Análisis de eficiencia y productividad del sistema de muro proyectado utilizando modelos virtuales bajo la filosofía Lean; en comparación con el sistema convencional de muros anclados

Abstract

Esta tesis compara la eficiencia y productividad de dos sistemas para la estabilización de excavaciones profundas: el muro anclado convencional y el muro proyectado. Con datos reales de obra (registros diarios y semanales) se evaluaron indicadores de ratio de producción (m³ y m² por unidad de tiempo), productividad laboral (m³/hh y m²/hh), rentabilidad operativa (m³ o m² por S/1,000) y costos unitarios normalizados (S/m²). El análisis integró gráficos comparativos de dispersión con tendencias, líneas de balance (plan–avance real) y una síntesis estadística basada en mínimos, cuartiles, mediana, promedio y máximos, enfocándose en la lectura conjunta de outputs, recursos y resultado económico para comparar sistemas y no sólo actividades. Herramientas como modelos virtuales y planificación colaborativa se emplearon únicamente como apoyo de metrado, coordinación y control. Los resultados muestran en ambos sistemas una relación positiva entre producción y productividad; sin embargo, el muro proyectado presenta menor dispersión, mejor ajuste a tendencias y una relación más consistente entre producción, productividad y rentabilidad, lo que se traduce en mayor previsibilidad y control del gasto. Las líneas de balance evidencian un flujo más continuo y transiciones suaves entre anillos en el sistema proyectado, frente a segmentación y quiebres de ritmo en el sistema anclado, con implicancias directas en el cumplimiento de cronograma. En términos de eficiencia global —considerando simultáneamente ratio de producción, productividad y rentabilidad— el sistema proyectado muestra mejor desempeño promedio con baja variabilidad, mientras que el sistema anclado puede alcanzar picos altos bajo condiciones favorables, aunque con menor confiabilidad para sostenerlos. La experiencia operativa recogida sugiere, además, que el concreto lanzado aporta mayor valor en proyectos de menor área, donde las restricciones de espacio y secuencia son críticas; en terrenos muy extensos, el movimiento de tierras pasa a dominar el ritmo global. A partir de esta evidencia, se recomienda priorizar el muro proyectado cuando se busquen plazos firmes, previsibilidad y gestión de riesgo acotada; reforzar la capacitación de cuadrillas y el aseguramiento de procedimientos; verificar el contenido de acero en elementos locales (y, de ser necesario, ajustar el diseño para evitar soluciones que encarezcan o ralenticen la partida); incorporar seguimiento digital y análisis operativo en tiempo real; y estandarizar secuencias para reducir dependencia de factores impredecibles. Se propone ampliar la investigación con más obras y contextos geotécnicos, e incorporar calidad, seguridad y sostenibilidad como criterios para una decisión multicriterio más robusta. Palabras clave: productividad laboral; ratio de producción; muros anclados; muro proyectado; líneas de balance; costos unitarios; excavaciones profundas.

This thesis compares the efficiency and productivity of two systems for stabilizing deep excavations: the conventional anchored wall and the projected wall (shotcrete). Using field data (daily and weekly records), the study evaluates production rate (m³ and m² per unit time), labor productivity (m³/worker-hour and m²/worker-hour), operational profitability (m³ or m² per PEN 1,000), and normalized unit costs (PEN/m²). The analysis relies on comparative scatter plots with trend lines, lines of balance (plan vs. actual), and a descriptive statistical summary (minimum, quartiles, median, mean, and maximum). Virtual models and collaborative planning tools were employed strictly as support for quantification, coordination, and control, not as the object of analysis. Results show a positive relationship between production and productivity in both systems; however, the projected wall exhibits lower dispersion and a more consistent co-movement among production, productivity, and profitability, indicating a more stable workflow and greater predictability. With surface-normalized costs, the projected wall displays a learning curve: it begins with start-up over costs and then converges toward more competitive unit costs as the process stabilizes and repetition economies are captured. The lines of balance corroborate more reliable schedule adherence for the projected wall (more homogeneous slopes and fewer flow breaks), whereas the anchored wall reaches high performance peaks under certain conditions but with greater operational variability. We conclude that the projected wall delivers higher average performance, lower operational risk, and competitive unit costs once the initial stage is overcome, making it preferable when tight schedules and risk control are priorities. The anchored wall remains viable where greater variability is acceptable and fine constraint management is available to capitalize on its peaks. Future work should extend the evidence to more projects and geotechnical contexts, incorporate quality and safety indicators, and add environmental criteria to support a more robust multi-criteria decision. Keywords: labor productivity; production rate; anchored walls; projected (shotcrete) walls; lines of balance; unit costs; deep excavations.