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Propuesta de herramienta para la integracion de BIM a la toma decisiones financieras en proyectos de construccion.

1 Introduccion

De acuerdo con el informe de 2016 del Foro Economico Mundial, la industria de la construccion representa alrededor del 6% del PIB mundial, aportando cerca de 10 trillones de dolares anualmente, y tendiendo a crecer a 15 trillones para el ano 2025. A pesar de la importancia de esta industria en terminos de participacion en el PIB mundial, el sector ha mostrado un decrecimiento mundial en su productividad y un comportamiento significativamente ciclico en sus principales indicadores economicos. Una de las principales razones para este fenomeno ha sido la persistente resistencia a la implementacion de nuevas tecnologias [1].

En el contexto colombiano esta ultima situacion no es diferente. El boletin tecnico del Departamento Administrativo Nacional de Estadistica (DANE) sobre "Indicadores economicos alrededor de la construccion IEAC" del primer trimestre de 2017, mostro una reduccion del sector del 1.4% en el PIB del pais respecto al primer trimestre de 2016 [2]. Esta variacion se explica principalmente por el aumento de los precios de vivienda y el aumento en el Indice de Precios al Consumidor (IPC) durante este mismo periodo, generando que cada vez mas el mercado tienda a optimizar la utilizacion de recursos que se emplean para la ejecucion de los proyectos de vivienda. Por lo tanto, es fundamental que la industria avance hacia la eficiencia de sus recursos. Razon por la cual, es necesario utilizar los diferentes recursos tecnologicos para la planeacion adecuada de proyectos de construccion.

La literatura sobre gestion de la construccion generalmente plantea que Los factores determinantes del nivel de eficiencia de proyectos de construccion se ubica en las etapas iniciales, y, ademas, en la forma en la que se consideran en sus planeaciones los diferentes riesgos presentes en los proyectos [3]. De acuerdo con [3], la falta de una gestion adecuada de los riesgos puede no solo dar lugar a dificultades para cumplir los objetivos del proyecto, sino tambien influir en la planificacion del uso de la tierra y el diseno espacial urbano en el crecimiento futuro de las ciudades y sus economias [3]. Uno de los focos de mayor atencion frente a esta situacion es la utilizacion de nuevas tecnologias y metodologias. Por esta razon, es necesario utilizar los recursos de este tipo disponibles para propender por una planeacion eficiente de proyectos de construccion de vivienda.

Building Information Modeling (BIM) es un conjunto de metodologias y tecnologias que permite enfocarse en la idea de una mejor planeacion de proyectos de construccion. BIM debe entenderse como un grupo de politicas, procesos y tecnologias que interactuan entre si formando una metodologia para gestionar la planeacion, diseno y construccion de edificaciones y proyectos de infraestructura. Con la implementacion de BIM los datos del proyecto se encuentran en formato digital a lo largo de todo el ciclo de vida [4]. Segun [5], aunque la implementacion de BIM supone un considerable cambio tecnologico, promete actualmente proporcionar beneficios de gestion de informacion eficiente en la industria de la construccion [5].

Uno de los beneficios mas significativo de la implementacion de BIM se encuentra en la gestion financiera de los proyectos. Evaluar las variables economicas presentes al momento de realizar la factibilidad es uno de los factores clave del desempeno de las futuras construcciones [3]. Generalmente, este tipo de variables se representan en flujos de caja libre, siendo fundamental estimar de manera precisa los indicadores financieros (ejemplo, VPN y TIR del proyecto) para el analisis de la viabilidad de las construcciones [6].

Como se ha venido exponiendo, la literatura ha reportado las considerables ventajas de asociar BIM a la toma de decisiones financieras [7]. Uno de los principales frentes de trabajo al respecto ha sido enfrentarse al reto de hacer una eficiente gestion de los cambios en disenos. En la forma tradicional de gestion de disenos, se debe realizar procesos de cambio repetidas veces de una forma manual, que pueden provocar errores significativos que a su vez distorsionan los resultados de los indicadores financieros de los proyectos. Con la implementacion de BIM esas distorsiones se pueden minimizar [7]. Sin embargo, en la actualidad no existe herramientas comerciales que hagan posible una completa integracion de BIM a los analisis financieros en una de las etapas centrales de un proyecto, como lo es la factibilidad. Corporaciones como Autodesk cuentan con herramientas, como Revit y Navisworks, que generan modelos BIM que integran tiempos y costos que pueden servir como insumo para la generacion de flujos de caja y analisis posteriores de indicadores de bondad economica. Sin embargo, su nivel de desarrollo no permite un completo acoplamiento de los modelos digitales con los analisis financieros, como se vera a lo largo de este articulo. Para abordar esa brecha, este articulo muestra los resultados de investigacion en torno al desarrollo de una herramienta computacional que permite la generacion de flujos de caja libre para realizar analisis financieros que consideran los cambios de disenos de un modelo BIM en etapa de factibilidad.

El desarrollo de esta herramienta computacional se soporto sobre la informacion disponible de un proyecto de edificacion de vivienda ubicado en Bogota, Colombia. El soporte en este proyecto permitio responder la pregunta central de la presente investigacion: ?se podria obtener resultados mas precisos en la toma de decisiones financieras con una herramienta computacional que relacione automaticamente la generacion de indicadores financieros considerando los cambios mas frecuentes en los disenos en un modelo BIM? El tipo de cambios que se incluyen en la pregunta de investigacion se refiere particularmente a cambios en el dimensionamiento y cantidad de las unidades de vivienda y en los materiales de construccion. Al realizar estos cambios, la toma de decisiones financieras, en el esquema tradicional de gestion de proyectos, puede convertirse en un proceso con resultados significativamente imprecisos, lo cual hace indispensable el analisis mas precisos y agiles que puede lograrse con la implementacion de BIM. Para lograr ese objetivo es necesario el uso de nuevas tecnologias que permitan la interrelacion entre los diferentes participantes de la formulacion de un proyecto por medio de una herramienta computacional que integre los disenos con los analisis financieros, reduciendo asi los tiempos de incorporacion de cambios en los disenos y mejorando la precision de los resultados en la etapa de planeacion.

