Revista Productos y Soluciones

El acero en la construcción 4.0

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El acero es uno de lo materiales más importantes en la construcción. Además, es una industria que ha estado constantemente a la vanguardia de la tecnología. Actualmente, el concepto de construcción 4.0 evidencia nuevos retos que esta industria debe asumir con la finalidad de alcanzar una mejora en todos los ámbitos.

En estos nuevos tiempos, el sector construcción tiene el desafío de avanzar en la cuarta revolución industrial. Para ello debe tomar en cuenta dos factores muy importantes: la industrialización de los procesos constructivos y la digitalización. Con esto, el sector debe ayudarse y complementarse de medios tecnológicos que permitan cambiar el paradigma que aún existe en muchos mercados y cambiar el modo de trabajo por uno mucho más eficiente y provechoso.

Esto quiere decir que no se trata solo de adquirir tecnología de última generación. La innovación del mercado es importante, pero solo funcionará de manera óptima si el factor humano también es consciente del cambio que se debe asumir en favor de todo el conjunto, es decir, de la empresa, del cliente, del contratista, del trabajador, del sector, del medioambiente, etcétera.      

Este artículo fue publicado en la edición Mayo – Junio 2020 con el auspicio de las siguientes empresas

En ese sentido, se empieza a hablar de la Construcción 4.0, para diferenciarla del enfoque tradicional que se tiene de este sector que es uno de lo más atrasados en cuanto a digitalización en el mundo. Esta nueva visión de esta actividad económica (una de las más importantes en el país) implica que el potencial digital moderno se ponga en función de mejorar los tiempos, los costos, las gestiones, y el uso eficiente de los recursos.

Uno de los materiales más usados e innovadores en el sector constructivo es el acero. Este es usado en una gran diversidad de proyectos de construcción civil, ya sea como estructuras metálicas o como refuerzos de estructuras de concreto armado. Además, es una de las principales industrias del sector construcción que se adaptado a los constates cambios tecnológicos.  A continuación, presentamos el enfoque que tienen Aceros Arequipa y Ferralia sobre este tema, cada una desde sus experiencias y visiones particulares.

Aceros Arequipa

Polígono de Tiro. Juegos Panamericanos Lima 2019
(Modelo BIM de Estructuras Metálicas) – Aceros Arequipa

El ingeniero Felipe Quiroz, director de TSC Innovation, empresa de ingeniería de la Corporación Aceros Arequipa, indica que el acero “es la partida más incidente en un proyecto de construcción y desde mi punto de vista puede ser el motor que jala hacia una nueva forma de construcción basada en componentes industrializados, estrategias de integración temprana y herramientas tecnológicas que brindan datos para una gestión optima que permita lograr los objetivos de plazo, costo y ahora claro la reducción de labor en terreno de los proyectos de construcción”.

En cuanto a la industria de la estructura metálica, el ingeniero Quiroz señala que es la más avanzada en lo que se refiere a la automatización industrial. “Se han utilizado modelos para fabricar por medios automatizados y en talleres fuera de obra por más de 20 años, incluso antes de que se acuñen los términos BIM o fabricación digital”, añade.

Puente Nanay (modelo BIM estructural) – Aceros Arequipa

Asimismo, sostiene que los proyectos en general pueden verse beneficiados con la implementación del Building Information Modeling (BIM).  “La información de los modelos BIM de producción en etapas iniciales del desarrollo del diseño puede dar una importante mejora a los proyectos en general, acuerdos Cliente-Proveedor-Constructor deben desarrollarse, la conectividad entre los procesos productivos de planta y obra se tiene que dar con la utilización de sistemas inicialmente hechos a medida, basados en el software de producción de planta y la tecnología BIM”, explica.

De igual manera, pone énfasis en señalar que TSC Innovation viene gestionando proyectos desde Perú, con profesionales peruanos a un nivel que no tiene nada que envidiar a los principales países de América y Europa. “Estos profesionales son la base para lograr acelerar la industrialización de todo el sector”, manifiesta.

