Modelo de Dados do Produto e especificações LOIN no projeto RecycleBIM

A filosofia da reutilização finalmente se espalhou também no setor da construção. Minimizar o desperdício de recursos, começando pela fase de projeto e planejando também a de demolição, é um novo desafio do qual os técnicos não podem mais se esquivar.

Uma nova perspectiva, portanto, que volta o olhar para uma fase delicadíssima do ciclo de vida de um edifício, ou seja, a desativação ao final de seu ciclo de vida.

Esse enfoque tem o objetivo de gerenciar da melhor forma o fim de vida das construções, intervindo no planejamento da reutilização e da reciclagem dos produtos e materiais de construção obtidos no canteiro após a demolição.

O tema é extremamente interessante e atual, não apenas porque busca a plena eficiência dos processos de construção (e de demolição, por sinal!), mas principalmente por seus impactos benéficos em termos de sustentabilidade ambiental.

O software ACCA está oferecendo sua contribuição ativa e propositiva à causa, disponibilizando experiência, recursos e tecnologias a serviço do projeto RecycleBIM, importante iniciativa multinacional e multiator, voltada para desenvolver um quadro integrado para a circularidade dos materiais de construção.

Para aprofundar, leia também RecycleBIM: um passo à frente rumo à circularidade dos materiais de construção.

BIM e reutilização de materiais

A gestão eficiente dos resíduos de construção e demolição (“Construction and Demolition Waste”, CDW) constitui um desafio crítico para o alcance dos objetivos de sustentabilidade ambiental e redução de resíduos.

A utilização da metodologia BIM, através da produção e gestão de modelos 3D digitais, o desenvolvimento de um sistema integrado para o planejamento e uso de ferramentas de gestão BIM representa uma mudança importante na promoção da circularidade dos materiais de construção, chave do projeto RecycleBIM.

Entre os principais objetivos do RecycleBIM destacam-se:

• a digitalização da gestão dos materiais: criação de modelos BIM que incorporam dados relativos à circularidade dos materiais, incluindo métricas de reutilização, reciclabilidade e impacto ambiental;
• otimização dos processos de demolição: implementação de fluxos de trabalho que favoreçam a desconstrução seletiva e o planejamento estratégico baseado em dados;
• promoção da interoperabilidade: utilização de padrões abertos como o esquema IFC para garantir a troca de informações entre diferentes plataformas de software.

Para perseguir esses objetivos, foi necessário, em primeira instância, começar com a definição de:

• modelos de fichas de produto (Product Data Template): elaborados com base nos requisitos informativos em matéria de circularidade, essas fichas fornecerão um guia detalhado para a gestão dos dados relativos aos materiais;
• especificações LOIN (Nível de Necessidade Informativa): relativas aos principais elementos de construção, essas especificações apoiarão a análise do ciclo de vida (LCA: Life Cycle Assessment), a auditoria energética, o projeto de demolição, a análise de custos do ciclo de vida (LCC: Life Cycle Costing), bem como a elaboração do inventário dos materiais reutilizáveis ou recicláveis, utilizando a metodologia BIM com ferramentas aplicativas baseadas em arquivos no formato IFC.

Neste artigo, aprofundaremos exatamente esses dois aspectos.

Comparando economia circular e linear mostrando o ciclo de vida do produto

Modelos de fichas de produto (Product Data Template)

Estruturar os dados dos produtos de construção de forma padronizada e legível por máquinas é o primeiro passo para promover a circularidade dos materiais. Os PDT (Product Data Template) são fundamentais para trocar informações durante o ciclo de vida dos edifícios e permitir processos como a reciclagem e a gestão sustentável dos resíduos de demolição. No entanto, para maximizar sua eficácia, é necessário harmonizá-los com normas internacionais e garantir sua adaptabilidade a contextos locais.

O conceito de Product Data Template já é abordado nas normas existentes, em particular nas normas ISO 23386 e ISO 23387 (2020), desenvolvidas pelo comitê CEN/TC442. Um PDT representa uma descrição das informações essenciais sobre um produto, utilizada para trocas informativas durante as fases de planejamento, projeto, construção ou gestão de edifícios. As propriedades definidas no PDT podem ser agrupadas por domínio de uso (por exemplo, dados de desempenho ou de manutenção) ou por tipo de características (geometria, indicadores ambientais).

No entanto, atualmente os conjuntos de dados existentes para produtos de construção não padronizam adequadamente os dados alfanuméricos necessários para a circularidade dos materiais de construção. Não existe uma definição completa da estrutura, do tipo e da quantidade de dados requeridos para favorecer a circularidade. Este problema é atribuído à ausência de regulamentos normativos específicos e a uma compreensão limitada das necessidades informativas das partes interessadas.

Estrutura de um Product Data Template

Os dados do PDT são organizados em uma hierarquia que inclui entidades do modelo (por exemplo, janelas, portas, etc.), propriedades e atributos.

As propriedades descrevem as características de um objeto, enquanto os atributos atribuem valores específicos a essas propriedades (por exemplo, a superfície de uma parede). Os passos para criar um PDT incluem a coleta e a normalização dos parâmetros, a organização em categorias (por exemplo, dados geométricos, de sustentabilidade) e sua estruturação.

