Movimento de tierra con software BIM: cómo realizar excavaciones y calcular volúmenes

Entre todas las operaciones que preceden a la construcción de un edificio, queremos profundizar especialmente en la excavación y el cálculo de las cantidades relacionadas con los movimientos de tierra (excavaciones, rellenos, etc.), utilizando un software.

En concreto, veremos cómo modelar un movimiento de tierras con Edificius, software BIM para el diseño arquitectónico, y cuáles son los aspectos a considerar durante el diseño.

Casos de uso comunes de los movimientos de tierra en proyectos arquitectónicos y de sitio

En los proyectos arquitectónicos y de acondicionamiento del sitio, los movimientos de tierra representan una fase preliminar fundamental para adaptar la morfología del terreno a las necesidades funcionales, estructurales e infraestructurales de la intervención. La modelación y gestión de los movimientos de tierra permiten analizar y controlar de manera precisa las operaciones de excavación, relleno y nivelación, garantizando la correcta preparación del área del proyecto.

Uno de los casos de uso más frecuentes se refiere a la preparación de las plataformas de fundación para edificios e infraestructuras. En esta fase, el terreno existente se modela para crear superficies planas o con pendientes controladas, necesarias para la realización de las fundaciones, de los niveles subterráneos o de las losas estructurales. Este proceso a menudo incluye operaciones de excavación para la eliminación de terreno en exceso y de relleno para alcanzar las cotas proyectadas previstas.

Un segundo ámbito de aplicación se refiere a la modelación del terreno para infraestructuras externas, como caminos de acceso, aparcamientos, caminos peatonales y rampas. En estos casos, los movimientos de tierra permiten definir correctamente las pendientes, gestionar el drenaje de las aguas pluviales y garantizar la seguridad y accesibilidad de las superficies.

Los movimientos de tierra son también esenciales en el acondicionamiento paisajístico y en el diseño del verde, donde el terreno se modela para crear elevaciones, taludes, terrazas o embalses de recogida de aguas. Estas intervenciones permiten integrar la arquitectura con el contexto natural, mejorando tanto el aspecto estético como el rendimiento ambiental del sitio.

Un caso adicional de uso se refiere a la realización de obras subterráneas, como aparcamientos subterráneos, locales técnicos, redes de instalaciones o depósitos de acumulación. En estas situaciones, la modelación de los movimientos de tierra permite estimar con precisión los volúmenes de excavación, planificar las fases de obra y evaluar el impacto económico de las operaciones.

Finalmente, en los flujos de trabajo basados en BIM y modelación digital del terreno, los movimientos de tierra se utilizan para comparar el modelo del terreno existente con el modelo de proyecto, permitiendo calcular automáticamente los volúmenes de excavación y relleno. Este enfoque apoya decisiones de diseño más informadas, optimiza el equilibrio entre materiales excavados y reutilizados y contribuye a reducir costos y tiempos de construcción.

Diferencia entre excavación, corte y relleno en los flujos de trabajo BIM

En los flujos de trabajo basados en BIM (Modelado de Información de Construcción), la correcta distinción entre excavación, corte (cut) y relleno (fill) es fundamental para modelar de manera precisa las transformaciones del terreno y calcular con exactitud los volúmenes de movimiento de tierras. Aunque estos términos a veces se utilizan de manera intercambiable en el lenguaje común, en el ámbito técnico representan operaciones y resultados diferentes dentro del proceso de diseño y modelado digital.

La excavación es el término general que indica el conjunto de operaciones de remoción del terreno existente para permitir la realización de obras de cimentación, infraestructuras subterráneas o modificaciones morfológicas del sitio. En el contexto BIM, la excavación se modela a menudo a través de elementos específicos o mediante la modificación de la superficie topográfica, generando una nueva configuración del terreno necesaria para albergar el proyecto. La excavación puede incluir tanto operaciones localizadas, como las de cimentaciones y zanjas para instalaciones, como intervenciones a gran escala, como la preparación de plataformas de construcción.

El corte (cut) representa, en un sentido más específico, la cantidad de terreno removido cuando el terreno existente se encuentra a una cota superior respecto al terreno de proyecto. En los modelos BIM, el cut se calcula comparando el modelo del terreno existente con el modelo del terreno diseñado. El resultado es un volumen de material que debe ser excavado y, dependiendo de las estrategias de obra, puede ser transportado fuera del sitio o reutilizado como material de relleno.

