Cómo ser creativo con tecnología para la construcción: guía para la creación de prototipos
Probar nuevas tecnologías de construcción no tiene por qué ser arriesgado. El estratega del VDC, Renzo di Furia, nos muestra cómo adoptar y desarrollar procesos para nuevas herramientas mediante la creación primero de prototipos en proyectos a pequeña escala, con la ayuda de estudiantes de la Universidad de Washington.
Renzo trabajó con estudiantes de la Universidad de Washington para investigar cómo se podría construir la Ópera de Sídney con tecnología moderna y aplicó lo aprendido sobre el flujo de trabajo a nuevos proyectos.
Se sabe que los arquitectos piensan en grande. Diseñan para inspirar el cambio social y un futuro más verde, pero luego es trabajo del contratista construir esas grandes ideas. Comprender cómo pasar del concepto al vertido de hormigón supone un desafío creativo en sí mismo. Si los arquitectos van más allá con su diseño, significa que los contratistas con los que trabajan tienen que ir más allá de lo que se puede construir, preguntándose: ¿El diseño es estructuralmente sólido? ¿Cómo coordinamos equipos multidisciplinares de manera eficiente? ¿Cuál es la mejor manera de verter hormigón para formas complejas y orgánicas? Los profesionales de la construcción suelen querer probar nuevos flujos de trabajo tecnológicos, pero carecen de tiempo y presupuesto, y tampoco quieren que el propietario piense que han desperdiciado recursos en experimentos.
A pesar del poco margen que existe en el sector de la construcción para apoyar la creatividad, aún es posible encontrar un espacio para la exploración y el juego dentro de los plazos del mundo real y las limitaciones presupuestarias. Renzo di Furia, propietario de RDF Consulting Services y consultor de Turner Construction, ha construido su modelo de negocio pensando de manera diferente. Descubrió que la creación de prototipos con recursos para estudiantes, trabajando en 3D en todas las fases del proyecto y desarrollando ecosistemas tecnológicos para la comunicación ayuda a los equipos de construcción a descubrir formas innovadoras de construir.
Crea prototipos y, luego, itera una y otra vez.
Los profesionales de la construcción deben aprender constantemente nuevas tecnologías para ahorrar tiempo y construir de manera sostenible, pero a menudo se quedan atascados en procesos antiguos porque les resulta difícil pivotar. Las soluciones de investigación aplicadas son una inversión a largo plazo que pueden dar sus frutos para el proyecto actual pero, lo que es más importante, que también se pueden utilizar para proyectos futuros y escalar para construcciones grandes o pequeñas. Al colaborar con programas de licenciatura y posgrado de la Universidad de Washington, Renzo ha encontrado una manera rentable de experimentar con tecnología de la construcción que, además, aporta a los estudiantes experiencia profesional en el mundo real. Comprende que si sus equipos no innovan constantemente, otros lo harán y el resultado final se verá afectado.
“Los avances que la NASA ha desarrollado para llegar al espacio han creado un entorno innovador que ha dado lugar a toda una generación de tecnología. Necesitamos una revolución similar en el sector de la construcción. Pero no se trata solo de invertir en la última tecnología; es aplicar tecnología a problemas reales, diseñar prototipos para crear un proceso repetible e implementar la adopción y el aprendizaje a mayor escala”.Renzo di Furia
Estudiantes y profesionales de la construcción posando con una maqueta del proyecto de investigación de la Ópera de Sídney
Universidades y profesionales unidos.
Por qué estudiantes
Los estudiantes son el grupo perfecto para probar nuevas tecnologías de la construcción porque la mayoría ha crecido con teléfonos inteligentes y computadoras en la mano; usar nuevas tecnologías es algo natural para ellos. La crisis climática global afectará más a su generación, por lo que están motivados para encontrar soluciones tecnológicas que reduzcan los residuos y forjen un futuro más sostenible. Además no tienen que desaprender procesos obsoletos —esas formas de hacer las cosas que han existido desde siempre y que son una segunda piel para muchos profesionales de la construcción—, así que es más probable que adopten soluciones innovadoras.
