Comencemos por explorar las aportaciones y funcionalidades de las impresoras 3D. Estas máquinas revolucionarias han transformado la forma en que fabricamos prototipos y productos finales. En el contexto de la ingeniería civil, las impresoras 3D se utilizan para crear maquetas, piezas estructurales y componentes personalizados. Su versatilidad y precisión han abierto nuevas posibilidades en la construcción y el diseño.

Ahora, adentrémonos en la metodología BIM (Building Information Modeling). BIM es un enfoque colaborativo que integra datos y modelos 3D para optimizar la planificación, construcción y gestión de edificios e infraestructuras. A nivel internacional, BIM se ha convertido en una herramienta estándar en la industria de la construcción. En Perú, también se ha adoptado gradualmente, y su uso está respaldado por normativas y leyes que promueven su implementación.

En cuanto a los softwares específicos, profundizaremos en dos opciones:

Tinkercad: Este software basado en la nube es perfecto para principiantes y estudiantes. Ofrece una interfaz intuitiva y herramientas sencillas para crear modelos 3D. Los diseñadores pueden experimentar con formas, combinar objetos y diseñar prototipos. Tinkercad es ampliamente utilizado en la educación y proyectos de bricolaje.

BlocksCAD: Similar a Tinkercad, BlocksCAD se centra en la creación de modelos 3D mediante bloques de construcción. Su enfoque visual facilita la generación de geometrías complejas. Además, BlocksCAD permite la programación visual, lo que lo convierte en una excelente opción para enseñar conceptos de programación y diseño a estudiantes jóvenes.

Palabras clave: Diseño, software, 3D, AutoCAD, Catia.

ABSTRAC

In the following analysis, we will explore a variety of topics related to improvement and development in the realm of 2D and 3D design and modeling. In addition, we will examine the most requested software programs today.

Let's start by exploring the contributions and functionalities of 3D printers. These revolutionary machines have transformed the way we manufacture prototypes and end products. In the context of civil engineering, 3D printers are used to create custom mock-ups, structural parts, and components. Its versatility and precision have opened up new possibilities in construction and design.

Now, let's dive into the BIM (Building Information Modeling) methodology. BIM is a collaborative approach that integrates data and 3D models to optimize the planning, construction, and management of buildings and infrastructure. Internationally, BIM has become a standard tool in the construction industry. In Peru, it has also been gradually adopted, and its use is supported by regulations and laws that promote its implementation.

As for the specific softwares, we will delve into two options:

Tinkercad: This cloud-based software is perfect for beginners and students. It offers an intuitive interface and simple tools for creating 3D models. Designers can experiment with shapes, combine objects, and design prototypes. Tinkercad is widely used in education and DIY projects.

BlocksCAD: Similar to Tinkercad, BlocksCAD focuses on creating 3D models using building blocks. Its visual approach makes it easy to generate complex geometries. Additionally, BlocksCAD allows for visual programming, making it a great choice for teaching programming and design concepts to young students.

Keywords: Design, software, 3D, AutoCAD, Catia.

CAPITULO I:

I. DISEÑO CAD, CAM Y CAE

1.1. Diseño CAD

CAD es un programa de diseño asistido por ordenador que permite a los usuarios crear modelos detallados de forma rápida, precisa y eficaz. Puede utilizarse para crear diseños bidimensionales (D) y tridimensionales (3D). El CAD permite a los usuarios crear, modificar y analizar diseños, así como producir dibujos y modelos de alta calidad. Las herramientas de software CAD se utilizan para visualizar, simular, analizar y presentar el diseño de un producto o servicio.

El CAD existe desde los años 70 y desde entonces se ha convertido en una herramienta esencial para la comunidad del diseño y la ingeniería. Se utiliza para crear planos y dibujos detallados, diseñar productos y crear simulaciones y prototipos para pruebas. El CAD se utiliza en casi todos los procesos de ingeniería y diseño industrial y arquitectónico.

1.1.1. Características

v Precisión: Los diseños creados con CAD son altamente precisos y pueden ajustarse con facilidad según las necesidades.

v Eficiencia: El CAD agiliza el proceso de diseño y documentación. Permite crear y modificar modelos de manera rápida y eficiente.

v Colaboración: Facilita la colaboración en proyectos multidisciplinarios. Varios profesionales pueden trabajar en el mismo diseño de forma simultánea.

v Reducción de Errores: Minimiza los errores de diseño y evita costosos retrabajos. Las simulaciones y pruebas realizadas en CAD ayudan a identificar problemas antes de la producción.

v Biblioteca de Materiales y Componentes: El CAD proporciona una amplia variedad de materiales y componentes predefinidos, lo que acelera el proceso de diseño.

1.1.2. Ventajas

1.1.2.1. Mayor rapidez de diseño:

Esta tecnología permite a los diseñadores de productos crear y modificar modelos digitales de forma más eficiente, en comparación con los modelos físicos tradicionales. Esto permite a los diseñadores trabajar en los proyectos de forma más rápida y con mayor precisión, lo que les permite liberar recursos para centrarse en otras áreas importantes del proyecto. Esta mayor rapidez de diseño, también mejora la calidad del producto final y reduce los costos de producción.

1.1.2.2. Reutilización de componentes:

Esto implica una mayor eficiencia, ya que permite ahorrar tiempo y dinero al no tener que reinventar la rueda cada vez que comienza un nuevo proyecto. A su vez, los componentes reutilizados aseguran que el producto final sea de calidad, ya que han sido probados y validados previamente. Por otra parte, al reutilizar componentes, los desarrolladores pueden aprovechar el trabajo realizado por otros y seguir mejorando el producto sin tener que partir desde cero. Esto resulta en una gran ventaja en términos de rapidez y productividad.

1.1.2.3. Diseño intuitivo:

Es fácil de usar y entender, ya que el proceso de interacción con el usuario es intuitivo, lo que permite una experiencia mucho más fluida. Esto es especialmente útil para aquellos productos que tienen características avanzadas y complejas, ya que permite al usuario aprender a usar el producto sin tener que leer mucha documentación. Además, el diseño intuitivo también significa que el producto es más fácil de recordar, lo que resulta en una mejor experiencia de usuario.

