BIM e laser scanning na geração de projeto “as built” de sistemas prediais hidráulicos e sanitários

Embora a combinação das tecnologias de laser-scanning e BIM venha gerando modelos “as built” de tubos e conexões de modo eficiente, a extração automática de plantas industriais completas e de trechos com múltiplos cruzamentos de tubulações ainda representa um desafio.


Letícia Santos Machado Araújo, doutoranda da Unicamp, e Marina Sangoi de Oliveira Ilha, profa. da Unicamp

Data: 27/04/2017

Edição: Hydro Abril 2017 - Ano - XI No 126

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Modificações no projeto executivo invariavelmente são necessárias, em maior ou menor intensidade, devido às particularidades da fase de execução. Por esse motivo, torna-se imprescindível o fiel registro das alterações, para possibilitar a operação e a manutenção futura dos sistemas prediais hidráulicos e sanitários. Contudo, são frequentes as mudanças sem o devido registro, ou seja, sem o projeto “as built”, o qual tem especial importância para os sistemas prediais, pois na maioria das vezes, as tubulações estão embutidas.

Quando existentes, os projetos “as built” muitas vezes são elaborados por profissionais com pouca experiência ou por diversos subempreiteiros, sem a compatibilização das informações, o que pode comprometer a qualidade final dos documentos.

Projetos “as built” tradicionalmente demandam operações manuais que exigem inspeções visuais, as quais dependem de julgamento pessoal, e por esse motivo, trazem resultados incompletos e imprecisos.

Os sistemas prediais mecânicos, elétricos e hidráulicos constituem parte significativa dos custos de construção e operação de um edifício e, portanto, precisam ser adequadamente monitorados e gerenciados. Assim, o conhecimento de seu estado “como construído” (ou instalado) é fundamental.

Desde o início dos anos 2000, a indústria de construção civil reconheceu a necessidade de um processo mais rápido e preciso para a geração de projetos “as built”. Com o avanço das tecnologias e os preços mais acessíveis têm se tornado prática comum a utilização da tecnologia laser-scanning na geração desses projetos, inclusive de tubos e conexões.

O escaneamento a laser (3D), com uso crescente a partir de 1990, consiste em tecnologia de imagem que fornece de forma rápida, precisa e detalhada os dados 3D sobre cenas digitalizadas por meio de uma nuvem de pontos 3D. Tais nuvens podem ser utilizadas para a criação de modelos “as-built” 3D em BIM.

O modelo BIM consiste na representação tridimensional e também no repositório de informações de toda a edificação, possibilitando a gestão automática de dados para a manutenção e operação da edificação e seus sistemas.

A associação dessas tecnologias pode ser utilizada para facilitar a geração de projetos “as built” de sistemas prediais e pretende-se, com o desenvolvimento desse trabalho, identificar quais as necessidades para a sua viabilização.

Método

As perguntas que nortearam o desenvolvimento desse estudo foram:

Esta pesquisa consiste em um mapeamento sistemático da literatura, o qual contemplou as seguintes etapas:

Inicialmente, foram empregadas as palavras-chave: BIM ou “building information modeling” e “as built” e “scan”. Não se restringiu o tipo de documento procurado, foi estabelecido apenas que seriam textos na língua inglesa.

Após a exclusão dos documentos repetidos aplicou-se um fi ltro com palavras-chave que caracterizam os sistemas prediais hidráulicos e sanitários, são elas: MEP, pip*, plum*, water, sewer, drainage system e gas. Utilizou-se a ferramenta de filtro em uma planilha do Excel, sendo selecionados apenas os artigos que contivessem pelo menos uma das palavras-chave escolhidas no título ou no resumo.

Após a aplicação do filtro, foi realizada a leitura dos títulos e resumos, pré-selecionando alguns documentos. Esses documentos foram lidos na íntegra, sendo excluídos os não aderentes ao tema de pesquisa. Para a seleção final de trabalhos foi realizada a sistemática da “bola de neve” [1].

Os documentos selecionados a partir das etapas anteriores foram classificados segundo a área de aplicação (tabela I) e o tema central ou questão de pesquisa (tabela II).

Resultados

As bases selecionadas foram Scopus, Web of Science e Engineering Village. Excluindo-se as repetições, foram encontrados 368 documentos nessas bases. A partir da aplicação do filtro descrito no método, foram selecionados 61 documentos.