“Imagina un futuro donde la investigación y la práctica están totalmente integradas para moldear nuestro entorno construido”.
Consorcio de investigación aplicada de la Universidad de Washington
Catalizador del cambio
La profesora Carrie Dossick, decana asociada de investigación de la Universidad de Washington, comprende el potencial sin explotar de los estudiantes. Por eso creó un programa educativo, el Consorcio de investigación aplicada o ARC por sus siglas en inglés, que supone un beneficio tanto para las carreras de sus estudiantes como para los resultados de los profesionales de la construcción. En cuanto Renzo supo del programa, se unió a él como miembro del sector y constructor.
“El ARC reúne a un grupo interdisciplinar de empresas relacionadas con los entornos construidos y a expertos docentes e investigadores del ámbito universitario en la Facultad de Entornos Construidos (CBE) de la Universidad de Washington para abordar los desafíos más desconcertantes a los que se enfrentan las empresas en estos momentos. La próxima generación de profesionales y académicos aplica su creatividad y conocimiento de las últimas prácticas, acelerando el progreso y preparándose para su futuro trabajo al frente de nuestras obras”.
Consorcio de investigación aplicada de la Universidad de Washington
Estudiantes, Turner Construction y la Ópera de Sídney
La teoría de que juntar a los estudiantes con los profesionales generaría innovación en el flujo de trabajo se puso a prueba en 2018. Turner Construction acababa de comprar una nueva máquina CNC y necesitaba un equipo para probar diferentes métodos de construcción antes de usarla en un trabajo grande con consecuencias de alto riesgo.
En ese momento, Renzo trabajaba en el departamento de diseño y construcción virtual (VDC) de Turner. Colaboró con los estudiantes universitarios para desarrollar un mejor proceso para prefabricar encofrados utilizando la máquina CNC. El equipo decidió recrear la famosa Ópera de Sídney utilizando métodos de construcción modernos.
El centro de artes escénicas, ubicado en Sídney (Australia), comenzó a construirse en 1959 y abrió sus puertas en 1973, y es conocido en todo el mundo por sus icónicas velas de cerámica blanca. Los nervios prefabricados y los paneles del techo se elaboraron en una fábrica in situ, una forma de operar con hormigón muy avanzada para su época. Lo que se conoce menos es que la construcción sufrió cientos de problemas desde el principio. La estructura de podio sobre la que descansan los armazones se construyó muchos años antes de finalizar el diseño estructural, lo que hizo que fuese necesario reforzar la mayoría de las columnas de soporte del armazón hasta el lecho rocoso, dando lugar a considerables retrasos en la construcción.
“No había un manual de instrucciones que nos dijera cómo podíamos hacer lo que necesitábamos con nuestra máquina CNC. Hubo un montón de ensayo y error. Son muchas, pero muchas, las complejidades. Lo aprendimos desmontando la máquina y volviendo a montarla”.
Renzo di Furia
Elemento de nervio de armazón, del modelo en 3D al armazón acabado a escala 1:4. Las imágenes incluyen una perspectiva del segmento de nervio y armazón, el modelado de las barras de refuerzo, el encofrado, el ensamblaje, las formas de desmontaje y el nervio terminado (haz clic en las flechas para desplazarte)
Renzo y los estudiantes comenzaron su investigación revisando el proceso de construcción y encontrando una forma de recrearlo con la máquina CNC. Estudiaron los dibujos de construcción en 2D de la ópera y los pasaron a un modelo en 3D. A partir de ahí, el equipo modeló la barra de refuerzo y el encofrado. Una vez que se creó el modelo en 3D, el equipo usó con éxito la máquina CNC para construir las formas y verter varios elementos del nervio prefabricados a escala 1:4.