2 Revision bibliografica

Las publicaciones sobre los temas relacionados con BIM, planeacion y construccion en el area de ingenieria muestran que desde 2005 se empezaron a realizar los principales estudios a nivel mundial con una tendencia al alza hasta la actualidad. Mostrando la importancia que se le esta dando a los tratados en el presente articulo. Segun el analisis bibliografico realizado para esta investigacion, para la busqueda BIM y Planning Construction filtrado para temas en ingenieria, la base de datos Scopus muestra estadisticas de publicaciones ano a ano donde se evidencia un aumento en la cantidad en publicaciones desde el 2005 hasta llegar a su punto mas alto en el 2017 con 116 publicaciones. Demostrando de esta forma un alto y creciente interes por el tema de investigacion tratado, tal como se puede ver en la Tabla 1.

En Latinoamerica la cantidad de estudios publicados en el area de BIM y su aplicacion en etapas tempranas de los proyectos de construccion es limitada, y esta concentrada a unos pocos paises. Por ejemplo, en la revision bibliografica realizada para el presente articulo se encuentra que Brasil encabeza la lista de publicaciones con 20 documentos, Chile con tres y Peru con dos. Se puede observar que en Colombia solo se cuenta con un estudio conocido en la materia [8].

Es importante resaltar que la publicacion central en el tema de BIM aplicado a los analisis financieros fue realizada por [7]. Estos autores lograron presentar los resultados sobre el desarrollo de un software que utiliza flujos de caja en etapa de construccion y estudia sus variaciones financieras ante los cambios de diseno. Este software toma flujos positivos y negativos teoricos dejando a un lado los costos indirectos concluyendo en un aumento de efectividad en la toma de decisiones financieras.

Por su parte, mas recientemente Candelario et al, [9] muestran que la integracion de BIM en la planificacion de la ejecucion de proyectos garantiza un mayor control sobre el modelo, lo que evita ineficiencias de tiempo y costo a lo largo del desarrollo del proyecto. Aunque la planificacion tradicional resulta ser un 20% mas corta que la simulacion de cuatro dimensiones (4D), se observa que esta ultima es un 40% mas eficiente con respecto al control visual del progreso del tiempo y tambien un 40% mas eficiente en el proceso de actualizacion de datos [9].

Dadas las ventajas expuestas sobre BIM, se indago sobre los errores que puede subsanar. En [10] propusieron un marco para investigar las razones de una empresa de diseno y los costos de rediseno causados por los cambios de diseno durante la produccion [10]. Asi mismo, recientemente se sigue publicando sobre la gestion de los riesgos presentes en un proyecto de construccion. Por ejemplo, [3] presentaron un resumen sobre la gestion de riesgos tradicional y una revision exhaustiva y extensa de la literatura publicada sobre los ultimos esfuerzos de gestion de riesgos utilizando tecnologias como BIM, verificacion automatica de reglas y sistemas basados en el conocimiento [3].

En cuanto a investigaciones y publicaciones realizadas sobre flujos de caja especificamente, en [6] exponen bucles de retroalimentacion para describir los flujos de efectivo del proyecto [6]. En el modelo se integran varias estrategias de gestion de tesoreria de carga frontal y posterior para que el analisis de simulacion y el analisis de lo que se pueda hacer se utilice para determinar una estrategia eficaz de gestion del flujo de efectivo. En esta investigacion se concluye que es necesario un software que dinamice el sistema, de este modo empiezan a surgir ideas sobre desarrollos de herramientas computacionales que integren BIM con flujos de cajas para dinamizar precisamente estos sistemas.

Dada la cantidad de literatura que disponible sobre BIM y analisis financieros y la necesidad que se encuentra de aprovechar las ventajas ya comprobadas de nuevas metodologias para cubrir y aliviar problemas en la planeacion y falta de integracion en los proyectos de construccion, se plantea en el presente documento una contribucion a los resultados de investigaciones pasadas y un cubrimiento a los vacios sobre futuras publicaciones basadas en la automatizacion en la planeacion financiera mediante metodologias BIM.

3 Metodologia del proyecto

3.1 Validacion con base en el caso de estudio

Luego de la solicitud de informacion sobre el edificio utilizado para el desarrollo de la herramienta computacional, la administracion de las viviendas suministro planos arquitectonicos y estructurales de forma fisica. Al ser este un estudio en etapa de factibilidad no fue necesaria la informacion de redes hidro-sanitarias y electricas, dado que la fase de disenos en estas etapas del proyecto es apenas esquematica, y con estructura y arquitectura es suficiente para estudios de factibilidad. Los planos en fisico se digitalizaron en AutoCAD 2018 con el fin de lograr una manipulacion mas sencilla de estos y un calculo de cantidades mas cercana a la realidad. Se realizo la digitalizacion de seis planos impresos entregados, tres arquitectonicos y tres estructurales, proceso que tomo 52 horas de trabajo por parte de los investigadores con un costo total del proceso de COP $1,105,260 partiendo de un costo por hora de $21,255, valor promedio salarial del mercado para un profesional con la experiencia suficiente para realizar analisis financieros y movimientos en un modelo 3D en Revit.

3.2 Desarrollo de herramienta computacional de prueba

Como primer paso metodologico para la elaboracion de la herramienta propuesta en esta investigacion se adelanto una prueba metodologica con el fin de explorar la posibilidad de aumentar la precision de los indicadores de bondad economica de un proyecto de construccion de vivienda en su etapa de factibilidad ubicado en Bogota, Colombia.