1.1.3. Software CAD:

En la actualidad, existen varios programas de diseño asistido por computadora (CAD) que son ampliamente reconocidos y utilizados en diversas industrias. Estos softwares permiten crear, modificar y optimizar diseños para piezas industriales, mecánicas, arquitectónicas y aeronáuticas. A continuación, te presento algunos de los softwares CAD más destacados según su nivel de experiencia:

1.1.3.1. ZWCAD

Este software es fácil de usar y está diseñado tanto para dibujo en D como para modelado en 3D. Es especialmente adecuado para principiantes, pero también ofrece funciones avanzadas para usuarios más experimentados. ZWCAD permite la creación de modelos 3D simples, personalización de materiales y una alta compatibilidad con formatos de archivo, incluyendo STL para impresión 3D. Además, su precio competitivo lo hace atractivo para proyectos con presupuestos ajustados.

Ilustración 1 - Construcción Civil, ZWCAD (https://4.bp.blogspot.com/)

1.1.3.2. AutoCAD

Uno de los softwares CAD más conocidos, AutoCAD es utilizado por arquitectos, ingenieros y profesionales de la construcción. Permite anotar geometría D y crear modelos 3D con sólidos, objetos de malla y superficies. Su versatilidad y amplia gama de funciones lo convierten en una herramienta esencial para el diseño y la planificación.

Ilustración 2 -: Plano Construcción Civil (https://www.dgdesignmodeling.com)

1.1.3.3. SolidWorks

Ampliamente utilizado en la industria manufacturera, SolidWorks se centra en el diseño mecánico y la ingeniería. Ofrece una amplia variedad de herramientas para modelado 3D, simulación y análisis de piezas y ensamblajes.

Ilustración 3 - Construcción Civil, Solidworks (https://w7.pngwing.com)

1.1.3.4. SketchUp

SketchUp es un programa de diseño que permite el modelado en 3D y que cuenta con visor de realidad aumentada, cuenta con almacenamiento en la nube ilimitado y es multidispositivo. Puedes crear planos en D y documentar todo el proceso, facilitando el trabajo colaborativo.

Con este software CAD se proporciona visualizaciones en tiempo real con imágenes fotorrealistas, para poder comprobar el resultado de tus diseños, lo más cercano posible a la realidad. Permite realizar exportaciones de animaciones renderizadas y panorámicas de 360º.

Ilustración 4 -: Construcción Civil, SketchUp (https://th.bing.com)

1.1.3.5. CATIA

Desarrollado por Dassault Systèmes, CATIA es un software CAD utilizado en la industria aeroespacial, automotriz y de diseño industrial. Ofrece capacidades avanzadas para modelado 3D, simulación y diseño paramétrico.

Ilustración 5 -, CATIA (https://4.bp.blogspot.com)

1.2. Diseño CAM

El término CAM, que proviene de las siglas en inglés para Computer Aided Manufacturing (manufactura asistida por computadora), se refiere a una tecnología que busca automatizar una parte específica del ciclo productivo. En concreto, se centra en la planificación, gestión y control de las operaciones de fabricación. Para lograrlo, utiliza sistemas informáticos que cuentan con una interfaz para comunicarse con los recursos de producción.

1.2.1. Características

v Manufactura asistida por computadora (CAM): Implica el uso de computadoras para facilitar el proceso de fabricación de productos.

v Proporciona herramientas que complementan la geometría necesaria para crear una pieza manufacturada.

v Genera el Código necesario para las máquinas de control numérico computarizado (CNC).

v Trabaja en conjunto con la tecnología CAD para mejorar la manufactura.

v Está compuesta tanto por hardware como por software de fabricación, y permite la comunicación con los equipos involucrados en el proceso.

1.2.2. Ventajas

1.2.2.1. Reducción de costos y mejora de la calidad

El CAM disminuye los costos laborales y aumenta la capacidad del proceso de manufactura. Esto se traduce en una mayor calidad tanto del producto final como de sus componentes. En resumen, simplifica, optimiza y eleva la calidad del proceso de fabricación.

1.2.2.2. Facilita la mejora y minimiza errores

El CAM permite plantear alternativas para mejorar las tareas asociadas al proceso productivo. Además, reduce las probabilidades de errores humanos al automatizar ciertas operaciones. También optimiza la distribución del uso de las máquinas, lo que ahorra tiempo en el desarrollo del proceso de fabricación.

1.2.2.3. Optimización de programas de control numérico

El CAM contribuye a la creación y optimización de programas de control numérico (CNC). Elimina la necesidad de realizar pruebas en máquinas y garantiza el uso adecuado de datos y recursos, aumentando la consistencia y precisión en la fabricación de piezas mecánicas.

1.2.3. Software CAM

1.2.3.1. PowerMill:

Es un software CAM avanzado diseñado específicamente para el mecanizado complejo de 5 ejes y alta velocidad. Está dirigido principalmente a las industrias aeroespacial y automotriz.

Ilustración 6 -: PowerMill (https://i.ytimg.com)

1.2.3.2. SMIRT:

Está dirigido a la planeación de diseños y troqueles, especialmente utilizados en el estampado automotriz.

Ilustración 7 -: Domo, smirt (https://th.bing.com/)

1.3. Diseño CAE

La Ingeniería Asistida por Computadora (CAE, por sus siglas en inglés Computer Aided Engineering) es una disciplina que se ocupa de los programas informáticos que permiten analizar y simular diseños de ingeniería realizados en computadoras o introducidos en ellas. Su objetivo es evaluar las características, propiedades, viabilidad y rentabilidad de estos diseños. La CAE busca optimizar el desarrollo y reducir los costos de fabricación, minimizando la necesidad de pruebas para obtener el producto deseado.

