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Building Information Modeling (BIM) en el diseño hidráulico de
un sistema de agua potable
Building Information Modeling (BIM) in the hydraulic design of a drinking water system
Quispe Escobar Edison1 • Hilario Carbajal Jerson Cesar1 • Huere Peña, Jorge Luis
Recibido: 11 de febrero del 2025 / Aceptado: 31 de agosto del 2025
RESUMEN
El objetivo de esta investigación es implementar la metodología Building Information Modeling (BIM) en el
diseño hidráulico de un sistema de agua potable, con el propósito de mejorar la precisión y eficiencia del
proyecto. El estudio es de tipo descriptivo y no experimental, integrando modelos 3D, 4D y 5D. En la fase de
campo se recopilaron datos mediante estudios de ingeniería, mientras que en gabinete se emplearon programas
como Civil 3D, Revit, Delphin Express BIM 360 y Navisworks para elaborar modelos tridimensionales,
simulaciones de tiempos de construcción y estimaciones de costos. Los resultados muestran una reducción
significativa de errores de diseño y una mejor coordinación entre especialidades. La detección temprana de
interferencias permitió resolver problemas antes de la etapa constructiva, optimizando recursos y reduciendo
sobrecostos. Además, la planificación detallada y la visualización anticipada de procesos constructivos
contribuyeron a acortar el tiempo de ejecución del proyecto. Se concluye que la aplicación de BIM en el diseño
hidráulico incrementa la precisión y calidad técnica, a la vez que optimiza la gestión de recursos, generando
beneficios tangibles en términos de tiempo y costos.
Palabras claves: Building Information Modeling, diseño hidraulico, modelo 3D, modelo 4D, modelo 5D.
ABSTRACT
The objective of the present thesis is to implement Building Information Modeling (BIM) methodology in the
hydraulic design of a potable water, aiming to improve project precision and efficiency. The methodology
employed is descriptive and non-experimental, integrating 3D, 4D, and 5D models. In the field phase, data was
collected through engineering studies, while in the office phase, BIM software was used to create 3D models,
construction time simulations (4D), and cost estimates (5D). Tools such as Civil 3D, Revit, Delphin Express,
BIM 360, and Navisworks were used for modeling, coordination, and interference detection among specialties.
The results showed a significant reduction in design errors and a substantial improvement in coordination
between disciplines. Early detection of interferences allowed for problem resolution before the construction
phase, optimizing resources. Additionally, the project execution time was reduced due to detailed planning and
early visualization of construction processes. Concluding that the implementation of BIM methodology in
hydraulic design not only improved project precision and quality but also facilitated more efficient and
effective management. This demonstrates that BIM is a valuable tool for the planning and execution of
hydraulic infrastructure projects, providing tangible benefits in terms of time and costs.
Keywords: Building Information Modeling, hydraulic design, 3D modeling, 4D modeling, 5D modeling.
Revista de Investigación Científica Siglo XXI (2025)
https://doi.org/10.54943/rcsxxi.v5i1.694
Vol. 5, Núm. 1, pp. 7 - 14
ARTÍCULO ORIGINAL
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1. INTRODUCCIÓN
El acceso al agua potable en comunidades rurales
continúa siendo un desafío global, con implicancias
directas en la salud pública, la equidad social y el
desarrollo sostenible (OMS, 2022). En América
Latina, se estima que más de 21 millones de
personas rurales carecen de servicios básicos de
agua segura, lo que refleja la persistencia de una
brecha crítica en infraestructura de saneamiento
(UNICEF & OMS, 2021). Este problema se agrava
por las limitaciones técnicas y financieras en los
proyectos de abastecimiento, donde la falta de
planificación adecuada ha derivado en sistemas
poco sostenibles y de baja eficiencia en diversas
comunidades rurales (González, Ramírez & Soto,
2020).