El equipo desarrolló un flujo de trabajo de prefabricación digital basado en modelos a partir de su proyecto de investigación. Este tipo de trabajo es complejo y antes requería grandes inversiones en mano de obra para luego obtener una baja rentabilidad. Trabajar en cómo usar la máquina CNC junto con otras mejoras en el proceso hizo que el vertido de hormigón fuera más efectivo y ayudó a que el trabajo se ajustara a un calendario de construcción manejable. Estos avances ganaron varios premios de la industria, incluido el Build Washington Excellence in Innovation de AGC en 2018.
Creando impulso
Mientras estuvo en Turner Construction, Renzo trabajó con el ARC para desarrollar un curso de educación continua llamado Modelado virtual para fabricación digital, cuyo objetivo es brindar a los estudiantes una inmersión aún más profunda en el modelado para la fabricación digital. Aborda los principales elementos de la caja de herramientas de la fabricación digital: escaneo láser para capturar la realidad, referencias a documentos históricos, construcción de modelos avanzados, formateo de archivos para corte por láser, enrutamiento CNC e impresión 3D. Gracias al desarrollo de este plan de estudios, los estudiantes presentes y futuros podrán practicar la creación de modelos avanzados y la resolución de problemas reales para las nuevas tecnologías de prefabricación a medida que se vayan presentando.
Al usar SketchUp para el modelado en 3D y Scan Essentials para importar nubes de puntos, los estudiantes que hacen el curso aprenden a modelar un edificio histórico. Este curso es ideal para los estudiantes que desean aprender más sobre la gestión del diseño y la construcción o que desean adquirir habilidades prácticas que podrían ayudarlos a ocupar un puesto relacionado. SketchUp facilita software para que lo usen los estudiantes y vídeos instructivos. Este programa es otro resultado positivo de la asociación con la Universidad de Washington y respalda la afirmación de Renzo de que la creación de un entorno auténtico de investigación avanzada debe incluir tanto aprendizaje como enseñanza.Paseo marítimo de Seattle con el acuario sobresaliendo del agua.
La investigación aplicada en un proyecto emblemático
Todo lo descubierto en la remodelación y fundición a un cuarto de escala de los nervios de la Ópera de Sídney se ha aplicado desde entonces a muchos proyectos diferentes, incluida la renovación a gran escala y la ampliación del Acuario de Seattle. El acuario del muelle central de Seattle, construido en 1977, se ha convertido en un destino muy conocido para lugareños y turistas. La ampliación del acuario permitirá crear un hábitat marino más grande para satisfacer las demandas presentes y futuras. Turner Construction fue designada contratista principal y, en noviembre de 2022, consiguió realizar un vertido de hormigón durante más de 23 horas consecutivas para el nuevo hábitat.
Modelos del nuevo anexo del Acuario de Seattle (haz clic en las flechas para desplazarte)
“Todo lo que aprendimos explorando la Ópera de Sídney, que fue un período de descubrimiento de aproximadamente dos años, lo aplicamos al Acuario de Seattle: cómo modelamos la estructura, cómo modelamos la barra de refuerzo, cómo abordamos el encofrado y mucho más”.
Renzo di Furia
El reto: una forma geométrica compleja
Parte de lo que hizo que el hábitat fuera tan difícil de construir fue su forma orgánica inspirada en el océano y que ofrece a los visitantes impresionantes vistas de sus habitantes acuáticos. Dado que el hábitat planificado era enorme, el equipo sabía que la construcción de barras de refuerzo sería un desafío. Turner desarrolló internamente el exclusivo flujo de trabajo de modelado a nivel de fabricación. La estructura tiene un muro de hormigón curvo de más de medio metro de espesor, 355 toneladas de barras de refuerzo y más de 500 metros cúbicos de hormigón, que es aproximadamente cuatro veces la cantidad de barras de refuerzo utilizadas en un núcleo típico, según Turner. Los revestimientos de hormigón se construyeron utilizando espuma estructural con un revestimiento de fibra de vidrio. La espuma se esculpió directamente a partir del modelo en 3D, utilizando maquinaria CNC industrial de gran tamaño. El encofrado para las aberturas de las ventanas, las escaleras circulares y el espectacular óculo de la entrada se crearon utilizando métodos de fabricación digital en el taller de Turner.