En términos más sencillos, la CAE utiliza software para simular el rendimiento de productos y contribuir a resolver problemas de ingeniería en diversos sectores. Esto incluye la simulación, validación y optimización de productos, procesos y herramientas de fabricación.

1.3.1. Proceso típico de CAE:

1.3.1.1. Preprocesamiento:

En esta fase, los ingenieros modelan la geometría del diseño (o una representación del sistema) y definen las propiedades físicas. También consideran el entorno mediante cargas o limitaciones aplicadas al modelo.

1.3.1.2. Resolución:

Se aplica una fórmula matemática adecuada para resolver el modelo, basada en la física subyacente.

1.3.1.3. Postprocesamiento

Los resultados se presentan al ingeniero para su revisión y análisis.

1.3.2. Características

1.3.2.1. Simulación y Análisis

La CAE permite simular y analizar diseños de ingeniería utilizando software especializado. Esto ayuda a comprender cómo se comportarán los productos o sistemas en situaciones reales antes de fabricarlos físicamente.

1.3.2.2. Optimización

La CAE busca optimizar los diseños y procesos. Mediante simulaciones, se pueden identificar áreas de mejora y ajustar parámetros para lograr un rendimiento óptimo.

1.3.2.3. Reducción de Costos y Tiempo

Al simular y validar diseños antes de la producción, se minimizan los errores y se ahorra tiempo y recursos. Además, se reducen las pruebas físicas necesarias.

1.3.2.4. Diversidad de Aplicaciones

La CAE se utiliza en una amplia variedad de sectores, como la automoción, la aeroespacial, la construcción, la electrónica y más. Puede aplicarse a productos, procesos y herramientas.

1.3.2.5. Modelado Geométrico y Propiedades Físicas

En la fase de preprocesamiento, los ingenieros modelan la geometría del diseño y definen las propiedades físicas relevantes.

1.3.3. Ventajas

Las decisiones de diseño se pueden tomar sobre la base de su impacto en el rendimiento.

Los diseños se pueden evaluar y perfeccionar gracias a las simulaciones por ordenador en lugar de realizar pruebas con prototipos físicos, lo cual permite un ahorro de tiempo y dinero.

La CAE puede proporcionar información sobre el rendimiento en etapas más tempranas del proceso de desarrollo, cuando resulta más económico efectuar cambios en el diseño.

La CAE ayuda a los equipos de ingeniería a gestionar el riesgo y a comprender las implicaciones en el rendimiento de sus diseños

La gestión integrada de datos y procesos de CAE amplía la capacidad de utilizar de forma efectiva la información sobre el rendimiento, así como de mejorar los diseños para una comunidad más amplia.

1.3.4. Software CAE

1.3.4.1. Ansys

Es un software de simulación de ingeniería que permite a los usuarios simular la física de un producto o sistema. Con Ansys, puedes analizar el comportamiento mecánico, térmico, electromagnético y fluidodinámico de tus diseños. Su versatilidad lo hace ampliamente utilizado en diversas áreas de la ingeniería.

Ilustración 8 -: Ansys Civil, Conceptile School (https://www.conceptileschool.com)

1.3.4.2. Abaqus

Es una herramienta de análisis de elementos finitos que se utiliza para simular la resistencia y la deformación de los materiales. Es especialmente útil para estudiar estructuras complejas, como componentes de automóviles, aviones o dispositivos médicos.

Ilustración 9 - Construcción vial, Abaqus (https://th.bing.com)

1.3.4.3. Nastran

Es otro software de análisis de elementos finitos ampliamente utilizado. Se utiliza para evaluar el comportamiento estructural y dinámico de sistemas mecánicos y estructuras. Nastran es popular en la industria aeroespacial, automotriz y de manufactura.

Ilustración 10 - Modelado, Nastran (https://i0.wp.com)

CAPITULO II:

II. IMPRESORAS 3D

La impresión 3D en construcción se refiere al uso de tecnología de impresión 3D para crear componentes de edificios y estructuras. Puede realizarse directamente en el lugar de construcción o en una fábrica para ensamblar posteriormente los elementos.

Esta tecnología permite construir formas geométricas sin restricciones formales y ofrece soluciones más rápidas, eficientes y personalizadas.

2.1. Funcionamiento

v Las impresoras 3D son similares a las impresoras de inyección de tinta. Un software CAD o BIM (Modelado de Información para la Construcción) guía la impresora sobre qué imprimir.

v La impresora deposita capas de material (como cemento, plástico o metales líquidos) según el plano tridimensional. Estas capas se enfrían o se secan para formar una estructura.

v El proceso puede ocurrir en el sitio de construcción o en una fábrica, donde se fabrican los componentes que luego se ensamblan.

2.1.1. Tecnología de Capas

Las impresoras 3D construyen objetos capa por capa. Esto permite crear formas tridimensionales complejas a partir de modelos digitales.

2.1.2. Variedad de Materiales

Las impresoras 3D pueden utilizar una amplia gama de materiales, como plásticos, metales, cerámicas, resinas y más. Cada material tiene propiedades específicas que se adaptan a diferentes aplicaciones.

2.1.3. Precisión y Resolución

La precisión de las impresoras 3D varía según el tipo y la calidad de la máquina. Algunas pueden lograr detalles muy finos, mientras que otras son más adecuadas para prototipos rápidos.

2.1.4. Personalización

La impresión 3D permite la personalización masiva. Puedes crear objetos únicos y adaptados a tus necesidades específicas.

2.1.5. Rápida Iteración de Diseño

Los diseñadores e ingenieros pueden iterar rápidamente sus diseños al imprimir prototipos y realizar ajustes según sea necesario.

2.1.6. Reducción de Desperdicio

La fabricación aditiva (como se llama técnicamente) minimiza el desperdicio de material, ya que solo se utiliza lo necesario para construir el objeto.

2.1.7. Aplicaciones Diversas

Las impresoras 3D se utilizan en la fabricación, la medicina, la arquitectura, la moda, la joyería y más. Desde piezas de repuesto hasta órganos impresos en 3D, las aplicaciones son infinitas.