La metodología Building Information Modeling
(BIM) se ha consolidado como un enfoque
innovador en la gestión de proyectos de arquitectura
e ingeniería civil, al permitir no solo la
representación tridimensional de los componentes,
sino también la integración de datos en tiempo real
que facilitan la planificación, control y
optimización de recursos a lo largo del ciclo de vida
de una obra (Sánchez Moreno et al., 2020; Medina
Choccetoy et al., 2020). También se reconoce como
una forma de predecir y mirar el comportamiento de
un diseño en condiciones reales (Henao Guerrero et
al., 2019). A diferencia del diseño tradicional en
CAD, el uso de modelos digitales paramétricos en
BIM ofrece ventajas en la detección temprana de
interferencias, la coordinación interdisciplinaria y
la reducción de costos derivados de errores de
diseño (Ocampo Hurtado, 2015; González Márquez
et al., 2014).
El modelado tridimensional constituye una de las
bases del BIM, dado que permite la visualización
realista de los proyectos y la parametrización de sus
componentes, lo cual se diferencia de la simple
representación en 3D (Trujillo Ponce, 2023; Acuña
Guasca & Camargo Santana, 2018; Encalada Ojeda,
2016). Asimismo, el modelado 4D vincula los
modelos a la variable tiempo, permitiendo la
planificación, simulación de fases constructivas y
control de plazos (Sulankivi & Kiviniemi, 2014;
Biotto et al., 2015; Rincón Arias & Niño Sotelo,
2019). De igual modo, el modelado 5D incorpora la
dimensión económica, vinculando el presupuesto y
la logística con el modelo digital, lo que facilita la
gestión de costos, la estimación de recursos y la
toma de decisiones financieras (Bustamante et al.,
2021; Cañón Buitrago et al., 2023; Merchán et al.,
2018).
Diversas investigaciones han demostrado el
impacto positivo de BIM en el campo hidráulico y
sanitario. (Sierra Lopinta, 2021) aplicó la
metodología en un sistema de riego en Ayacucho,
alcanzando un LOD 350 en Revit y Civil 3D, lo que
permitió coordinar modelos, detectar
incongruencias y generar simulaciones
constructivas con una notable mejora en la calidad
de los entregables. De manera similar, (Trujillo
Ponce, 2023) aplicó BIM en un sistema de agua
potable en Huánuco, mostrando que la
constructibilidad aumenta mediante la integración
de diseños hidráulicos y la experiencia de los
involucrados, generando beneficios como la
simulación 4D y la obtención automática de
metrados.
Por su parte, (Castillo y Chávez, 2024) demostraron
en Arequipa que BIM reduce significativamente los
errores en la etapa de diseño de una planta de
tratamiento de agua potable, logrando detectar más
de 400 interferencias y mejorando la coordinación
interdisciplinaria. En un enfoque relacionado con la
inversión pública, (Pocomucha y Vilcas, 2023)
comprobaron que BIM optimiza la fase de
formulación de proyectos en la municipalidad de
Angaraes, Huancavelica, con resultados concretos
en reducción de costos (hasta 4.7%) y de plazos de
ejecución (7.5%). En contraste, estudios como el de
(Orozco y González, 2021), aunque incorporan el
modelado 5D en una planta de tratamiento, se
limitan principalmente a la integración de
cronogramas y presupuestos, dejando de lado la
coordinación interdisciplinaria y la gestión de
interferencias, aspectos fundamentales para
aprovechar al máximo las ventajas de BIM.
A pesar de estos avances, en el Perú todavía
predomina el diseño tradicional en CAD para
proyectos de abastecimiento de agua y saneamiento,
especialmente en zonas rurales. Esta situación
genera problemas de interoperabilidad de datos,
errores de diseño que no se detectan en gabinete,
sobrecostos durante la ejecución y deficiencias en
los entregables. Ante ello, surge la necesidad de
investigar cómo la metodología BIM puede
contribuir a optimizar el diseño hidráulico, reducir
pérdidas de información y garantizar proyectos más
eficientes y sostenibles.
En este contexto, la presente investigación formula
como hipótesis que la implementación de BIM en el
diseño de proyectos hidráulicos permite optimizar
la coordinación interdisciplinaria, reducir
interferencias y mejorar la eficiencia en la
planificación y costos frente a la metodología
tradicional. El objetivo central es aplicar y evaluar
Quispe Escobar, Edison
fredy123qe@gmail.com
1 Universidad Nacional de Huancavelica.
Huancavelica. Perú.
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la metodología BIM en el diseño hidráulico de una
comunidad rural, identificando sus ventajas frente a
los métodos convencionales.