La investigación anterior que los estudiantes y Turner habían realizado sobre el modelado paramétrico de geometría compleja del hormigón orgánico, la capacidad de construcción de barras de refuerzo y la fabricación digital de encofrados con máquinas CNC ayudaron al equipo a abordar la construcción única del Acuario de Seattle, ahorrando mucho tiempo y dinero. Imagen en la que se pueden ver las barras de refuerzo en construcción
Adoptar el modelado en 3D de principio a fin
Uno de los desafíos de la construcción —y una de las razones por las que resulta tan cara— es que los equipos de trabajo pueden ser enormes y hay mucha información que procesar. Suele ser frecuente escuchar hablar de los problemas que provoca la compartimentación de la información por parte de arquitectos, contratistas y propietarios. Lo que es menos común es escuchar hablar de los silos dentro de los equipos de construcción. Podrías tener 50 oficios en un solo lugar de trabajo, cada uno con sus propias necesidades de materiales y equipos en momentos muy concretos. Se pierde tiempo y recursos valiosos si estas necesidades no se coordinan de manera efectiva.
“Construir un modelo 3D sólido que pueda usarse a lo largo del proceso de diseño y construcción requiere bastante práctica y dedicación, un poco como aprender a tocar bien un instrumento musical”.
Renzo di Furia
Renzo y Turner aprovecharon los datos en un entorno 3D para el proyecto del Acuario de Seattle con el fin de mejorar la colaboración entre equipos. Es el primer proyecto que Turner ha realizado usando comunicación 100 % basada en modelos de principio a fin. Renzo y el equipo de Turner utilizaron un modelo de SketchUp con cientos de escenas para la planificación del sitio. Posteriormente, durante el proceso de construcción, extrajeron todas las cantidades de material de las mediciones de los modelos 3D del hábitat, que incluían un modelo 3D para hormigón, madera y barras de refuerzo. Primero se simuló el hábitat con un modelo físico de espuma —esculpido con una máquina CNC gigante—, una iteración posterior del proceso que los estudiantes habían desarrollado al estudiar la Ópera de Sídney.
“Para el Acuario de Seattle, las complejidades del diseño llevaron a la administración del sitio a adoptar un flujo de trabajo 3D completo, lo que puso fin a los silos de información y permitió que un equipo mucho más unificado resolviera cualquier rompecabezas. La capacidad de resolver problemas de manera efectiva con un grupo grande y dispar es rara y demuestra el enorme valor de un verdadero proceso 3D”.
Renzo di Furia
Tener un modelo 3D actualizado desde el comienzo del proceso hasta la construcción mantuvo una línea abierta de comunicación con todas las partes interesadas. El equipo de Turner se reunió con los arquitectos y otras disciplinas una vez por semana para revisar el modelo 3D y resolver cualquier desafío.
Un ecosistema tecnológico interconectado
La interoperabilidad entre el software de diseño era tan importante como la comunicación entre los participantes en el proyecto. El equipo utilizó Trimble Connect, un entorno de datos comunes (CDE) basado en la nube y una plataforma de colaboración creada para mantener a todos conectados con versiones de modelos sincronizadas. Además de Trimble Connect, el equipo utilizó SketchUp para el modelado en 3D, LayOut para la generación de documentos en 2D, Tekla para el diseño estructural, Trimble Total Stations y Trimble Laser Scanning Solutions para la topografía, Revit para la creación de documentos de construcción detallados y mucho más.
“Comenzamos nuestro viaje de VDC hace años coordinando los sistemas de ingeniería, mecánica y fontanería. Luego cogimos esas lecciones y las aplicamos a nuestras propias operaciones con hormigón. Durante ese proceso de descubrimiento, nos dimos cuenta de que la verdadera ruta crítica de cualquier proyecto de construcción es la gestión de la información. Desde entonces, he estado creando prototipos de un sistema de flujo de trabajo mejorado centrado en la estructura que aumenta drásticamente el control de calidad y que se puede aplicar a cualquier proyecto, ya sea grande o pequeño”.