De esa manera, se desarrollo esta herramienta de prueba que integro el diseno del edificio de vivienda modelado en Revit, su correspondiente analisis de costos en Navisworks (ambos programas de la firma Autodesk para facilitar su interoperabilidad). Ademas, de un flujo de caja libre del proyecto para evaluacion de viabilidad financiera con apoyo de Microsoft (MS) Excel, en la cual se exporten los datos de analisis de costos de Navisworks a una hoja de calculo que actualizo los flujos de caja de forma automatizada incorporando un conjunto de cambios de disenos arquitectonicos del proyecto en su etapa de factibilidad. Aunque existe casas de software BIM diferentes a Autodesk que prestan estos servicios, para el presente estudio la utilizacion de un software distinto no debe afectar los sus resultados logrados en esta investigacion. Para el caso de Excel se preparo una hoja de calculo ya formulada con datos de entrada fijos, los cuales modificaron el modelo financiero para obtener diferentes indicadores financieros de acuerdo con las condiciones de disenos estructurales y arquitectonicos basicos dados en etapa de factibilidad.

3.3 Validacion de herramienta computacional inicial

Al tener el piloto de prueba de la herramienta ya programado, el cual incluye los elementos necesarios para una automatizacion entre Navisworks 2018, MS Project y el modelo financiero en la hoja de MS Excel formulada, se procedio a la validacion de la herramienta con el caso de estudio arriba indicado (edificio de viviendas) mediante la comparacion del analisis de factibilidad entre el metodo tradicional y el analisis de factibilidad con la herramienta de prueba, y de con este depurar posibles errores o desviaciones resultantes. Para esta investigacion se decidio hacer la validacion en una edificacion de vivienda ya construida con el fin de obtener datos reales de precios de venta y disenos definitivos con los que se construyo. Es importante aclarar que las ventas de este proyecto se lograron efectuar antes de iniciar su construccion. Esta situacion hizo posible utilizar el proyecto como soporte para esta investigacion. De tal forma, que se simulo de manera precisa la situacion en la que el valor de las ventas se dio justo despues de finalizada la etapa de factibilidad. No se considero informacion sobre la etapa de construccion con el de mantener valida la informacion del proyecto como insumo para las comparaciones hechas en la herramienta computacional desarrollada. Se solicito informacion a la administracion del edificio de vivienda en Bogota. Esta edificacion cuenta con seis apartamentos y tres parqueaderos distribuidos en cuatro pisos y un altillo. El edificio tiene diez anos de construido y es pertenece al estrato 4, tiene un area total construida de 345.37 m(2) y su area privada vendida fueron 247.7 m(2).

De acuerdo con el alcance de la investigacion, para la etapa de factibilidad se escoge un modelo financiero que incluya el analisis del valor presente neto (VPN), y la tasa interna de retorno (TIR) del proyecto (ver expresion matematica del VPN y la TIR al final de este parrafo), que son indicadores de bondad economica escogidos dada su sencillez de calculo y el alto uso que se le da para obtener resultados preliminares antes de estudios especializados, y suficientes para la prediccion de la rentabilidad de un proyecto de construccion. Para el calculo del VPN se selecciono una tasa de oportunidad (TIO) para el sector de la construccion en Colombia, la cual se tomo de un repositorio confidencial con un valor de 13.42% EA. La herramienta permite utilizar la TIO de preferencia del usuario. Estos indicadores financieros ayudaron a predecir la rentabilidad y por lo tanto viabilidad del proyecto. La hoja de MS Excel formulada tiene celdas fijas, las cuales se alimentaron con la herramienta computacional que enlaza los datos de presupuesto y tiempo que arroja Navisworks y MS Project, respectivamente.

[mathematical expression not reproducible] (1)

En donde: V [F.sub.i] son los valores futuros del flujo de caja libre, n es el numero de periodos de tiempo considerados en el analisis, y TIO en la tasa de oportunidad. La TIR en la siguiente ecuacion es la tasa de descuento que hace que el VPN tenga un resultado de cero.

[mathematical expression not reproducible] (2)

Para iniciar los trabajos, con autorizacion de manejo de informacion, se solicitaron formalmente los planos y disenos que se tenian en la administracion del edificio. Ante el suministro de los disenos arquitectonicos y estructurales del edificio de vivienda a estudiar, se tuvieron que digitalizar los planos impresos para tenerlos en un modelo 2D en el software AutoCAD, del cual se cuantificaron las cantidades para un presupuesto y programacion en Project de manera tradicional, y asi, obtener su costo total. Tambien a partir de estos disenos en fisico se obtuvo un modelo BIM 5D con un nivel de desarrollo LOD 300, segun la conceptualizacion del libro BIM and Construction Manegement de Brad Hardin y Dave McCool, este nivel de detalle dio las dimensiones reales de los elementos, su localizacion exacta con respecto a los otros elementos del proyecto y materiales, datos necesarios para la obtencion de cantidades.

Se determino si el metodo propuesto con la herramienta computacional era mas preciso que el metodo tradicional de analisis financiero (realizando cuantificacion de costos de forma manual sin ayuda de herramientas BIM) de la siguiente manera. Se realizo una comparacion de los precios de venta de las viviendas por metro cuadrado con una rentabilidad fija esperada entre estas dos diferentes metodologias (herramienta computacional propuesta versus manera tradicional), y su precio real de venta, obtenido por medio de las escrituras publicas de uno de los apartamentos traido a un valor presente para el ano 2018 desde el ano 2007. El factor de aumento para este precio fue obtenido del DANE en su base de datos publica mediante el indice de precio de vivienda (IPVN), tambien se llevo a cabo tomando datos de tiempos necesarios para llegar a un resultado final y entendimiento entre las areas involucradas en el proceso. Para hacer analisis de factibilidad, el metodo tradicional mencionado consiste en la cuantificacion de un presupuesto a partir de planos en 2D gestionados en software comerciales como AutoCAD y su integracion con los valores unitarios en una hoja de calculo para hallar sus costos directos e indirectos totales, luego de esto se integran los costos a una programacion para asi obtener el flujo de dinero en el tiempo de duracion del proyecto y de esta manera calcular los indicadores financieros necesarios para toma de decisiones. El flujo de caja se define como los movimientos negativos y positivos de dinero en una escala de tiempo determinada. Para saber cual es esa escala de tiempo se realizo una programacion en el software MS Project para poder vincularse con el presupuesto obtenido tanto de la forma tradicional como con la herramienta computacional, con la cual se busca que esta integracion sea mas rapida y automatica al cambio de disenos en Revit.

