
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE

HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y CIVIL

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE

INGENIERO CIVIL

uso del diseño virtual y construcción (vdc-bim) para la optimización de

tiempo (4d) y costo (5d) en la etapa de planificación, ejecución y control

de un proyecto por administración directa

PRESENTADO POR:

FRANK KIBER QUISPE PORRAS

ASESOR:

MSc. Ing. HEMERSON LIZARBE ALARCÓN

Ayacucho - Perú

2019


Resumen

La siguiente investigación muestra el uso y aplicación de los modelos virtuales en las etapas

de un proyecto según el PMBOK, optimizando los recursos en su adecuada estimación de

tiempos y costos en la planificacion, ejecución y control. La investigación es aplicada al pro-

yecto: Mejoramiento de prestación de servicios educativos del nivel primaria y secundaria de

la I.E. Nuestra señora de las Mercedes distrito de Ayacucho-Huamanga -Ayacucho, ejecutada

por el Gobierno Regional de Ayacucho (GRA).

Los resultados obtenidos tras el usos de los modelos virtuales (VDC) son aminorar las causas

que conllevan a paralizar, solicitar ampliaciones de plazo, re-formulación de expediente entre

otros durante la ejecución. La elaboración de un plan de dirección en el proceso de planifi-

cación usando como herramienta los modelos virtuales, aśı como en la de gestión y control

ayudan a obtener un metrado más próximo y real, ofreciendo un calendario de recursos sujeto

a las necesidades reales del proyecto la misma que permite hacer coordinaciones idóneas de

loǵıstica con la entidad evitando retrasos en el abastecimiento de los recursos. Aśı mismo la

visualización de la simulación 4D ayuda a administrar mejor la ejecución de las actividades

a programar, siendo esta entendible para cualquier interesado en saber el estado y/o avance

del proyecto. Concluyendo que los modelos virtuales ayudan en cada proceso del proyecto,

optimizando el tiempo 4D y los costos 5D según la metodoloǵıa BIM.

PALABRAS CLAVES: Tiempo, costo, planificación, ejecución, control, modelos virtuales

y administración directa.


.

ABSTRACT

The following research shows the use and application of virtual models in the stages of a

project according to the PMBOK, optimizing the resources, times and costs in the planning,

execution and control. The research is applied to the project: Improvement of the provision

of educational services at the primary and secondary level of the I.E. Our Lady of the Mer-

cedes district of Ayacucho-Huamanga -Ayacucho, executed by the Regional Government of

Ayacucho (GRA).

Among the results obtained after the use of virtual models (VDC) are to reduce the causes

that lead to paralysis, request extensions of time, re-formulation of file among others during

execution. The elaboration of a management plan in the planning process using as a tool

the virtual models, as well as in the management and control obtaining a closer and real

metered, offering a calendar of resources subject to the real needs of the project, the same

which allows logistics coordination with the entity avoiding delays in the supply. Likewise,

the visualization of the 4D simulation helps to better manage the execution of the activities

to be programmed, being this understandable for anyone interested in knowing the status

and / or progress of the project. Reaching the conclusion that the virtual models help in each

project process, optimizing the 4D time and the 5D costs according to the BIM methodology.

KEY WORDS: Time, cost, planning, execution, control, virtual models and direct admi-

nistration.


Introducción

Dentro de los últimos años los reportes de la situación de obras ejecutadas por administración

directa, arrojan reportes preocupantes. La metodoloǵıa empleada no garantiza la adecuada

administración de los recursos en un proyecto. La falta de elaboración de un plan de direc-

ción de un proyecto, como la inadecuada elaboración de cronograma de ejecución de obra,

aśı como la administración de los recursos como mano de obra, materiales y maquinarias,

incompatibilidad de planos de las diferentes especialidades, sumado a ello los constantes

problemas de abastecimiento de materiales por parte de las entidades suman las causas de

ampliaciones de plazo, las paralización, reformulación de expediente, entre otros. No siendo

ajeno la situación de la región de Ayacucho, que a inicios de 2019 se reportaron 30 obras

paralizadas ejecutadas por el Gobierno Regional.

La ayuda del uso de modelos virtuales dentro de la elaboración de un plan de dirección del

proyecto en la planificación, como en la ejecución garantiza un adecuado control y gestión

durante la duración de proyecto, garantizando una adecuada administración de los recursos

en coordinación con los involucrados, responsables y beneficiarios del proyecto.

La presente investigación muestra los beneficios del uso de los modelos virtuales aplicado a

un proyecto ejecutado por administración directa, la misma que tras el uso de estos modelos

muestra detalles de mejora en la administraciones de los recursos, el correcto seguimiento y

control durante la ejecución del proyecto, mostrando sobre todo el trabajo colaborativo entre

todos los involucrados del proyecto y aśı garantizar la culminación en el tiempo y el costo

previsto.


.

Dedicatoria

A mi madre Haydee por el apoyo tan cariñoso y maternal en seguir

adelante, a perseverar hasta lograr cumplir mis metas propuestas y

por ser para mi un ejemplo de vida.

A mi padre Alipio por sus palabras de apoyo y de formación a inicios

de mi niñez.


.

Agradecimiento

Agradecer a mi alma mater la Universidad Nacional de San

Cristibal de Huamanga por el conocimiento adquirido en sus

aulas durante mi estad́ıa como universitario.

Al Gobierno Regional de Ayacucho, por permitirme tener ac-

ceso a la documentación necesaria para realizar la presente

investigación.

Al ingeniero Hemerson Lizarbe Alarcon asesor de la siguiente

tesis, por su apoyo en la elaboración de la siguiente investi-

gación, aśı mismo expresarle la admiración que le tengo

A los ingenieros Edmundo Canchari Gutierrez y Jaime Ben-

dezú Padro, miembros y jurados de la revisión de la presente

investigación, por las acotaciones y recomendaciones en la

mejora de la presente tesis.

Agradecer también a la Ing. Gianinna M. Tipe Anaya por su

ayuda en la recopilación de información.


iv

Índice general

Portada I

Resumen I

Resumen I

Introducción I

Dedicatoria II

Agradecimientos III

Índice general IV

Índice de figuras X

Índice de cuadros XV

Acrónimo I

1. Planteamiento del problema 1

1.1. Descripción del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

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v

1.2. Delimitación del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2.1. Delimitación espacial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2.2. Delimitación temporal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.3. Temática y unidad de análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3. Formulación del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3.1. Problema general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3.2. Problema espećıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.4. Justificación e importancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.5. Limitación o restricción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.6. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.6.1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.6.2. Espećıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2. Marco Teórico 9

2.1. Antecedentes de la investigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1.1. Investigaciones internacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1.2. Investigaciones nacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2. Báses teóricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.1. BIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.1.1. Antecedentes e historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.2.1.2. Ventajas del uso de BIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2.1.3. Etapas de la metodoloǵıa BIM . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2.1.4. BIM en el Perú . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

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vi

2.2.2. VDC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.2.3. 4D BIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.2.3.1. Aporte de la aplicación del 4D BIM . . . . . . . . . . . . . 22

2.2.4. 5D BIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.4.1. Aporte de la aplicación del 5D BIM . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.5. Dirección de proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.2.5.1. Importancia de la dirección de proyectos . . . . . . . . . . . 26

2.2.5.2. Etapa de un proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.2.5.2.1. Inicio: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2.2.5.2.2. Planificación: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2.5.2.3. Ejecución: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.2.5.2.4. Control y seguimiento: . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.2.5.2.5. Cierre: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

2.2.6. Obras por administración directa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.2.6.1. Normas que rigen la ejecución por administración directa . . 41

2.2.6.2. Responsabilidades de consultor . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.2.6.3. Requisitos para la ejecución de obras por administración di-

recta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.2.6.4. Programación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.2.6.5. Ampliación de plazo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

2.2.6.6. Adquisición de materiales (bienes) . . . . . . . . . . . . . . 43

2.2.7. Optimización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.2.7.1. Sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

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vii

2.2.7.2. Modelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.2.7.3. Programación lineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

2.2.7.4. Forma general de la programación lineal . . . . . . . . . . . 47

2.3. Marco conceptual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

2.3.1. Determinación de lo óptimo en las etapas de un proyecto . . . . . . . 57

2.3.2. Aplicación del 4D y 5D en la planificacición . . . . . . . . . . . . . . 58

2.3.3. Aplicación del 4D y 5D en la ejecución . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

2.3.4. Aplicación del 4D y 5D en el control y seguimiento . . . . . . . . . . 59

3. Metodoloǵıa de la investigación 61

3.1. Enfoque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.2. Alcance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.3. Diseño de la investigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.4. Población y muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

3.5. Hipótesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

3.5.1. Hipótesis general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

3.5.2. Hipótesis espećıficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

3.6. Variables e indicadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

3.6.1. Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

3.6.2. Indicadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

3.7. Técnicas e instrumentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.8. Desarrollo de la tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.8.1. Datos técnicos y situación del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

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viii

3.8.1.1. Modificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.8.1.2. Linea de tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.8.2. Recepción de planos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.8.3. Modelado del proyecto virtual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.8.4. Detección de incompatibilidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

3.8.5. Estimación de metrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

3.8.6. Detección de interferencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

3.8.7. Inicio de simulación 4D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

3.8.8. Inicio de planificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

3.8.9. Ejecución, control y seguimiento del proyecto . . . . . . . . . . . . . 98

4. Resultados 102

4.1. Contrastación de hipótesis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4.1.1. Hipótesis planteada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4.1.2. Verificación de la hipótesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4.2. Análisis e interpretación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

5. Conclusiones 111

5.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

5.2. Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

5.3. Trabajos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

Referencias Bibliográficas 114

A. ANEXOS 119

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ix

A.1. Matriz de consistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

A.2. Cálculo de la optimización en el ejemplo de la planificación . . . . . . . . . . 121

A.3. Obras por adm. directa paralizadas en Ayacucho-INFOBRAS . . . . . . . . 124

A.4. Formatos 16 primer cambio de presupuesto del expediente . . . . . . . . . . 130

A.5. Formatos 16 segundo cambio de presupuesto del expediente . . . . . . . . . . 133

A.6. Formatos 16 tercer cambio de presupuesto del expediente . . . . . . . . . . . 136

A.7. Formatos 16 quinto cambio de presupuesto del expediente . . . . . . . . . . . 141

A.8. Resolución de aprobación de exp. reformulado . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

A.9. Resolución de ampliación de plazo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

A.10.Resolución de la Contraloria No 195-1988-CG . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

A.11.Ley que regula la ejecución de obras públicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

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x

Índice de figuras

1.1. Obras paralizadas - Ayacucho. Fuente: INFOBRAS enero 2019 . . . . . . . 3

2.1. Problemas ocurridos en obra. Fuente:(Vasquez, 2006) . . . . . . . . . . . . . 10

2.2. Elaboración de la documentación con BIM. Fuente: Elaboración propia . . . 15

2.3. Curva MacLeamy. Fuente:AIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.4. Flujo de trabajo-BIM. Fuente: Revista digital INESEM . . . . . . . . . . . . 17