2.2. Materiales de Construcción Impresos en 3D

La elección de materiales es crucial en la impresión 3D para la construcción. Se investiga la idoneidad de materiales como el hormigón, polímeros reforzados con fibra, geopolímeros y otros compuestos. Se analizan sus propiedades mecánicas, durabilidad, resistencia a la intemperie y sostenibilidad.

Ilustración 11 - Referencia Impresora 3D, IT3D GROUP (https://th.bing.com/th/)

2.2.1. Técnicas de Impresión 3D

Existen diversas técnicas de impresión 3D, como la estereolitografía, la deposición de material fundido (FDM), la impresión por extrusión y la impresión por ligante. Cada método tiene sus ventajas y limitaciones en términos de velocidad, precisión y escalabilidad.

2.2.2. Diseño y Optimización de Estructuras Impresas en 3D

El diseño para la impresión 3D difiere del diseño tradicional. Se exploran algoritmos de optimización topológica y generativa para crear geometrías eficientes. La teoría incluye la relación entre la forma, la resistencia y la economía de material.

2.2.3. Eficiencia Energética y Sostenibilidad

Se evalúa cómo las estructuras impresas en 3D pueden mejorar la eficiencia energética. Esto incluye la reducción de residuos, la utilización de materiales locales y la optimización del uso de energía durante la construcción.

2.2.4. Automatización y Robótica en la Construcción 3D

Se estudian los robots y sistemas automatizados utilizados en la impresión 3D. Esto incluye la programación de brazos robóticos, la navegación autónoma y la coordinación de múltiples robots.

2.2.5. Normativas y Regulaciones

Se analizan las regulaciones existentes y se anticipan los desafíos legales relacionados con la impresión 3D en la construcción. Esto incluye aspectos de seguridad, calidad y responsabilidad.

2.2.6. Casos de Estudio y Proyectos Reales

Se revisan proyectos reales que han utilizado la impresión 3D en la construcción. Se extraen lecciones aprendidas y se identifican oportunidades de mejora.

Ilustración 12 - Referencia Construcción Casa de Hormigón (https://it3d.com/)

CAPITULO III

III. METODOLOGÍA BIM

“Building Information Modeling” (BIM) es una metodología de trabajo colaborativa para la creación y gestión de un proyecto de construcción. Su objetivo es centralizar toda la información del proyecto en un modelo de información digital creado por todos sus agentes.”

BIM también llamado modelado de información para edificación, es el proceso de generación y gestión de datos de un edificio durante todo su ciclo de vida, utilizando software dinámico de modelado tridimensional y en tiempo real. Esto reduce la pérdida de tiempo y recursos en el diseño y la construcción. El resultado de este proceso es el modelo de información del edificio (también abreviado como BIM), que incluye la geometría del edificio, relaciones espaciales, información geográfica, cantidades y propiedades de sus componentes.”

Es una metodología de trabajo colaborativa para la gestión de proyectos de edificación u obras civiles a través de un modelo digital. Este modelo digital es una gran base de datos que permite gestionar los elementos que forman parte de la infraestructura durante todo el ciclo de vida.”

Ilustración 13 – BIM (https://www.nu-styleproducts.com)

3.1. Fases

v Diseño: Se crea un modelo digital detallado que representa el proyecto.

v Construcción: Se utiliza el modelo para planificar y ejecutar la construcción.

v Operación y mantenimiento: El modelo se actualiza para gestionar el edificio a lo largo de su vida útil.

3.2. Ventajas

v Eficiencia: El BIM permite una mejor coordinación entre los diferentes agentes involucrados en el proyecto, reduciendo errores y retrabajo.

v Colaboración: Facilita la comunicación y colaboración entre arquitectos, ingenieros, constructores y otros profesionales.

v Visualización: Los modelos 3D detallados permiten una mejor visualización del proyecto.

v Reducción de Riesgos: Identifica problemas antes de la construcción, minimizando riesgos.

v Sostenibilidad: Ayuda a optimizar el uso de recursos y a reducir el impacto ambiental.

3.3. Adopción Nacional del BIM

El Plan BIM Perú es una medida de política que define la estrategia nacional para la implementación progresiva de la adopción y uso de BIM (Building Information Modeling) en los procesos de las fases del ciclo de inversión desarrollados por las entidades y empresas públicas sujetas al Sistema Nacional de Programación Multianual y Gestión de Inversiones. Esta implementación se lleva a cabo de manera articulada y concertada, en coordinación con el sector privado y la academia.

En el marco del Plan BIM Perú, el BIM se define como una metodología de trabajo colaborativo para la gestión de la información de una inversión pública. Esta metodología hace uso de un modelo de información creado por las partes involucradas. Su objetivo es facilitar la programación multianual, formulación, diseño, construcción, operación y mantenimiento de la infraestructura pública. Además, el uso de BIM asegura una base confiable para la toma de decisiones.

El Ministerio de Economía y Finanzas (MEF) ha estado liderando la implementación del Plan BIM Perú, y ha emitido dispositivos normativos, guías técnicas y ha promovido la adopción de BIM en las entidades y empresas públicas. Algunos hitos importantes incluyen:

Guía técnica BIM para edificaciones e infraestructura pública: Aprobada por el MEF, esta guía impulsa el uso de BIM a nivel nacional.

Selección de entidades públicas para la adopción de BIM: El MEF ha seleccionado el primer grupo de entidades públicas que iniciarán la adopción de BIM a nivel organizacional.

Incorporación de BIM en universidades públicas: El MEF promueve la incorporación de BIM en universidades públicas para contribuir a la educación superior y futuras inversiones.

3.4. Adopción Global del BIM

3.4.1. Reino Unido

Fue uno de los pioneros en la adopción del BIM. Su gobierno estableció objetivos ambiciosos para la implementación del BIM en proyectos públicos. Esto condujo a una mayor colaboración entre los actores del sector AEC y al uso generalizado del BIM en el Reino Unido.