Con los planos fisicos ya convertidos a un formato digital para facilitar su manejo, se vincularon los planos CAD en Revit para llevarlos a un modelo 5D BIM, el cual conto con los elementos parametrizados a tal punto que se pudo obtener las cantidades para su evaluacion financiera. El modelo que se realizo en Revit se exporto a Navisworks con el fin de estructurar costos, esta estructura de costos tuvo que ser la misma a la estructura utilizada en el metodo tradicional. Luego de esto se exporto desde Navisworks para que la herramienta computacional propuesta vincule el presupuesto con la programacion elaborada en Project.

Al tener los resultados con metodologias manuales, se hicieron tres cambios arquitectonicos con un precio de venta por metro cuadrado fijo para los tres cambios y obtenido de la base "metrocuadrado.com" para la ubicacion de la edificacion, estas variaciones hipoteticas de disenos se hicieron para que afectaran en gran medida el costo del proyecto, bajo el criterio de modificar las actividades que mas incidencia tienen sobre el costo directo total. Los cambios propuestos no afectaron las cargas estructurales para evitar redisenos y nuevos calculos en la estructura ya suministrada por la administracion del edificio. Estos cambios se hicieron en el modelo BIM 5D (las tres dimensiones espaciales ademas del tiempo y costos) y actualizaron el costo en Navisworks para hacer dinamicos los cambios de los indicadores financieros en MS Excel, obteniendo analisis de tiempo, precision y mejora de la comunicacion en la toma de decisiones financieras al tener indicadores de bondad economica a cada cambio del modelo BIM, por pequeno que fuera. Estos indicadores fueron calculados con base en las ecuaciones del VPN y TIR expuestos anteriormente, calculando una suma en el presente del proyecto de los flujos futuros negativos y positivos para el periodo de analisis considerado. Los cambios se analizaron y se compararon con los resultados obtenidos en los metodos tradicionales, luego de los mismos cambios de disenos arquitectonicos hechos por esta forma sin metodologias BIM. Cada uno de estos pasos esta descrito y resumido en la Figura 1 (Diagrama de flujo de la Metodologia).

3.4 Entrega de herramienta definitiva

Al tener la herramienta validada con la edificacion considerada, se procedio al desarrollo de la herramienta completa con interfaz grafica entendible para los usuarios. Fue necesario realizar las depuraciones pertinentes al codigo y se hicieron visualmente eficientes para cualquier profesional que este interesado en ella para analisis de edificaciones. Junto con esta herramienta se entrego un manual de usuario para su facil utilizacion.

4 Resultados

4.1 Desarrollo de herramienta computacional de prueba

La herramienta computacional en MS Visual Basic tiene la finalidad principal de automatizar y asociar el modelo BIM 5D con el modelo de analisis financiero en MS Excel para el posterior analisis de indicadores financieros. Se hicieron los primeros formularios con datos de entrada pertinentes para la formulacion de un flujo de caja y el analisis financiero en etapa de factibilidad mostrados en la Figura 2 (Formulario de herramienta de prueba). Dentro de los campos escogidos para el formulario estan los siguientes. Primero, datos iniciales: nombre del proyecto, area vendible (area neta que se podra vender, dentro de esta no estan areas de punto fijo, escaleras o zonas comunes en el edificio), area total construida (este valor se refiere al valor total construido en el proyecto, el cual puede incluir la zona de recepcion, zonas comunes y apartamentos, cantidad de apartamentos (unidades de viviendas vendibles), cantidad de parqueaderos (unidades de parqueaderos vendibles), y duracion del proyecto (tiempo de construccion, ritmo de ventas, entregas y posventas en meses). Segundo, datos comerciales: fecha de inicio de ventas (fecha en la que se iniciara las ventas del proyecto), ritmo de ventas mensuales de apartamentos que se refiere al numero de unidades de vivienda que se venderan en un mes), ritmo de ventas de parqueaderos que se refiere al numero de unidades de parqueaderos que se venderan en un mes, valor por metro cuadrado vendible (este valor se refiere al precio con el cual se van a ofrecer los apartamentos por metro cuadrado), incremento en el precio (de acuerdo con la demanda y al ritmo de venta real se puede establecer un aumento en el precio por metro cuadrado de venta), valor de parqueadero (valor de venta por unidad de parqueadero) y porcentaje del punto de equilibrio (punto en el que las ventas cubren los costos directos del proyecto). Tercero, la forma de pago compuesta por: el porcentaje de separacion (porcentaje del valor total del inmueble con el cual se realiza la separacion en la fase de ventas) y cuotas mensuales (cuota fija diferida para el pago de la unidad de vivienda).

4.1.1 Elaboracion de presupuesto con metodologia tradicional.

Para esta etapa el usuario debera tener bases de datos sobre precios y rendimientos tanto de materiales, como mano de obra y equipo para poder elaborar analisis de precios unitarios, con los cuales se calculara el costo total del proyecto.

