BIM em infraestruturas portuárias: transformando a concepção e a gestão no setor marítimo

As infraestruturas portuárias e fluviais estão entre os sistemas mais complexos da engenharia civil. A gestão de portos, canais navegáveis e obras costeiras requer o coordenamento de várias disciplinas, a integração de grandes quantidades de dados e o controle contínuo do desempenho ao longo do tempo.

Nesse contexto, o BIM em infraestruturas portuárias se destaca como uma abordagem digital que permite projetar, construir e gerenciar a obra por meio de um modelo informativo compartilhado. Este modelo integra geometrias, dados técnicos e informações operacionais, tornando-se o ponto de referência para todas as fases do ciclo de vida.

Para apoiar essa transformação, o setor adota a modelagem informativa de infraestruturas (I-BIM), que permite organizar os dados de forma coerente e melhorar a colaboração entre todos os atores envolvidos.

Um papel chave é desempenhado pelo padrão IFC (Industry Foundation Classes). Com a introdução de IFC 4.3 e do esquema IfcPortsAndWaterwaysDomain, é possível modelar de forma específica portos e infraestruturas hidráulicas. Isso permite estruturar e compartilhar as informações em formato aberto e interoperável, melhorando o projeto, a gestão e a manutenção.

Neste artigo, analisaremos o que é o BIM em infraestruturas portuárias, quais vantagens oferece e como é aplicado por meio do padrão IFC e das tecnologias digitais mais avançadas, como:

• um software para converter modelos BIM de IFC 2×3 em IFC 4.3, a última versão do padrão IFC desenvolvida para apoiar também a modelagem de infraestruturas;
• um editor IFC, que permite visualizar, gerenciar e modificar seus modelos IFC de infraestruturas diretamente online, independentemente do software de BIM Authoring utilizado para criá-los.

O que é o BIM em infraestruturas portuárias

O BIM em infraestruturas portuárias é uma abordagem digital que permite projetar, construir e gerenciar portos e obras marítimas por meio de modelos informativos tridimensionais enriquecidos com dados técnicos, funcionais e operacionais.

O Building information modeling (BIM) não se limita à representação geométrica. Integra informações estruturadas sobre os elementos da infraestrutura, como materiais, desempenho, manutenção e estado operacional.

O modelo BIM pode derivar de desenhos existentes, levantamentos a laser ou dados GIS e inclui todos os elementos da infraestrutura, como cais, quebra-mares, terminais, instalações e equipamentos. A georreferência do modelo permite uma gestão coerente e confiável das informações no espaço real.

A adoção do BIM oferece benefícios concretos em todas as fases do ciclo de vida:

• maior colaboração: todas as informações residem em um único modelo acessível a projetistas, gestores e operadores, com um melhor coordenamento entre disciplinas;
• redução de erros de projeto: o modelo permite verificações preventivas e simulações, com uma redução das interferências e das modificações na fase de construção;
• otimização da gestão: o modelo digital apoia o planejamento operacional e melhora a gestão dos recursos;
• manutenção preditiva: a integração entre BIM, sensores e gêmeos digitais melhora o monitoramento das infraestruturas e permite um planejamento mais eficaz das intervenções;
• maior sustentabilidade: a análise de dados permite a otimização de consumos, materiais e impactos ambientais.

O BIM também constitui a base para a integração com outras abordagens informativas de infraestruturas, como o BrIM Bridge Information Modeling, utilizado para a gestão de pontes nas áreas portuárias e ao longo das redes de transporte conectadas.

Graças a essas vantagens, o BIM permite que os gestores portuários melhorem a eficiência operacional, reduzam os custos de gestão e aumentem a resiliência das infraestruturas a longo prazo.

Aplicações práticas do BIM em infraestruturas portuárias

O BIM encontra aplicação em todas as fases operacionais das infraestruturas portuárias. Permite gerenciar de forma integrada o projeto, a construção e a gestão, melhorando o controle das atividades e a qualidade das decisões.