Renzo di Furia
El uso de la tecnología adecuada en el momento adecuado mejoró el modelado y la coordinación de Turner para el Acuario de Seattle, fortaleciendo los procesos de control de calidad y ayudando a administrar toda la información compartida durante el proceso de diseño y construcción.
La coordinación centrada en la estructura combina la documentación del contrato, los planos para taller y las solicitudes de información, así como el control de producción, el modelo de chasis de hormigón, los modelos de fabricación de los subcontratistas para el acero, los sistemas mecánicos, eléctricos, antiincendios y de fontanería, y otros. Modelos construidos por Turner y captura de la realidad (escaneo láser, drones, fotografía 360).
El camino a seguir: los sistemas centrados en la estructura
El sector de la construcción avanza hacia una nueva era de colaboración y eso nos obliga a adoptar nuevas tecnologías y procesos. Renzo cree que avanzar hacia sistemas centrados en la estructura mejorará la coordinación y recopilará la información del modelo.
“Durante todos los años que he estado haciendo esto (administración de VDC), siempre hemos empezado con la coordinación de ingeniería, mecánica y fontanería para luego aplicar eso a nuestra propia operación de hormigón. Creo que hay una mejor manera de hacerlo. He creado un prototipo de un sistema de flujo de trabajo centrado en la estructura para ayudar a unir datos y disciplinas, siguiendo un modelo estructural centralizado”.
Renzo di Furia
Otro proyecto en el que trabajó Renzo, Dexter Yards, siguió un flujo de trabajo de modelado más centrado en la estructura. El equipo usó modelos 3D para coordinar equipos y sistemas de construcción, como elementos de acero, paredes y losas (haz clic en la flechas para desplazarte)
El flujo de trabajo de modelado centrado en la estructura necesita desarrollarse aún más para que los equipos de construcción lo adopten en todas las disciplinas. ¡Afortunadamente, conocemos a algunos estudiantes que pueden ayudarnos con eso!
Creatividad y construcción van de la mano.
El sector de la construcción todavía se enfrenta a enormes desafíos con las desconexiones del flujo de trabajo, encontrar formas de aplicar las nuevas tecnologías y enseñar su adopción a todos los equipos, desafíos que deben superarse para construir un futuro mejor y más ecológico.
Profesionales de la construcción, es hora de demostrar lo creativos que podéis ser construyendo. Poneos en contacto con vuestra universidad local para colaborar con aquellos estudiantes que buscan su próximo tema de tesis. Investigad y reproducid soluciones innovadoras primero en proyectos más pequeños, y luego combinad lo aprendido con flujos de trabajo 3D avanzados y tecnología inteligente para construir proyectos de manera más rápida y eficiente. Todo eso creará una cultura del aprendizaje en vuestra empresa que reducirá los residuos y que será mejor para el medio ambiente. Demostremos a la próxima generación de ingenieros, contratistas y consultores que pensar en soluciones innovadoras es tan crucial para los futuros constructores como para los futuros diseñadores.
Comienza a crear tu flujo de trabajo en 3D con el software de modelado colaborativo y fácil de usar de SketchUp. Si no dispones de una suscripción, aprovecha nuestra prueba gratuita.
Sobre Renzo di Furia
Renzo di Furia es un profesional de la construcción virtual especializado en el modelado de tolerancia de fabricación. Ha utilizado herramientas de modelado en 3D durante más de 18 años y ha desarrollado un enfoque de implementación de BIM y VDC simplificado. Sus métodos complementan las funciones del personal, promueven la excelencia operativa, y maximizan la calidad, la productividad y la seguridad. Renzo también desarrolla programas de formación en BIM y VDC a través de sus asociaciones con el Departamento de entornos construidos de la Universidad de Washington, el Programa de profesionales visitantes de Trimble y el Centro internacional de formación para carpinteros de Las Vegas.
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