A leitura dos títulos e resumos, em uma primeira etapa e, posteriormente, dos documentos como um todo, resultou em 29 artigos aderentes ao tema do trabalho. A sistemática da “bola de neve” agregou mais dois documentos, resultando em 31 artigos para a sequência das análises, os quais estão divididos em: artigos de congresso ou simpósio (61%), artigos de periódicos (35%) e capítulos de livros (3%).

Fig. 1 – Distribuição cronológica dos documentos selecionados em função da área de aplicação

Fig. 2 – Distribuição dos documentos selecionados nas bases de dados internacionais em função dos países da instituição do primeiro autor e da área de aplicação

A figura 1 apresenta a classificação desses documentos nas áreas de aplicação consideradas nesse trabalho e a data de publicação. Trata-se de um tema recente, com um maior número de publicações a partir de 2012. Trabalhos que abordam sistemas industriais têm sido o maior foco das pesquisas, com aproximadamente 65% dos documentos. Os SPHS estão presentes em 19% dos documentos.

Fig. 3 – Distribuição dos documentos selecionados em função do tema central abordado e da área de aplicação

A Coreia do Sul e o Canadá concentram a maior parte dos documentos publicados, cerca de 26% e 23%, respectivamente (figura 2). Todas as publicações sul-coreanas levantadas são da Universidade Chung-Ang. Já no Canadá, a Universidade de Waterloo se destaca, com cinco dos sete documentos levantados. A universidade de Heriot-Watt, do Reino Unido, destaca-se com a maior produção na área de sistemas prediais, com cerca de 50% dos documentos.

A extração automática do projeto “as built” de tubos, conexões e equipamentos a partir de nuvem de pontos gerados pelo escaneamento é o principal tema abordado nos documentos selecionados. A identificação de modificações entre os SPHS executados (projeto “as built” real) e o planejado (projeto 3D modelado), utilizando escaneamento e BIM, aparece em segundo lugar, com 19% dos documentos selecionados (figura 3).

Independentemente da área de aplicação, o tema em estudo teve avanços nos últimos anos, os quais ocorreram principalmente no desenvolvimento de ferramentas de extração automática de tubos e conexões instalados em eixos ortogonais.

Embora a combinação das tecnologias de laser-scanning e BIM venha gerando modelos “as built” de tubos e conexões de modo eficiente, a extração automática de plantas industriais completas e de trechos com múltiplos cruzamentos de tubulações ainda representa um desafio.

Assim, ainda há um caminho a ser percorrido para a efetiva disseminação dessa tecnologia para a geração de projetos “as built” em escala comercial.

A tabela III apresenta as principais avanços e lacunas de pesquisaidentificadas nos artigos classificados na área de aplicação “indústria”. Vale destacar que todos os artigos classificados na área de aplicação “indústria” abordam tubos e conexões de gás combustível (gasodutos), o que os aproximam dos SPHS.

Considerando-se exclusivamente os documentos classificados na área de aplicação “sistemas prediais hidráulicos e sanitários”, a extração automática também é o tema mais abordado. A tabela IV apresenta as principais lacunas de pesquisa apontadas nos documentos classificados dentro dessa área de aplicação.

Conclusões

A maior parte das pesquisas encontradas na literatura aborda a área industrial; apenas seis documentos são da área de sistemas prediais hidráulicos e sanitários.

A associação das tecnologias BIM e laser scanning para a elaboração de projetos “as-built” teve avanços principalmente no desenvolvimento de ferramentas de extração automática de tubos e conexões instalados em eixos ortogonais. Contudo, as validações dessas ferramentas ficaram restritas a trechos dos sistemas. A extração automática de sistemas completos e trechos com múltiplos cruzamentos de tubulações ainda representa um desafio.

Para a disseminação dessa tecnologia nos sistemas prediais hidráulicos sanitários, devem ser desenvolvidas ferramentas de detecção automática de tubos e conexões sem limitação das direções (considerando os eixos x, y e z), possibilitando a identificação eficiente de junções e de tubulações com declividade (condutos livres). Além disso, as ferramentas devem contemplar os diferentes tipos de materiais.

Referências

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