REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7094834
Autor:
Winicius Gomes Pires
RESUMO
A indústria da construção civil segue em um processo evolutivo, experimentando transformações significativas em seu modus operandi não apenas do âmbito de desenvolvimento de projetos, mas também na execução das obras. Os edifícios residenciais, por conseguinte, experimentam essa mudança, na medida em que as tecnologias da Internet das Coisas (IoT) estão moldando o futuro desses edifícios. Levando em consideração as observações acerca da necessidade de que a construção civil acompanhe o desenvolvimento da sociedade, é objetivo deste artigo analisar as tendências atuais do setor principalmente no que diz respeito às edificações residenciais. A metodologia utilizada, para tanto, foi a revisão de literatura, uma vez que se realizou buscas em bases de dados Scielo (Scientific Electronic Library Online), à biblioteca da Elsevier e ao Google Scholar para obter estudos publicados que versassem, principalmente, sobre a inovação tecnológica na construção civil e seus usos nas edificações residenciais. As palavras-chave utilizadas para as buscas foram “construção civil” (civil construction), “construções residenciais” (residential construction), “tendências atuais” (trends), em inglês e português, combinadas ou não. Com vista ao estudo do tempo presente, determinou-se enquanto recorte temporal, pesquisas desenvolvidas nos últimos 10 (dez) anos. Além disso, foram incluídos tanto artigos científicos e livros já publicados, quanto trabalhos de conclusão de cursos (monografias, dissertações e teses), em português, inglês e espanhol. O que se pode concluir, nesse sentido, é que a IoT possui grande potencial, tanto para tornar as residências mais eficazes e eficientes, quanto para se enquadrarem nas discussões sobre sustentabilidade.
Palavras-chave: Construção civil. Edifícios residenciais. Internet das coisas.
INTRODUÇÃO
A indústria da construção civil segue em um processo evolutivo, experimentando transformações significativas, sobretudo no que diz respeito ao modus operandi não apenas do âmbito de desenvolvimento de projetos, mas também na execução das obras, com impactos na cadeia de suprimentos e na gestão de empreendimentos. Nesse sentido, é possível falar sobre alternativas inovadoras no setor, de modo geral, na medida em que a inovação tem sido considerada a expressão central de uma economia baseada no conhecimento, pois contribui significativamente para o crescimento econômico nacional, sendo importante a nível de concorrência e melhorando significativamente a qualidade de vida das populações.
Falando especificamente sobre construções residenciais, é cediço que ao longo da história da humanidade, o sentido de moradia e de casa assumiram diferentes configurações e organizações espaciais e etimológicas. Em obra que explana a história da “casa brasileira”, Lemos (1989, p.11) destaca um traço importante dessa tipologia de edificação ao afirmar que “o interesse de uma residência está muito mais no seu aspecto sociológico, do que nas suas qualidades arquitetônicas decorrentes da técnica construtiva e da intenção plástica”.
O autor chama a atenção para a importância do aspecto secular da construção residencial, ao passo em que também informa sobre as mudanças das funções e demandas que as residências deveriam atender, assumindo o papel de que a construção residencial acompanha as mudanças das formas de vida da sociedade. Com isso, questões relacionadas ao ambiente interno residencial, como a setorização interna dos cômodos e todos os detalhes de conforto do “morar” refletem a organização da sociedade (LEMOS, 1989).
Tendo em vista essas definições sobre as edificações residenciais, é importante ressaltar que estamos em uma era digital, da tecnologia e do conhecimento na qual também se insere a construção civil, ainda que em um ritmo menos avançado que o de outros setores como finanças, entretenimento, saúde e educação. Várias empresas dentro da indústria da construção buscam formas inovadoras de se manterem à frente e permanecerem produtivas usando a tecnologia (AKINOSHO et al., 2020).
A automatização da construção vai além da aquisição dos mais recentes computadores, softwares, servidores ou rede, embora também sejam componentes necessários ao avanço tecnológico. A introdução de tecnologias digitais como Inteligência Artificial (IA), Big Data, aprendizado de máquina e Internet das Coisas (IoT) em técnicas construtivas conhecidas pode ajudar a colocar a indústria entre os principais setores produtivos (GLEDSON; GRENNWOOD, 2017).
Observa-se, portanto, a rápida evolução dos programas computacionais da primeira geração e as plataformas atuais, com a interação, compartilhamento e compatibilização de dados que permitem a busca pelas melhores soluções (técnicas, ambientais e econômicas) para os projetos e obras (SALGADO et al., 2020). Nesse contexto, a conjugação entre tecnologia na construção alinhada às edificações residenciais leva a concepção das cidades inteligentes (smart cities) e smart buildings, que são alguns dos maiores exemplos de transformação digital e inovação na construção civil, além do enfoque na minimização dos impactos ambientais para busca de sustentabilidade, uma das maiores tendências da construção civil na atualidade.