2. MATERIAL Y MÉTODOS
La investigación fue de tipo descriptiva y aplicada,
con un diseño no experimental y un enfoque
cuantitativo, orientada a la implementación de la
metodología BIM en el diseño hidráulico de un
sistema de agua potable. La información base se
obtuvo mediante estudios topográficos y de
mecánica de suelos, que permitieron definir la
localización y características de los componentes
del sistema (captación, conducción, reservorio y red
de distribución).
Para el modelado y análisis se emplearon softwares
especializados: Autodesk Revit, Infraworks, Civil
3D, Navisworks Manage 2025 y Delphin Express
BIM 360. Estas herramientas se utilizaron para
elaborar modelos tridimensionales (3D),
planificaciones de obra (4D) y estimaciones de
costos (5D).
El procedimiento incluyó el diseño hidráulico en 3D
de las infraestructuras, la vinculación con
cronogramas de ejecución para simular procesos
constructivos y la asociación de costos con cada
componente mediante formatos interoperables
(IFC). Asimismo, se realizaron simulaciones de
flujo de agua y coordinación interdisciplinaria para
detectar interferencias antes de la construcción.
Las variables consideradas fueron: precisión de
metrados, reducción de errores de diseño, tiempos
de ejecución, costos estimados y calidad de la
información generada. Estas fueron seleccionadas
por su relevancia en la eficiencia técnica y la gestión
integral de proyectos hidráulicos.
3. RESULTADOS
En el presente estudio se analizaron los
componentes hidráulicos del sistema de
abastecimiento de agua potable de la comunidad
campesina de Miraflores, ubicada en el distrito de
Yauli, Huancavelica. Para ello se aplicaron tanto
metodologías convencionales de ingeniería
hidráulica como herramientas de modelado
tridimensional basadas en la metodología BIM
(Building Information Modeling). La información
inicial se obtuvo mediante estudios topográficos, de
suelos y de disponibilidad hídrica, lo que permitió
definir la captación, línea de conducción, reservorio
y red de distribución.
Con los datos recopilados se desarrollaron modelos
3D que facilitaron la representación constructiva de
las infraestructuras, así como simulaciones de
comportamiento hidráulico bajo diferentes
escenarios de caudal y demanda. De manera
complementaria, se emplearon modelos 4D y 5D
para planificar la secuencia de obra y estimar los
costos asociados, generando una visión integral del
proyecto.
Los resultados obtenidos permitieron evaluar la
capacidad de los recursos hídricos disponibles,
diseñar estructuras optimizadas y validar la
viabilidad técnica del sistema a través de
simulaciones que demostraron eficiencia en la
conducción y distribución del agua. Asimismo, se
identificó una mejora en la precisión de los
metrados, reducción de interferencias y mayor
eficiencia en la planificación, lo que evidencia que
la integración de BIM constituye un aporte
significativo frente a los métodos tradicionales de
diseño hidráulico.
La siguiente tabla que muestra los resultados de 10
pruebas realizadas para medir el caudal (Q) del flujo
de agua, considerando un volumen constante de 8
litros por prueba. Se registraron los tiempos
individuales, cuyo total fue de 71.43 segundos y un
promedio de 7.143 segundos.
El aforo del manantial "Challhuapuquio" determinó
un caudal de oferta de 1.12 l/s, suficiente para cubrir
la demanda de la población proyectada en los
próximos 20 años.
Tabla 1: Pruebas de caudal del flujo de agua
A continuación, se presenta el gráfico donde se
realiza el análisis de la oferta y demanda de agua de
la comunidad campesina de Miraflores, en el
distrito de Yauli, se realizó considerando un periodo
de vida útil de 20 años para el sistema de
abastecimiento. La oferta de la fuente
“Challhuapuquio”, estimada en 1.12 litros por
segundo y representada en el gráfico por una línea
naranja, se mantiene constante a lo largo del
periodo. En contraste, la demanda, representada por
una línea azul, presenta un incremento progresivo
asociado al crecimiento poblacional. La
comparación muestra que la oferta de la fuente es
suficiente para cubrir las necesidades de la
población durante los 20 años analizados, lo que
Prueba
Tiempo
P-01
7.15 seg.