2.5. Decreto Legislativo. 1444 Fuente: Diario Oficial El Peruano. . . . . . . . . . 18

2.6. Resolución ministerial 242-2019 Fuente: Diario Oficial El Peruano. . . . . . 19

2.7. Proyecto del Banco de la Nación. Fuente GyM. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2.8. Proyecto de la Universidad del Paćıfico. Fuente GyM. . . . . . . . . . . . . . 20

2.9. Flujo de trabajo de VDC. Fuente: Elaboración Propia. . . . . . . . . . . . . 21

2.10. Obtención del 4D. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.11. Relacion de 3D a 4D. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.12. Relacion de 4D a 5D Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.13. Dirección de un proyecto. Fuente: PMBOK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.14. Etapas del proceso de integración de un proyecto. Fuente: PMBOK. . . . . . 28

2.15. Inicio Fuente: PMBOK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

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xi

2.16. Planificación. Fuente: PMBOK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.17. Etapa de ejecución. Fuente: PMBOK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.18. Etapa de control. Fuente: PMBOK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.19. Etapa de cierre. Fuente: PMBOK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.20. Secuencia de adquisición de materiales. Fuente: Elaboración propia. . . . . . 44

2.21. Forma de desarrollo de programación lineal. Fuente:PhpSimplex (Izquierdo,

2006). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.22. Poĺıgono del método gráfico. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . . . 57

3.1. Secuencia de trabajo en el desarrollo de la tesis. Fuente: Elaboración propia . 65

3.2. Linea de tiempo del proyecto en estudio. Fuente: Elaboración propia. . . . . 68

3.3. Planos del proyecto. Fuente: GRA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3.4. Modelos virtual de las aulas-estructuras. Fuente: Elaboración propia . . . . . 70

3.5. Modelo virtual de los exteriores-estructuras. Fuente: Elaboración propia. . . 70

3.6. Modelos virtual del polideportivo-estructuras. Fuente: Elaboración propia. . . 71

3.7. Modelos virtual completo -estructuras. Fuente: Elaboración propia. . . . . . 71

3.8. Modelos virtual de aulas -inst. sanitarias. Fuente: Elaboración propia. . . . . 72

3.9. Modelos virtual del polideportivo-inst. sanitarias. Fuente: Elaboración propia. 72

3.10. Modelos virtual de los exteriores-inst. sanitarias. Fuente: Elaboración propia. 73

3.11. Modelos virtual completo-instalaciones sanitarias. Fuente: Elaboración propia. 73

3.12. Modelos virtual aulas-inst. eléctricas. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . 74

3.13. Modelos virtual completo-ins. eléctricas. Fuente: Elaboración propia. . . . . . 74

3.14. La incompatibilidad de nombre. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . 75

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3.15. Falta de sincrońıa entre plano en corte con el plano en planta-Bloque 1. Fuente:

Elaboración propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

3.16. Incompatibilidad de ubicación de elementos-bloque 1. Fuente: Elaboración

propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

3.17. Incompatibilidad -bloque 2. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . . . . 77

3.18. Incompatibilidad caja de ascensor estructuras-arquitectura-Bloque 4. Fuente:

Elaboración propia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

3.19. Incompatibilidad de losa maciza. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . 79

3.20. Error de presentación de plano de cimentación-polideportivo.Fuente: Elabora-

ción propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

3.21. Visualización de metrado de cimentación. Fuente: Elaboración propia. . . . . 80

3.22. Visualización de metrado de columnas. Fuente: Elaboración propia. . . . . . 80

3.23. Visualización de metrado de vigas. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . 81

3.24. Visualización de metrado de losa. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . 81

3.25. Vista general de la interrelación de especialidades. Fuente: Elaboración propia. 82

3.26. Lista de interferencias entre inst. sanitarias y estructuras. Fuente: Elaboración

propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

3.27. Conflicto entre tubeŕıa y sobrecimiento armado. Fuente: Elaboración propia. 84

3.28. Conflicto entre buzón y zapata. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . 84

3.29. Conflicto entre tubeŕıas y viga. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . . 84

3.30. Conflictos necesarios por procesos constructivos. Fuente: Elaboración propia. 85

3.31. Lista de interferencias entre inst. eléctricas y estructuras. Fuente: Elaboración

propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

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xiii

3.32. Conflictos entre columna e instalaciones eléctricas. Fuente: Elaboración propia. 86

3.33. Conflictos entre sobre cimiento e instalaciones eléctricas. Fuente: Elaboración

propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

3.34. Lista de interferencias entre inst. sanitarias y eléctricas. Fuente: Elaboración

propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

3.35. Conflictos entre tubeŕıas eléctricas y sanitarias. Fuente: Elaboración propia. . 87

3.36. Programación del expediente. Fuente: GRA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

3.37. Simulación constructiva del proyecto. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . 89

3.38. Trabajo colaborativo en el proceso de planificación. Fuente: Elaboración propia. 93

3.39. Modelo virtual. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

3.40. Diagrama base de Gantt para la planificación. Fuente: Elaboración propia. . 94

3.41. Restricción de personal en la programación. Fuente: Elaboración propia. . . . 95

3.42. Restricción del cemento en la programación. Fuente: Elaboración propia. . . 96

3.43. Restricción del acero en la programación. Fuente: Elaboración propia. . . . . 97

3.44. Simulación de ejecución fecha puntual. Fuente: Elaboración propia . . . . . . 98

3.45. Análisis de hh en fecha puntual. Fuente: Elaboración propia . . . . . . . . . 99

3.46. Análisis de hm en fecha puntual. Fuente: Elaboración propia . . . . . . . . . 99

4.1. Vista de planos. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

4.2. Cuadro comparativo de metrados. Fuente: Elaboración propia . . . . . . . . 107

4.3. Análisis de costo en fecha puntual. Fuente: Elaboración propia . . . . . . . . 108

4.4. Calendario de recursos por mes. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . . 109

4.5. Calendario de recursos por semana. Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . 109

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xiv

4.6. Resumen de asignación de recursos hh.Fuente: Elaboración propia. . . . . . . 110

4.7. Resumen de asignación de recursos.Fuente: Elaboración propia. . . . . . . . . 110

A.1. Ingreso de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

A.2. Procedimiento 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

A.3. Procedimiento 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

A.4. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

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xv

Índice de cuadros

1.1. Situación de obras en el Perú. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2. Obras paralizadas según el sector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2.1. Primera tabla del método simplex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.2. Primera tabla-método de las dos fases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

3.1. Variables e indicadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.2. Datos técnicos del proyecto a evaluar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.3. Modificaciones en fase de ejecución. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

3.4. Cuadro de ampliación de plazo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3.5. Partidas para el modelo de programación lineal . . . . . . . . . . . . . . . . 90

3.6. Datos de las partidas para el modelo de programación lineal . . . . . . . . . 91

3.7. Datos de las partidas faltantes para el modelo de programación lineal . . . . 100

4.1. Partidas de la especialidad de estructuras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.2. Partidas según incidencia del 80/20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.3. Metrado de partidas del exp. original y aplicando VDC. . . . . . . . . . . . . 104

4.4. Prueba de T student. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

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xvi

A.1. Fuente. INFOBRAS-enero 2019 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

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Acrónimo

AIA: American Institute of Architects.

APU: Análisis de precios unitarios.

BIM: Building Information Modeling.

CAPECO: Cámara Peruana de la Construcción.

CIFE: Center for Integrated Facility Engineering

GRA: Gobierno Regional de Ayacucho.

ICD: Instituto de la Construcción y Desarrollo.

ISO: International Organization for Standardization

MEF: Ministerio de Economı́a y Finanzas.

MVCS: Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento.

PMI: Project Management Institute.

RAE: Real Academia Española.

SSI: Sistema de Seguimiento de Inversiones.

UIT: Unidad impositiva tributaria.

VDC: Virtual Design and Construction.


1

1 Planteamiento del problema

1.1. Descripción del problema

Dentro de la gestión de proyectos, las etapas de planificación, ejecución y control de obras

conllevan etapas de suma importancia. De ellas depende gestionar el tiempo adecuado desti-

nada a todas las actividades involucradas en el proyecto y consecuentemente dependerá los

gastos generados.

En nuestro entorno los medios mas comunes y/o metodoloǵıas no garantizan dicha finalidad,

pues los reportes de la realidad del estado de los proyectos de edificación arrojan valores

preocupantes según INFOBRAS el sistema de información de obras públicas elaborado por

la Contraloŕıa General de la República del Perú, en el sentido que los reportes arrojan obras

paralizadas, obras inconclusas, obras con solicitudes de ampliación de plazo, etc en un valor

considerable. Los motivos son diversos, muchas de ellas se podŕıan aminorar o reducir con el

uso adecuado de una metodoloǵıa que gobierne el control de dichas etapas en una proyecto

de construcción. Si bien la calidad de la elaboración de los expedientes técnicos son impor-

tantes, la administración de la misma en cuanto a la planificación, ejecución y control lo es

en cuanto a la toma de decisiones en cada una de estas etapas, desde solicitar los materiales

de construcción, equipos, herramientas a las entidad, hasta la misma gestión de las mismas

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1.1. Descripción del problema 2

en pleno proceso constructivo por parte de los profesionales involucrados.

En el cuadro 1.1 se muestra el estado de las obras registradas según la Contraloŕıa General de

la República, donde muestra que en el todo el Perú van 1119 obras en estado de paralización,

ejecutadas por administración directa.

Cuadro 1.1: Situación de obras en el Perú.
MODALIDAD/ ESTADO En ejecución Finalizada Paralizada Sin ejecución Total general
Adm. Directa 8044 19135 1119 10331 38629
APP / Concesiones 98 69 4 8 179
Convenio con Organismos Intern. 12 8 1 4 25
Nucleos Ejecutores 247 532 119 187 1085
Obras por impuesto 73 133 1 26 233
Por Contrata 8404 27407 561 6345 42717
Total general 16878 47284 1805 16901 82868

Fuente: INFOBRAS enero 2019

En el cuadro 1.2 se muestra los sectores en las que se encuentran las 1119 obras paralizadas

ejecutadas por administración directa en el Perú, de los cuales se verifica que los proyectos de

transporte y comunicación representan un 30% de todos los proyectos paralizados, seguido

de un 22% de proyectos pertenecientes al sector de educación. Mostrando claramente que

estos conllevan un problema en común en el Perú.

Cuadro 1.2: Obras paralizadas según el sector.
Tipo de sector Cantidad de obras %
Agricultura 123 11%
Educación 249 22%
Enerǵıa 25 2%
Salud 24 2%
Transportes y Comunicaciones 334 30%
Vivienda, Construcción y Saneamiento 193 17%
Otros 171 15%
Total de obras 1119 100%

Fuente: INFOBRAS enero 2019

En Ayacucho los reportes según la Contraloŕıa de la República son similares, en la figura

1.1 se muestra 60 obras registradas como paralizadas, siendo el del sector de transporte de

mayor incidencia con 16 obras y la del sector de educación con 15 obras paralizadas a enero

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1.1. Descripción del problema 3

del 2019.

