Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

El Plan Nacional de Infraestructura Educativa al 2025 (PNIE), publicado en el año 2017 por el Ministerio de Educación (MINEDU), es la fuente más completa del estatus actual de infraestructura escolar. El diagnostico obtenido en dicho documento es que la infraestructura escolar pública es deficiente, ya que hasta el 45% de instituciones educativas públicas en el 2017 necesita ser demolida o reconstruida. Por ello, el Plan Nacional de Infraestructura para la Competitividad (PNIC) planteó metas definidas para cerrar las brechas de infraestructura para el periodo 2019-2036. Asimismo, este plan indica que esta situación puede ser revertida implementando nuevos sistemas y estrategias de gestión con tecnología eficiente. En este sentido, el PNIC plantea el uso de Building Information Modeling (BIM). Así, como indica el BuildingSMARTSpain del 2022, BIM es una metodología colaborativa de trabajo para gestionar los proyectos de construcción en todas sus fases. Asimismo, menciona que el objetivo primordial de esta técnica es realizar modelos tridimensionales que contengan información del proyecto para que sea utilizado por los distintos involucrados en una sola plataforma. De hecho, el PNIC señala que se debe proseguir con la implementación de la metodología BIM a través del modelamiento virtual con información que asegure un mejor seguimiento de los proyectos en todas las fases (PNIC, 2019). Igualmente, la ISO 19650 indica lo siguiente sobre BIM: “Es una serie de estándares cuyo contenido pretende dar soporte a los agentes participantes en cualquiera de las fases del ciclo de vida de Infraestructuras y Edificios (Activos) mediante la metodología BIM” (ISO10650.es, 2022). Asimismo, la evaluación realizada por el PNIC mostró que Cajamarca es la provincia con mayor brecha en infraestructura educativa y Lima con mayor cantidad de Instituciones educativas. En relación a ello, el estado peruano inició a invertir recursos para revertir dicha brecha. Por ejemplo, el Programa Nacional de Infraestructura Educativa (PRONIED) asignó una inversión de alrededor de 370 millones de nuevos soles para el mantenimiento regular anual en todo el país para infraestructura educativa pública para los años 2017 y 2018, de acuerdo a la Presentación ante la comisión de educación juventud y deporte del congreso de la república del 2017. Por ende, existe una alta importancia en cómo gestionar dichos recursos en la Operación y Mantenimiento (O&M) con efectividad, ya que algunos estudios previos, han demostrado que la operación y mantenimiento en infraestructura requiere hasta el 70% del costo total durante todo el tiempo de vida útil del activo (Dahl et al. ,2005). En consecuencia, la fase de O&M juega un rol importante, pues en esta etapa se destinan varios recursos para realizar trabajos preventivos y correctivos post construcción. Por tanto, el siguiente trabajo de tesis tiene como objetivo principal organizar, diseñar y delimitar alcances para el desarrollo de una Propuesta de un Plan de operación y mantenimiento preventivo en infraestructura escolar pública a través de un sistema de gestión BIM para Lima Metropolitana en base a la ISO 19650-3. Asimismo, el presente documento desarrollará una propuesta para analizar, diagnosticar y proponer flujos de trabajo para obtener Modelos de Información de Activos (MIA) y un Sistema de gestión de activos para infraestructuras educativas públicas desde un Nivel de madurez BIM 0. La metodología utilizada para esta investigación consta de cuatro etapas. La primera etapa es la “Revisión Literaria” donde se sintetizaron estudios previos y casos de estudio para mapear los beneficios de BIM, metodologías y herramientas en gestión de activos en O&M preventivo con BIM. Asimismo, se recogieron experiencias internacionales. Esto permitió identificar estándares internacionales para la creación de Modelo de Información de Activos (MIA) y para Flujos de trabajo BIM en O&M. La segunda etapa denominada “Diagnóstico” presenta el análisis de los datos de O&M en infraestructura educativa en Lima Metropolitana que recolecta el MINEDU a través del PRONIED. En primer lugar, se analizó la Ficha de Acción de Mantenimiento (FAM) para Lima Metropolitana del 2019 y 2020, a través de la Evaluación Posterior a la Ocupación (POE) para obtener un diagnóstico cuantitativo. De hecho, la FAM contiene información importante para identificar materiales, elementos estructurales y no estructurales más defectuosos y más costosos. Así, con el resultado de dicha data se realizó una clasificación por especialidades con las cinco categorías con mayor incidencia. Este resultado se utilizó como punto de partida para modelar familias y objetos 3D con información técnica de O&M en Revit 2020. En segundo lugar, se realizó se realizó análisis del estado del Sistema actual de Gestión de Mantenimiento de Infraestructura educativa pública a través de los Reglamentos Magisteriales del 2019, 2020 y 2021, desarrollados por el MINEDU. La tercera etapa es el desarrollo de la “Propuesta de Plan de Operación de Mantenimiento Preventivo con BIM para la Infraestructura Educativa Pública en Lima Metropolitana”. Este plan contiene dos flujos de trabajaos: el primero es resultado de la revisión literaria y el diagnóstico y el segundo flujo basado en la ISO 19650-3. Primero, se realizó la