P-02
7.13 seg.
P-03
7.14 seg.
P-04
7.13 seg.
P-05
7.14 seg.
P-06
7.15 seg.
P-07
7.15 seg.
P-08
7.16 seg.
P-09
7.12 seg.
P-10
7.16 seg.
71.43 seg.
7.143 seg.
1.12 l/s
10 | Página
permite concluir que la comunidad no enfrentará
una crisis hídrica en dicho horizonte temporal.
Figura 1: Oferta y demanda de agua de la
comunidad campesina de Miraflores-Yauli.
Los análisis bacteriológicos identificaron niveles
elevados de bacterias heterotróficas y Escherichia
coli, incumpliendo los límites establecidos por el
Decreto Supremo Nº 004-2017-MINAM, lo que
llevó a incorporar un sistema de cloración por
goteo.
Tabla 2: Calidad del agua subterránea en
comparación con los estándares del DS N.° 004-
2017-MINAM
Parámetros
Und
Agua
natural
subterránea
-manantial
DS
N°004
-2017-
MINA
M
Cumplimi
ento de la
normativa
Bacteriológicos
Coliformes
Fecales
NMP/10
0ml
3.6
20
A(1)
Cumple
Coliformes
Totales
NMP/10
0ml
>23
50
Cumple
Bacterias
Heterotrófi
cas
UFC/ ml
88
0
No
Cumple
Escherichi
a Coli
UFC/100
ml
3.6
0
No
Cumple
Organismo
s de vida
libre
N° org/L
<1
0
Cumple
Parasitológicos
Huevos y
Larvas de
Helmintos,
quistes y
ooquistes
de
protozoari
os
patógenos
N° org/L
<1
0 A(1)
Cumple
Organoléptico
Color
Pt/Co
<1.67
15
A(1)
Cumple
Turbiedad
UNT
<0.5
5 A(1)
Cumple
Ph
UpH
7.2
6.5 a
8.6
Cumple
Conductivi
dad
uS/cm
93
1500
Cumple
Solidos
totales
disueltos
mg/l
48
1000
Cumple
Cloruros
mg/l
<1.67
250
Cumple
Sulfatos
mg/l
5
250
Cumple
Dureza
Total
mg/l
27.3
500
Cumple
Hierro
mg/l
0.069
0.3
A(1)
Cumple
Manganes
o
mg/l
0.006
0.4
A(1,2)
Cumple
Aluminio
mg/l
0.168
0.9
A(1)
Cumple
Cobre
mg/l
0.009
2
Cumple
Zinc
mg/l
0.026
3
Cumple
Sodio
mg/l
5.8
*200
Cumple
Parámetros Inorgánicos
Antimonio
mg/l
<0.001
0.02
Cumple
Arsénico
mg/l
0.002
0.01 A
(1)
Cumple
Bario
mg/l
0.049
0.7
Cumple
Boro
mg/l
<0.008
2.4
Cumple
Cadmio
mg/l
<0.0002
0.003
Cumple
Cianuro
mg/l
<0.008
0.07
Cumple
Cloro
mg/l
<0.09
*5
Cumple
Cromo
mg/l
<0.001
0.05
Cumple
Flúor
mg/l
<0.013
1.5
Cumple
Mercurio
mg/l
<0.0000
85
0.001
Cumple
Níquel
mg/l
0.004
0.07
Cumple
Nitratos
mg/l
6.8
50
Cumple
Nitritos
mg/l
<0.01
3
Cumple
Plomo
mg/l
<0.0005
0.01
A(1)
Cumple
Selenio
mg/l
<0.001
0.04
A(1)
Cumple
Molibdeno
mg/l
<0.001
0.07
Cumple
Uranio
mg/l
<0.0010
0
0.02
Cumple
Se realizaron los cálculos hidráulicos
correspondientes a la captación tipo ladera, la línea
de conducción, el reservorio circular y las redes de
distribución, empleando software especializado
como WaterGEMS, Civil 3D y Excel.