3.4.2. Estados Unidos

Aunque el BIM nació en los Estados Unidos, su adopción ha sido más gradual. Sin embargo, muchas agencias gubernamentales y empresas privadas han comenzado a requerir el uso del BIM en proyectos de construcción.

3.4.3. Países Escandinavos (Suecia, Noruega, Dinamarca, Finlandia)

Estos países han sido líderes en la adopción del BIM. Han desarrollado estándares nacionales y promovido la colaboración entre los diferentes actores de la industria.

3.4.4. Australia y Canadá

También han avanzado en la implementación del BIM. Sus gobiernos han establecido directrices para su uso en proyectos de infraestructura.

3.5. Ley de Implementación

3.5.1. Marco Legal

El Plan Nacional de Competitividad y Productividad, aprobado el 28 de julio de 2019 mediante el Decreto Supremo N. 237-2019-EF, establece como Medida de Política 1.2 la adopción gradual de la metodología BIM en el sector público.

Además, mediante el Decreto Supremo N. 289-2019-EF, se aprueban las disposiciones para la incorporación progresiva de BIM en la inversión pública de las entidades y empresas públicas sujetas al Sistema Nacional de Programación Multianual y Gestión de Inversiones.

3.5.2. El Plan BIM Perú

Es la medida de política que define la estrategia nacional para la implementación gradual de la adopción y uso de BIM en los procesos de las fases del ciclo de inversión desarrollados por las entidades y empresas públicas sujetas al Sistema Nacional de Programación Multianual y Gestión de Inversiones. Esto se realiza de manera articulada y coordinada con el sector privado y la academia.

3.5.2.1. Objetivo Principal

El objetivo principal del Plan BIM Perú es garantizar una ejecución adecuada de las inversiones en edificaciones e infraestructura desde el sector público. Para lograrlo, se incorporan procesos, metodologías y tecnologías de información a lo largo del ciclo de inversión. Además, busca fomentar la adopción de BIM por parte del sector público, en colaboración con el sector privado y la academia.

3.5.2.2. Objetivos Específicos

v Aplicación de BIM: Asegurar que la metodología BIM se utilice en entidades públicas de los 3 niveles de gobierno.

v Planificación gradual: Establecer líneas estratégicas para ejecutar un plan de implementación progresiva a corto, mediano y largo plazo.

v Estándares y documentos: Desarrollar estándares y documentos que sirvan como base para la implementación de BIM.

v Capacitación y proyectos piloto: Brindar asistencia en el desarrollo de capacidades humanas y en la ejecución de proyectos piloto.

v Plataforma colaborativa BIM: Implementar una plataforma colaborativa para la gestión de información y ejecución de proyectos BIM.

3.5.3. Ejemplo de Implementación

Establecer liderazgo público, busca establecer los cimientos del liderazgo público a través de la construcción de una política clara sobre los beneficios de BIM y su implementación progresiva en las inversiones públicas en edificaciones e infraestructura.

Construir un marco colaborativo, busca establecer el marco de gestión de la información, así como realizar los cambios legales y administrativos necesarios para la correcta adopción de la metodología BIM en el sistema de inversiones nacional.

Desarrollo de capacidades, busca el desarrollo integral de la industria de la construcción, impulsando la gestión digital y el desarrollo de capacidades de los actores involucrados en las inversiones públicas en edificaciones e infraestructura.

Comunicación de la visión, generar distintas herramientas y medios para comunicar de manera transparente y clara, a todos los interesados, sobre los avances en la implementación de la metodología BIM.

Ilustración 14 - Estadio Olímpico de Hangzhou, Modelado BIM (https://www.bimcommunity.com)

CAPITULO IV:

IV. TINKERCAD

Es un software de modelado 3D muy popular y en línea, ideal para ingeniería, con múltiples aplicaciones; que, a diferencia de otros, es gratuita y se ejecuta en un navegador web, es decir, no es necesario descargar y ejecutar en tu computadora, más bien, necesita una conexión a internet y crearse una cuenta en TinkerCAD.

Ilustración 15 – TIKERCAD (https://www.tinkercad.com)

4.1. Características

v Es un software Gratuito.

v Simple e intuitivo.

v Se ejecuta en el navegador web, no necesitas descargar.

v Permite diseñar desde piezas simples hasta modelos complejos.

v Permite trabajar con circuitos electrónicos y también con arduino.

v TinkerCAD posee opciones que facilitan la impresión 3D de los modelos creados.

4.2. Funcionamiento

Emplea un método simplificado de geometría sólida constructiva para la construcción de modelos. Las formas sólidas y huecas son formas primitivas que componen un diseño. Gracias a la combinación de dichas formas primitivas, se pueden crear nuevas formas que a la vez pueden ser sólidas o huecas. TinkerCAD cuenta con una biblioteca de formas primitivas, además de ellos, los usuarios pueden agregar generadores de formas personalizadas haciendo uso de programación dentro del editor de JavaScript que posee TinkerCAD.

Es posible importar las formas en tres formatos distintos, las cuales son: STL y OBJ para 3d, y formas SVG bidimensionales para extruirlas en formas 3d. Por otro lado, TinkerCAD permite exportar modelos en formato STL u OBJ, preparados para impresión en 3d.

4.3. Bloques de Código

Son una herramienta que te permite diseñar objetos 3D utilizando un lenguaje gráfico sencillo. Estos bloques facilitan la creación de objetos tridimensionales que siguen un patrón específico. Además, TinkerCAD también tiene la capacidad de transformar diseños 3D en modelos de ladrillo construibles, similar a la creación de Legos. Esto es posible gracias a un sistema de Código basado en bloques, que permite la creación de diseños dinámicos, paramétricos y adaptativos.