Figura 1.1: Obras paralizadas - Ayacucho. Fuente: INFOBRAS enero 2019

Se citan los siguientes casos en relación al estado de los proyectos ejecutados por entidades

públicas según medios locales, regionales y nacionales:

Regionales

Para enero del 2018, según la última evaluación del estado situacional de las obras

ejecutados por el Gobierno Regional de Ayacucho a nivel de las once provincias, “Aún

existen 26 obras que se encuentran paralizados, aśı lo informo el gerente de Infraes-

tructura”. Redacción Correo (Correo, 2018).

Para enero del 2019, el Gobierno Regional de Ayacucho (GRA) tiene 30 obras pa-

ralizadas, 20 corresponden a las 2 ultimas gestiones, mientras que otros 10 están en

abandono desde gestiones pasadas. Redacción Correo (Correo, 2019).

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1.2. Delimitación del problema 4

Nacionales

La Municipalidad Provincial de Arequipa ejecuta ocho obras por administración di-

recta. Todas ellas están retrasadas. Algunas, al punto de la paralización por falta de

materiales y observacione. Redacción la República (República, 2019)

La Contraloŕıa informó que existen aproximadamente más de 1,000 obras a nivel na-

cional que están paralizadas, inconclusas, en proceso de arbitraje, o en litigio judicial.

Redacción Semana Economica (SEMANAeconómica.com, 2019).

Para mayo del 2018, “Gobierno prioriza destrabe de obras paralizadas y prevé concluir-

lasRedacción Andina Agencia peruana de noticias.(Andina, 2018)

Para julio del 2018, “Según información oficial de diferentes entidades, por lo menos, 12

grandes obras de Lima y Callao se encuentran paralizadas, retrasadas o entrampadas”.

Redacción El Comercio (Comercio, 2018).

1.2. Delimitación del problema

1.2.1. Delimitación espacial

La investigación se limitará al análisis del expediente del proyecto: Mejoramiento de presta-

ción de servicios educativos del nivel primaria y secundaria de la I.E. Nuestra Señora de las

Mercedes Distrito de Ayacucho-Huamanga-Ayacucho, ejecutado por el Gobierno Regional

de Ayacucho.

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1.3. Formulación del problema 5

1.2.2. Delimitación temporal

Cubrirá desde la elaboración del expediente en el año 2014, haciendo un análisis hasta la

fecha actual de ejecución 2019.

1.2.3. Temática y unidad de análisis

Proyectos ejecutadas por administración directa cuya unidad de análisis es la optimización

del tiempo y costo en las etapas de planificación, ejecución y control.

1.3. Formulación del problema

1.3.1. Problema general

¿De qué manera el uso de los diseños virtuales ayudarán a la optimización de tiempos

(cronogramas) y control de costos en mano de obra, materiales y equipos en las etapas de

planificación, ejecución y control?

1.3.2. Problema espećıficos

¿Cómo los diseños virtuales ayudarán a la identificación y anticipación de errores de

interferencias ı́nter-disciplinarias, a tomar en cuenta para la planificación?

¿Será suficiente el uso del diseño virtual en el seguimiento de optimización de tiempo

y costo en la etapa de ejecución?

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1.4. Justificación e importancia 6

¿Los modelos virtuales ayudarán a monitorizar el progreso del proyecto dentro de la

etapa de seguimiento y control?

1.4. Justificación e importancia

Ha sido favorable la implementación de la metodoloǵıa BIM en la obtención de resultados

visuales para los clientes y usuarios de un proyecto de edificación permitiendo corregir in-

terferencias y solucionar errores antes de que éstos efectivamente se produzcan, el uso de

la misma para gestionar los tiempos adecuados y reducir sobre gastos mediante el uso del

diseño virtual y construcción (VDC-BIM) conlleva un paso adelante durante la etapa de

planificación, ejecución y el control de un proyectos haciendo uso de estas herramientas de

trabajo.

La investigación se justifica y es importante por las siguientes razones:

La presente investigación desarrollará un modelo aplicativo de un proyecto de edifica-

ción de la tipoloǵıa de nuestro entorno regional, siendo esta analizada desde la etapa de

identificación de interferencias inter-disciplinarias, realizando la simulación constructi-

va, respetando el debido secuenciamiento de las partidas para la estimación de tiempos

adecuados, para posteriormente realizar una programación aceptable y optima en el

proceso de planificación, aśı poder optimizar gastos respecto a la ejecución, evitando la

realización innecesaria de algunas actividades que se pudieron anticipar o programar

de una manera adecuada.

Esta investigación fomenta apoyarse en los modelos virtuales implementada por la

metodoloǵıa BIM, aplicada a los proyectos de construcción a realizar en el futuro en

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1.5. Limitación o restricción 7

nuestro entorno local y regional, optimizando aśı una adecuada gestión de los proyectos

durante la etapa de ejecución.

Aśı mismo la importancia de darle seguimiento y actualización respectiva en la etapa

de control apoyada de los modelos virtuales ayuda para la toma de decisiones en la

planificación semanal y mensual.

“...Con su aplicación, las desventajas de tener que realizar consultas por falta o incom-

patibilidad de información en plena etapa de ejecución de la construcción originando

retrasos y sobrecostos, obtener un resultado final del proyecto distinto al esperado,

quedan de lado. El estado obtendŕıa productos finales satisfactorios de alta calidad en

un tiempo y costo razonable, con baj́ısimas probabilidades de suscitar controversias

legales”(Esan, 2016).

1.5. Limitación o restricción

Acceso detallado de la información del estado de ejecución de obras en entidades pú-

blicas, gobierno regional, municipalidades provinciales, distritales, y otros; cuyas obras

estén ejecutadas por administración directa.

Aśı mismo al acceso completo a los expedientes técnicos, usados en proyectos por ad-

ministración directa.

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1.6. Objetivos 8

1.6. Objetivos

1.6.1. General

Evaluar el uso del diseño virtual y construcción (VDC-BIM) para la optimización de tiempo

(4D) y costo (5D) en la etapa de planificación, ejecución y control de un proyecto por

administración directa.

1.6.2. Espećıficos

Analizar el uso de los diseños virtuales en la etapa de planificación en una obra por

administración directa.

Gestionar un adecuado tiempo y costo, con ayuda de los modelos virtuales en la etapa

de ejecución de obras por administración directa.

Identificar y monitorizar la evolución del consumo de recursos, presupuesto y tiempo

con el apoyo de modelos virtuales en la etapa de control de obras por administración

directa.

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9

2 Marco Teórico

2.1. Antecedentes de la investigación

2.1.1. Investigaciones internacionales

Seguimiento al programa de obra utilizando BIM 4D y camaras web-Instituto Poli-

técnico de Worcester U.S.A. Articulo de investigación que expone “... las ventajas y

limitaciones, en base a la experiencia documentada, de un método alternativo para

realizar el seguimiento del programa de obra utilizando un modelo BIM 4D y la infor-

mación registrada en imágenes por cámaras web, situadas en diferentes ubicaciones del

proyecto para su actualización periódica”(Salazar, 2011).

Beneficios de la coordinación de proyectos BIM en edificios habitacionales-Universidad

de Chile. Tesis de investigación que “... busca cuantificar los beneficios del uso de la

metodoloǵıa BIM, acrónimo de Building Information Modeling, en la coordinación de

edificios habitacionales”(González, 2014).

Uso de modelos 3D y 4D para el control de avance f́ısico y la visualización de restriccio-

nes desde el punto de vista del mandante en proyectos de Fast-Track de ampliación de

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2.1. Antecedentes de la investigación 10

edificios de retail-Universidad de Chile. Tesis de investigación que“...propone una forma

de uso de modelos 3D y 4D con elementos de last planer que mejora el entendimiento

del avance f́ısico de la obra”(Villegas, 2014).

Creación e implementación del“Manual para la introducción de la metodoloǵıa BIM por

parte del sector público europeo”la misma que fue elaborado por EUBIM TASKGROUP

en colaboración de la asamblea general del grupo de trabajo sobre BIM de la Unión

Europea (Transgroup, 2018).

2.1.2. Investigaciones nacionales

Los problemas de mayor impacto durante la ejecución de una obra es la incompatibili-

dad de planos entre las distintas especialidades, representando el 35% de los problemas

ocurridos en obra debido a un mal diseño, seguido de un 13% que se refiere a la in-

compatibilidad con los requerimientos municipales y/o con la normativa actual; como

lo muestra la figura 2.1 extráıda de la tesis de investigación, El Lean Design y su

aplicación a los proyectos de edificación (Vasquez, 2006), de la Facultad de Ingenieŕıa

Civil-Pontificia Universidad Católica del Perú.

Figura 2.1: Problemas ocurridos en obra. Fuente:(Vasquez, 2006)

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2.1. Antecedentes de la investigación 11

Potenciando la capacidad de análisis y comunicación de los proyectos de construcción,

mediante herramientas virtuales BIM 4D durante la etapa de planificación-Pontificia

Universidad Católica del Perú. Tesis de investigación que“...analiza el valor agregado en

la información suministrada por herramientas BIM-4D, orientado, no solo a beneficios

cualitativos provenientes de la visualización del proyecto, sino principalmente en los

atributos que brinda un modelo virtual”(Eyzaguirre, 2015).

Diseño y construcción virtual para superar problemas de ingenieŕıa en la fase de cons-

trucción de edificaciones de oficinas-Universidad Nacional de Ingenieria. Tesis de in-

vestigación que “ ... Se usó la iniciativa de diseño y construcción virtual (VDC) para

superar los problemas de ingenieŕıa provenientes de la fase de diseño en el proyecto

(Nuevo Edificio Corporativo de Graña y Montero) ubicado en el distrito de Miraflores-

Lima-Perú”(Chingay, 2015).

Aplicación de la tecnoloǵıa BIM en la gestión de la construcción y análisis de los

beneficios del modelamiento 4d-5d (tiempo-costo) en un edificio de 9 pisos en la ciudad

de Arequipa-Universidad Católica Santa Maŕıa .Tesis de investigación que busca “...

Analizar la tecnoloǵıa BIM y sus beneficios, aplicarla a una edificación multifamiliar,

con el objetivo de mejorar la gestión de la construcción durante el ciclo de vida del

proyecto”(Encalada, 2016).

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2.2. Báses teóricas 12

2.2. Báses teóricas

2.2.1. BIM

Por sus siglas en inglés ( Building Information Modeling) modelado de la información y

construcción, también llamado modelado de información para la edificación, es el proceso

de generación y gestión de datos de un edificio durante su ciclo de vida, utilizando software

dinámico de modelado de edificios en tres dimensiones y en tiempo real, para disminuir la

pérdida de tiempo y recursos en el diseño y la construcción (Holness, 2006).

Otras definiciones son: Modelo digital de construcción y de operación. Son mejoras en los

procesos e información digital con el fin de mejorar radicalmente los resultados de los clientes

y de los proyectos, aśı como la explotación de los activos. BIM es un factor estratégico para

mejorar la adopción de decisiones relativas tanto a los edificios como a las infraestructuras

públicas a lo largo de todo su ciclo de vida (Transgroup, 2018).