El relleno (fill) es la operación opuesta al cut y representa el volumen de material necesario para llenar las áreas donde el terreno de proyecto se encuentra a una cota superior respecto al terreno existente. En la práctica, el fill indica la cantidad de material que debe ser añadida para alcanzar las cotas previstas por el proyecto. En los flujos de trabajo BIM, el relleno puede derivar de la reutilización del material proveniente de las operaciones de cut o requerir el aprovisionamiento de material adicional.

Dentro de un modelo BIM, la distinción entre cut y fill permite realizar análisis volumétricos precisos, a menudo a través de herramientas de comparación entre superficies topográficas o modelos digitales del terreno (DTM). Estos análisis permiten obtener balances de movimiento de tierras (earthwork balance), útiles para optimizar la gestión de materiales y reducir los costos de transporte y eliminación.

Comprender y modelar correctamente estos tres componentes permite, por lo tanto, mejorar la precisión de las estimaciones cuantitativas, apoyar la planificación de las fases de obra y garantizar una gestión más eficiente de los recursos durante todo el ciclo de vida del proyecto.

Cómo realizar un movimiento de tierra con Edificius

En un modelo BIM, antes de proceder con la modelación del edificio, es necesario preparar el terreno que lo albergará.

Con Edificius es posible insertar el terreno de diferentes maneras:

• importando el terreno desde Google Maps;
• modelando curvas de nivel, puntos cotados, etc., con las entidades predispuestas en el software;
• importando un dwg/dxf con las curvas de nivel a utilizar como base para la modelación.

Para profundizar, lee también Cómo crear un terreno en 3D con las curvas de nivel.

Una vez realizado el modelo del terreno, es posible proceder con excavaciones y rellenos.

Desde la barra lateral de Gestión de Proyecto del Entorno Terreno de Edificius comenzamos creando un nivel de proyecto para cada una de las intervenciones a realizar sobre el Terreno. Creamos en la pestaña del software cada nivel en el orden en que serán ejecutados.

Cada intervención debe ser realizada utilizando el objeto Movimiento de Tierra.

Comenzamos la excavación definiendo el perímetro del área de intervención. Una vez terminado el ingreso, podemos modificar el perímetro actuando sobre las manijas o definiendo un offset.

Podremos modificar el perímetro eliminando o insertando los nodos. Utilizando la función Cambiar a Arco podemos transformar un tramo dándole una forma curva.

Con la función Taludes podemos insertar un talud en el proyecto.

En el editor de Propiedades del objeto Movimiento de Tierra podemos modificar la cota de todo el movimiento de tierra, de un lado o de un vértice de su perímetro. Podremos verificar todo con la Vista 3D.

En la Vista 3D podemos modificar la cota también gráficamente.

Las propiedades del Movimiento de Tierra y el cálculo de los volúmenes de excavación y relleno

En las Propiedades del objeto Movimiento de Tierra de Edificius podemos definir la cota del plano del movimiento de tierra, o la cota de cada vértice individual del plano. Alternativamente, también podemos asignar a cada punto del plano la misma cota del terreno.

En el editor Propriedades modificamos la Geometría para cambiar el tipo de plano. Elegimos entonces el modo para la definición de la pendiente: horizontal o inclinado.

Siempre en la sección Geometría del toolbox Propiedades podemos leer la superficie, el perímetro y obtener automáticamente el cálculo de los volúmenes de excavación (o relleno).

Como alternativa, tenemos otras dos formas de visualizar los volúmenes de excavación (o relleno) de todo el proyecto:

1. Podemos abrir el entorno Arquitectónico, hacer clic en vista 3D, activar la herramienta Terreno y leer la información sobre los volúmenes en la ventana terreno.
2. Abrimos un plano o un nivel, desde la barra de herramientas de objetos seleccionamos Gráfica 2D y posteriormente Leyenda Terreno. Hacemos clic en la tabla para insertar y visualizar la leyenda.

Los volúmenes de excavación y relleno pueden ser utilizados para el cómputo del proyecto.

Cómo el BIM mejora la precisión de las cantidades de movimientos de tierra

El uso del BIM (Modelado de Información de Edificios) en el diseño del sitio permite mejorar de manera significativa la precisión de las cantidades de movimientos de tierra, gracias a la posibilidad de integrar modelos tridimensionales del terreno con datos geométricos e informativos coherentes. En comparación con los métodos tradicionales basados en cálculos manuales o secciones bidimensionales, el BIM permite obtener, automáticamente, estimaciones volumétricas más fiables y actualizables durante todas las fases del proyecto.

