traen asociada una biblioteca de elementos la cual es exclusiva del programa, por lo que, si fuese necesario exportar el archivo e importarle en otro programa, es muy probable que los elementos no se generasen en este nuevo programa. Lo que se suele hacer en estos casos, es recurrir a una biblioteca de elementos de un fabricante en concreto que esté 86 Confidential C disponible en ambos programas (o en los programas que se vayan a utilizar), lo que posibilitaría el trabajo con los mismos elementos desde diferentes programas. Una vez tenidas en cuenta las consideraciones anteriores, se importan los tres archivos creados en BIMcollab. El resultado es: Ilustración 70. Exportación General 2x3 Coordination View Version 2.0 en BIMcollab. 87 Confidential C Ilustración 71. Exportación General IFC 4 Design Transfer View en BIMcollab. Ilustración 72. Exportación IFC 4 Reference View en BIMcollab. 88 Confidential C En la visualización de los archivos se observa otra diferencia. El esquema IFC 2x3 Coordination View es el más antiguo, y en su visualización se puede observar que el programa de exportación espera que las intersecciones sean generadas por el programa al que se va a importar el archivo, es decir, que no genera intersecciones entre objetos, aunque se corten. El IFC generado con el esquema IFC4 Design Transfer View tiene una visualización muy similar al IFC generado en el esquema 2x3, con la misma característica de que no genera intersecciones puesto que espera que sean generadas por el programa en el que se va a importar el archivo. Ocupa menos por el motivo de que es un esquema más reciente y optimizado. El IFC generado con el esquema IFC4 Reference View se observa que tiene una visualización más exacta, sacrificando para ello el tipo de elemento, es decir, por ejemplo, una viga no la guarda como viga sino como objeto genérico, a la hora de importarlo a un nuevo programa. El archivo ocupa un mayor espacio por el hecho de que proporciona una mejor visualización. En este caso sí que se generan las intersecciones entre elementos que se cortan. COMPARATIVA INTEROPERABILIDAD IFC ENTRE CYPE Y TEKTON 3D A continuación, se va a realizar una comparativa entre los IFCs generados por Cype y por TeKton 3D a partir de la instalación de fontanería creada en los dos programas. Al importar el IFC de TeKton, el propio programa pregunta al usuario cuáles son los elementos para exportar, el formato o la localización, muy útil puesto que deja referenciar la instalación creada respecto de unas coordenadas a elegir por el usuario, o permite referenciarlo respecto de otro IFC que ya haya sido creado. En cuanto a Cype, la generación del IFC ha generado problemas, puesto que se debería guardar una copia del IFC de forma automática a nivel local en el ordenador y otra en BIMserver.center al actualizar el archivo, pero al hacerlo únicamente se genera un archivo que está vacío. Se contacta con Atención al Cliente de Cype, los cuales no son capaces de resolver el problema, por lo que el archivo de Cype no se ha podido generar. Se elabora una tabla en este caso, sólo del IFC generado por TeKton e importado en el visualizador BIMcollab, en la que se refleja la cantidad y la calidad de la información compartida en el archivo. 89 Confidential C Ilustración 73. Opciones exportación IFC de un modelo creado en TeKton 3D. La tabla es: MODELO Tekton 3D Generalidades: Integridad del fichero (se puede abrir y visualizar correctamente) ✓ Tamaño del fichero inferior al límite fijado en el BEP - Nombre del archivo nativo coincide con el protocolo de nomenclatura ✓ Nombre del archivo IFC coincide con el protocolo de nomenclatura ✓ 96 Confidential C PROGRAMAS DE DISEÑO PROGRAMAS DE CÁLCULO ARCHICAD REVIT CYPE TEKTON 3D OBSERVACIONES PROYECTOS PEQUEÑOS ✓ ✓ ✓ ✓ Viviendas Locales Naves industriales PROYECTOS MEDIANOS ✓ ✓ ✓ ✓ Áreas residenciales PROYECTOS GRANDES ✓ ✓ X X Centros comerciales Hospitales Además de esta primera clasificación en función del tipo de proyecto y, atendiendo a la comparativa realizada en el punto 9, se puede observar que los programas más completos son ArchiCad y Revit, los cuales, a pesar de que, por ejemplo, el primero no es capaz de calcular, compensa ese hecho con su buen trabajo con los IFC y su facilidad de uso. Revit destaca sobre todo por su facilidad con el trazado y su gran uso a nivel global, lo que provoca que haya infinidad de recursos online para aprender a trabajar con él. Además, es capaz de calcular. El uso de cualquiera de los dos siempre va a ser una buena opción. Como se ha visto anteriormente, Revit también ofrece la posibilidad de introducir plugins, los cuales se ha visto que optimizan su rendimiento. Aunque su comparativa no es concluyente al cien por cien puesto que no todos realizan la misma función, se podría decir que con respecto a la utilidad/rentabilidad que se podría obtener de ellos y su relación calidad-precio, la más útil puede ser Color Splasher, puesto que es la más versátil para el trabajo en BIM. A continuación, se situaría Avoid MEP Clashes, puesto que su relación calidad-precio es muy buena y puede ayudar a modelar de forma eficaz. Design Master RT Electrical se situaría en tercer lugar, debido a que su diseño del esquema en AutoCAD hace que su uso sea más tedioso. En último lugar se situaría MEP Easy Section, puesto que no permite su uso de cara a la conformación de planos. En un escalón inferior se situarían Cype y TeKton 3D. Cype a veces genera problemas con los IFC, además de no permitir el modelado en 3D. También el hecho de que te eche del programa a la hora de calcular si hay errores geométricos le deja en mal lugar. TeKton, en cambio, es un programa muy versátil el cual es sencillo de aprender y ofrece muchas soluciones con un rápido y sencillo proceso de modelado. Le lastra el hecho de que está muy poco extendido y su uso es todavía muy minoritario, pero respecto a Cype, le saca una clara ventaja. Como posibles líneas futuras de trabajo, se podría realizar la comparativa utilizando más programas BIM, como SketchUP o AllPlan y observar su forma de trabajo. 97 Confidential C 11.- BIBLIOGRAFÍA Y NORMATIVA CONSULTADA 3D natives. (12 de Febrero de 2020). Obtenido de ¿Cuáles son las características del software SketchUp?: https://www.3dnatives.com/es/caracteristicas-delsoftware-sketchup-120220202/#! ALLPLAN. (s.f.). Obtenido de ¿Qué es BIM?: https://www.allplan.com/es/bim/building-information-modeling-con-allplan/ arquiPARADOS. (s.f.). Obtenido de ¿Qué son los BIM Levels?: https://www.arquiparados.com/t834-que-son-los-niveles-bim-bim-levels ASIDEK. (s.f.). Obtenido de Utilizan BIM para la construcción del aeropuerto más grande del mundo: https://www.asidek.es/bim-para-el-aeropuerto-masgrande-del-mundo/ BibLus. (20 de Marzo de 2017). 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