El mayor potencial de BIM es el uso de información de forma coordinada, coherente , conti-

nua, en tiempo real y paralela a la ejecución.

2.2.1.1. Antecedentes e historia

1974- El arquitecto Charles Eastman desarrollo el Sistema Building Description System.

Tiene todos los ingredientes del actual BIM.

1982- Gabor Bojar crea la primera versión de ArchiCad y este se convierte en el primer

software BIM para ordenadores personales.

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2.2. Báses teóricas 13

1984- George Nemetschek crea AllPlan, segundo software de BIM para ordenadores per-

sonales.

Como pionera en la aplicación del concepto BIM tenemos la empresa húngara Graphisoft,

la cual implementó dicho método de modelado bajo el nombre de Virtual Building (Edificio

Virtual) desde 1984.

1985- VectorWorks tercer software BIM para ordenadores personales.

2002- Autodesk compra Revit por 133 millones de dólares. Asi mismo se lleva acabo el

primer proyecto BIM integrado en Finlandia.

2007- Se crean en EE.UU (GSA) y Finlandia (Senate Properities) las guias que hay que

seguir para llevar acabo un proyecto BIM.

2016- Paises como el Reino Unido hacen obligatorio la implementación de la metodoloǵıa

BIM en los proyectos de obras públicas.

2018- Uso Obligatorio de BIM en España en proyectos de licitaciones Públicas de edifica-

ciones.

2019- Enero 2019 la ISO anunció el desarrollado de estándares para el uso de BIM como

parte de un equipo de trabajo, esto es la Norma ISO 19650, cuyo nombre completo es:

Organización y Digitalización de Información de Construcción, y trabajos de Ingenieŕıa Civil,

incluyendo Building Information Modeling (BIM).

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2.2. Báses teóricas 14

2.2.1.2. Ventajas del uso de BIM

Según los temas expuestos en el Primer Congreso Internacional de BIM en Valladolid cele-

brado del 19 al 21 de noviembre del 2014 existen una serie de ventajas que nos ofrece el uso

de la metodoloǵıa BIM:

La primera ventaja es que la metodoloǵıa BIM mejora la comunicación y compren-

sión del proyecto a través de su visualización en 3D facilitando su interpretación del

proyectista, ejecutor y cliente.

Elimina hasta un 40% los cambios no presupuestados del proyecto.

Reducimos hasta el 80% del tiempo empleado para generar una estimación de los

costos, a través de la determinación de metrados.

Permite ahorros de hasta un 10% del valor del contrato a través de detecciones de

interferencias y conflictos interdisciplinarias.

Reduce hasta el 7% el tiempo del proyecto mediante una adecuada programación.

En Estados Unidos, el uso del BIM aplicado al desarrollo de los proyectos ha demostrado

una disminución del costo final de construcción estimado entre un 3% y hasta un 9%

del presupuesto base.

Facilita la elaboración de toda la documentación como muestra la imagen 2.2 , cortes,

alzados, planos en general, reportes de metrados, planificación, presupuesto, etc.

BIM también permite la integración y la actualización en tiempo real, de toda la

información generada.

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2.2. Báses teóricas 15

(a) Modo tradicional 2D a 3D (b) Usos del BIM 3D a 2D

Figura 2.2: Elaboración de la documentación con BIM. Fuente: Elaboración propia

En la siguiente figura 2.3 se muestra beneficios y ventajas del uso de la metodoloǵıa BIM

durante las fases de un proyecto. Patrick MacLeamy miembro del Hellmuth-Obata-

Figura 2.3: Curva MacLeamy. Fuente:AIA

Kassebaum una de las mayores firmas de arquitectura del mundo, hizo una presentación en

la sesión general de BIM en la convención nacional AIA (American Institute of Architects)

de 2005 donde introdujo el gráfico universalmente conocido como la “curva MacLeamy”. Ah́ı

se muestra que las decisiones tomadas al principio del proyecto durante la etapa de diseño

pueden ser hechas a un bajo costo con grandes beneficios.

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2.2. Báses teóricas 16

La ĺınea 1 indica que el esfuerzo es mayor cuando se toman las decisiones durante el

proceso de diseño y construcción. Mientras que en la etapa de operación y manteni-

miento, el esfuerzo y efecto es mı́nimo.

La ĺınea 2 indica que el costo debido a los cambios durante la construcción es cada

vez mayor a medida que avanza el proyecto.

La ĺınea 3 indica cómo tradicionalmente se distribuye el esfuerzo en la etapa de diseño

La ĺınea 4 muestra cómo se distribuye como resultado de la implementación y manejo

de BIM en un proyecto de construcción. Según la curva de MacLeamy, en la metodo-

loǵıa tradicional el esfuerzo-costo-efecto es mayor en las etapas de documentación y

construcción; lo que genera sobregastos no planificados al inicio del proyecto. Mientras

que trabajando con la metodoloǵıa BIM, el esfuerzo-costo-efecto es mayor en la etapa

de diseño detallado lo que notablemente marca una diferencia, ya que es un proce-

so de planificación y la facilidad de toma de decisiones está al alcance de todos los

involucrados en dicha fase o etapa de proyecto.

2.2.1.3. Etapas de la metodoloǵıa BIM

El proceso BIM abarca tres etapas: modelado basado en objetos, colaboración basada en el

modelo y la integración en la red (MONTILLA, 2017).

En la fase de diseño se define la planificación del proyecto, estimaciones de presu-

puestos que se basarán en el diseño, además se pueden llevar a cabo el análisis y la

colaboración.

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2.2. Báses teóricas 17

La fase de ejecución desarrolla la programación y la documentación gráfica del pro-

yecto, y todo el periodo desde el comienzo de la construcción hasta la puesta en marcha

y entrega. El modelo en este punto se denomina as-built.

En la tercera fase se incluyen las diferentes operaciones que tienen lugar después de la

entrega, como la gestión de activos y el propio mantenimiento de la construcción.

Esta fase también recogeŕıa es desmantelamiento del edificio y la gestión de los residuos

que se generaŕıan.

Figura 2.4: Flujo de trabajo-BIM. Fuente: Revista digital INESEM

2.2.1.4. BIM en el Perú

El Comité BIM del Perú pertenece al Instituto de la Construcción y el Desarrollo (ICD)

de la Cámara Peruana de la Construcción CAPECO. Está conformado por profesionales

tanto independientes como integrantes de las diferentes empresas de la industria de la

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2.2. Báses teóricas 18

construcción, involucrados en las diferentes etapas de la vida de un proyecto. Nace en el

año 2012, desvinculada de cualquier desarrollador de software o entidad gubernamental,

motivado por la necesidad de promover el ingreso de la industria en el manejo de este

sistema, para orientar este proceso de manera ordenada y programada.

Misión: Liderar el cambio de paradigma en la industria de la construcción en el páıs,

orientando el crecimiento de esta práctica de manera ordenada y responsable.

Visión: Ser la institución o ente referente en temas BIM a nivel nacional (CAPECO, 2014).

Aśı mismo en setiembre del 2018, el estado peruano establece los criterios para el inicio

progresivo de uso de modelos digitales en la ejecución de obras públicas, tal como indica el

siguiente recorte del decreto legislativo, ver figura 2.5.

Figura 2.5: Decreto Legislativo. 1444 Fuente: Diario Oficial El Peruano.

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2.2. Báses teóricas 19

De la misma forma en julio del 2019, bajo resolución ministerial se aprueba los: Lineamien-

tos generales para el uso del BIM en proyectos de construcción, cuya finalidad es

estandarizar la aplicación del BIM para el desarrollo de proyectos de construcción, a fin de

optimizar su aplicación en el diseño y ejecución de obras, propiciando el trabajo colaborativo

y concurrente de las partes interesadas, como indica el siguiente recorte de la resolución, ver

figura 2.6.

Figura 2.6: Resolución ministerial 242-2019 Fuente: Diario Oficial El Peruano.

Algunos ejemplos de proyectos ejecutados con el usos de la metodoloǵıa BIM en Perú.

Construcción del edificio del Banco de la Nación usando metodoloǵıa BIM, con sus

30 pisos y cuatro sótanos es el edificio más alto del Perú con 135.5 metros de altura

ejecutada por la empresa COSAPI. (Cosapi, 2015)

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2.2. Báses teóricas 20

Figura 2.7: Proyecto del Banco de la Nación. Fuente GyM.

Edificio educativo multifuncional de la Universidad del Paćıfico en el que se desarollan

actividades académicas aśı como eventos art́ısticos y culturales; cuenta con 6 niveles

de sótanos + Cisterna, aśı como 5 pisos superiores + Azotea, ejecutada por la empresa

GyM.

Figura 2.8: Proyecto de la Universidad del Paćıfico. Fuente GyM.

2.2.2. VDC

Por sus siglas en inglés (Virtual Design and Construction), diseño virtual y construcción,

desarrollado por el CIFE de la Universidad de Stanford en California, USA. El VDC utiliza

como herramienta fundamental el modelamiento virtual de la edificación o construcción cono-

cido como BIM(Esan, 2016). Aśı mismo se puede definir como: “El uso de modelos virtuales

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2.2. Báses teóricas 21

multidisciplinarios de proyectos de diseño y construcción, incluyendo modelos de productos,

procesos, y organizaciones para apoyar el objetivo de negocios expĺıcitos y publicos”(Kunz,

2017).

El VDC tiene el objetivo de dar soporte expĺıcita y pública del producto a todas las personas

involucradas con el proyecto como se muestra en el siguiente gráfico.

(a) Vista 1 (b) Vista 2

Figura 2.9: Flujo de trabajo de VDC. Fuente: Elaboración Propia.

2.2.3. 4D BIM

Es la etapa de la metodoloǵıa BIM, que vincula una ĺınea de tiempo al modelo 3D pre-

viamente revisada y analizada, se puede incorporar este factor de tiempo y duración a cada

actividad permitiendo visualizar el cómo se desarrollará el proyecto ver figura 2.10, gracias

a ello si el proyecto tiene diferentes alternativas de diseño se puede ir comprobando que

opciones son más viables y cuales garantizan optimizar más el tiempo a emplear, generando

una simulación virtual del proceso constructivo del proyecto.

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2.2. Báses teóricas 22

Figura 2.10: Obtención del 4D. Fuente: Elaboración propia.

La necesidad de reducir, gestionar y reorganizar el tiempo de ejecución de manera dinámica y

abierta a evaluaciones anaĺıticas puede encontrar respuesta en el uso de nuevas herramientas

y nuevas metodoloǵıas como es el caso del BIM-4D.

2.2.3.1. Aporte de la aplicación del 4D BIM

La posibilidad de visualizar la secuencia de los elementos que queremos construir antes

de realizar la construcción.

Nos permite planificar con mucho mayor detalle y cumplir efectivamente la planificación

en obra.