Una de las principales ventajas es la modelación digital del terreno existente a través de superficies topográficas o modelos digitales del terreno (DTM). Estos modelos pueden ser generados a partir de levantamientos topográficos, datos GIS, nubes de puntos o escaneos láser, garantizando una representación muy precisa de la morfología real del sitio. Sobre esta base se desarrolla el modelo del terreno de proyecto, que representa las modificaciones previstas a través de excavaciones, rellenos y nivelaciones.

El BIM permite comparar automáticamente estas dos superficies — terreno existente y terreno de proyecto — permitiendo el cálculo directo de los volúmenes de corte y relleno. Los algoritmos de cálculo volumétrico analizan las diferencias entre las superficies a lo largo de toda el área de intervención, evitando las aproximaciones típicas de los métodos tradicionales basados en secciones de muestra o rejillas simplificadas.

Un elemento adicional que contribuye a la precisión de las cantidades es la coherencia paramétrica del modelo. Cuando el proyecto se modifica — por ejemplo, cambiando la cota de una plataforma, la geometría de una carretera o la inclinación de un talud — el modelo BIM actualiza automáticamente las superficies del terreno y recalcula los volúmenes de movimiento de tierra. Esto reduce el riesgo de errores debido a cálculos manuales no actualizados.

Otro aspecto importante es la posibilidad de generar informes cuantitativos automáticos y tablas de cómputo directamente desde el modelo. Estos informes pueden distinguir entre diferentes tipos de excavación, relleno o materiales, facilitando la preparación de cómputos métricos y estimaciones económicas más fiables.

Finalmente, la precisión de las cantidades de movimientos de tierra en el BIM se mejora aún más gracias a la colaboración multidisciplinaria. Arquitectos, ingenieros civiles, diseñadores de infraestructuras y especialistas del terreno pueden trabajar en un único modelo compartido, reduciendo incoherencias entre disciplinas y garantizando una visión coordinada de las transformaciones del sitio.

Gracias a estas características, el BIM se convierte en una herramienta fundamental para obtener estimaciones volumétricas más precisas, actualizadas y verificables, mejorando el control de costos, la planificación de la obra y la sostenibilidad general de las operaciones de movimiento de tierra.

FAQ

¿Cuál es la importancia de los movimientos de tierra en los proyectos arquitectónicos?

Los movimientos de tierra representan una fase preliminar fundamental para adaptar el terreno a las necesidades funcionales, estructurales e infraestructurales de la intervención. Permiten preparar plataformas de fundación, modelar el terreno para carreteras y estacionamientos, crear taludes o terrazas y gestionar obras enterradas. Además, en los flujos BIM permiten comparar el terreno existente y el terreno de proyecto, calculando automáticamente volúmenes de excavación y relleno.

¿Cuál es la diferencia entre excavación, corte y relleno?

La excavación es el conjunto de operaciones de remoción del terreno existente. El corte (cut) indica el terreno a remover cuando el terreno existente está por encima de la cota de proyecto, mientras que el relleno (fill) es el material necesario para llenar las zonas donde el terreno de proyecto está más alto en comparación con el existente. Distinguir entre cut y fill permite análisis volumétricos precisos y balances de movimiento de tierra.

¿Cómo se crea un movimiento de tierra con Edificius?

En Edificius, el terreno puede ser importado desde Google Maps, modelado con curvas de nivel o importando archivos DWG/DXF. Después de haber preparado el modelo del terreno, se utilizan objetos Movimiento de Tierra para definir excavaciones y rellenos, estableciendo perímetros, cotas, taludes e inclinaciones. La Vista 3D permite modificar gráficamente las cotas y verificar el proyecto.

¿Cómo calcular los volúmenes de excavación y relleno en Edificius?

En el editor de Propiedades del objeto Movimiento de Tierra es posible definir las cotas del plano o de los vértices individuales. Se puede leer superficie, perímetro y obtener automáticamente los volúmenes de excavación o relleno. Otros métodos incluyen la visualización 3D o el uso de la Gráfica 2D y la Leyenda Terreno para mostrar los volúmenes directamente en planta o nivel.

¿De qué manera el BIM aumenta la precisión de los movimientos de tierra?

El BIM integra modelos 3D del terreno con datos geométricos e informativos, mejorando la precisión en comparación con los métodos tradicionales. Al comparar el terreno existente y el terreno de proyecto, calcula automáticamente los volúmenes de cut y fill. La coherencia paramétrica actualiza los volúmenes al cambiar el proyecto, y la colaboración multidisciplinaria reduce errores, optimiza costos y tiempos y aumenta la sostenibilidad de las operaciones de movimiento de tierra.