Levando em consideração as observações acerca da necessidade de que a construção civil acompanhe o desenvolvimento da sociedade, é objetivo deste artigo analisar as tendências atuais do setor principalmente no que diz respeito às edificações residenciais. A metodologia utilizada, para tanto, foi a revisão de literatura, uma vez que se realizou buscas em bases de dados para encontrar pesquisas científicas que permitissem realizar a discussão da temática pretendida.
Assim, recorremos ao Scielo (Scientific Electronic Library Online), à biblioteca da Elsevier e ao Google Scholar para obter estudos publicados que versassem, principalmente, sobre a inovação tecnológica na construção civil e seus usos nas edificações residenciais. As palavras-chave utilizadas para as buscas foram “construção civil” (civil construction), “construções residenciais” (residential construction), “tendências atuais” (trends), em inglês e português, combinadas ou não. Com vista ao estudo do tempo presente, determinou-se enquanto recorte temporal, pesquisas desenvolvidas nos últimos 10 (dez) anos. Além disso, foram incluídos tanto artigos científicos e livros já publicados, quanto trabalhos de conclusão de cursos (monografias, dissertações e teses), em português, inglês e espanhol.
1. INOVAÇÃO NA CONSTRUÇÃO CIVIL: ALGUMAS DEFINIÇÕES
Ao longo do tempo, casas, prédios comerciais, hospitais, instituições de ensino e centros de saúde foram construídos para suprir necessidades básicas dos ocupantes a partir do fornecimento de água, eletricidade e gás. Assim, esses edifícios vêm desempenhando papéis importantes para a sobrevivência dos seres humanos e proporcionando espaços convenientes, seguros e satisfatórios para suas necessidades físicas e sociais. Além disso, é preciso ressaltar, os ocupantes devem se sentir seguros e protegidos nos edifícios, o que pode afetar, positiva ou negativamente, seu bem-estar e produtividade geral. Assim, o monitoramento, controle e gerenciamento em tempo real de um edifício por meio dos componentes, aparelhos e sistemas são extremamente necessários, revelando a necessidade de automação em ambientes residenciais e comerciais de modo geral.
Esse monitoramento se dá, principalmente, através da Internet of Things (IoT), Internet das coisas, em português, que pode ser definido como uma interconexão de coisas físicas, objetos cotidianos, através da Internet e capazes de gerar, extrair e registrar dados para monitoramento em tempo real e tomada de decisão invariável de aplicativos (LAWAL et al., 2022). Gubbi et al (2013) explicaram a IoT como a interconexão de dispositivos de detecção e atuação que fornecem a capacidade de compartilhar informações por meio de uma rede unificada, desenvolvendo assim um quadro operacional comum para permitir aplicativos inovadores.
A IoT é uma tecnologia proeminente que transforma edifícios convencionais em edifícios inteligentes com sistemas seguros, flexíveis e em tempo real para obter mais eficiência e melhor desempenho nos ambientes construídos. Atualmente, a IoT é o elemento mais tecnológico em edifícios inteligentes, pois qualquer parte desses edifícios pode incluir e integrar objetos. A etapa de modificação de edifícios convencionais para novos tem recebido cada vez mais atenção de pesquisadores de todo o mundo para desenvolver e implementar diferentes tipos de aplicações de IoT com vistas a otimização do uso de energia, melhoramento do gerenciamento de edifícios, do desempenho e conforto dos ocupantes, aumento da produtividade do trabalho, melhorar a segurança e proteção e de todo ambiente de modo geral (SAEED et al., 2016).
Outra alternativa no contexto da digitalização da construção civil é a implantação do BIM (Building Information Modeling) em projetos. Essa tecnologia começou a ser em princípios da década de 1970 pelo estadunidense Charles M. Eastman, e trata-se de um processo, e não apenas uma ferramenta de elaboração, podendo ser compreendido tanto quanto processo de projeto quanto ferramenta de projeto. A sua primeira definição, por Charles Eastman (1976) foi:
Building Information Modeling integra toda a informação geométrica do modelo, as exigências e potencialidades e a informação do comportamento das partes, dentro de uma descrição simples de inter-relação de um projeto de um edifício sobre o seu ciclo de vida. Ele também inclui o relacionamento da informação processada com os cronogramas de construção e os processos de fabricação. (EASTMAN, 1976 apud GOLBERG, 2004, p. 32).