El metodo tradicional, como se le ha llamado en el presente estudio, consiste en la extraccion de cantidades del modelo en 2D de AutoCAD por medio de memorias graficas de cantidades y posteriormente multiplicarlas por los costos unitarios antes mencionados. En posibles cambios de disenos se espera la actualizacion por parte de disenadores para poder volver a realizar la cuantificacion de medidas de los elementos constructivos, haciendo de este un proceso en el que "a causa de disenos o trabajos adicionales se cause omisiones y errores en la cuantificacion de cantidades e ignorar elementos con tasas anormales durante la etapa de planificacion" [11]. Este paso en el proceso se realizo con el fin de tener una linea base con la cual se pueda comparar los resultados, avances, ventajas o posibles desviaciones significativas con la herramienta computacional propuesta.

El presupuesto por medio de este metodo dio como resultado un total de COP $440'815,242. Los valores unitarios se elaboraron mediante analisis de precios unitarios con valores de materiales, manos de obra y equipos promedios del mercado, con acabados para vivienda de estrato socioeconomico medio y los valores de redes hidro-sanitarias y electricas se tomaron por metro cuadrado construido, COP $63,103 y COP $94,245 respectivamente, precios tomados de un proyecto de estrato 4 con sistema aporticado en la ciudad de Bogota.

4.1.2 Modelacion 5D. Se modelo la estructura y la arquitectura del edificio del caso de estudio en Revit 2018 a un nivel de desarrollo en el cual es posible la cuantificacion de cantidades y costos de todos sus elementos constructivos, tanto arquitectonicos como estructurales, con una metodologia BIM en la cual se creo una plantilla general para que se trabajaran las dos especialidades por separado (estructura y arquitectura) y al estar terminadas se utilizo la herramienta de vinculacion Revit 2018. Entre otras caracteristicas el modelo tiene la armadura estructural incorporada como se muestra en la Figura 3, detalles arquitectonicos con especificaciones de materiales, segun la Figura 4, geometria, ubicacion y orientacion; esto, de acuerdo con el concepto de nivel de detalle (LoD en ingles) para la cual se determino un nivel de desarrollo promedio del modelo LoD 300.

La herramienta propuesta esta programada para edificios de un solo bloque condicionado por la formulacion hecha para la hoja de MS Excel y la disposicion de los datos de entrada en la herramienta. El presente edificio para estudio de caso tiene cuatro pisos y un altillo, con 345.37 m(2) construidos y 247.7 m(2) vendibles. Este edificio se modelo en Revit para la manipulacion y elaboracion de sus elementos constructivos en formato digital y se exporto a Navisworks para la estructuracion de su presupuesto, la estructura usada de capitulos, subcapitulos y actividades del presupuesto fue la misma utilizada para el presupuesto de manera tradicional.

Se debe considerar en esta parte de la explicacion de resultados, que el cronograma de obra se realizo en MS Project, el cual resulta en una duracion de ejecucion del proyecto de 12 meses, comenzando desde una fecha hipotetica del primero de enero de 2018 al 8 de diciembre de 2018. Para el cronograma se tomaron dias habiles de lunes a viernes con horario de trabajo de 7:00 a.m. a 5:00 p.m. y sabados de 7:00 a.m. a 12:00 p.m.

Dadas las condiciones en presupuesto y cronograma para las actividades relacionadas a los costos directos, se procedio a la exportacion de la cuantificacion de cantidades desde Navisworks 2018 y el flujo de caja de Microsoft Project, para de este modo evaluar el modelo financiero escogido. Este modelo se alimento por medio de la herramienta computacional llamada FinanBIM, automatizando la generacion del flujo de caja con las cantidades de Navisworks, cronograma y los precios con los datos de entrada, de este modo se calcularon el flujo de ingresos de acuerdo con su ritmo de ventas y precio por metro cuadrado de venta, egresos en cuanto a costos indirectos, de administracion, costos de lote y flujos de inversionistas ante un posible escenario de inyeccion de capital por parte de inversionistas como complemento del credito constructor. De este modo se obtuvieron los indicadores financieros que diran si el proyecto es rentable o no en una hoja de resultados dada por calculos del modelo financiero como lo muestra la Figura 5.

4.1.3 Herramienta computacional: FinanBIM La herramienta computacional propuesta, es una herramienta no comercial, llamada FinanBIM (ver muestra de la interfaz grafica en la Figura 6), la cual se programo en MS Excel por medio de macros de MS Visual Basic para que por medio de un formulario alimentara datos de entrada del modelo financiero en cuanto a fechas, precios por metro cuadrado o ritmos de venta, entre otros, como se puede ver en la Figura 6. Tambien se conto con asesoramiento de profesionales de sistemas para la automatizacion en la creacion del flujo de caja de costos directos que vendra desde los datos de cantidades cuantificados por Navisworks y la distribucion de los costos en el tiempo.

Con FinanBIM se realizo la primera factibilidad al edificio con los disenos originales y con los cuales fue construido. El precio por metro cuadrado de venta utilizado fue $2.894.828, el precio real al que fue vendido en 2007. Esta informacion fue tomada de una escritura publica de uno de los apartamentos firmada en el 2007. Para traer dicho valor desde el 2007 hasta el 2018 se utilizo un factor de incremento con el indice de precio de vivienda del primer trimestre de cada ano desde el 2007 hasta el 2018. Este indice de precio de vivienda fue tomado de la base de datos del DANE (DANE, 2018).