Propuesta de un Flujo de trabajo para la creación del MIA que contiene cinco procesos. Este inicia en un Levantamiento de la nube de puntos a través de fotogrametría con escáner láser (LiDAR) y vuelos con Dron. También, se utilizaron las plantillas base y un catálogo de Ejemplares en Revit2020 para la propuesta de los siguientes procesos de modelado del MIA. Segundo, se propone un Flujo de Trabajo de Operación y Mantenimiento preventivo BIM basado en procesos para Instituciones educativas (IIEE) públicas. Este consiste en cuatro procesos que aseguran un ciclo cerrado de gestión de activos de forma eficiente y accesible para la dirección del colegio (Facility manager) y la comisión de mantenimiento. Finalmente, la cuarta etapa presenta el caso de estudio donde se realizó una simulación de la implementación de O&M con BIM en la IIEE pública N°1150 “ABRAHAM ZEA CARREÓN”, ubicada en la Av. Morales Duarez 15081 en el distrito de Cercado de Lima en la Provincia de Lima. Esta simulación abracará los dos Flujos de trabajo propuestos en la Etapa 3: Flujo de Trabajo para la generación del Modelo de Información de Activos (MIA) y al Flujo de trabajo para la Operación y Mantenimiento preventivo BIM en base a procesos. Para el primer flujo, se realizará el Levantamiento de la nube de puntos de los espacios con mayor incidencia del colegio, con la técnica de fotogrametría (cámara y dron) y con un escáner láser, para luego modelar las especialidades del colegio y obtener un MIA (Modelo de Información de activos). Para el segundo flujo, el Flujo de Operación y Mantenimiento preventivo BIM, se simulará el proceso de mantenimiento preventivo de los activos más críticos con la herramienta de gestión de activos que cumple con las características de un ECD (Entorno común de datos), que para esta simulación será YouBIM, con el apoyo de la directora (Facility Management) y el equipo de mantenimiento de la institución educativa. Asimismo, las conclusiones más relevantes obtenidas son las siguientes: Primero, del diagnóstico se obtuvo que el nivel de madurez BIM es 0 y la especialidad de instalaciones eléctrica es la que presenta mayores incidencias en mantenimiento, para infraestructura pública. Segundo, en base a las lecciones aprendidas del diagnóstico, es posible generar una biblioteca de familias y objetos parametrizados de los elementos de forma eficiente. Esto es posible gracias a que se ahorra tiempo al momento de realizar la digitalización de las instituciones. Además, generar un Modelo de Información de Activos es de alta utilidad para el equipo de mantenimiento. Tercero, la estrategia planteada para realizar el Flujo de Trabajo de Operación y Mantenimiento preventivo BIM propone una gestión coordinada, optimiza los recursos y planifica a largo plazo las acciones de mantenimiento. Así, a pesar de que los responsables del mantenimiento no sean permanentes, la información no se perderá. Cuarto, de acuerdo a la simulación realizada por la dirección de la institución, las plataformas para la gestión de activos deben ser accesibles para todo el equipo, de uso sencillo, que permita la designación de tareas, con recordatorios para las actividades de mantenimiento y con toda la información oportuna. Finalmente, se recomienda las siguientes futuras líneas de investigación. Primero, se sugiere realizar pilotos en base a este sistema de gestión BIM en O&M propuesto para infraestructura educativa pública, como colegios y universidades públicas que no cuentan con modelos As built. Segundo, se recomienda proponer planes de gestión de activos en los diferentes tipos de infraestructuras y edificaciones, como carreteras, defensas ribereñas, hospitales, etc. Esto con el objetivo de aumentar el nivel de madurez BIM en el país adaptando y estandarizando procesos basados en la ISO 19650. Esto colaboraría en que la O&M en mantenimiento preventivo y correctivo sea resultado de una evaluación, planificación y ejecución supervisada. Asimismo, el proceso de digitalización será de bastante utilidad.

El presente trabajo de investigación comprende la elaboración de una propuesta preliminar para el análisis de interacción suelo - estructura (ISE) para suelos peruanos en base a la revisión de normas internacionales e investigaciones relacionadas a este tema. Es conocido que ninguna de las normas peruanas incluye el efecto del suelo con la estructura y que nuestro país cuenta con una alta actividad sísmica, lo cual podría generar que se eliminen algunos efectos perjudiciales al momento de realizar un diseño sismorresistente si es que se considera esta interacción. Como parte de la metodología, se empezó realizando una recopilación de conceptos generales de los distintos modelos de interacción suelo - estructura como, por ejemplo, el modelo dinámico de Winkler. Luego de la revisión de la bibliografía, se realizó la comparación entre las normas peruana, chilena, mexicana y rusa, para que se plantee una propuesta que incluya el efecto de este fenómeno en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente. Finalmente, se presentaron las conclusiones y recomendaciones producto de esta investigación para que puedan ser usados como sustentos al momento de modificar e incluir el efecto de la interacción suelo - estructura en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente.

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