Informação profissional do setor das instalações em Portugal

Tecnologia BIM e os sistemas de automação e controlo de edifícios

Francisco Castelo Pombas | Diretor Comercial da Domótica SGTA

Rui Barata | Diretor Geral da CentralBIM

07/12/2021

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.

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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.

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Pretende-se que o SRI indique qual o impacto que cada uma das instalações técnicas atrás referidas terá em sete áreas: poupança de energia no local, manutenção & prevenção de falhas, conforto, comodidade, saúde & bem-estar, informação dos ocupantes e flexibilidade face à rede e acumulação.
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Para garantir estes objetivos cada vez mais exigentes, já não basta supervisionar e controlar as instalações técnicas tradicionais – produção e distribuição de energia, AVAC, iluminação, estores e AQS – mas também incorporar outros sistemas que não são abrangidos pela atual legislação nacional e normas europeias, mas cuja integração permite uma ainda melhor condução dos edifícios com a correspondente otimização dos custos de exploração. É cada vez mais evidente a necessidade de integração nos sistemas de automação e controlo dos edifícios (SACE) dos sistemas de carregamento de veículos elétricos ou da seleção dos melhores tarifários de energia. Os recentes valores de transação de energia elétrica no mercado grossista, com variações de preço superiores a 10 vezes num espaço de poucos dias, vem reforçar esta necessidade de integração da informação da rede nos SACE.
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Preço do Mercado Diário de Energia Elétrica na Península Ibérica no mês de outubro de 2021. (Fonte: https://www.omie.es/pt).

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.

O BIM

O Building Information Modelling (BIM) é um processo focado na modelação tridimensional, apoiado por várias ferramentas e tecnologias que envolvem o criar e gerir representações digitais, tendo em conta as caraterísticas físicas e funcionais dos locais e seus elementos.
A modelação BIM acompanha todas as etapas do ciclo de vida de um edifício.

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.

1. Etapas da vida de um edifício

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. Projeto

O processo antigo de elaboração de projetos baseava-se essencialmente no desenho em papel, passando mais tarde para a representação 2D em AutoCAD, melhorando o processo, mas ainda com problemas ao nível do tempo de execução e passagem do desenho 2D para os objetos reais 3D, nomeadamente em incongruências em entre os vários tipos de peças desenhadas (plantas, cortes e alçados). Com a introdução da tecnologia BIM, a transformação digital começou a surgir, embora com uma aceitação e adaptação difícil, mas no presente é largamente utilizado no quotidiano das equipas projetistas, sendo uma mais-valia na resolução de muitos problemas antes, durante e após a construção.

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

A verificação automática de colisões é uma parte essencial na coordenação BIM tridimensional, que permite localizar situações entre diferentes desenhos e modelos, e determinar qual a forma mais eficiente de as resolver.

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. Construção

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

Com a capacidade precisa de quantificação de quantidades em associação ao seu custo, os modelos BIM permitem, antes e durante o processo de construção, a extração de quantidades que ajudam a interpretação dos elementos em listas orçamentais, bem como no local de construção. A contabilidade não possui este tipo de conhecimento e formação que é crítico na indústria da construção.

3.3 BIM-to-Field

A metodologia BIM-to-Field permite levar para a obra a precisão do modelo BIM. Isto é conseguido utilizando um sistema de coordenadas igual entre o modelo BIM e aquele que é utilizado na obra.

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

4. Operação

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.

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