Do BIM ao BEM (Building Energy Model), o modelo energético do sistema edifício-instalação

A metodologia BIM aplicada ao desempenho energético representa uma nova revolução: aqui está o modelo energético do sistema edifício-instalação (BEM – Building Energy Model)

BIM é um termo cada vez mais ouvido no setor da construção, mas nem todos os profissionais do setor sabem exatamente o que é o BIM.

Muitos associam o BIM a softwares, mas é importante esclarecer que o BIM é uma metodologia que permite o gerenciamento completo de todo o ciclo de vida de um projeto.

BIM não é apenas modelagem geométrica (3D BIM), mas uma abordagem mais ampla que também se refere a outras dimensões do BIM permitindo uma modelagem completa também do ponto de vista de custos, prazos, capacidade de execução, sustentabilidade, etc.

Todos os profissionais envolvidos em um projeto BIM podem colaborar e trocar informações em tempo real, conseguindo uma redução significativa nos tempos de concepção, desenvolvimento, gerenciamento e execução do projeto. Esse é apenas um dos óbvios benefícios do BIM aplicado ao mundo da construção.

Trabalhar com a metodologia BIM significa criar um modelo virtual de um edifício e ter a possibilidade de realizar todas as operações pretendidas (em fase de projeto, construção ou gerenciamento) nesse modelo, conseguindo prever o comportamento do edifício real.

Em outras palavras, é possível fazer simulações no modelo virtual, antecipando a resposta do modelo real. Isso envolve uma enorme vantagem, quer em termos de tempo quer em termos de custos.
Além disso, avaliar os efeitos das eventuais intervenções no modelo virtual permite definir de forma totalmente objetiva qual será a melhor intervenção de manutenção.

Do átomo ao bit: Digital Twin, Big Data e IoT

Daí nasce o Digital Twin (gémeo digital): uma cópia exata, um modelo virtual de um objeto real no qual fazer testes para evitar possíveis problemas e/ou erros.

Verificar de forma preventiva cada fase torna o inteiro processo eficiente.

O conceito de Digital Twin é a base da revolução Indústria 4.0.

A atual evolução tecnológica é caracterizada pela transição de átomos para bits devido ao menor custo dos bits, quer em termos de armazenamento quer em termos de elaboração. É, basicamente, mais conveniente realizar as operações nos bits (modelo virtual) do que nos átomos (objeto real).

Por exemplo, para uma empresa que produz veículos, em vez de desenvolver protótipos de monocoques e testá-los em túneis de vento, é mais conveniente criar um modelo digital a ser adequadamente testado para que seja desenvolvido um projeto satisfatório.

Ao receber os dados, o Digital Twin é capaz de simular a situação operacional e detectar eventuais funcionamentos defeituosos. Caso haja anomalias, são acionados mecanismos de controle para identificar o problema e resolvê-lo.
Vamos analisar este exemplo: Tesla recebe informações de seus veículos cada dia. Centenas de milhares de carros comunicam onde estão a transitar, os obstáculos encontrados ao longo do caminho, o funcionamento do motor. Esta enorme quantidade de dados (Big Data) permite construir um mapa das estradas constantemente atualizado, bem como verificar a presencia de anomalias estruturais, ou seja, anomalias que resultam do projeto e, portanto, afetam muitos veículos.

Um Digital Twin para os edifícios

É possível aplicar este mesmo conceito a um edifício, aproveitando o modelo virtual resultante da metodologia BIM.

Por exemplo, após ter realizado o edifício, é possível equipá-lo com uma série de sensores de vário tipo, que são hoje cada vez mais baratos.

Aqui estão alguns dos sensores a ser inseridos nos vários ambientes, de acordo com as respectivas características funcionais:

• sensores de temperatura
• sensores de umidade
• sensores de pressão
• sensores de qualidade do aire
• dispositivo de controle dos consumos energéticos
• dispositivo de controle dos consumos elétricos
• sensor de luminosidade
• tag e sensores de proximidade.

Estes sensores poderiam gerar uma significativa quantidade de dados a ser transmitidos em tempo real para o edifício virtual.

O edifício virtual, por sua vez, analisando esses dados, é capaz de definir em qualquer momento o funcionamento correto das instalações e de todos os componentes, garantindo conforto e bem-estar.

A própria tecnologia IoT (Internet of Things, ou seja, Internet das coisas) presta-se bem a este tipo de aplicações. A IoT, na verdade, permite aos objetos interagir com a rede e transmitir dados e informações.

Para que a Internet das coisas funcione corretamente e eficazmente, é importante elaborar, coletar e analisar grandes quantidades de dados em tempo real (por exemplo, a partir de sensores, semáforos e de qualquer dispositivo ligado à internet das coisas).

Daí a necessidade de sistemas integrados entre big data, database nosql e dados IoT.

Modelo virtual do edifício e do seu desempenho energético: o BEM

Com o modelo digital podemos criar um modelo virtual do edifício que, além dos dados geométricos, também inclua todos os dados e as informações energéticas, por exemplo instalações, tipo de isolamento térmico, estruturas envidraçadas, fontes de energia, dados climáticos, aspetos e características de aquecimento, refrigeração e ventilação.

Desta forma, poderíamos falar de um verdadeiro modelo energético do sistema edifício-instalação, que permite aproveitar todo o potencial do BIM.

Graças ao modelo energético, o projetista irá conseguir realizar as análises necessárias nas várias fases do projeto a fim de prever e entender qual será o real comportamento do edifício uma vez construído, definindo assim a melhor solução de projeto.

Daí a necessidade de usar o acrônimo BEM, Building Energy Model, para identificar o modelo energético do edifício que, como já vimos, permite transmitir as vantagens de aplicação para os campos da termo técnica e do desempenho energético.

Tal modelo abre o caminho para qualquer cenário, até o mais inovador, em termos de:

• projeto
• realização
• controle
• gerenciamento
• manutenção