As principais aplicações incluem:

• projeto e construção: o BIM permite a criação de modelos 3D detalhados de cais, terminais, armazéns e obras marítimas. O modelo permite verificar interferências, analisar restrições de projeto e avaliar as soluções antes da construção. Isso reduz erros, variantes e custos imprevistos;
• planejamento e simulação operacional: o modelo BIM permite a simulação das operações portuárias, como o movimento dos navios, o uso de guindastes e a gestão dos fluxos logísticos. Essas simulações ajudam a identificar criticidades e a otimizar espaços e atividades. Podem incluir também cenários de emergência e análise de risco;
• gestão centralizada das infraestruturas: o BIM fornece um ambiente informativo único que integra dados geométricos, técnicos e operacionais. Os gestores portuários podem acessar informações atualizadas sobre estruturas e instalações, melhorando o planejamento das atividades. Essa abordagem reduz os tempos de inatividade e aumenta a segurança;
• manutenção preditiva e gestão de desempenho: a integração entre BIM, Digital Twin e sensores IoT permite o monitoramento contínuo do estado das infraestruturas. Os dados coletados permitem planejar intervenções antes que falhas ou degradações ocorram. Isso reduz os custos de manutenção e aumenta a vida útil das obras. Um exemplo é o porto de A Coruña, que utiliza o BIM para a gestão de manutenção;
• análise do ciclo de vida da infraestrutura: o BIM permite a gestão das informações durante todo o ciclo de vida, desde o projeto até a desativação. O modelo inclui dados sobre materiais, desempenho e histórico das intervenções. Essa abordagem permite avaliações técnicas, econômicas e ambientais mais precisas e apoia estratégias de gestão sustentável.

Aplicações do BIM em infraestruturas portuárias

O papel do IFC na aplicação do BIM em infraestruturas portuárias

Para funcionar de maneira eficaz, o BIM requer um padrão que permita o intercâmbio de dados entre softwares e diferentes atores. Esse papel é desempenhado pelo IFC (Industry Foundation Classes), um formato aberto que permite compartilhar modelos informativos de maneira interoperável.

Diferentemente dos formatos proprietários, o IFC garante que as informações permaneçam acessíveis e utilizáveis ao longo do tempo, independentemente do software adotado. Esse aspecto é fundamental em projetos portuários, onde colaboram diferentes partes com ferramentas e competências distintas.

Com a versão IFC 4.3, o padrão foi estendido às infraestruturas. Inclui ferramentas específicas para modelar estradas, pontes, ferrovias e obras marítimas.

No contexto portuário, o IFC 4.3 permite representar de forma estruturada elementos como cais, molhes, canais e obras de defesa, integrando dados geométricos e informativos em um único modelo coerente.

Estrutura do padrão IFC

O IFC é baseado em uma estrutura organizada em níveis conceituais, cada um com uma função específica:

• Resource Layer: contém as definições básicas e os recursos fundamentais utilizados pelos outros níveis;
• Core Layer: inclui as entidades gerais comuns a todos os domínios, dotadas de identificadores únicos e informações de rastreabilidade;
• Interoperability Layer: define entidades utilizáveis transversalmente em várias disciplinas, como produtos e processos compartilhados;
• Domain Layer: reúne os esquemas específicos para cada setor de infraestrutura.

Dentro do Domain Layer está o esquema IfcPortsAndWaterwaysDomain, dedicado às infraestruturas portuárias e fluviais. Este esquema estende as funcionalidades do IFC e permite modelar de forma estruturada os elementos típicos do contexto marítimo.

A utilização do IFC em projetos portuários é fundamental nos portos:

• permite o intercâmbio de dados entre diferentes softwares;
• garante continuidade e acesso às informações ao longo do tempo;
• apoia a colaboração entre todos os atores do projeto;
• permite gerenciar a infraestrutura ao longo de todo o ciclo de vida.

Graças ao IFC 4.3, o BIM se torna uma ferramenta estruturada para a gestão digital das infraestruturas portuárias.

Adoção do padrão IFC 4.3 nos fluxos de trabalho BIM portuários

A adoção do IFC 4.3 não se refere apenas à exportação do modelo, mas a todo o processo informativo. O modelo deve ser estruturado desde o início segundo lógicas interoperáveis, com classificações coerentes, propriedades definidas e relações corretas entre os elementos.

Nos fluxos de trabalho portuários, o IFC 4.3 permite:

• estruturação dos elementos: organizar cais, molhes, canais e obras de defesa por meio de entidades dedicadas;
• gestão dos dados: associar dados técnicos, funcionais e de manutenção aos objetos;
• rastreabilidade das informações: garantir a rastreabilidade das modificações e a identificação única dos elementos;
• integração com outros sistemas: facilita a conexão com plataformas de gestão e sistemas de gerenciamento de ativos.