De forma mais específica, BIM é um termo relativamente recente na indústria da construção civil, utilizado para se referir a tecnologias de desenvolvimento de modelos digitais tridimensionais parametrizados, desenvolvidos com auxílio do computador (CAD), podendo ser compreendido como uma prática de projeto integrada e colaborativa em que os envolvidos no processo convergem suas habilidades em um único modelo (BÖES, 2019).
Carmona e Irwin (2007) colaboram com a definição de BIM, apontando que se trata de um processo virtual que engloba todos os aspectos e sistemas de uma instalação dentro de um único modelo virtual, o que permite que a todos os envolvidos (proprietário, arquiteto, engenheiros, empreiteiros e fornecedores) colaborem com maior eficiência do que a partir de processos tradicionais.
Ainda assim, é preciso destacar que o modelo BIM vai muito além da visualização de um espaço projetado, abrangendo a integração de informações para aumento da produtividade e racionalização do processo (SALGADO et al., 2020).
Diante desse cenário tecnológico, é possível perceber que as possibilidades surgidas a partir da conjugação das tecnologias com a construção civil são inúmeras e, aparentemente, ainda muito pouco exploradas, ainda mais por conta de o setor não conseguir absorver as novidades num ritmo acelerado quanto o de outros setores, na medida em que a adequação e a adaptação, nesse contexto, exigem mais tempo de estudo, estabelecimento de estratégias, etc. (SALGADO et al., 2020).
Algumas pesquisas relacionadas ao BIM fazem referência ao uso dessa tecnologia com o Digital Twin (DT), uma representação digital realista de ativos, processos ou sistemas no ambiente natural ou construído. O DT é um modelo digital conectado em tempo real com o “gêmeo” físico, agregando valor, permitindo insights aprimorados que apoiam melhores decisões, levando a melhores resultados no mundo físico (JOUAN; HALLOT, 2019). A Figura 1 evidencia a interligação entre o Historic Building Information Modelling (HBIM) (espécie de histórico ou ciclo de vida do processo), demonstrando as principais etapas que funciona como suporte aos processos de tomada de decisão para a preservação dos ativos da edificação.
FIGURA 1 – ESQUEMA DA RELAÇÃO ENTRE O MODELO HBIM E DIGITAL TWIN
Com a pandemia da doença Covid-19 e a disseminação da experiência do trabalho remoto, que embora já existisse possuía poucos adeptos, recorrer a essas ferramentas pode ser uma alternativa para o gerenciamento de mais de uma obra ao mesmo tempo e em lugares diferentes, uma vez que a realidade virtual em nada perde para a realidade física.
Assim, apresentar a definição de IoT e do modelo de processo BIM, portanto, evidenciam não as fragilidades setoriais, mas sim as possibilidades de crescimento em vista do modo como a construção civil contribui para o desenvolvimento social, econômico e cultural das sociedades. A IoT, assim como o BIM, representa no cenário aqui apresentado o futuro do que será a associação entre o trabalho humano e as tecnologias digitais. Dito isto, é preciso identificar, de modo prático, como esta relação se transforma em tendência para o melhoramento da vida humana.
2. TECNOLOGIA E EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS: TENDÊNCIAS DO FUTURO?
Algumas pesquisas recentes vêm demonstrando que a digitalização da construção civil pode favorecer as construções residenciais, revolucionando o modo como as pessoas se relacionam com sua moradia. Nesse sentido, alguns dos principais achados na literatura sobre tendências atuais da construção civil apontam quase que totalmente para o uso do IoT nesse domínio, com enfoque primordial em soluções inteligentes que alinhem e coordenem todo o setor de Arquitetura, Engenharia e Construção (AECO). Além disso, um dos principais escopos da transformação digital perpassa pela sustentabilidade, por alternativas sustentáveis que reduzam os impactos, sobretudo ambientais, dessa esfera de trabalho como uso racional dos recursos naturais, redução de entulhos, emissões de CO2, entre outros.
Mattana e Librelotto (2017) destacam que uma inovação nas construções direcionada à sustentabilidade é a utilização do BIM, já conceituado anteriormente, uma vez que esse programa oferece informações sobre os materiais que serão utilizados na obra, a extração das quantidades de cada um destes materiais, a compatibilização de projetos (hidráulico, elétrico, arquitetônico, estrutural…) e a solução de conflitos existentes neste modelo unificado e complementam:
Com um modelo unificado 3D surgem alguns benefícios devido ao uso de BIM. Um deles é a integração dos diversos profissionais em trabalhos colaborativos, já que o mesmo modelo será utilizado por todos os profissionais envolvidos no processo. Além disso, a adoção do BIM deve trazer benefícios para a elaboração de edificações mais sustentáveis, através da análise prévia e de questionamentos quanto aos materiais escolhidos e quanto ao uso de energia, por exemplo, além de ser um exercício social, com foco na colaboração entre as pessoas. (MATTANA; LIBRELOTTO, 2017, p. 140).