Nos permite realizar la verificación de interferencias entre las diferentes disciplinas del

proyecto debido a que la relación del modelo 3D con el 4D es inmediata.

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2.2. Báses teóricas 23

Figura 2.11: Relacion de 3D a 4D. Fuente: Elaboración propia.

Los sistemas para el aumento de la productividad se basan en el uso de herramientas diseña-

das para manejar la producción en obras de construcción. Con estas evaluaciones se puede

reflejar el costo del capital de la compra e instalación de un componente, los gastos de fun-

cionamiento del mismo, el precio previsto en caso de que se produzca algún incidente en el

futuro, etc (COMMUNITY, 2018).

2.2.4. 5D BIM

La gestión de costos es otro aspecto fundamental en la construcción. BIM permite vincular

los costos al modelo, los cuales nos proporcionará la cantidad de materiales que son necesarios

para construir el modelo. Estos valores se pueden obtener desde las primeras etapas de diseño,

y van evolucionando a la par que el proyecto (MONTILLA, 2017).

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2.2. Báses teóricas 24

El control de costos es de especial relevancia en el desarrollo de las obras, donde se pueden

generar informes en las valorizaciones mensuales. La ventaja de la misma radica en que los

costos justamente salen del mismo modelos 3D y 4D ya que se encuentran enlazados a una

misma base de datos.

2.2.4.1. Aporte de la aplicación del 5D BIM

El principal objetivo de esta dimensión es mejorar la rentabilidad del proyecto.

Permite actualizar los costos de los materiales en paralelo a las modificaciones que

podŕıan existir en el proyecto.

Permite entregar reportes pues dependen de los metrados, reduce radicalmente el tiem-

po de ciclo de diseño y estimación. Con actualizaciones auténticas y perfectas en tiempo

real, se mejora la eficiencia.

Junto con el programa y los datos 4D BIM como la figura 2.12, se puede predecir lo

que realmente se ha gastado en el transcurso del proyecto. Estamos hablando de una

importante contribución de cara al presupuesto mensual y al consiguiente informe de

costos.

Los costos de construcción se modifican automáticamente en tiempo real con la alte-

ración en el modelo. “Qué pasa si”se convierte en una misión productiva y cautivadora

para los miembros del equipo del proyecto como también a los beneficiarios del proyecto

y/o el propietario.

Las bases de datos permiten aprovechar los datos históricos y la experiencia de la

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2.2. Báses teóricas 25

industria. Los datos pueden ser utilizados de sectores particulares.

Figura 2.12: Relacion de 4D a 5D Fuente: Elaboración propia.

2.2.5. Dirección de proyecto

Un proyecto es un esfuerzo temporal que se lleva a cabo para crear un producto, servicio o

resultado único (Project Management Institute, 2017).

Los proyectos se llevan a cabo para cumplir objetivos mediante la producción de entregables.

Un objetivo se define como una meta hacia la cual se debe dirigir el trabajo, una posición

estratégica que se quiere lograr, un fin que se desea alcanzar, un resultado a obtener, un

producto a producir o un servicio a prestar. Un entregable se define como cualquier producto,

resultado o capacidad único y verificable para ejecutar un servicio que se produce para

completar un proceso, una fase o un proyecto.

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2.2. Báses teóricas 26

Los proyectos se llevan a cabo en todos los niveles de una organización, pueden involucrar

a una única persona o a un grupo, aśı mismo puede involucrar a una única unidad de la

organización o a múltiples unidades de múltiples organizaciones.

Un proyecto debe buscar un cambio, proponer una respuesta a necesidad y beneficio de un

sector, mediante la gestión de los involucrados como muestra en la figura 2.13.

Figura 2.13: Dirección de un proyecto. Fuente: PMBOK.

2.2.5.1. Importancia de la dirección de proyectos

Segun la Gúıa del PMBOK, desarrollado por el Project Management Institute (PMI) define

que la dirección de proyectos es la aplicación de conocimientos, habilidades, herramientas y

técnicas a las actividades del proyecto para cumplir con los requisitos del mismo. Se logra

mediante la aplicación e integración adecuadas de los procesos de dirección de proyectos

identificados para el proyecto. La dirección de proyectos permite a las organizaciones ejecutar

proyectos de manera eficaz y eficiente(Project Management Institute, 2017).

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2.2. Báses teóricas 27

Una dirección de proyectos eficaz ayuda a individuos, grupos y organizaciones públicas y

privadas a:

Cumplir los objetivos del negocio.

Satisfacer las expectativas de los interesados.

Ser más predecibles.

Aumentar las posibilidades de éxito.

Entregar los productos adecuados en el momento adecuado.

Resolver problemas e incidentes.

Responder a los riesgos de manera oportuna.

Optimizar el uso de los recursos de la organización.

Identificar, recuperar o concluir proyectos fallidos.

Gestionar las restricciones (ejermplo: alcance, calidad, cronograma, costos, recursos).

Equilibrar la influencia de las restricciones en el proyecto (ejemplo: un mayor alcance

puede aumentar el costo o cronograma).

Gestionar el cambio de una mejor manera.

Los proyectos dirigidos de manera deficiente o la ausencia de dirección de proyectos puede

conducir a:

Incumplimiento de plazos.

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2.2. Báses teóricas 28

Sobrecostos.

Calidad deficiente.

Retrabajo.

Expansión no controlada del proyecto.

Pérdida de reputación para la organización.

Interesados insatisfechos.

Incumplimiento de los objetivos propuestos del proyecto.

2.2.5.2. Etapa de un proyecto

La integración del proyecto incluye los procesos y actividades para identificar, definir, combi-

nar, unificar y coordinar los diversos procesos y actividades de dirección del proyecto dentro

de los grupos de procesos de la dirección de proyectos, ver la figura 2.14.

Figura 2.14: Etapas del proceso de integración de un proyecto. Fuente: PMBOK.

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2.2. Báses teóricas 29

2.2.5.2.1. Inicio: Consiste en desarrollar el acta de constitución del proyecto, la cual

constituye el proceso de desarrollar un documento que autoriza formalmente la existencia

de un proyecto y confiere al director de proyecto la autoridad para asignar los recursos de

la organización a las actividades del proyecto, dicha documentación debe de contener la

información de alto nivel acerca del proyecto como:

El propósito del proyecto.

Los objetivos medibles del proyecto y los criterios de éxito asociados.

El resumen del cronograma de hitos.

Los recursos financieros preaprobados.

El acta de constitución del proyecto puede ser desarrollada por el patrocinador o el director

del proyecto en colaboración con la entidad iniciadora. En la figura 2.15 muestra las entradas,

herramientas y técnicas y salidas del proceso según el PMBOK.

Figura 2.15: Inicio Fuente: PMBOK.

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2.2. Báses teóricas 30

Entradas

Documento de negocios: Son fuentes de información acerca de los objetivos del proyecto.

Acuerdos: Los acuerdos se establecen para definir las intenciones iniciales de un pro-

yecto. Los acuerdos pueden tomar la forma de contratos, acuerdos de nivel de servicio,

cartas de acuerdo, declaraciones de intención, acuerdos verbales, correos electrónicos u

otros acuerdos escritos.

Factores ambientales de la empresa: Estos factores pueden influir en la etapa de inicio,

como: requisitos y/o restricciones legales, condiciones del mercado, entre otros.

Los activos de los procesos de la organización: Pueden influir en el proceso de inicio

del proyecto, como temas poĺıticos, procesos y procedimientos estándares de la organi-

zación, entre otros.

Herramientas y técnicas

Jucio de expertos: Se define como el juicio que se brinda sobre la base de la experiencia

en un área de aplicación.

Recopilación de datos: Para esta acción, se puede tomar las lluvias de ideas y las

entrevistas.

Habilidades personales y de equipo.

Reuniones: Mantener las reuniones con interesados es clave para identificar los objeti-

vos, criterios de éxito, y otras informaciones sobre el proyecto.

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2.2. Báses teóricas 31

Salidas

Acta de constitución del proyecto: El acta de constitución del proyecto asegura una

comprensión común por parte de los interesados de los entregables clave, los hitos y

los roles y responsabilidades de todos los involucrados en el proyecto.

Registro de supuestos: Sirven para registrar los todos los supuestos y restricciones a lo

largo del ciclo de vida del proyecto.

2.2.5.2.2. Planificación: Consiste en desarrollar el Plan para la dirección del pro-

yecto, mediante la abstracción de recursos, personal, material, que sean necesarios para

lograr el cumplimiento del tiempo y estén dentro de los parámetros previsto.

Para la elaboración de la misma, es necesarios algunos factores previos que con el uso de

herramientas se logra obtener dicha planificación. La planificación del proyecto define la

manera en que el proyecto se ejecuta, se monitorea, se controla y se cierra, es un proceso

de planificación que requiere varias iteraciones e interrelaciones con las distintas áreas del

conocimiento para poder completarlo como se muestra en la figura 2.16.

Figura 2.16: Planificación. Fuente: PMBOK.

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2.2. Báses teóricas 32

Entradas

Acta de constitución del proyecto: Es el punto de partida para la planificación inicial

del proyecto.

Salida de otros procesos: Consiste en los planes subsidiarios y ĺıneas base que consti-

tuyen una salida de otros procesos de planificación.

Factores ambientales de la empresa: La estructura y cultura de la organización, su

loǵıstica, restricciones entre otros.

Activos de los procesos de la organización: Se encuentran monitoreos, procedimientos

propios de la organización.

Herramientas y Técnicas De la misma forma que la anterior etapa de inicio, se tiene

las mismas herramientas descritas en 2.2.5.2.1.

Juicio de expertos

Recopilación de datos

Habilidades interpersonales y de equipo

Reuniones

Salidas

Plan para la dirección de proyectos: Describe el modo en que el proyecto será ejecutado;

integra todos los planes de gestión y linea base de tiempo. Este plan para la dirección

del proyecto contará con lo siguiente:

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2.2. Báses teóricas 33

• Ciclo de vida del proyecto

• Procesos a utilizar en cada fase del proyecto

• Herramientas y técnicas a utilizar

• Cómo se ejecutará y controlará el trabajo

• Plan de gestión de cambios

• Cómo se realizará la gestión de la configuración

• Ĺıneas base: alcance, tiempo y costo

• Registro de riesgos

• Todos los alcances: alcance, requisitos, tiempo, costo, calidad, mejora de procesos,

recursos humanos, comunicaciones, riesgos, adquisiciones e interesados.

2.2.5.2.3. Ejecución: Consiste en dirigir y gestionar el proyecto y llevar a cabo el trabajo

definido en el plan de trabajo realizado en la planificación. El beneficio clave de este proceso

es que proporciona la dirección general del trabajo y los entregables del proyecto, mejorando

aśı la probabilidad de éxito del proyecto (Project Management Institute, 2017).

Es importante precisar que en esta etapa se debe de velar por la comunicación para garantizar

un mayor control sobre el proceso y los plazos. En esta etapa se debe de gestionar: el riesgo,

los cambios producidos durante el proyecto, los eventos, los gastos generados, los recursos

como mano de obra y maquinarias, el tiempo, las actualizaciones y modificaciones en general.