Paralelamente, la implementación de herramientas
BIM (Revit, Civil 3D, Navisworks e Infraworks)
permitió una representación más precisa del
sistema, generando modelos tridimensionales de
alta fidelidad. Estos modelos facilitaron la
detección temprana de interferencias, optimizaron
la coordinación entre especialidades y brindaron
visualizaciones detalladas de los principales
0
1
2
0 4 8 12 16 20
Qmd (l/s)
Años
Oferta y Demanda
Demanda
11 | Página
componentes, tales como captaciones, pases aéreos
y redes de distribución. De esta manera, se
fortaleció la integración entre el diseño técnico y la
planificación constructiva, asegurando mayor
eficiencia en la gestión del proyecto.
La siguiente figura muestra un sistema integral de
abastecimiento de agua en zonas rurales
intengrando modelos BIM. En (a), se observa un
esquema del relieve con el trazo de un cauce natural
para el sistema; en (b), una estructura hidráulica de
captación en ladera con cámara húmeda y seca,
asimismo una zona de filtración para el tratamiento
inicial del agua; en (c), un reservorio circular
acompañado de una caseta de de cloración,
delimitados por un cerco perimétrico para
seguridad, y en (d), un pase aéreo que soporta la
tubería de conducción, diseñado para superar
obstáculos geográficos. Estas representaciones
destacan el diseño sostenible y funcional de
infraestructura hidráulica para comunidades
aisladas.
Respecto a la tubería de conducción y aducción son
de C-5 de 1”, mientras las tuberías de las redes de
distribución son de C-5 de 1” y ¾” de acuerdo al
requerimiento de las zonas beneficiadas del
proyecto.
Figura. 2: Modelados tridimensional del sistema de
agua potable en la comunidad campesina de
Miraflores-Yauli.
La siguiente tabla presenta la programación de
actividades y la duración total de ejecución del
proyecto, la cual asciende a 81 días calendario. El
cronograma contempla las fases de instalación de la
captación, construcción de la línea de conducción,
edificación del reservorio circular, implementación
de la red de distribución y trabajos
complementarios. La planificación permitió
organizar de manera secuencial y optimizada las
partidas, asegurando una distribución equilibrada
del tiempo y los recursos. Este horizonte temporal
refleja una ejecución eficiente para un sistema
integral de abastecimiento de agua en una
comunidad rural.
Tabla 3: Resumen de cronograma de proyecto
Para optimizar los costos y presupuestos del
proyecto, se realizó una búsqueda exhaustiva de
proveedores que ofrecieran materiales con modelos
BIM integrados. Esto permitió agregar información
técnica detallada y costos precisos directamente al
modelo, facilitando la planificación y el control. De
esta manera, cada componente cuenta con datos
específicos como dimensiones, materiales, códigos
de identificación y precios actualizados, asegurando
una gestión eficiente y transparente de los recursos.
Esta metodología no solo mejora la precisión en el
cálculo de presupuestos, sino que también agiliza la
trazabilidad de los materiales utilizados en el
proyecto.
La siguiente figura presenta la ficha técnica de una
canastilla de bronce de 2″ (L=15 cm) utilizada en
sistemas de agua potable, registrada en un modelo
BIM. Este accesorio, proveniente de VALVULAS
– AAL Industries Perú S.R.L., pertenece a la
categoría de accesorios de tuberías y cuenta con un
costo unitario de S/ 42.00. La integración de detalles
técnicos y económicos en el modelo digital permite
optimizar el análisis de presupuestos en proyectos
de saneamiento.
Figura. 3: Ficha técnica de canastilla de bronce de
2″ en modelo BIM.
El presupuesto total de la obra asciende a S/
656,718.55, considerando costos directos, gastos
generales, utilidad e impuestos. La mayor inversión
corresponde a la red de distribución, con S/
238,833.52, debido a su extensión de 3,893 metros
lineales. La tabla detalla los componentes
principales: el costo directo es de S/ 428,702.16, los
gastos generales ascienden a S/ 84,973.14 y la
utilidad a S/ 42,870.22, sumando un subtotal de S/
PLAZO DE EJECUCIÓN TOTAL DE LA OBRA
Descripción
Días
calendario
Duración
Inicio
Fin
Sistema de
abastecimi
ento de
agua
potable de
la
comunidad
campesina
de
Miraflores
81 días
58 días
17/12/2
024
07/03/2
025
12 | Página
556,541.14. A este monto se incorpora el 18% de
IGV (S/ 100,177.41), alcanzando así el costo final
del proyecto.