Aeropuerto de Lima (Pilotes prearmados) – Aceros Arequipa

En cuanto al acero de refuerzo para estructuras de concreto, el representante de Aceros Arequipa señala que en este caso hay una gran oportunidad de modificar el proceso tradicional de suministro de acero en las obras, el cual aún es muy utilizado incluso por empresas de vanguardia. Sin embargo, considerando las actuales circunstancias que aquejan a todo el globo, debido a la pandemia de la COVID-19, el ingeniero Quiroz considera fundamental la reducción máxima de las horas hombre en las obras, puesto que aproximadamente el 50 % de las horas hombre en la construcción del casco estructural se concentra en las labores de armadura.

“Si antes de esta pandemia ya se tenía que industrializar [el sector], ahora no se puede pensar que una obra se realice de manera tradicional”, señala. Por ello considera que la etapa después de la pandemia del coronavirus obligará a prefabricar para reducir las horas de labor en obra. Por esta razón −indica− los talleres de prefabricado deberán optimizar sus procesos y se automatizarán aún más, puesto que la aplicación de las tecnologías 4.0, como internet de las cosas, inteligencia artificial, ciberseguridad, entre otras, cubren necesidades importantes que se tendrán, como la necesidad de proveedores confiables para las constructoras que hará necesaria la conectividad taller-obra.

“En este sentido, en la Corporación Aceros Arequipa nos encontramos en un momento muy importante de desarrollo hacia la industrialización; pudimos felizmente, desde hace 3 años, incluir modelos BIM con la compra del Acero Dimensionado y, hace más de un año, con el servicio de Acero Instalado, nos encontramos transformando la partida estructural para integrar los modelos BIM al proceso de producción del casco y a un incremento de Acero Dimensionado Prearmado en taller para lograr la reducción de horas de labor en terreno. Hemos comprobado una reducción de entre 50 % y 60 % de reducción de horas de labor en obra con el uso de Acero Dimensionado Prearmado”, sostiene.

Tecnología e integración

Edificio Vistamar (captura de data en campo) -Aceros Arequipa

Como se mencionó líneas arriba, la tecnología es una de las herramientas protagonistas en la ambiciosa empresa de llevar al sector a la construcción 4.0. Sobre esta, el Ing. Quiroz señala: “La tecnología actual permite niveles de colaboración nunca antes vistos en construcción. Este desarrollo puede generar beneficios a los proyectos si se establece estrategias de integración temprana con todos los involucrados del proyecto”.

La principal herramienta tecnológica que utiliza Aceros Arequipa es el BIM, cuya implementación permite visualizar y asegurar la prefabricación. Asimismo, brinda los datos para la fabricación automatizada. “Los talleres y plantas industriales deben ya contar con equipos además conectados entre sí para poder optimizar sus costos de producción. Esta información no solo debe quedarse en el taller, los proyectos de construcción deben tener los medios necesarios para utilizar estos datos y analizarlos en conjuntos con los resultados de los trabajos hechos in situ”, agrega.

Además, sostiene que TSC Innovation, empresa especialista en construcción virtual con proyectos en América y Europa, con la finalidad de hacer lograr el objetivo de sus clientes, implementó en sus procesos internos la metodología Virtual Design Construction (VDC), la cual “es una nueva forma de gestionar proyectos de diseño y construcción que se cimenta en la colaboración temprana de todos los involucrados siguiendo procesos basados en Lean que utilizan fuente informativa de modelos BIM”.

Mina Quellaveco (conversión a prearmado) – Aceros Arequipa

También señala que la corporación a la que representa está trabajando en una herramienta basada en tecnología BIM, herramientas Lean y algoritmos de inteligencia artificial que le permite al cliente planificar a partir de información en tiempo real del estado del material en taller y data capturada en campo. “La inteligencia artificial nos permite analizar la abundante información que se obtiene de nuestra planta y de obra, los algoritmos aprenden a identificar exactamente de las variables y patrones que generan el no cumplimiento de lo planificado, creemos que esta asistencia o complemento tecnológico es lo que se necesita para elevar los niveles de industrialización del sector”, comenta y agrega:

“Con ello, por ejemplo, en una reunión de plan semanal, podremos comprometernos con un alto porcentaje de certeza e identificar las restricciones en planta y obra para cumplir con la llegada y/o instalación del material necesario para la ejecución respectiva”.