Migração de IFC 2×3 para IFC 4.3

Um aspecto central diz respeito à migração dos modelos existentes. Muitos projetos ainda utilizam o IFC 2×3, que não suporta de maneira completa a modelagem de infraestrutura. O uso de ferramentas de conversão para o IFC 4.3 permite a atualização dos modelos e o alinhamento aos novos requisitos informativos.

A adoção eficaz do padrão também requer diretrizes operacionais claras. É necessário definir:

• níveis de detalhe e informação (LOD e LOI);
• critérios de classificação coerentes com o domínio portuário;
• procedimentos de validação do modelo IFC antes da entrega.

IfcPortsAndWaterwaysDomain: o esquema IFC para as infraestruturas portuárias

IfcPortsAndWaterwaysDomain é o esquema IFC dedicado à modelagem digital das infraestruturas portuárias e das vias navegáveis. Faz parte do Domain Layer e introduz entidades dedicadas para representar de forma estruturada os elementos típicos do contexto marítimo.

Este esquema permite descrever portos e obras hidráulicas através de modelos informativos coerentes, apoiando todas as fases do ciclo de vida: desde o projeto até a gestão operacional.

Entre as características principais do IfcPortsAndWaterwaysDomain está a capacidade de modelar conceitos complexos e diversificados, organizados em três categorias:

• tipos complexos: inclui a representação de uma vasta gama de infraestruturas portuárias e fluviais como portos de carga, terminais de passageiros, portos turísticos, estaleiros navais, bases offshore, redes de canais e eclusas;
• tipologias de estruturas: cobre um amplo espectro de estruturas fundamentais para as operações portuárias como quebra-mares, diques, eclusas, comportas de regulação, bacias de carenagem, docas flutuantes, molhes, cais, ancoradouros, canais de navegação e áreas intermodais, garantindo uma representação coerente dos elementos fundamentais para gestão e manutenção;
• produtos e componentes marítimos: inclui detalhes específicos sobre produtos e componentes indispensáveis como guindastes, comportas, dispositivos de amarração, bóias, luzes e sinalização, defensas e bittas, essenciais para as operações e a segurança.

Graças a essa articulação, o IfcPortsAndWaterwaysDomain fornece um quadro completo para a gestão digital das infraestruturas portuárias e hidráulicas e favorece a interoperabilidade e a coerência dos dados.

Aplicações do IfcPortsAndWaterwaysDomain no planejamento e projeto dos portos

O IfcPortsAndWaterwaysDomain apoia o planejamento e o projeto das infraestruturas portuárias através de modelos digitais estruturados e ricos em informações.

Nas fases preliminares, permite desenvolver modelos funcionais que integram dados como dimensões indicativas, restrições espaciais e requisitos operacionais. Isso permite analisar layouts, verificar a compatibilidade com o contexto e comparar diferentes soluções projetuais.

Na projetagem de detalhe, o modelo é enriquecido com informações técnicas mais precisas e com relações entre os elementos. Isso melhora a coerência dos dados e facilita o coordenamento entre as disciplinas.

Vantagens da utilização do IfcPortsAndWaterwaysDomain

A adoção do IfcPortsAndWaterwaysDomain no contexto do BIM oferece numerosos benefícios que melhoram tanto o projeto quanto a gestão das infraestruturas marítimas. As principais vantagens incluem:

• centralização das informações: o esquema permite organizar todos os dados relativos ao projeto em um único modelo digital, garantindo coerência e acessibilidade. Isso reduz a fragmentação entre as disciplinas e facilita a colaboração interdisciplinar entre arquitetos, engenheiros e operadores portuários;
• interoperabilidade: graças à padronização dos dados no formato IFC, o esquema elimina as barreiras entre softwares diferentes, permitindo uma troca fluida de informações entre plataformas;
• integração geométrica e informativa: os modelos tridimensionais em formato IFC não se limitam a representar a geometria das infraestruturas, mas incluem dados técnicos e funcionais que suportam análises aprofundadas, como simulações estruturais, verificações ambientais e avaliações econômicas;
• otimização do projeto: através da representação detalhada dos elementos-chave, como cais, canais de navegação e terminais intermodais, é possível analisar diferentes alternativas projetuais e avaliar seu impacto econômico, operacional e ambiental;
• redução dos riscos: os modelos preliminares contêm informações fundamentais, como dimensões indicativas e restrições funcionais, que ajudam a identificar e resolver problemas antes da fase de construção;
• apoio à gestão e manutenção: o esquema permite enriquecer os modelos com dados relativos a materiais, cronologias de manutenção e requisitos operacionais, facilitando a gestão da infraestrutura durante seu ciclo de vida;
• sustentabilidade e inovação: a integração de dados ambientais no modelo permite projetar infraestruturas resilientes e respeitosas do meio ambiente, enquanto a adoção de tecnologias como gêmeos digitais (Digital Twin) facilita o monitoramento e a otimização do desempenho.

Vantagens do IfcPortsAndWaterwaysDomain

Desafios e soluções na implementação

Apesar das numerosas vantagens, a adoção do IfcPortsAndWaterwaysDomain apresenta algumas críticas relacionadas à complexidade técnica, à padronização e à transição dos métodos tradicionais para fluxos de trabalho digitais. Os principais desafios dizem respeito aos seguintes aspectos:

• interoperabilidade entre softwares: muitos instrumentos utilizam formatos proprietários não compatíveis com o padrão IFC, resultando em dificuldades na troca e na integração de dados. Para superar essa limitação, é necessário desenvolver softwares compatíveis com IFC, promover protocolos compartilhados entre fornecedores e utilizar bibliotecas de objetos padronizados;
• competências técnicas requeridas: a gestão dos modelos informativos exige conhecimentos específicos e uma mudança em relação aos métodos baseados em desenhos bidimensionais. Portanto, é fundamental investir na formação dos profissionais, fornecer diretrizes operacionais e adotar ferramentas de software mais acessíveis;
• falta de padronização global: diferenças normativas e operacionais entre países podem limitar uma adoção uniforme do esquema. A colaboração entre organismos de padronização, entidades públicas e associações do setor permite definir diretrizes comuns e garantir maior coerência;
• custos iniciais de adoção: a implementação requer investimentos em tecnologia e formação. Uma abordagem gradual, o uso de ferramentas de conversão e a adoção de soluções open source permitem reduzir o impacto inicial;
• resistência à mudança: alguns operadores estão ligados a métodos tradicionais e apresentam dificuldades em adotar novas ferramentas digitais. A disseminação de casos de estudo, o envolvimento das partes interessadas e a demonstração dos benefícios operacionais favorecem uma transição mais eficaz.

Superar esses desafios requer a colaboração entre projetistas, desenvolvedores de software, entidades reguladoras e partes interessadas do setor. A adoção do IfcPortsAndWaterwaysDomain, no entanto, permite obter benefícios concretos que justificam o investimento inicial e apoiam a digitalização e a inovação das infraestruturas marítimas a longo prazo.

O futuro do IfcPortsAndWaterwaysDomain no BIM

O IfcPortsAndWaterwaysDomain representa um passo significativo na evolução do BIM aplicado às infraestruturas marítimas. Seu desenvolvimento estará intimamente ligado à disseminação dos padrões abertos e à integração com novas tecnologias digitais.

As principais evoluções dizem respeito a:

• a integração com os gêmeos digitais, que permite a criação de cópias digitais das infraestruturas portuárias úteis para monitorar o desempenho, planejar a manutenção e melhorar a gestão operacional;
• o aprimoramento da interoperabilidade entre plataformas BIM, que favorece a troca de dados entre softwares diferentes, melhora a colaboração entre os envolvidos e garante maior continuidade informativa;
• a extensão do esquema a novos tipos de infraestrutura, que permite apoiar a evolução das necessidades operacionais e a introdução de novas soluções tecnológicas;
• a disseminação do padrão a nível internacional, que depende da colaboração entre organizações, entidades públicas e operadores privados e contribui para tornar o BIM cada vez mais central no planejamento e gestão das infraestruturas portuárias.

A evolução do IfcPortsAndWaterwaysDomain contribuirá para tornar a gestão das infraestruturas marítimas mais eficiente, digital e orientada ao ciclo de vida.