Tabla 4: Resumen del presupuesto total del
proyecto.
Descripción
Precio
Costo directo
428,702.16
Gastos generales
84,973.14
Utilidad
42,870.22
Parcial
556,541.14
I.G.V.
100,177.41
TOTAL
656,718.55
4. DISCUSIÓN
Los resultados de este estudio evidencian que la
aplicación de la metodología Building Information
Modeling (BIM) en el diseño hidráulico de un
sistema de agua potable genera beneficios
significativos en la reducción de errores de diseño y
en la mejora de la coordinación interdisciplinaria.
Estos hallazgos son consistentes con lo reportado
por Castillo y Chávez (2024), quienes demostraron
que BIM permite detectar de manera temprana
interferencias en plantas de tratamiento,
contribuyendo a minimizar fallas en la etapa de
ejecución. De manera similar, la integración de
modelos tridimensionales y la generación
automática de metrados observada en este trabajo
coincide con los resultados de Trujillo Ponce
(2023), quien aplicó la metodología en Huánuco y
evidenció que la constructibilidad aumenta
mediante la integración de diseños hidráulicos y la
simulación 4D.
Asimismo, la planificación hidrológica realizada a
partir del caudal de oferta del manantial
“Challhuapuquio” (1.12 l/s) se muestra adecuada
para el horizonte de diseño de 20 años, lo que
respalda lo señalado por Sierra Lopinta (2021) en
un sistema de riego en Ayacucho, donde el uso de
BIM facilitó la evaluación de disponibilidad hídrica
y la proyección de escenarios de operación. No
obstante, al igual que en los estudios de Pocomucha
y Vilcas (2023), se identifica la necesidad de
incorporar modelos predictivos que consideren el
cambio climático y las variaciones en el uso del
suelo, ya que la estabilidad del recurso hídrico
constituye un supuesto que podría afectar la
sostenibilidad futura del sistema.
En relación con la calidad del agua, la detección de
bacterias heterotróficas y Escherichia coli fuera de
los parámetros normativos reafirma la importancia
de contar con medidas de potabilización adecuadas.
Si bien la incorporación de un sistema de cloración
representó una solución viable en este proyecto, se
abre la posibilidad de explorar alternativas más
sostenibles, como tecnologías de desinfección
biológica o ultravioleta. Este planteamiento
complementa los estudios de Orozco y González
(2021), quienes, a pesar de implementar modelado
5D en una planta de tratamiento, se centraron en la
integración de presupuestos y cronogramas,
dejando de lado aspectos de operación y
sostenibilidad en el tiempo.
Otro aspecto relevante fue el impacto de BIM en la
gestión de costos y metrados, que permitió
optimizar recursos y reducir errores, resultados que
se alinean con lo expuesto por Pocomucha y Vilcas
(2023) en la optimización de plazos y costos en
proyectos de inversión pública. Sin embargo, se
identificaron limitaciones en el acceso de
proveedores locales a modelos BIM, situación
también mencionada en la literatura como una
barrera en la masificación de la metodología en
contextos rurales. Este hallazgo resalta la necesidad
de generar programas de capacitación técnica y de
adaptar el mercado de suministros a las demandas
digitales que BIM exige.
Finalmente, aunque la experiencia de este estudio
confirma las ventajas de BIM en proyectos
hidráulicos rurales, también evidencia que su
implementación depende de factores externos como
la disponibilidad de financiamiento, el acceso a
software especializado y la capacitación de los
equipos locales. Futuras investigaciones podrían
enfocarse en diseñar estrategias de capacitación
comunitaria, en el desarrollo de herramientas BIM
simplificadas para entornos rurales o en la
integración de modelos predictivos de cambio
climático que fortalezcan la sostenibilidad de los
sistemas de agua potable.
5. AGRADECIMIENTO
Agradecemos sinceramente a nuestras familias y
amistades por el apoyo incondicional, la
comprensión y el ánimo brindado a lo largo del
desarrollo de esta investigación. De igual manera,
reconocemos a todas las personas que, de manera
directa o indirecta, aportaron con sus
conocimientos, sugerencias y motivación para la
culminación de este artículo.
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