Pero, es importante aclarar−señala el ingeniero− que el BIM es solo la tecnología, la mejora en la gestión del acero y lograr resultados se dará en base a las estrategias de integración que se apliquen.

Puente Escardo (modelo BIM estructural, incluye postensado) – Aceros Arequipa

“El modelo BIM desde el diseño puede asegurar que el producto sea compatible, pero sin la inclusión del constructor en el desarrollo, el diseño no será construible. Asimismo, un modelo hecho en colaboración con el constructor puede quedar obsoleto sin la inclusión de los componentes industrializados que normalmente ingresan en etapas tardías”, advierte.

En ese sentido, considera que la mejora en la gestión dependerá de la diagramación del proceso. “Pero cualquiera sea el proceso será mejor si se utiliza modelos BIM −asegura−; la fuente de información para herramientas como Last Planner System debe ser BIM”, insiste.

El especialista de Aceros Arequipa reconoce en esta nueva visión de la construcción la oportunidad de alcanzar importantes beneficios para los proyectos del sector.

“La industria se encuentra ante la gran oportunidad de dar un salto que los lleve a reducir plazos y costos como no se había visto antes. El aumento del porcentaje de componentes industrializados debe ir de la mano de la integración de herramientas Lean con un sistema de gestión que permita el seguimiento en línea del estado de los componentes prefabricados en taller, modelos BIM y data capturada en terreno”, enfatiza.

Sostenibilidad

Túnel Chancay (prearmado con realidad aumentada) – Aceros Arequipa

El acero es el material de construcción más sostenible, asegura el ingeniero Quiroz. La tasa de reciclaje que tiene esta aleación supera el 90 %; es decir, casi todo el acero incorporado en una obra de construcción es recuperable. Además, el especialista indica que con las soluciones de prefabricación y los procesos adecuados basados en Lean permiten el uso óptimo de los recursos materiales y de mano de obra que minimiza el impacto de la construcción en el planeta, pues se reducen los desperdicios, los plazos y los recursos de producción.

“Tener un alto grado de confiabilidad de cumplimiento del plan y el detalle virtual de lo que se producirá son los requisitos para el éxito de un proyecto, y esto se logra con la sinergia de modelos BIM detallados para producción real y procesos apalancados en tecnología 4.0 y Lean”, puntualiza.

FERRALIA

Centro Comercial (Lima) – Ferralia

El ingeniero Ignacio Cores, de la empresa Ferralia, indica que para abarcar el tema es importante tomar en cuenta que la solución que propone su representada en cuanto a la ejecución del acero de refuerzo en obras de construcción, “se maneja en dos campos completamente diferentes”: la modelación de la Ingeniería de detalle, la habilitación y el armado del acero desde plantas industriales, con una filosofía de manufacturación; y la instalación del acero habilitado y armado en obra.

El ingeniero Cores considera que la Cuarta Revolución Industrial (Industria 4.0 y Construcción 4.0) aún está tomando forma y se basa en “una suma de conceptos que se están ordenando en la idea final de cómo debe orientarse la industria de cara a un futuro inmediato y muy próximo, para ser más rentable, flexible, dinámico y con vocación al cliente”.

Asimismo, sostiene que la industria 4.0 demanda el uso de elementos tecnológicos como la robotización de los puestos de trabajo, la fabricación aditiva (impresión 3D), simulación virtual de los nuevos productos, carga de los datos en la nube para que pueda ser consultada bajo cualquier situación, el internet de las cosas, etcétera; y tiene como ideal la creación de empresas inteligentes en las que exista la automatización de todos los procesos y servicios. Esto se lograría mediante la digitalización de todas las funciones de la empresa, mediante el empleo de sistemas informáticos integrados que permitan la recolección de datos y su análisis en tiempo real con la finalidad de lograr los máximos beneficios para el cliente y la empresa.