Gêmeo Digital, IoT e GIS nas infraestruturas portuárias

A integração entre BIM, Gêmeo Digital, IoT e GIS permite gerenciar as infraestruturas portuárias de maneira mais dinâmica e baseada em dados. Essas tecnologias transformam o modelo BIM em uma ferramenta operacional, utilizada não apenas para o planejamento, mas também para o monitoramento e a gestão em tempo real.

Gêmeo Digital: réplica digital da infraestrutura

O gêmeo digital é uma representação digital dinâmica da infraestrutura física, atualizada através de dados reais.

No contexto portuário, permite:

• monitorar o estado das infraestruturas em tempo real;
• analisar o desempenho ao longo do tempo;
• planejar intervenções de manutenção de forma mais precisa;
• simular cenários operacionais e gerenciais.

O gêmeo digital se baseia no modelo BIM, que fornece a estrutura informativa sobre a qual integrar os dados provenientes do campo.

Gêmeo Digital para a eficiência das infraestruturas marítimas

IoT: monitoramento em tempo real das infraestruturas portuárias

As tecnologias IoT (Internet das Coisas) permitem coletar dados diretamente das infraestruturas através de sensores instalados em elementos estruturais e instalações.

Esses dados podem envolver:

• deformações, vibrações e cargas estruturais;
• condições dos materiais e degradação;
• uso das infraestruturas e fluxos operacionais.

A integração com o BIM permite atualizar o modelo digital com informações reais, melhorando a confiabilidade das análises e das decisões.

GIS: integração com o contexto territorial no planejamento e gestão portuária

O GIS (Sistema de Informação Geográfica) permite integrar o modelo BIM com informações geográficas em larga escala.

Isso possibilita:

• analisar a relação entre infraestruturas portuárias e território;
• avaliar restrições ambientais, costeiras e urbanísticas;
• apoiar o planejamento territorial e o desenvolvimento das infraestruturas;
• coordenar atividades entre entidades portuárias e autoridades locais.

Planejamento da manutenção e gestão do ciclo de vida dos recursos portuários com o BIM

O BIM permite gerenciar as infraestruturas portuárias de forma mais estruturada ao longo de todo o ciclo de vida. O modelo informativo torna-se uma base de dados centralizada, utilizada para planejar, monitorar e otimizar as atividades operacionais.

A utilização do BIM para a gestão dos recursos portuários permite:

• planejar intervenções de manutenção preventiva e programada, baseando-se em dados confiáveis e atualizados;
• monitorar o estado dos elementos críticos, como cais, molhes, eclusas e sistemas de amarração, com atualizações constantes sobre seu estado funcional;
• otimizar a alocação de recursos humanos e materiais, evitando intervenções duplicadas ou desnecessárias;
• integrar as informações sobre o ciclo de vida das infraestruturas no modelo digital, criando uma base de dados unificada para projetistas, gestores e operadores;
• apoiar análises econômicas e operacionais para avaliar a eficiência das intervenções e a sustentabilidade dos custos a longo prazo.

Manutenção e gestão do ciclo de vida dos recursos portuários com o BIM

Sustentabilidade e portos inteligentes: o papel do BIM em infraestruturas portuárias do futuro

O BIM contribui para a transição para modelos de gestão mais sustentáveis e eficientes nas infraestruturas portuárias. A integração de dados técnicos, ambientais e operacionais permite avaliar o desempenho das obras ao longo de todo o ciclo de vida.

A utilização do BIM permite apoiar decisões projetuais e gerenciais orientadas à sustentabilidade.

Em particular, permite:

• avaliar o impacto ambiental das obras, considerando fatores como erosão costeira, fluxos hídricos e biodiversidade;
• otimizar o uso de materiais e recursos, reduzindo desperdícios e emissões;
• simular cenários relacionados às mudanças climáticas, como a elevação do nível do mar ou eventos meteorológicos extremos;
• monitorar o desempenho ambiental ao longo do tempo através de dados atualizados.

O conceito de porto inteligente baseia-se na integração de tecnologias digitais para melhorar a eficiência, a segurança e a sustentabilidade das operações portuárias.