4.4. Entorno de Trabajo

Este es bastante dinámico e intuitivo de usar pues ofrece a los usuarios una manera practica de utilizar; de entrada, observamos tres opciones a disponer:

Ilustración 16 - Entorno de Trabajo, TinkerCAD

4.4.1. Diseños 3D

4.4.1.1. Cinta de Solidos

Esta cinta despegable proporciona distintas herramientas, las cuales se pueden modificar a merced de cada usuario, estas mismas al cambiar su tamaño, dirección, grosor, posición, etc.

4.4.1.2. Cinta de opciones

Esta en la parte superior del plano de trabajo, donde veremos diversas opciones, entre ellas: copiar, pegar, duplicar y repetir, suprimir, deshacer, rehacer, mostrar todo, agrupar, desagrupar, alinear, simetría y acoplar.

4.4.1.3. Comandos

Existen 3 opciones cada una con un propósito diferentes primero al botón de SimLab que hace que nuestro solido se convierta en una animación, donde podemos darles movimiento a las cosas creadas; después tenemos a la opción de Bloques con un icono de un pico; que transforma nuestros solidos en bloques característicos del juego “Minecraft”; continuando asi con la opción denominada ladrillos que genera nuestro solido en los característicos bloques de lego.

Ilustración 17 - Ejemplo de Modelado 3D

4.4.2. Circuitos

Al igual que el anterior contenido, consta de una lista de diversas entradas (startes) y una barra de comandos.

4.4.2.1. Startes

Estas diversas entradas están prestablecidas para que el uso y aplicación de estas mismas sea más llevadero y fácil de usa.

Ilustración 18 - Diseño de Circuito Prestablecido

4.4.2.2. Barra de comando

En esta encontramos algunas opciones de igual magnitud que las del entorno de Solidos 3D, agregándose 2 opciones, siendo estas “Código” y “Iniciar Simulación”; la primera de esta nos muestra el Pseudocodigo en lenguaje de programación Arduino; asi mismo con la segunda opción podemos visualizar lo que genera el Código como se denota en el ejemplo. Asimismo, la segunda opción donde se empieza una simulación de lo que haría el circuito en este caso encender los focos en orden al cableado.

Ilustración 19 - Pseudocodigo de Circuito de Bombilla (https://www.tinkercad.com)

Ilustración 20 - Circuito de Bombilla (https://www.tinkercad.com)

4.4.3. Bloques de Código

Esta sección se compone de tres partes, siendo asi el menú rápido enlazado con las formas y guías prestablecidas; el bloque de Código, y la barra de comando

4.4.3.1. Menú rápido

Esta parte organiza y agiliza las entradas a diversas opciones que proporciona este espacio, como lo es formas, modificación, variables, entre otras.

4.4.3.2. Bloque de comando

En esta parte podemos organizar cada elemento y que acción, posición, giro tomará y el paso siguiente que procederá a realizar:

4.4.3.3. Barra de Código

Proporciona una opción de ejecutar el comando que realizamos en el bloque de Código.

Ilustración 21 - Bloque de Código de Cohete, TinkerCAD (https://www.tinkercad.com)

4.5. Ejemplo de Bloque de Código

Teniendo la idea de un puente elevadizo en un rio de montaña por donde pasarían entre autos, camiones y otros vehículos junto a ellos ciertas embarcaciones de tamaño adecuado; utilizando las diversas opciones que proporciona el programa logramos adecuar nuestro modelo dado en este se muestra paso a paso de la creación de este:

Ilustración 22 - TINKERCAD Modelado de Puente Elevadizo (Elaboración Propia)

4.5.1. Bloque de Código:

Utilizando el material accesible del ‘programa desarrollamos una cruz de martillos utilizando la mayoría de opciones disponibles, es asi que a nuestros solidos le damos formato de rotar, trasladar, entre otros.

4.5.1.1. Link de visualización del Bloque de Código:

https://www.tinkercad.com/Ejemplo de Bloque de Código

CAPITULO V:

V. BLOCKSCAD

Es una aplicación de diseño asistido por computadora (CAD) que posibilita la creación de objetos tridimensionales al ensamblar bloques de Código. Estos modelos pueden luego ser impresos en una impresora 3D. BlocksCAD se fundamenta en el lenguaje de programación de Código abierto OpenSCAD. Esta herramienta fomenta el desarrollo de habilidades en matemáticas y ciencias de la computación mediante el uso de un software CAD en 3D. Además, existe una versión de BlocksCAD diseñada específicamente para crear objetos con piezas de LEGO.

5.1. Características

5.1.1. Interfaz intuitiva

Ofrece un entorno de trabajo fácil de usar, con una vista previa en 3D, una paleta de colores y una biblioteca de formas. Esto lo hace ideal para principiantes y estudiantes.

5.1.2. Basado en bloques de Código

El software utiliza un enfoque de programación visual, donde los usuarios ensamblan bloques de Código para crear modelos. Puedes utilizar variables para cambiar tamaños, emplear bucles para crear patrones uniformes de diseño y agregar aleatoriedad a los modelos.

5.1.3. Impresión 3D

Una vez que hayas diseñado tu modelo, puedes exportarlo en formatos OpenSCAD o STL. El formato STL te permite imprimir el modelo en 3D después de pasar por un laminador.

5.1.4. Comunidad y recursos

Ofrece una plataforma en línea donde los usuarios pueden guardar sus diseños, compartirlos con otros y explorar creaciones de la comunidad. También proporciona recursos educativos como planes de lecciones y tutoriales.

5.2. Ventajas

5.2.1. Ideal para principiantes

Es una excelente opción para aquellos que desean iniciarse en el diseño 3D. Su interfaz intuitiva y su enfoque basado en bloques de Código lo hacen accesible para personas de todas las edades.

5.2.2. Conceptos de programación

Al utilizar BlocksCAD, los usuarios aprenden conceptos de codificación y pensamiento computacional mientras diseñan modelos. Pueden emplear variables para cambiar tamaños, bucles para crear patrones uniformes y aleatoriedad en los modelos.

5.2.3. Biblioteca de formas

El software permite disfrutar de módulos para construir una biblioteca propia de formas. Esto facilita la creación de diseños personalizados y fomenta la creatividad.