Modelamiento de encaje de conectores y Armadura con conectores – Ferralia.

“Con esta integración digital de todas las funciones de la empresa y, durante el desarrollo de la gestión de la misma en su día a día, los sistemas informáticos irán recolectando y arrojando minuto a minuto, una gran cantidad de datos en tiempo real, los cuales pasarán a ser analizados por la propia inteligencia artificial del sistema; y en base a los parámetros de optimización, eficiencia y servicio al cliente, esta propia inteligencia artificial, podrá autogestionar el día a día de la empresa”, indica.

Dicho esto, en cuanto a cómo Ferralia en su calidad de industria manufacturera del acero encamina la industria de este material hacia la construcción 4.0, el ingeniero Cores señala que la empresa a la que representa ha dado grandes pasos en los últimos años en referencia al aprovechamiento e integración de las nuevas tecnologías. Esto con la finalidad de consolidar una mayor digitalización en su estructura de producción y control, con inclusiones de ERP’s en sus procesos, con avances significativos en su fase de ingeniería y modelamiento (con experiencias propias en el modelamiento BIM, en la fase de implementación) y con el proyecto de interconexión de la maquinaria directamente a las órdenes de la Oficina técnica. “Estamos en un camino que ya ha arrancado y que va enfocado en un plan mucho más ambicioso e integrados a nivel de Grupo”, refiere el experto.

Por otro lado, para referirse a cómo Ferralia enfoca la nueva revolución industrial hacia la construcción 4.0, desde su condición de empresa activa en las obras de construcción, el ingeniero Cores considera importante poner énfasis en lo siguiente:

“Sucede que en la construcción concurren innumerables oficios: excavadores (movimiento de tierras), gruistas, camiones, albañiles, electricistas, gasfiteros, encofradores, y un largo etcétera. También sucede que cada uno de estos oficios aporta sus maquinarias, sus procedimientos, su personal, su tecnología para el desarrollo de la obra (grúas, excavadoras, volquetes, dragas, motoniveladoras, andamios, encofrado, etcétera). Todo ello corresponde a actividades muy dispares, poco conexas, para las que aún no existe una tecnología tal que pueda integrar esta organización, coordinando, gestionando y obteniendo información relevante que pueda ser analizada por un sistema informático y una vez procesada tal información, tome decisiones a transmitir a los equipos y a las máquinas de obra”.

Esto, según el ingeniero Cores, hace poco viable el traslado de la industria 4.0 a la construcción 4.0, debido a que aún no se cuenta con la tecnología suficiente para lograrlo.

“Ante las situaciones planteadas, gran parte de los consultores dedicados a la implantación de la construcción 4.0 abogan por la instalación en los proyectos, de aplicaciones informáticas integradas a todos los niveles (con bases de modelamiento BIM, realidad virtual y realidad aumentada), que abarquen la información global del diseño y avance del proyecto sobre una programación previa, con carga de datos manual al momento de producirse, para, de esta manera, tener controlado ,casi en tiempo real, el desarrollo de la obra. Pero esto no logra del todo exportar la filosofía de la revolución Industria 4.0 a la construcción 4.0”, explica.

Por ello, el especialista de Ferralia considera que para que el sector construcción se aproxime a las metas de la industria 4.0 (y de esta, a la construcción 4.0) es necesario concebir “la construcción con criterios industriales”, es decir, no se le debería percibir como una serie de desarrollos constructivos, sino como procesos productivos consecutivos que busquen el impulso industrial decisivo, con lo cual se puede asegurar la fiabilidad, la seguridad, la economicidad, la ausencia de tiempos muertos; en definitiva, la eficiencia.