Uma outra contribuição da ferramenta BIM para a construção de uma edificação é o uso de softwares específicos para orçamentação e planejamento de obras, como o VICO Office, o Primus Software e o Allplan, que conectam etapas importantes da gestão da edificação com os projetos em BIM (BARISON, 2015; SAKAMORI, 2015). Além da existência de softwares BIM que estão direcionados à detecção e resolução de conflitos entre os modelos de cada disciplina envolvida na construção de uma edificação, o que evita perda de materiais, retrabalhos, excesso de mão-de-obra e redução da geração de resíduos (BARISON, 2015).
No contexto de uso dessas tecnologias avançadas, que permitem inclusive controle pós-obra, em termo de identificação e controle de equipamentos e ambientes que necessitam de troca e/ou manutenção, se inserem os smart suildings, edifícios inteligentes, em livre tradução, eficazmente definidos por Coelho e Cruz (2017):
Um edifício concebido para ser inteligente deve aumentar sua performance e facilitar as operações de manutenção durante o seu ciclo de vida. O objetivo primário dessa construção é minimizar os custos de longo prazo sobre o seu ciclo de vida para proprietários, ocupantes e o meio ambiente. Em um prédio de alta performance todos os componentes do edifício são integrados de forma a trabalharem juntos. Isso melhora a performance operacional, aumenta o conforto e satisfação dos ocupantes e provém aos usuários da construção com sistemas, tecnologias e ferramentas para administrar e minimizar o consumo de energia. (COELHO; CRUZ, 2017, p. 19).
A finalidade desses edifícios é facilitar a vida dos moradores a partir de um sistema central de automações do consumo de energia, condicionamento de ar, entre outras. Nesse contexto, Marinakis e Doukas (2018) usaram as integrações entre edifícios e soluções IoT para propor uma gestão inteligente de energia em ambientes residenciais. O sistema adquire e analisa os dados energéticos dos edifícios e apresenta os dados analisados em tempo real aos ocupantes dos edifícios. O sistema então envia notificações e recomendações aos ocupantes para ajudá-los a gerenciar adequadamente sua energia e economizar custos.
Também em questões relacionadas à saúde, o uso de soluções digitais nos edifícios inteligentes pode auxiliar. Koo et al (2016) discutiram a importância da segurança no banheiro especialmente para idosos, projetando um sistema viável de IoT e análise de big data para monitorar as atividades no banheiro, aumentando a segurança. O sistema de análise de big data é composto sensores instalados nas paredes, piso e teto do banheiro, sendo capaz de coletar informações relacionadas à saúde dos usuários e do uso do banheiro e enviar as informações para a unidade central. Esses dados coletados são então analisados para detectar rapidamente uma situação anormal e enviar imediatamente notificações de alerta para o pessoal de saúde e os responsáveis pelo cuidador, reduzindo assim os riscos de lesões no banheiro.
Toda essa discussão corrobora as pesquisas de Cortese et al. (2017), que destacam que o tema “cidades inteligentes e sustentáveis” (em inglês, smart and sustainable cities) está no topo da agenda pública de debates sobre planejamento urbano, uma vez que as contruções inteligentes e sustentáveis é que comporão esse espaço. Além disso, o crescimento populacional ativa um alerta sobre a necessidade de estruturas cada vez mais planejadas, tanto para as novas gerações quanto para a diminuição de déficits habitacionais e moradias inadequadas em diversas regiões do planeta.
Obviamente, existe nessas tendências atuais o melhoramento da performance das construções que serão oferecidas e integrar novos dispositivos e aplicativos em uma arquitetura de sistema IoT existente sem reduzir a qualidade do desempenho é um grande desafio para o desenvolvimento futuro em ambientes prediais, mas, mais que isso, é possível visualizar o melhoramento da indústria da construção para o uso atual e futuro.
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Esse artigo apresentou uma revisão acerca das tendências atuais do setor da construção civil, direcionadas especificamente para as edificações residenciais. Muito embora algumas das ponderações aqui estabelecidas possam ser aplicadas a todos os tipos de construções, uma vez que a automatização dos processos é uma tendência das sociedades atuais inseridas na era digital, compreender o futuro das moradias a serem oferecidas é fundamental para aperfeiçoar e mesmo estimular as pesquisas desenvolvidas nesse campo e a literatura tem fornecido diversas visões e abordagens que oferecem interessantes pontos de vista para futuras pesquisas. O que se pode concluir, nesse sentido, é que a IoT possui grande potencial, tanto para tornar as residências mais eficazes e eficientes, quanto para se enquadrarem nas discussões sobre sustentabilidade.
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