En la figura 2.17 se muestra las entradas, herramientas y técnicas, y salidas del proceso.

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2.2. Báses teóricas 34

Figura 2.17: Etapa de ejecución. Fuente: PMBOK.

Entrada:

Plan para la dirección de proyecto: Cualquier componente del plan elaborado en la

planificación es una entrada en la ejecución.

Documentos del proyecto: Dentro de estas tenemos los siguientes documentos:

• registro de cambios

• lista de hitos

• cronograma de proyectos

• registro de riesgos

Solicitudes de cambios aprobados: El equipo del proyecto, planifica e implementa los

cambios y/o modificaciones aprobados ya que estas pueden tener algún impacto sobre

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2.2. Báses teóricas 35

el plan elaborada en la planificación.

Factores ambientales de la empresa

Activos de los procesos de la organización

Herramientas y técnicas

Juicio de expertos: Se considera la experiencia y el conocimiento de los profesionales

involucrados en el proyecto.

Sistema de información para la dirección de proyectos: Proporciona acceso a herra-

mientas de software informático, para su programación, gestión de la configuración,

para la distribución de la información, interfaces entre otros.

Reuniones: Las reuniones se utilizan para discutir y abordar los asuntos relacionados

a la ejecución del proyecto .

Salida

Entregables: Todo reporte, resultados verificable obtenido en el proyecto.

Datos de desempeño en el trabajo: Son datos de desempeño, obtenidos en a través de

la ejecución de los trabajos, las cuales se pasan a su control para su posterior análisis.

Registro de incidentes: Documento del proyecto en el que se registran y se da segui-

miento a todos los incidentes que ocurran de manera inesperada.

Solicitud de cambios: Es el documento que registra los cambios solicitados que surgieron

durante la ejecución. Este documento puede contener:

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2.2. Báses teóricas 36

• Acción correctiva

• Acción preventiva.

• Reparación de defectos.

• Actualizaciones.

Actualizaciones del plan y los documentos del proyecto: Es el documento que contiene

las actualizaciones como resultados de los cambios solicitados durante la ejecución

como:

• Lista de actividades.

• Registro de supuestos.

• Registro de lecciones aprendidas.

• Registro de riesgos.

2.2.5.2.4. Control y seguimiento: Monitorear y controlar el trabajo del proyecto es

el proceso de hacer seguimiento, revisar e informar el avance general a fin de cumplir con los

objetivos de desempeño definidos en el plan para la dirección del proyecto segun el PMBOK

(Project Management Institute, 2017).

Esta etapa se lleva acabo a lo largo de todo el proyecto, el control continuo permite al equipo

de dirección, recopilar, medir, y evaluar las medidas y las tendencias que van a permitir

realizar mejoras en el proyecto. En el proceso de control y seguimiento se logra:

Comparar el desempeño real del proyecto con respecto al plan para la dirección del

proyecto.

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2.2. Báses teóricas 37

Evaluar el desempeño para determinar la necesidad de una acción preventiva o correc-

tiva y para recomendar aquéllas que se consideran oportunas.

Monitorear la implementación de los cambios aprobados cuando éstos se producen.

Proporcionar pronósticos que permitan actualizar la información relativa al costo y al

cronograma actuales

En la gráfica 2.18 se muestra las entradas a utilizar, las herramientas de apoyo y las salidas

de esta etapa.

Figura 2.18: Etapa de control. Fuente: PMBOK.

Entrada

Plan para la dirección del proyecto

Documentos del proyecto: Los documentos que forman parte de estos son:

• la base de estimaciones

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2.2. Báses teóricas 38

• pronóstico de costos

• pronóstico de cronograma

• registro de incidentes

• lista de hitos, etc.

Información de desempeño: Se encuentran los datos de desempeño del trabajo que se

recopilaron a través de la ejecución y se pasan a los procesos de control. Estos informes

de desempeño son comparados con con el plan y otras variables para proporcionar un

contexto de desempeño de las actividades que comprende el proyecto.

Acuerdos

Factores ambientales de la empresa

Activos de los procesos de la organización

Herramientas y Técnicas

Juicio de expertos

Herramientas de control de cambios

Análisis de datos

• Análisis de alternativas: Ayuda a evaluar los cambios solicitados y decidir cuáles

son aceptados, rechazados o necesitan ser modificados.

• Análisis costo-beneficio: Ayuda a determinar si el cambio solicitado justifica su

costo asociado

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2.2. Báses teóricas 39

Toma de decisiones

Reuniones

Salidas

Solicitud de cambios aprobados: Estas se implementarán mediante el proceso de dirigir

y gestionar el Trabajo del Proyecto.

Actualizaciones del plan y los documentos para la dirección del proyecto

2.2.5.2.5. Cierre: Consiste en finalizar todas las actividades a través de todos los grupos

de procesos de dirección de proyectos para completar formalmente el proyecto o una fase del

mismo. Se revisará toda la información anterior procedente de los cierres de las fases previas

para asegurarse de que todo el trabajo del proyecto está completo y de que el proyecto ha

alcanzado sus objetivos.

En la figura 2.19 vemos las entradas para el cierre, las herrmaientas y técnicas a usar, para

luego obtener la salida.

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2.2. Báses teóricas 40

Figura 2.19: Etapa de cierre. Fuente: PMBOK.

Las actividades necesarias para el cierre del proyecto o fase incluyen las siguientes:

El reporte final del proyecto

Presupuesto final

Cronograma final

Índice de archivos

Directorio de participantes (proveedores, consultores, equipo ejecutor y directivo, etc.)

Entrega de trabajos previo a la salida

Evaluación final de los integrantes (personal)

Evaluación final de los equipos

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2.2. Báses teóricas 41

2.2.6. Obras por administración directa

Una obra por administración directa es aquella en la cual el estado utiliza sus propios recursos

para realizar la ejecución. No cuenta con ningún tercero o privado para la ejecución, solo con

su propio personal, equipo e infraestructura.

2.2.6.1. Normas que rigen la ejecución por administración directa

Los fundamentos que rigen esta modalidad de ejecución se encuentran en la Resolución de

la Contraloria No 195-1988-CG ver anexo A.10, donde detalla puntos concretos como la

entidad debe de contar con asignaciones presupuestales, personal técnico administrativo y

equipo necesario; el es requisito indispensable contar con el expediente técnico completo;

demostrar que el costo total del proyecto sea menor o igual al presupuesto base.

Cabe resaltar que en una obra por administración directa dentro de los principios generales

en el Art. 3, apartado b), de la Ley que regula la ejecución de obras por administración

directa detalla:

b) La eficiencia: Donde las obras públicas se ejecutan bajo las mejores condiciones de

calidad, costo, plazos conforme a las previsiones técnicas establecidas. Ver anexo A.11.

2.2.6.2. Responsabilidades de consultor

Según el Texto único ordenado de la Ley N◦ 30225, Ley de contrataciones del estado vigente

desde el 13 de marzo del 2019 (MEF, 2019). En el apartado del Caṕıtulo IV (El contrato y su

ejecución), Art́ıculo 40 ( Responsabilidad del contratista), 40.3 detalla: En los contratos de

consultaŕıa para elaborar los expedientes técnicos de obra, la responsabilidad del contratista

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2.2. Báses teóricas 42

por errores, deficiencias o por vicios ocultos puede ser reclamada por la entidad por un plazo

no menor de tres (3) años después de la conformidad de obra otorgada por la Entidad.

2.2.6.3. Requisitos para la ejecución de obras por administración directa

Según la Ley que regula la ejecución de obras por administración directa ver anexo A.11,

en su art́ıculo 10, detalla que las entidades que ejecuten obras públicas por administración

directa deben de contar con:

a) La asignación presupuestal correspondiente.

b) La organización y el personal técnico administrativo necesarios.

c) La propiedad de la maquinaria, equipos mı́nimo en estado operativo.

d) El expediente técnico y presupuesto general.

e) Cuaderno de obra debidamente legalizado.

2.2.6.4. Programación

Dentro de la Ley que regula la ejecución de obras por administración directa ver anexo A.11,

Art. 8 detalla que la ejecución de obras por administración directa responde a las prioridades

establecidas en los planes de desarrollo local, regional y nacional, según corresponda, teniendo

en cuenta la disponibilidad de los recursos e instrumentos f́ısicos, técnicos y económicos

requeridos para tal fin.

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2.2. Báses teóricas 43

2.2.6.5. Ampliación de plazo

Consiste en adicionar un tiempo al cronograma contemplado en el expediente original. Según

el reglamento de la Ley de contrataciones del estado, en su art́ıculo 197 (Causas de ampliación

de plazo), se solicita dicha ampliación por cualquiera de las siguientes causas ajenas a su

voluntad siempre que modifiquen la ruta cŕıtica del programa de ejecución de obra vigente

al momento de la solicitud de ampliación:

a) Atrasos y/o paralizaciones.

b) Para la prestación adicional de obra.

c) Cuando es necesario un plazo adicional para la ejecución de los mayores metrados.

2.2.6.6. Adquisición de materiales (bienes)

Se muestra un ejemplo general del proceso de adquisición de materiales en una entidad

pública, pudiendo variar de acuerdo a las directivas que cada entidad pueda tener, ya sea

municipalidades distritales, provinciales y gobiernos regionales.

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2.2. Báses teóricas 44

Figura 2.20: Secuencia de adquisición de materiales. Fuente: Elaboración propia.

La adquisiciones de materiales para los proyectos ejecutadas por administración directa se

rigen al Reglamento de la ley N◦ 30225, Ley de contrataciones del estado (MEF, 2018), T́ıtulo

V-Métodos de contratación, donde el método de contratación de bienes son las siguientes:

Licitación Pública: Se utiliza para la contratación de bienes y obras.

Adjudicación simplificada: Se utiliza para la contratación de bienes y servicios, con

excepción de los servicios a ser prestados por consultores individuales.

Comparación de precios: La comparación de precios puede utilizarse para la con-

tratación de bienes y servicios de disponibilidad inmediata.

Subasta inversa electrónica: La subasta inversa electrónica se utiliza para la con-

tratación de bienes y servicios comunes que cuenten con ficha técnica y se encuentren

incluidos en el Listado de Bienes y Servicios Comunes.

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2.2. Báses teóricas 45

Otros medios de contratación es la contratación directa, la misma que se encuentra limitada

a bienes que no superen los 8 UIT de costo.

2.2.7. Optimización

Según la RAE (Real Academia Española) es la acción y efecto de optimizar, en consecuencia

buscar la mejor manera de realizar una actividad.

Otras definiciones son: Encontrar una alternativa de decisión con la propiedad de ser mejor

que cualquier otra en algún sentido (Ramos, 2014).

De un modo general, un problema de decisión óptima se representa cuando un decisor (in-

dividuo, grupo, institución) tiene que elegir entre diversas alternativas, disponiendo para

ello de un determinado criterio para comparar dicha alternativa. El objetivo del decisor es

encontrar la solución del problema, es decir la alternativa que resulte mejor según el criterio

(Hernández, 2011).