“Si conseguimos que una obra se asemeje −en la manera de lo posible y salvando las distancias− a una factoría de montaje en cadena, entonces habremos dado un gran paso hacia la construcción 4.0”, manifiesta y agrega:

“En este sentido, Ferralia aporta a la construcción un gran valor industrial con el suministro de aceros habilitados, mallas electrosoldadas, y aceros armados a obra, con un prediseño devenido del modelamiento de la estructura por medio de la ingeniería de detalle, con la identificación del material en lo referente a la estructura a la que pertenece y su posición dentro de dicha estructura, con los consiguientes ahorros de mano de obra a desarrollar en campo al suministrar el material totalmente industrializado, y con el aporte de calidad que es inherente a los productos devenidos de la industria manufacturera”.

Papel de la Tecnología

Como ya lo manifestó líneas arriba, el ingeniero Cores considera a las nuevas tecnologías como los pilares de la industria 4.0; sin embargo, en el caso de la construcción 4.0, el factor tecnológico es importante mas no suficiente. Para este fin, sostiene es esencial intentar imitar en la construcción el modelo de las industrias de manufacturas.  

“Como es evidente, esta revolución industrial en la concepción de la construcción, debe comenzar en el diseño del proyecto a ejecutar, de tal manera que su planteamiento constructivo permita realizarse en procedimientos productivos, con lógicas de secuencias industriales. En este sentido quizás deberíamos de pensar en el crecimiento de una industria auxiliar de la construcción, algo así como las que ya existen en la industria automovilística o en la industria naval, donde se fabrican aquellas piezas, que seguidamente serán encajadas en la línea de producción para, por último, llegar al producto final”, indica.

Viaducto de Dovelas en voladizos sucesivos – Ferralia

Fuera de ello, señala que el papel o el encaje de las nuevas tecnologías a la construcción 4.0 aún están por moldearse, y estas vendrían a aplicarse de la siguiente manera:

La creación y optimización del Modelo Constructivo-Productivo se realizaría a través de la simulación y/o modelamiento en 3D del proyecto, conjuntamente con el aprendizaje de otros proyectos devenidos de la toma de datos en tiempo real (Big Data), la aplicación de la realidad virtual y/o aumentada, de la innovación en cuanto a procesos, el apoyo de una industria auxiliar, etcétera.

La gestión de la obra en su ciclo de vida constructivo mediante la toma de datos en tiempo real (Big Data), la disposición de estos datos en cualquier lugar y situación (Cloud Computing), el control del estado y situación de los elementos (Internet de las cosas), la simulación y/o modelamiento en 3D del proyecto, entre otros.

La innovación de nuevos procesos. En este apartado, además de todas las innovaciones ya expuestas en los anteriores puntos, se emplearía la robótica, la automatización y la fabricación aditiva (impresiones en 3D).

Sostenibilidad

Dovelas Revestimiento de túneles del Metro 2 (Lima) Modelamiento y armadura – Ferralia

El ingeniero Cores indica que la construcción de proyectos en los que tanto su diseño como su ejecución se apoyan en las nuevas tecnologías, favorece la sostenibilidad del negocio y del medioambiente. Esto se evidencia en lo siguiente:

− Diseñar mejor los procesos, implicará el acortar los tiempos de ejecución, y por ende disminuir los consumos de energía, luz y agua, durante su construcción.

− Si gracias a las nuevas tecnologías podemos diseñar la estructura e instalaciones del proyecto, con perfecta exactitud; ello disminuirá considerablemente los márgenes de error en su ejecución y, por ende, consumiremos menos recursos.

− La programación detallada del proyecto nos permitirá ejercitar la reutilización de los consumos, aparejos e insumos.

− Construir mejor hará que le hagamos menos daño al medioambiente.

− Disminuir el tiempo de ejecución de los proyectos implicará menores costes y más ahorros en las gestiones del día a día. “Todas estas ventajas no son nada desdeñables, pero para buscar la contribución plena y total a la sostenibilidad del ambiente por parte del sector de la construcción, este debe perseguir también la aplicación de criterios de sostenibilidad a lo largo de toda la vida útil del edificio; racionalizando, reutilizando, ahorrando y conservando los materiales, el agua y las energías”, agrega el ingeniero de Ferralia.

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