5.2.4. Comunidad y compartición

Al crear una cuenta gratuita, los usuarios pueden guardar sus diseños y compartirlos con la comunidad. También pueden explorar los diseños de otros usuarios, valorarlos y comentarlos.

5.3. Funcionamiento

v Lenguaje de programación gráfico: Se basa en el lenguaje de programación de Código abierto OpenSCAD. A través de este lenguaje, los usuarios pueden crear modelos 3D utilizando bloques de Código gráfico. Algunas de las funcionalidades incluyen:

v Variables: Permite cambiar tamaños y propiedades de los objetos.

v Bucles: Facilita la creación de patrones uniformes en el diseño.

v Aleatoriedad: Puede utilizarse para generar modelos con variaciones.

v Módulos: Ayuda a construir una biblioteca personalizada de formas.

v Construcción de bloques: El sistema de diseño de BlocksCAD se asemeja a las piezas de LEGO. Los usuarios combinan bloques de distintas formas y colores para crear nuevas piezas. No es un proceso automático; se requiere combinar los bloques de Código de manera adecuada.

v Renderización y exportación: Una vez que se ha creado el modelo, es posible renderizarlo en 3D para revisarlo.

Luego, se puede exportar en formato OpenSCAD o STL. El formato STL permite imprimir el modelo en 3D después de pasar por un laminador. OpenSCAD, por otro lado, es compatible con software más avanzado para diseños más complejos.

5.4. Entorno de Trabajo

Este software web consta de múltiples opciones, con un entorno de trabajo de modelado 3D; consta de una cinta de comandos multiple entre ellos:

5.4.1. Formas 3D

Consta de cuatro solidos modificables, entre estos: esfera, cubo, cilindro y toro.

Ilustración 23 - BlocksCAD Sección Formas 3D

5.4.2. Formas 2D

Al igual de la opción anterior, esta parte consta de 2 opciones como lo es circunferencia y cuadrado; cada uno con sus variables modificables al gusto del usuario.

Ilustración 24 - BlocksCAD Sección Formas 2D (Elaboración Propia)

5.4.3. Transforma

Esta opción nos muestra múltiples variedades de características, en donde se muestra: traducir, rotar, espejo a través, escama, color predeterminado, color HSV, lados, manipulador, extruccion lineal, rotar, rotación de fantasía y espejo de fantasía.

Ilustración 25 - BlocksCAD Sección Transformaciones (Elaboración Propia)

5.4.4. Operaciones de Set

En esta operación se muestra cuatro opciones despegables que designan unión, diferencia, intersección y casco; opciones para la modificación de solidos creados.

Ilustración 26 - BlocksCAD Sección Ops de Conjuntos (Elaboración Propia)

5.4.5. Matemática

Como se denomina la opción, esta parte ofrece métodos y símbolos matemáticos.

Ilustración 27 - BlocksCAD Sección Matemática (Elaboración Propia)

5.4.6. Lógica

La opción proporciona factores lógicos como lo es; la función que si cumple la condición responde con una operación, operación de “=; ≠; <; >; ≤; ≥”; consiguiente a esto la función del “o” e “y”; la función no que devuelve verdadero si la condición es falsa, verdadero o falso, y la función de prueba, que verifica si es verdadera o falsa.

Ilustración 28 - BlocksCAD Sección Lógica (Elaboración Propia)

5.4.7. Bucles

Esta opción cuenta con un repetidor que realiza de un parámetro de inicio a fin, realizando cierta operación.

Ilustración 29 - BlocksCAD Sección Bucle (Elaboración Propia)

5.4.8. Mensaje de texto

Esta entrada proporciona la variedad de textos entre estos textos 2D, texto 3D, abecedario y longitud de abecedario.

Ilustración 30 - BlocksCAD Sección Texto (Elaboración Propia)

5.4.9. Variables

Establece una variable de entrada:

Ilustración 31 - BlocksCAD Sección Variables (Elaboración Propia)

5.4.10. Módulos

Existen dos opciones, crear una función sin salida o una con salida.

Ilustración 32 - BlocksCAD Sección Funciones (Elaboración Propia)

5.4.11. Experimental

Esta parte fomenta los tres tipos de triángulos congruentes, que son los triángulos LLL, LAL y ALA; cada uno con sus variables modificables.

Ilustración 33 - BlocksCAD (Sección Experimentable) (Elaboración Propia)

5.5. Ejemplo de Bloque de Código

Es asi que como hemos dicho anteriormente el programa proporciona un Pseudocodigo en lenguaje de programación de OpenSCAD; es asi que nuestro solido proporcionaría el siguiente código.

Ilustración 34 - Pseudocodigo de Martillos (Elaboración Propia)

5.5.1. Modelado de los Martillos

El modelado se basa en una herramienta característica como lo es un martillo, es asi que diseñamos el modelo de este guiándonos de alguna imagen referente de la web, dicho esto veremos el diseño de nuestro modelado:

Ilustración 35 - Modelado de Martillos (Elaboración Propia)

Ilustración 36 - , Adobe Stock (https://stock.adobe.com)

5.5.2. Bloque de código:

Se presenta la guía de que proceso sigue el modelado del solido creado:

Ilustración 37 - Bloque de Código de los Martillos (Elaboración Propia)

5.5.2.1. Link de Visualización de Bloque de Código:

https://www.blockscad3d.com

5.5.2.1.1. Pasos para visualización de Modelado

v Abrir vinculo del modelado, procedente a esto aparecería la vista previa al entorno de trabajo, y a la vez una descripción del modelado

v Para editar y visualizar el modelado, le damos un click al botón de editar proyecto o edit this proyect si la pagina esta en ingles

REFERENCIAS

3D, B. (2019). BlocksCAD. Retrieved 08 de 03 de 2024, from https://www.blockscad3d.com/LearningCourse

