Tecnologia BIM e os sistemas de automação e controlo de edifícios

Com o desafio da neutralidade carbónica, em 2050, como pano de fundo para todas as políticas energéticas, reforçado uma vez mais na cimeira COP 26 de Glasgow, onde foi reafirmado que é fundamental manter a meta de aumento da temperatura média do planeta abaixo 1.5°C, obrigando assim a reduzir as emissões de CO₂ em cerca de 50% até 2030 em relação a 2010, a diretiva comunitária relativa à performance energética dos edifícios (EPBD) de maio de 2018, vem reforçar as medidas já propostas aos vários Estados-membros em 2010, com um enorme foco nos edifícios com necessidades quase nulas de energia (NZEB), sejam eles novas construções ou transformações profundas nos edifícios existentes.

Esta mesma diretiva realça o papel determinante da automatização dos edifícios para se atingir essa classificação NZEB, criando um indicador de aptidão para tecnologias inteligentes (Smart Readiness Indicator – SRI), a ser utilizado para medir a capacidade dos edifícios para utilizar tecnologias de informação e comunicação e sistemas eletrónicos com vista a adaptar o funcionamento do edifício às necessidades dos ocupantes e à rede, bem como para melhorar a sua eficiência energética e o seu desempenho global.

A última proposta de cálculo do SRI – Smart Readiness Indicator, de setembro de 2020, incide sobre nove instalações técnicas distintas (denominadas domínios), nomeadamente: aquecimento, arrefecimento, águas quentes sanitárias, ventilação, iluminação, envolvente dinâmica, eletricidade, carga de veículos elétricos e monitorização & controlo.

Como referido, os SACE requerem cada vez mais capacidade de integração e uma das áreas em que a transferência de informação entre sistemas pode resultar numa potente ferramenta para a condução das instalações técnicas de um edifício é o BIM - Building Information Modeling.

Os modelos BIM são criados em ficheiros informáticos (maioria das vezes em formatos proprietários e contendo dados proprietários) que podem ser partilhados, extraídos, ou ligados em rede para apoiar o desenvolvimento relativo a um bem construído. O software BIM é utilizado por utilizadores individuais, equipas de projeto e empresas que planeiam, concebem, constroem, operam e mantêm edifícios e infraestruturas físicas diversas, tais como abastecimento de águas, instalações elétricas, instalações de gás, serviços de comunicação, tratamento de lixos, estradas, caminhos-de-ferro, pontes, portos, etc.

As diversas etapas do ciclo de vida de um edifício, nomeadamente, as fases de concetualização, execução de projeto e construção, beneficiam de uma integração global do modelo BIM. Na fase de operação a conversão do modelo BIM para o Digital Twin, permite uma gestão de manutenção, gestão de segurança e gestão de todos os sistemas técnicos do edifício de uma forma integrada e centralizada.

2.1 Levantamento topográfico com tecnologia Laserscanning

Consiste num processo que envolve a interpretação de terrenos, espaços e objetos reais, com a utilização de técnicas sem contato, tal como o varrimento a laser 3D, de nuvem de pontos, imagens fotométricas e pontos georreferenciados, caraterizado pela rápida aquisição, preparação e precisão milimétrica e pela sua exata representação em modelos gráficos 2D e 3D.

O processamento e análise para obtenção da nuvem de pontos total ou nuvem de pontos parciais, ambas georreferenciadas, são executadas por software para otimização e quantificação de erros.

2.2 Coordenação de especialidades

O processo do BIM facilita a colaboração entre as equipas de engenharia das várias especialidades, nomeadamente mecânica, eletricidade, hidráulica, estrutura e arquitetura.

Na coordenação de especialidades, o principal objetivo do BIM, é alcançar uma maior eficiência de resultados de coordenação, combinando esforços de diferentes disciplinas, ao longo do projeto de construção, nomeadamente através da deteção automática de colisões.

A coordenação de especialidades traz vários benefícios, nomeadamente:

• Fácil localização de erros na fase de projeto, prevenindo custos elevados na fase de construção
• Maximização do espaço do edifício
• Deteção de colisões na fase de projeto, reduzindo drasticamente o número de alterações na fase de construção, e otimizando a entrada em obra das equipas de construção
• Planeamento em tempo real dos tempos de construção
• Possibilidade de efetuar modificações e/ou melhoramentos adicionais na fase de projeto, graças ao mapeamento detalhado e extensivos relatórios 3D
• Mais fácil coordenação entre diferentes especialidades, melhorando a precisão da conceção como um todo, bem como a antecipação de deteção ocorrências que poderiam tornar-se graves em fases mais avançadas de projeto
• Possibilidade de vários engenheiros trabalharem num modelo multidisciplinar unificado, que reflete cada uma das alterações e para cada um deles.

O processo do BIM facilita a colaboração entre as equipas de engenharia das várias especialidades, nomeadamente mecânica, eletricidade, hidráulica, estrutura e arquitetura

2.3 Verificação automática de colisões

Algumas destas colisões poderão ser de fácil resolução, implicando apenas ajustes ao modelo BIM, enquanto outras mais difíceis requerem o trabalho de equipa de engenheiros para a sua resolução.

2.4 Quantificação de materiais e respetivos custos

As quantificações e estimativas de custos originadas pelo BIM são benéficas para o projeto em todas as fases do seu Ciclo de Vida, desde a conceção até à operação e manutenção.

Em comparação com o processo manual que é propenso a erros humanos e que exige um medidor orçamentista após a execução das peças desenhadas 2D, o BIM pode fornecer quantificações precisas e automatizadas, e ajudar a reduzir significativamente a variabilidade das estimativas de custos.

3.1 Preparação de obra

Na preparação do projeto de execução, as tarefas e materiais a executar em obra podem ser planeados e geridos, de forma a providenciar uma base dinâmica e integrada do modelo BIM, com o respetivo planeamento e quantificação, relativamente aos parâmetros de custo.

É nesta fase que os objetos do modelo BIM provenientes da fase de projeto são muitas vezes substituídos por outros mais representativos daqueles que serão instalados em obra. É feita também uma nova coordenação entre especialidades.

3.2 Extração de quantidades para encomenda dos mesmos

3.3 BIM-to-Field

Equipamentos como estações totais robóticas permitem aumentar a produtividade na implementação de pontos, bem como a precisão dos mesmos.

Na fase de operação, com a passagem do modelo BIM para um 'Digital Twin', e associado à recolha de informação por todos os sistemas instalados no edifício, permite uma interação preventiva, corretiva e de constantes melhoramentos relativamente aos procedimentos e situações inerentes ao processo de operação.