Nesse contexto, o BIM representa uma plataforma informativa central que permite:

• coordenar as operações portuárias, otimizando fluxos de mercadorias, veículos e pessoas;
• integrar dados provenientes de sistemas digitais para apoiar decisões rápidas e informadas;
• simular cenários operacionais complexos e identificar criticidades;
• melhorar a coordenação entre entidades públicas, operadores privados e partes interessadas.

A adoção do BIM em portos inteligentes não apenas aumenta a eficiência operacional, mas cria as condições para uma gestão proativa e resiliente das infraestruturas portuárias, promovendo a realização de portos mais seguros, sustentáveis e competitivos a nível global.

Para aproveitar ao máximo as potencialidades do BIM aplicado às infraestruturas marítimas, é fundamental dispor das ferramentas certas. Um software de conversão de IFC 2×3 para IFC 4.3 permitirá que você trabalhe com a última versão do padrão, projetada para apoiar também a modelagem de infraestruturas. Além disso, com um editor IFC você poderá gerenciar, visualizar e modificar seus modelos de infraestrutura de forma simples e direta, garantindo a máxima flexibilidade independentemente do software de autoria utilizado para a criação. Experimente agora essas ferramentas e comece hoje mesmo a transformar seus projetos com o poder do padrão IFC. Torne seu trabalho mais eficiente e voltado para o futuro do setor!

Leia os aprofundamentos: “padrões openBIM” e “GeoAI”

FAQ sobre o BIM em infraestruturas portuárias

O que é o BIM em infraestruturas portuárias?

O BIM em infraestruturas portuárias é uma abordagem digital que permite projetar, construir e gerenciar portos e obras marítimas através de modelos informativos 3D. Esses modelos não descrevem apenas a geometria da obra, mas integram também dados técnicos, funcionais e operacionais úteis durante todo o ciclo de vida da infraestrutura.

Para que serve o BIM nos portos?

O BIM serve para melhorar a gestão das informações e o coordenamento entre os envolvidos. No âmbito portuário, apoia a concepção, a simulação operacional, a manutenção, o monitoramento das performances e o planejamento das intervenções ao longo de todo o ciclo de vida da obra.

Quais são as vantagens do BIM em infraestruturas portuárias?

Entre as principais vantagens estão uma maior colaboração entre projetistas, gestores e operadores, a redução de erros de projeto, uma gestão mais eficiente dos recursos, o suporte à manutenção preditiva e uma maior sustentabilidade graças à análise dos dados técnicos e ambientais.

Por que o padrão IFC é importante em projetos portuários?

O IFC é importante porque permite a troca de dados entre softwares e atores diferentes em formato aberto e interoperável. Em projetos portuários, isso significa poder compartilhar informações de forma mais confiável, manter os dados acessíveis ao longo do tempo e apoiar a colaboração entre todos os envolvidos.

O que é IfcPortsAndWaterwaysDomain?

IfcPortsAndWaterwaysDomain é o esquema IFC dedicado à modelagem digital das infraestruturas portuárias e das vias navegáveis. Faz parte do Domain Layer e introduz entidades específicas para representar de forma estruturada portos, obras hidráulicas, componentes marítimos e outros elementos típicos do contexto portuário.

Como o BIM é utilizado na manutenção das infraestruturas portuárias?

O BIM é utilizado como base de dados centralizada para planejar e gerenciar as intervenções de manutenção. Permite monitorar o estado dos elementos críticos, organizar a manutenção preventiva e programada, otimizar o uso dos recursos e integrar no modelo as informações coletadas ao longo do tempo.

Qual é o papel do Digital Twin, IoT e GIS nos portos?

Essas tecnologias ampliam as potencialidades do BIM. O Digital Twin permite criar uma réplica digital dinâmica da infraestrutura, o IoT coleta dados reais por meio de sensores e o GIS integra o modelo com informações geográficas e territoriais. Juntas, permitem uma gestão mais dinâmica, atualizada e orientada ao monitoramento.

De que forma o BIM apoia a sustentabilidade e o porto inteligente?

O BIM ajuda a avaliar o impacto ambiental das obras, otimizar materiais e recursos, simular cenários relacionados às mudanças climáticas e monitorar as performances ambientais ao longo do tempo. Nos portos inteligentes, além disso, funciona como uma plataforma informativa central para coordenar operações, integrar dados digitais e melhorar a eficiência, segurança e resiliência.