Abdelnour, E. M. (20 de Diciembre de 2022). Propuesta para la incorporación del modelado e impresión 3D para la enseñanza de Ingeniería Civil de la Universidad de Costa Rica. Retrieved 11 de 03 de 2024, from https://www.scielo.sa.cr/scielo.php?pid=S2215-26442023000100460&script=sci_arttext&tlng=pt

Acuña Correa, F. (2016). Aplicacion de modelo BIM para proyectos de infraestructura vial. Retrieved 2021 de enero de 28, from Repositorio Pontificia Universidad Catolica de Ecuador, Quito: http://repositorio.puce.edu.ec/handle/22000/13466

Acuña Correa, F. (28 de enero de 2021). Aplicacion de Modelo BIM para proyectos de infraestructura vial. (J. Apaza, Ed.) Pontificia Universidad Catolica de Ecuador, Quito: http://repositorio.puce.edu.ec/handle/22000/13466

Apaza, J. (2015). Aplicacion de la metodologia BIM para mejorar la gestion de proyectos de edificaciones en Tacna. Retrieved 9 de marzo de 2024, from Repositorio Universidad Nacional Jorge Basandre Grohmann: http://repositorio.unjbg.edu.pe/handle/UNJBG/2816

Atencio Rojas, C. (2019). Retrieved 09 de marzo de 2024, from Respositorio Universidad Catolica Sedes Sapientiae: http://repositorio.ucss.edu.pe/handle/UCSS/736

Atencio Rojas, C. (30 de enero de 2021). Ventajas y desventajas de Revit. Arquitectura Pura: https://www.arquitecturapura.com/las-ventajas-y-desventajas-de-revit-bim/

Autodesk Fusion. (s.f.). Autodesk. Retrieved 11 de 03 de 2024, from https://latinoamerica.autodesk.com/solutions/cad-cam

Blanco Diazgranados, M. A. (2018). Cambiando el chip en la construccioon dejando la metodologia tradicional de diseño CAD para aventurarse a lo moderno de la metodologia BIM. Retrieved 10 de 03 de 2024, from Repositorio Institucional Universidad Catolica de Colombia: https://repository.ucatolica.edu.co/entities/publication/0fcae846-3ef6-44c0-902c-5f7e4e6eaa2d

Erazo Arteaga, V. A. (15 de Noviembre de 2021). Google Scholar. Retrieved 10 de 03 de 2024, from Scielo Analytics: https://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-07642022000200297&script=sci_arttext&tlng=en

Gamez, W. (2020). Construccion de un Prototipo y Uso de simuladores Alternativa para Fomentar el Aprendizaje de la Fisica en estudiantes de educacion basica Mazatlan. Retrieved 11 de 03 de 2024, from Scielo Analytics: http://repositorio.upsin.edu.mx/Fragmentos/tesinas/_5PN0M3L6Z_8736.pdf

Jorge Montalvo, R. E. (20 de 03 de 2023). Aplicacion de la herramienta interactiva tikercad como simulador virtual para la enseñanza de programacion a los alumnos de secundaria de la IEP Santo Domingo - Jicamarca. Retrieved 11 de 03 de 2024, from Google Academico: http://repositorio.uigv.edu.pe/handle/20.500.11818/6964

Katsuma Ogata, M. J. (31 de 10 de 2011). Diseño de un sistema de climatizacion en aula CAD - CAE. Repositorio Institucional Pontificia Universidad Catolica del Peru. Scielo Analytics: http://hdl.handle.net/20.500.12404/865

Leão, L. (09 de julio de 2020). E3 Series. Retrieved 11 de 03 de 2024, from https://www.e3seriescenters.com/es/blog-de-ingenieria-electrica-moderna/cad-vs-cae-vs-cam-diferencias

Lucio Ramos, Y. J., Velasquez Campo, F. R., & Chiluisa Chiluisa, M. A. (30 de Setiembre de 2022). Tinkercad como herramienta estragica en el proceso de aprendizaje significativo. Retrieved 10 de 03 de 2024, from http://www.scielo.org.bo/scielo.php?pid=S2616-79642022000401759&script=sci_arttext

Medina Calderon, D. X. (09 de 04 de 2018). Repositorio Institucional Universidad Militar Nueva Granada. Retrieved 10 de 03 de 2024, from Google Scholar: https://repository.unimilitar.edu.co/handle/10654/17458

Natives, 3. (30 de abril de 2020). Retrieved 08 de marzo de 2024, from https://www.3dnatives.com/en/blockscad-3d-modeling-software-features-300420205/

PTC. (s.f.). PTC. Retrieved 08 de 03 de 2024, from https://www.ptc.com/es/technologies/cad/cam-software

Pura, A. (2020). Retrieved 08 de marzo de 2024, from Arquitectura Pura: https://www.arquitecturapura.com/las-ventajas-y-desventajas-de-revit-bim/

Riquelme, A., Cano, M., Tomas, R., Jorda Bordehore, L., Santamarta Cerezal, J. C., Pastor Navarro, J. L., Riquelme Moya, P., Ruiz Navarro, M. D., Chunga, K., & Murcia Alcaraz, I. (2016). Uso de información digital 3D en la parte práctica de la asignatura Geología Aplicada a la Ingeniería Civil. Repositorio Institucional de la Universidad de Alicante. Retrieved 10 de 03 de 2024, from Scielo Analytics: http://hdl.handle.net/10045/60306

Rodriguez Jaso, C., Muñoz Escolano, J. M., & Beltran Pellicer, P. (2020). Introduciendo BlocksCAD como recurso didactico en Matematicas. Retrieved 06 de 03 de 2024, from https://zaguan.unizar.es/record/99418

“Avances en la Modelación y Fabricación Digital: Un Enfoque Práctico con TinkerCAD, BlocksCAD, y la Metodología BIM en la Era de la Impresión 3D”

“Avances en la Modelación y Fabricación Digital: Un Enfoque Práctico con TinkerCAD, BlocksCAD, y la Metodología BIM en la Era de la Impresión 3D”

RESUMEN

ABSTRAC

Comentarios

Publicar un comentario