2.2.7.1. Sistemas

Es un conjunto de hombres (un grupo , institución un gobierno, etc) y máquinas (aparato me-

cánico o una estructura social compleja) que actúan de modo interactivo en un determinado

ámbito.

2.2.7.2. Modelos

Es una representación aproximada de un sistema real. Un modelo recoge las caracteŕısticas

esenciales de un sistema y se convierte en el objeto de estudio.

Los problemas de toma de decisiones se pueden clasificar en dos categoŕıas: Modelos de

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2.2. Báses teóricas 46

decisión deterministas y modelos de decisión probabilistas. En los modelos deterministas las

buenas decisiones se basan en sus buenos resultados.

Tipos de modelos de optimización:

Optimización clásica



Programación lineal

Programación lineal entera mixta

Programación cuadrática

Programación no lineal

Programación estocástica

Programación dinámica

Teoŕıa de grafos u optimización en redes
.

Optimización

Metaheuŕısticos

(inteligencia artificial)



Algoritmos evolutivos (genéticos)

Recocido o templado simulado

Búsquedas tabú, aleatorios, avariciosa

Sistemas multiagentes (colonias de hormigas)

Las técnicas de programación matemática resuelven problemas de optimización de funciones

con restricciones.

Son una herramienta de gran importancia en gestión de proyectos, especialmente en temas

de planificación, aunque tienen aplicaciones en otros aspectos de la gestión, motivo de ello

se resolverá en la esta investigación la optimización de Programación Lineal.

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2.2. Báses teóricas 47

2.2.7.3. Programación lineal

Es un procedimiento matemático para determinar la asignación óptima de recursos escasos.

La programación lineal aborda una clase de problemas de programación donde tanto la

función objetivo a optimizar como todas las relaciones entre las variables correspondientes a

los recursos son lineales. Este problema fue formulado y resuelto por primera vez a fines de

la década del 40 (Arsham, 2019).

Dentro de un modelo de optimización para la programación lineal se incluyen los siguientes

componentes (Hernández, 2011):

Un conjunto de variables, cuyos valores son números reales y sirven para representar

cada una de las alternativas del sistema.

Un conjunto de restricciones, que tienen la forma de igualdades o desigualdades,

que ligan las variables y sirven para representar las relaciones entre éstas e incluir las

condiciones del sistema

Una función objetivo, que depende de los valores de las variables, toma valores en el

conjunto de los números reales y sirve para comparar las alternativas.

2.2.7.4. Forma general de la programación lineal

El objeto de la programación lineal es optimizar (minimizar o maximizar) una función lineal

de n variables sujeto a restricciones lineales de igualdad o desigualdad. Más formalmente,

se dice que un problema de programación lineal consiste en encontrar el óptimo (máximo o

mı́?nimo) de una función lineal en un conjunto que puede expresarse como la intersección

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2.2. Báses teóricas 48

de un número finito de hiperplanos y semiespacios en Rn (Castillo, 2002) . Considérense las

siguientes definiciones.

Maximizar o minimizar Z = c1x1 + c2x2 + ...+ cnxn
su jeto a

a11x1 + a12x21 + ... + a1nx1n ≤ b1
a21x1 + a22x21 + ... + a2nx1n ≤ b2
...

...
ap1x1 + ap2x21 + ... + apnx1n ≤ bp
ap+1,1x1 + ap+1,2x21 + ... + ap+1,nx1n = bp+1
...

...
am,1x1 + am,2x21 + ... + am,nx1n = bm

x1,x2, ...,xq ≥ 0

En el modelo se tiene:

x1,x2, ...xn son las variables de decisión (o niveles de actividad), que deben determinarse.

Los coeficientes ai j, i = 1, ...,m; j = 1, ...,n se llaman coeficientes tecnológicos y forman

uno de los conjuntos de datos de entrada del problema, es decir son conocidos.

La desigualdad o igualdad

ai1x1 + ai2x2 + ...+ ainxn ≤ (=)bi

se llama i-ésima restricción.

Las restricciones x j ≥ 0 se llaman restricciones de no negatividad.

z = c1x1 + c2x2 + ...+ cnxn es la función objetivo que deberá optimizarse (maximizarse

o minimizarse).

Los coeficientes c1,c2, ...cn son los coeficientes beneficio o costo que forman el conjuntos

de datos de entrada, es decir son conocidos y son número reales.

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2.2. Báses teóricas 49

El valor b es el vector de disponibilidad o término independiente y es uno de los

conjuntos de datos de entrada del problema.

Una vez estandarizado el modelo puede ocurrir que sea necesario aplicar el método simplex

o el método de las dos fases. Ver la figura 2.21.

Figura 2.21: Forma de desarrollo de programación lineal. Fuente:PhpSimplex (Izquierdo,
2006).

A continuación se explican paso a paso los puntos de cada método, concretando los aspectos

a tener en cuenta (Izquierdo, 2006).

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2.2. Báses teóricas 50

Método Simplex :

El método simplex es un método iterativo que permite ir mejorando la solución en cada paso.

Construcción de la primera tabla:

Las columnas de la tabla están dispuestas de la siguiente forma: la primera columna de

la tabla contiene las variables que se encuentran en la base (o variables básicas), esto es,

aquellas que toman valor para proporcionar una solución; la segunda columna recoge

los coeficientes que dichas variables básicas tienen en la función objetivo (esta columna

es llamada Cb); la tercera muestra el término independiente de cada restricción (P0); a

partir de ésta aparece una columna por cada una de las variables de decisión y holgura

presentes en la función objetivo (Pj). Para tener una visión más clara de la tabla, se

incluye una fila que contiene los t́ıtulos de cada una de las columnas.

Sobre esta tabla se agregan dos nuevas filas: una de ellas, que lidera la tabla, donde

aparecen los coeficientes de las variables de la función objetivo, y una última fila que

recoge el valor la función objetivo y los costes reducidos Zj - Cj.

Los costes reducidos muestran la posibilidad de mejora en la solución Z0. Por este

motivo también son llamados valores indicadores. Se muestra a continuación el aspecto

general de la tabla del método Simplex:

Cuadro 2.1: Primera tabla del método simplex
C1 C2 ... Cn

Base Cb P0 P1 P2 ... Pn
P1 Cb1 b1 a11 a12 ... a1n
P2 Cb2 b2 a21 a22 ... a2n
... ... ... ... ... ... ...

Pm Cbm bm am1 am2 ... amn
Z Z0 Z1-C1 Z2-C2 ... Zn-Cn

Fuente: PHPSimplex Optimizando recursos con PL (Izquierdo, 2006).

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2.2. Báses teóricas 51

Todos los valores incluidos en la tabla vendrán dados por el modelo del problema salvo

los valores de la fila Z (o fila indicadora). Estos se obtienen de la siguiente forma:

Zi = ∑cbi.Pj para i = 1..m, donde si j = 0, P0 = bi y C0 = 0, y en caso contrario Pj

= aij.

Se observa, al realizar el método Simplex, que en esta primera tabla ocupan la base

todas las variables de holgura y por ello (todos los coeficientes de las variables de

holgura son 0 en la función objetivo) el valor inicial de Z es cero.

Por este mismo motivo tampoco es necesario realizar los cálculos de los costes reducidos

en la primera tabla, pudiéndose determinar directamente como el cambio de signo de

los coeficientes de cada variable en la función objetivo, esto es, -Cj.

Condición de parada:

Se cumple la condición de parada cuando la fila indicadora no contiene ningún valor

negativo entre los costes reducidos (cuando el objetivo es la maximización), esto es, no

existe posibilidad de mejora.

Una vez cumplida la condición de parada, el valor de cada variable que logra la so-

lución óptima se encuentra en la columna P0, indicándose en la base a qué variable

correnponde dicho valor. Si una variable no aparece en la base, significa que su valor

es cero. De la misma forma el valor óptimo de la función objetivo (Z) se encuentra en

la columna P0, fila Z.

Si no se cumple la condición de parada es necesario realizar una iteración más del

algoritmo, esto es, determinar la variable que se vuelve básica y la que deja de serlo,

encontrar el elemento pivote, actualizar los valores de la tabla y comprobar si se cumple

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2.2. Báses teóricas 52

nuevamente la condición de parada.

Es también posible determinar que el problema no se encuentra acotado y su solución

siempre resultará mejorable. En tal caso no es necesario continuar iterando indefinida-

mente y se puede finalizar el algoritmo. Esta situación ocurre cuando en la columna de

la variable entrante a la base todos los valores son negativos o nulos.

Elección de la variable que entra a la base:

Cuando una variable se vuelve básica, es decir, entra en la base, comienza a formar

parte de la solución. Observando los costes reducidos en la fila Z, se decide que entra

a la base la variable de la columna en la que éste sea el de menor valor (o de mayor

valor absoluto) entre los negativos.

Elección de la variable que sale de la base:

Una vez obtenida la variable entrante, se determina que sale de la base la variable

que se encuentre en aquella fila cuyo cociente P0/Pj sea el menor de los estrictamente

positivos (teniendo en cuenta que esta operación se hará únicamente cuando Pj sea

superior a 0).

Elemento pivote:

El elemento pivote de la tabla queda marcado por la intersección entre la columna de

la variable entrante y la fila de la variable saliente.

Actualización de la tabla:

Las filas correspondientes a la función objetivo y a los t́ıtulos permanecerán inalteradas

en la nueva tabla. El resto de valores deberán calcularse como se explica a continuación:

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2.2. Báses teóricas 53

• En la fila del elemento pivote cada nuevo elemento se calcula como:

Nuevo Elemento fila pivote = anterior elemento fila pivote / pivote.

• En el resto de las filas cada elemento se calcula:

Nuevo Elemento Fila = Anterior Elemento Fila - (Anterior Elemento Fila en

Columna Pivote x Nuevo Elemento Fila Pivote).

De esta forma se consigue que todos los elementos de la columna de la variable entrante

sean nulos salvo el de la fila de la variable saliente cuyo valor será 1. (Es análogo a

utilizar el método de Gauss-Jordan para resolver sistemas de ecuaciones lineales).

Método de las dos fases :

El método de las Dos Fases se utiliza cuando aparecen variables artificiales en la forma

canónica o estándar del problema. La primera fase trata de resolver el problema auxiliar Z’

de minimizar la suma de las variables artificiales y conseguir que sea cero (con objeto de

evitar incongruencias matemáticas). Una vez resuelto este primer problema, y siempre y

cuando el resultado sea el esperado, se reorganiza la tabla resultante para utilizarla en la

segunda fase sobre el problema original.

En caso contrario el problema no es factible, es decir, no tiene solución y no será necesario

continuar con la segunda fase.

Fase 1

Esta primera fase es muy similar al método Simplex, con la excepción de la construcción

de la primera tabla, además de la necesidad de estudiar el resultado obtenido para

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2.2. Báses teóricas 54

determinar si se desarrolla la segunda fase.

En tal caso, la última tabla de esta fase será, con algunas modificaciones, la utilizada

como tabla inicial para la segunda fase.