En la Tabla 3 se encuentra el resumen de las factibilidades que se hicieron para la validacion de la funcionalidad de la herramienta. Para el caso del edificio, con los disenos originales con los que fue construido se hicieron dos estudios de factibilidad, uno por el metodo tradicional usado y otro con el apoyo de la herramienta computacional de prueba. El presupuesto elaborado de forma manual arroja un costo directo total de $440.815.242 sin incluir el valor del lote, los costos indirectos se alimentan por el usuario directamente en la hoja de Excel, los cuales hacen parte de los datos de entrada, por lo tanto, fueron fijos para las diferentes factibilidades. En este primer escenario se tomo el precio de venta real traido a 2018 con un valor de $4.155.451 m(2) y con un valor del lote de $270.000.000. En el segundo escenario, realizando la factibilidad con la herramienta computacional de prueba se llego a un valor de costo directo total de $449.475.029, dando mas elevado que el del metodo tradicional por diferencias en cantidades de la carpinteria metalica, especificamente a numero de puertas y areas de ventanas, metros cuadrados de estuco y enchapes de pisos, siendo de este modo mas exacto y rapido con la ayuda de la herramienta computacional. Se realizaron revisiones donde se pudo comprobar que las cantidades reales estaban mas ajustadas a las cantidades que se pueden exportar de Navisworks 2018. De este modo, como se puede ver en la Tabla 2 la rentabilidad disminuye, teniendo en cuenta que los datos de entrada, valores de costos indirectos, lote y financieros estan dados bajo las mismas condiciones que el anterior metodo. En la Tabla N[degrees] 2 se puede ver dos resultados de VPN negativos. Indican que el proyecto es inviable en esas dos situaciones debido a que no se estaria recibiendo una cantidad por encima a la inversion de la TIO. Por el contrario, se esta perdiendo valor en el proyecto debido a esas situaciones.

4.1.4 Cambios en los disenos arquitectonicos Para entender los resultados logrados y los efectos de los cambio de diseno incluidos en los analisis, es importante que con el fin de estudiar distintos escenarios en los flujos de caja, y por lo tanto, en los indicadores financieros, se realizaron tres cambios arquitectonicos que no afectaran los disenos estructurales ya calculados pero que si alteraran el costo directo del proyecto. Los tres cambios propuestos fueron: Primero, cambio de material en la mamposteria, de bloque en arcilla por muros en superboard. Este cambio implica ahorro en materiales de la actividad de panete en mortero, pero un aumento general en el capitulo de mamposteria, al ser el superboard un material mas costoso, y disminucion en los tiempos de ejecucion, aunque, al no ser una actividad de la ruta critica no altera el tiempo total de ejecucion del proyecto. El valor total del costo directo con FinanBIM fue de COP $471'526,020, se aplicaron los mismos valores de entrada, en cuanto a valor del lote, valor de venta por metro cuadrado $4'155,451, porcentajes de credito constructor por el 70% de los egresos y credito del lote por el 50% de su costo total. La rentabilidad para este escenario disminuye al aumentar el valor por metro cuadrado en el capitulo de mamposteria, siendo la mamposteria uno de los capitulos que mas incidencia tiene sobre el costo total. Para el cambio de especificacion de materiales se realizo un cambio en el tipo de muro dentro del grupo de elementos con caracteristicas especificas y similares para tratar de igualar a las caracteristicas del elemento constructivo, denominado familia, en Revit. Seleccionando todas las familias de muros internos con bloque en arcilla y remplazandolo por muro en superboard como se muestra en la Figura 7, proceso que tardo aproximadamente 10 minutos como muestra la Tabla resumen 3, entre la creacion de la nueva familia, seleccion y remplazo del muro. Posteriormente con ayuda de la herramienta, se calculo el costo de esta actividad de acuerdo con la base de datos que incluye FinanBIM.

Segundo, cambio en el acabado de la fachada de muros en ladrillo prensado a muros de bloque en arcilla con terminado en pintura graniplast. Este cambio conlleva un ahorro en el costo de la mamposteria, al ser el bloque en arcilla mas economico que el ladrillo prensado y ahorro en el lavado de fachada y el hidrofugo del ladrillo pero que de igual manera es compensado con el panete de fachada y el graniplast. Dado que la actividad "Bloque en arcilla N[degrees] 5" es una actividad de la ruta critica, este cambio afecto el tiempo del proyecto pasando de una fecha de finalizacion del 08 de diciembre de 2018 al 10 de enero de 2019. Para este cambio el precio del costo directo fue de $446.897.763, de esta manera se convierte en el cambio hipotetico de diseno mas rentable entre los tres, aunque aumenta su tiempo de ejecucion un mes, el costo directo disminuye, por lo tanto, la rentabilidad en este caso es mayor. El cambio se realizo en Revit de forma similar al primer cambio: Se creo la familia muro en bloque con acabado en graniplast, se seleccionaron todos los muros con ladrillo prensado y se realizo el remplazo de familias, proceso que tardo aproximadamente 15 minutos.

Tercero, cambio en la configuracion de los apartamentos. Se cambiaron los apartamentos de dos niveles del cuarto piso a un nivel para contemplar un septimo apartamento en el area donde actualmente esta concebido el altillo de estos apartamentos del cuarto piso. Este cambio implica una unidad mas para la venta. En el presente caso el tiempo de proyecto no se modifica dado a que no se modifican actividades o materiales significativos en la ruta critica. En este escenario el precio total del proyecto fue de $463.787.286, el cual aumento por un tramo mayor de escaleras y por los acabados que requiere el nuevo apartamento, como una cocina de mas y enchapes adicionales, siendo asi, el menos rentable de todos los escenarios. Los tiempos de cambio para este caso fueron mayores, llevando aproximadamente 1 hora en los cambios de Revit dado a la nueva modulacion de muros, distribucion de espacio, creacion del nuevo tramo de escalera y enchapes adicionales. Sin embargo, es un tiempo menor para el estudio completo de factibilidad si se tiene en cuenta el tiempo que hubiera tomado volver a sacar las cantidades adicionales del apartamento.