• Construcción de la primera tabla:

Se elabora de manera análoga a la tabla inicial del método Simplex, pero con

algunas diferencias.

Como se ha comentado, en esta primera fase se resuelve un problema auxiliar (la

minimización de la suma de las variables artificiales) con una función objetivo

auxiliar. Por lo tanto en la primera fila de la tabla, donde se muestran los coefi-

cientes de las variables de la función objetivo, aparecerán todos los términos a

cero excepto los coeficientes de variables artificiales. El valor de cada uno de estos

coeficientes es -1 debido a que se está minimizando la suma de dichas variables

(recuerde que minimizar Z’ es igual que maximizar (-1)·Z’).

La otra diferencia para la primera tabla radica en que ahora śı es necesario calcular

la fila Z (o fila indicadora). Siendo Z j = ∑cbixp j para i = 1..m, donde si j =

Cuadro 2.2: Primera tabla-método de las dos fases
C0 C1 C2 ... Cn-k ... Cn

Base Cb P0 P1 P2 ... Pn-k ... Pn
P1 Cb1 b1 a11 a12 ... a1n-k ... a1n
P2 Cb2 b2 a21 a22 ... a2n-k ... a2n
... ... ... ... ... ... ... ... ...

Pm Cbm bm am1 am2 ... amn-k ... amn
Z Z0 Z1 Z2 ... Zn-k ... Zn

Fuente: PHPSimplex Optimizando recursos con PL (Izquierdo, 2006)

0,P0 = biyC0 = 0, y en caso contrario Pj = ai j.

• Condición de parada y paso a la fase 2:

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2.2. Báses teóricas 55

La condición de parada es la misma que en el método Simplex normal. Esto es,

cuando en la fila indicadora ninguno de los valores de los costes reducidos es

negativo (ya que tal y como se ha planteado el objetivo es la maximización de

(-1)·Z’).

Cumplida la condición de parada es necesario determinar si es posible pasar a la

segunda fase para obtener la solución óptima del problema original. Esto se hace

observando el resultado obtenido en la primera fase: si su valor es 0, significa que

el problema original tiene solución y es posible calcularla, en caso contrario indica

que se trata de un problema no factible y no tiene solución.

Fase 2

La segunda fase del método de las dos fases se desarrolla exactamente igual que el

método simplex, con la salvedad de que antes de iniciar las iteraciones hay que eliminar

las columnas correspondientes a las variables artificiales, y reconstruir la tabla inicial.

• Eliminar Columna de variables artificiales:

Si hemos llegado a la conclusión de que el problema original tiene solución, debe-

mos preparar nuestra tabla para la segunda fase. Este paso es muy sencillo, se trata

únicamente de eliminar las columnas correspondientes a las variables artificiales.

• Construcción de la tabla inicial:

La tabla inicial en este caso se mantiene casi igual a la última tabla de la primera

fase. Únicamente habrá que modificar la fila de la función objetivo por la del

problema original y calcular nuevamente la fila Z (de la misma forma que en la

primera tabla de la fase 1).

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2.2. Báses teóricas 56

A partir de este punto, todas las iteraciones hasta llegar a la solución óptima del

problema no presentan ninguna diferencia con el método simplex.

Método gráfico :

El método gráfico o método geométrico constituye una excelente alternativa de representación

y resolución de modelos de programación lineal que tienen 2 variables de decisión. Este

consiste en representar cada una de las restricciones y encontrar en la medida de lo posible

el poĺıgono (poliedro) ver figura 2.22, comúnmente llamado el conjunto solución o región

factible, en el cual por razones trigonométricas en uno de sus vértices se encuentra la mejor

respuesta (solución óptima).

Forma general del método gráfico para dos variables:

Maximizar o minimizar Z = c1x1 + c2y2

su jeto a

a1x1 + a2y1 ≤ b1

a3x2 + a4y2 ≤ b2

...
...

an−1xn + anyn ≤ bn

x1,x2, ...,xq ≥ 0

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2.3. Marco conceptual 57

Figura 2.22: Poĺıgono del método gráfico. Fuente: Elaboración propia.

2.3. Marco conceptual

2.3.1. Determinación de lo óptimo en las etapas de un proyecto

La optimización sirve para encontrar la respuesta que proporciona el mejor resultado, la

que logra mayores ganancias, mayor producción o felicidad o la que logra el menor costo,

desperdicio o malestar (Arsham, 2019).

Dentro de la presente investigación se determinará las variables de decisión, las restricciones

por parte de la entidad y/o sector publico encargado de la ejecución del proyecto en estudio

como también la función objetivo.

La determinación de los valores óptimos en determinar el tiempo mas favorable en los procesos

de planificación, ejecución y control de un proyectos de las actividades conlleva a lograr el

mejor resultado del proyecto. Cabe recalcar que la determinación del optimo tiempo en

la administración de los recursos de cada actividad relacionada al proyecto está vinculada

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2.3. Marco conceptual 58

directamente a la optimización del costo. Cabe afirmar que con optimizar el tiempo, se

optimiza el costo.

2.3.2. Aplicación del 4D y 5D en la planificacición

Según el enfoque del PMBOK, una de las herramientas y técnicas para obtener el plan de

trabajo es la recopilación de datos la misma que dependiendo de la calidad y cuanta

información brinde, garantiza una buena elaboración del plan de trabajo.

La identificación adecuada de las actividades a realizar haciendo uso del VDC tras el mo-

delado 3D del proyecto, para posteriormente ser analizadas en la simulación 4D con una

estimación adecuada de tiempo, conlleva a elaborar un adecuado plan a detalle de la progra-

mación a seguir en la ejecución.

Dentro de la recopilación de datos, la determinación de costos 5D, siendo un componente

para su determinación los metrados, ayudan a tener el panorama adecuado del costo del

proyecto.

Para garantizar una adecuada elaboración del plan y su posterior cumplimiento durante las

siguientes etapas del proyecto, las actividades involucradas deben de contar con el adecuado

tiempo de ejecución y el costo que llevará realizarla.

2.3.3. Aplicación del 4D y 5D en la ejecución

Las herramientas y técnicas que se sugiere para la etapa de ejecución es la del manejo del

sistema de información para la dirección de proyectos, es en esta que se hace uso

de software’s para el adecuado seguimiento durante la ejecución desde la implementación del

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2.3. Marco conceptual 59

DVC en la elaboración de los modelos 3D, para su respectiva gestión de programación 4D

en tiempo, y lograr una estimación en el seguimiento del costo 5D.

2.3.4. Aplicación del 4D y 5D en el control y seguimiento

Dentro del control y seguimiento, el análisis de datos ofrecida por el diseño virtual, durante

los procesos de 4D y 5D, se logra mediante la interacción de los responsables del proyecto,

lograr resultados como desempeño de trabajo, la actualización del plan de trabajo, aśı como

la actualización de los documentos del proyecto.

El uso del DVC en la gestión del proyecto en sus diversas etapas garantiza cumplir con el

propósito de la obra y los objetivos del proyecto; puesto que:

Es coordinado durante toda la etapa o ciclo del proyecto.

Es optimizado ya que se ahorra tiempo y recursos.

Es actualizable, según los cambios producidos en la ejecución los modelos pueden estar

sujeta a estos cambios.

Es dinámico ya que inter-actúa en todo momento con cada proceso mediante cada

modificación que pudiera existir.

En comparación con los métodos tradicionalmente utilizados en la construcción (diagrama

de Gantt y Pert, etc.) para planificar la duración de una obra, donde los ĺımites y problemas

mas comunes son:

La pérdida de información en la transmisión de datos entre el consultor y la entidad

ejecutora, en el caso que el expediente fue elaborado por un externo.

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2.3. Marco conceptual 60

La pérdida de información en la transmisión de datos entre el área de estudios y for-

mulación de proyectos y los ejecutores, en el caso que el expediente fue elaborado en

la misma entidad.

La falta de comunicación entre el jefe de obra y los proveedores.

La llegada a destiempo de los materiales a la obra.

Estas son algunas de las razones que causan retrasos e inoperatividad en el proyecto las

cuales ya fueron explicados anteriormente.

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61

3 Metodoloǵıa de la investigación

3.1. Enfoque

Es Cuantitativo, en la investigación se usará datos reales de un expediente con metrados

y programación establecida. A ello el uso de las herramientas del diseño virtual y construc-

ción (VDC-BIM) para generar una programación aceptable con estimación de tiempos cuya

secuencia esté fuera de interferencias constructivas.

3.2. Alcance

Es Explicativo puesto que tiene relación causal, no sólo persigue describir o acercarse a un

problema, sino que intenta encontrar las causas del mismo(Hernández, 2012).

3.3. Diseño de la investigación

No experimental, cuantitativo. Pues no existe manipulación deliberada de variables.

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3.4. Población y muestra 62

3.4. Población y muestra

La presente investigación tiene como carácter y campo de análisis proyectos ejecutadas por

administración directa. Para la discusión de resultados se hará el análisis de un proyecto eje-

cutada por administración directa por parte del gobierno regional de Ayacucho. En este caso

el proyecto: Mejoramiento de prestación de servicios educativos del nivel primaria y secun-

daria de la I.E.Nuestra señora de las Mercedes distrito de Ayacucho-Huamanga -Ayacucho.

3.5. Hipótesis

3.5.1. Hipótesis general

Se dispondrá de una adecuada optimización en la estimación de tiempos de la programación

de partidas evitando sobre costos con ayuda de los modelos virtuales en todo el proceso de

planificación, ejecución y control del proyecto.

3.5.2. Hipótesis espećıficas

El uso de las herramientas virtuales ofrece el manejo de una única base de datos que

ayudan en la planificación de proyectos.

Hacer uso de la metodoloǵıa del diseño virtual en la construcción, facilita la toma de

decisiones en tiempo y momento oportuno durante la ejecución.

El uso de modelos virtuales ofrece múltiples beneficios multidisciplinarios relacionados

en el seguimiento y control de un proyecto.

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3.6. Variables e indicadores 63

3.6. Variables e indicadores

Existen básicamente dos variables que participan de todo proceso de investigación: Indepen-

dientes, dependientes.

3.6.1. Variables

Variable independientes

Una variable es una propiedad que puede fluctuar y cuya variación es susceptible de medirse

u observarse (Hernández, 2010):

En la presente investigación la variable independiente es la estimación adecuada del tiempo

en la planificación, ejecución y control de proyectos por administración directa.

Variable dependientes

Son aquellas que dependen de la acción (intensidad o caracteŕıstica) de la variable indepen-

diente.

3.6.2. Indicadores

Al referirnos a los conceptos indicamos que estos no son observables directamente. Por ello se

deben buscar procedimientos que permitan la medición indirecta mediante manifestaciones

externas, emṕıricas y observables.

Indicador asociada a la variable dependiente.

Indicador asociada a la variable independiente.

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3.7. Técnicas e instrumentos 64

En la siguiente tabla 3.1 se muestra la relación de variables e indicadores.

Cuadro 3.1: Variables e indicadores.
V