Para la estimacion de las ventajas de la herramienta ante otros escenarios, se propusieron mas cambios hipoteticos registrados en la Tabla 3, se tomaron los tiempos de diferentes cambios al modelo inicial; tiempos en la exportacion a Navisworks, la cual incluye la actualizacion del modelo de Navisworks 2018 al cambio en el modelo de Revit y estructuracion de actividades para exportacion de las cantidades de acuerdo a la estructura del presupuesto; tiempo para el analisis de factibilidad utilizando la herramienta computacional y un costo total, el cual se calcula multiplicando un costo por hora del usuario modelador y analista de movimientos financieros por las horas totales utilizadas en cada proceso. Los datos se compararon con los tiempos que se utilizaron en el analisis de factibilidad de manera manual y con el cambio arquitectonico hipotetico en el que se dispone de una unidad mas de vivienda para la venta, el cual es el cambio arquitectonico mas sensible a demoras, este tiempo de analisis de factibilidad manual incluyo: modificacion a los planos de AutoCAD, cuantificacion de cantidades del modelo 2D de AutoCAD, exportacion de informacion a una base de datos con los valores unitarios, acomodacion de celdas y fechas en el modelo financiero, alimentacion manual de datos como costos indirectos, tasas de interes, ritmos de venta y costos financieros entre otros. La cuantificacion de tiempos en la construccion del modelo de manera tradicional y con apoyo en herramientas BIM se hizo con apoyo de personas expertas en las dos metodologias, con el fin de no perjudicar la confiabilidad de las mediciones.

Con estos cambios se comprueba con exito la agilidad y la buena prestacion para analisis de factibilidad y toma agil de decisiones financieras ante distintos escenarios. Con la comparacion hecha entre el estudio de factibilidad de forma manual al estudio de factibilidad con la herramienta se muestra una diferencia entre el calculo de los costos directos del 3.83%, lo cual da un punto de partida confiable para seguir con la depuracion y elaboracion de la herramienta definitiva FinanBIM.

4.1.5 Comprobacion de la precision de la metodologia con FinanBIM. La metodologia escogida para la comprobacion de la precision de la herramienta propuesta con herramientas BIM fue la evaluacion de las diferencias entre el precio de venta real de los apartamentos en 2007 traido a un valor presente (2018), el valor por metro cuadrado con la primera factibilidad calculada de la forma tradicional y el precio por metro cuadrado hallado por medio de la herramienta FinanBIM. Para hallar estos 3 valores por metro cuadrado bajo las mismas bases rentables, las tres factibilidades se haran buscando porcentaje de TIR del 20% EA igual para los 2 escenarios de comparacion, rentabilidad cercana a los resultados de TIR para los dos metodos y los 3 cambios propuestos. Con la funcion de Microsoft Excel 2016 "Buscar objetivo", se fijo el porcentaje de TIR antes mencionado para tener una base fija de comparacion. Los resultados se muestran de forma grafica en la Figura 8.

De esta manera se comprueba la precision de la nueva metodologia automatizada propuesta, la cual muestra un precio por metro cuadrado de venta en pesos colombianos mas cercano al precio original con el cual salieron a venta los apartamentos, todo esto traido a valor presente.

4.2 Desarrollo de la herramienta computacional

Al depurar la herramienta de prueba se complemento la herramienta FinanBIM para tener en cuenta mas datos de entrada, como el porcentaje de solicitud de credito para la compra del lote o la automatizacion de las fechas para ritmo de ventas y cronograma de ejecucion de obra.

5 Conclusiones

La toma de decisiones financieras en etapa de factibilidad es clave para el buen analisis de posible financiacion, ganancias y beneficios que puedan resultar desde el proyecto. Actualmente los metodos tradicionales de elaboracion de flujos de caja ofrecen una fuente de datos que no se aleja de la realidad en sus resultados, pero con una propuesta computacional que integra modelos BIM 5D con la generacion de indicadores financieros se pueden tener procedimientos mas simples, agiles, mejor comunicacion entre las areas involucradas en los estudios de factibilidad y se obtienen indicadores de bondad financiera mas precisos, como se pudo demostrar y evidenciar en la Figura 8. La precision obtenida por la herramienta depende en gran medida de la experiencia del usuario y del nivel de detalle que se le da al modelo, la elaboracion del modelo a un nivel 5D puede llevar un 23% mas de tiempo que la elaboracion de un plano en CAD 2D, segun la comparacion entre las 52 horas de modelacion en AutoCAD y las 64 de modelacion en Revit, acorde con los resultados de [9] los cuales mencionaban un 20% mas de tiempo para la realizacion de un modelo BIM con respecto a metodos manuales. Sin embargo, luego de finalizado el proceso de modelacion, los procesos siguientes y el movimiento a los disenos se torna mas agil y eficaz que los movimientos y analisis financieros realizados de forma manual en modelos de 2 dimensiones segun lo muestra la Tabla 3.

Este estudio muestra beneficios en la utilizacion de la herramienta, como los ahorros de tiempo que tendrian los procedimientos para cambios de disenos. Con metodologias BIM se pueden llevar a cabo cambios en los disenos que se puedan ver en tiempo real y con la manipulacion experta del usuario no se tomaria mas de un dia en hacer de 5 a 6 cambios de diseno con su respectivo analisis financiero para la mejor toma de decisiones. Cubre tambien brechas mencionadas en trabajos como el de Lu, Jongsung y Chen (2015) donde los flujos de dinero se tomaban de forma teorica, por medio de la herramienta computacional se obtienen flujos acordes a la programacion realizada por el usuario y donde se tengan en cuenta los pagos de acuerdo con la duracion y pagos anticipados de las actividades. Para estudios posteriores sobre modelos BIM 5D para toma de decisiones financieras, seria conveniente analizar los niveles de desarrollo por cada una de las etapas de un proyecto, basandose en la grafica de Dominik Holzer de BIMs Seven Deadly Sins, tomar niveles de desarrollos distintos para etapas de pre diseno, disenos esquematicos (factibilidad), construccion, adquisiciones y operacion con el fin de determinar cuales serian los niveles de desarrollo LOD mas optimos para cada una de las fases de un proyecto.

Finalmente, la limitacion de FinanBIM recae principalmente en el analisis para edificios de un solo bloque, el alcance de la programacion no esta dado para tener en cuenta varias torres de edificios en un solo proyecto, edificios de zonas comunes o urbanismos internos para los calculos de costos directos de un gran proyecto. Esta limitacion se convierte en una oportunidad futura para seguir desarrollando la herramienta para llevarla a un punto en que se pueda automatizar la factibilidad de cualquier tipo de proyecto de edificacion.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Pontifica Universidad Javeriana por el apoyo brindado durante de la tesis de la Maestria en Ingenieria Civil con la cual fue posible el desarrollo de este articulo. Ademas, agradecemos a la empresa constructora que suministro la informacion necesaria para el desarrollo de esta investigacion.

Referencias

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[2] DANE, "Departamento administrativo nacional de estadisticas." Bogota D.C., 2018. 76

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[6] Q. Cui, M. Hastak, and D. Halpin, "Systems analysis of project cash flow management strategies," Construction Management and Economics, vol. 28, no. 4, pp. 361-376, 2010. [Online]. Available: https://doi.org/10.1080/01446191003702484 77, 80

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Wilson Andres Prieto-Tibaduiza(1), Sebastian Mauricio Rocha-Vega(2), Holmes Julian Paez-Martinez(3) y Natalia E. Lozano-Ramirez(4)

Recepcion: 15-01-2019 | Aceptacion: 07-03-2019 | En linea: 31-05-2019

doi:10.17230/ingciencia.15.29.3

(1) Pontificia Universidad Javeriana, prieto-w@javeriana.edu.co, Bogota, Colombia.

(2) Pontificia Universidad Javeriana, sebastianrocha@javeriana.edu.co, Bogota, Colombia.

(3) Pontificia Universidad Javeriana, paez.holmes@javeriana.edu.co, https://orcid.org/0000-0002-6964-9073, Bogota, Colombia.

(4) Pontificia Universidad Javeriana, lozano.n@javeriana.edu.co, https://orcid.org/0000-0003-4932-675X, Bogota, Colombia.
Tabla 1: Cantidad de publicaciones sobre planificacion en construccion
y BIM.

Ano   Cantidad de documentos
      publicados en cada ano

2019             2
2018            78
2017           116
2016            78
2015            67
2014            68
2013            43
2012            21
2011            29
2010            18
2009            16
2008            12
2007             9
2006             4
2005             2

Tabla 2: Comparacion de factibilidades

                                          Estudios de factibilidad
Modelo                                  VPN (COP)     TIR (EA)   ROI

Edificio original metodo tradicional   $ 24'994,029    27.38%   50.88%
Edificio original FinanBIM             $ 15'319,641    21.91%   48.43%
Cambio arquitectonico 1               $ -10'114,69 4    7.99%   42.43%
Cambio arquitectonico 2                $ 18'829,262    24.07%   49.31%
Cambio arquitectonico 3               $ -12'685,183     7.74%   43.75%

Tabla 3: Estudio de tiempo y costo.

                                          Estudios de factibilidad
                                       Costo hora porpersona: $ 21,255
Modelo                                  Modelacion o    Exportacion a
                                      cambio al modelo   Navisworks

Edificio original metodo tradicional    52 horas
Apartamento adicional - metodo manual    5 horas
Edificio original FinanBIM              64.00 horas      6.00 horas
Cambio en maniposteria interna           0.35 horas      3.00 horas
Cambio acabado de fachada                0.25 horas      3.00 horas
Apartamento adicional                    1.00 horas      3.00 horas
Cambio en acabado de pisos               0.50 horas      3.00 horas
Cambio en el enchape de los banos        0.41 horas      3.00 horas
Cambio en el enchape de cocina           0.41 horas      3.00 horas
Cambio en la modulacion de muros         0.83 horas      3.00 horas
Cambio en el area de ventanas            1.00 horas      3.00 horas
Cambio en material de                    0.50 horas      3.00 horas
escaleras (concreto por metalica)
Cambio hipotetico dimension de           1.25 horas      3.00 horas
columnas

                                           Estudios de factibilidad
                                       Costo hora porpersona: $ 21,255
Modelo                                  Estudio de         Tiempo
                                        factibilidad       total

Edificio original metodo tradicional    28 horas         80 horas
Apartamento adicional - metodo manual    3 horas          8 horas
Edificio original FinanBIM               0.50 horas      70.50 horas
Cambio en maniposteria interna           0.50 horas       3.85 horas
Cambio acabado de fachada                0.50 horas       3.75 horas
Apartamento adicional                    0.50 horas       4.50 horas
Cambio en acabado de pisos               0.50 horas       4.00 horas
Cambio en el enchape de los banos        0.50 horas       3.91 horas
Cambio en el enchape de cocina           0.50 horas       3.91 horas
Cambio en la modulacion de muros         0.50 horas       4.33 horas
Cambio en el area de ventanas            0.50 horas       4.50 horas
Cambio en material de                    0.50 horas       4.00 horas
escaleras (concreto por metalica)
Cambio hipotetico dimension de           0.50 horas       4.75 horas
columnas

                                          Estudios de factibilidad
                                       Costo hora porpersona: $ 21,255
Modelo                                        Costo total

Edificio original metodo tradicional           $1,700,400
Apartamento adicional - metodo manual            $170,040
Edificio original FinanBIM                     $1,498,478
Cambio en maniposteria interna                    $81,832
Cambio acabado de fachada                         $79,706
Apartamento adicional                             $95,648
Cambio en acabado de pisos                        $85,020
Cambio en el enchape de los banos                 $83,107
Cambio en el enchape de cocina                    $83,107
Cambio en la modulacion de muros                  $92,034
Cambio en el area de ventanas                     $95,648
Cambio en material de                             $85,020
escaleras (concreto por metalica)
Cambio hipotetico dimension de                   $100,961
columnas
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Author:Prieto-Tibaduiza, Wilson Andres; Rocha-Vega, Sebastian Mauricio; Paez-Martinez, Holmes Julian; Lozan
Publication:Ingenieria y Ciencia
Date:Jan 1, 2019
Words:8267
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