Um aspecto crucial é manter os Product Data Template atualizados através do feedback de profissionais do setor e assegurar a legibilidade das informações por meio de conexões a dicionários de dados interoperáveis.

Para os fluxos de trabalho circulares, os PDT tornam-se essenciais na associação de materiais e produtos de construção à sua reciclabilidade, reutilização ou descarte responsável. Já existem propostas, como o “Product Circularity Datasheet” (PCDS), que incluem propriedades específicas para a circularidade (composição, indicações para desmontagem e reutilização, etc.). Essas soluções também devem ser adequadas em termos de interoperabilidade para garantir a legibilidade, a troca e a gestão ao longo do tempo, por todas as partes interessadas.

Definição do nível de necessidade informativa (LOIN) no projeto RecycleBIM

Outro aspecto fundamental do projeto RecycleBIM foi a definição do Nível de Necessidade Informativa (LOIN) que estabelece a granularidade e o grau de detalhe das informações a serem associadas a cada objeto do modelo, necessárias para cada fase do ciclo de vida do projeto. Baseando-se na norma EN 17412-1, o LOIN foi aplicado em diferentes contextos:

• modelagem geométrica: representações 3D dos elementos construtivos, com especificações sobre a complexidade geométrica para a quantificação dos materiais;
• dados alfanuméricos: utilização de Product Data Template (PDT) para garantir a legibilidade por máquinas e a uniformidade das informações;
• documentação: ligação de conjuntos de dados a declarações ambientais de produto (EPD) e outras fontes documentais para apoiar a avaliação da circularidade.

O nível de detalhe requerido para a de-construção pode variar com base nas necessidades e pode ir de uma representação simplificada, para obter uma quantificação aproximada, a um nível de detalhe maior, para uma análise mais detalhada dos materiais.

O conceito de granularidade nas LOINs

Modelagem geométrica

A representação geométrica dos componentes ocorre principalmente em 3D para permitir a quantificação dos materiais com base em seu volume. No entanto, em alguns casos, como para janelas ou portas, o detalhe em 3D pode não ser necessário e representações 2D (superfície) podem ser suficientes para facilitar a quantificação.

A geometria deve ser suficientemente detalhada para permitir a quantificação dos materiais e a compreensão de suas características, sem a necessidade de uma modelagem excessivamente complexa e detalhada como aquela destinada à visualização.

Se, de fato, um edifício é considerado um recurso para a recuperação de materiais, sua representação digital deve permitir uma gestão precisa dos componentes individuais, tanto em nível de materiais quanto de produtos. Por exemplo, ao lidar com produtos compostos por um único material (como cimento ou revestimentos), a representação do material e da geometria coincide. No entanto, no caso de produtos compostos por materiais heterogêneos, a gestão das informações deve ser mais detalhada e diferenciada, pois a separação dos materiais e sua recuperação requerem uma abordagem integrada que una as informações relativas tanto aos materiais quanto aos produtos.

Por exemplo, a geometria de uma parede pode ser representada como uma forma simples (retangular) que define a forma externa, sem entrar nos detalhes relativos às conexões entre elementos. No entanto, se as conexões entre os componentes (como no caso de um telhado com uma parede) influenciam a quantidade de material, é necessário representá-las com maior detalhe.

Dados alfanuméricos

Cada objeto no modelo BIM deve ser identificado de forma única através de:

1. Código derivado de um esquema padrão, por exemplo, utilizando classificações como:
   • Uniclass: um sistema internacional para a classificação de objetos de construção. Um exemplo de código poderia ser Pr_30_59_98 para unidade de janela;
   • Omniclass ou ISO 12006-2: outros padrões amplamente utilizados no setor para garantir uma integração homogênea nos bancos de dados.
2. Associação à classe IFC apropriada, por exemplo:
   • IfcWall para as paredes;
   • IfcDoor para as portas;
   • IfcWindow para as janelas;
   • etc.

Essa identificação padronizada é crucial para garantir que os dados possam ser utilizados e compartilhados sem ambiguidade entre atores e softwares diferentes.

Para cada componente do modelo, é essencial incluir detalhes sobre os materiais que o compõem, incluindo:

• tipo de material: especificar se se trata de cimento, vidro, metal, madeira, plástico, etc.;
• características do material: peso e volume total;
• conteúdo reciclado: a porcentagem de material reciclado presente no componente;
• tratamentos químicos: eventuais processos ou substâncias aplicadas ao material (por exemplo, tintas ou selantes);
• dados ambientais: vincular o material a declarações de sustentabilidade como:
  • EPD (Environmental Product Declaration): fornece informações sobre o impacto ambiental do material durante o ciclo de vida;
  • DoP (Declaration of Performance): declaração sobre o desempenho técnico e ambiental do material.

Por fim, também são necessárias informações de circularidade, para facilitar a recuperação e reutilização dos materiais, como:

• rastreabilidade dos materiais e dos componentes: informações sobre o fabricante, ano de fabricação, condições de uso;
• conexões a mercados secundários: cada componente deve ser documentado de forma que possa ser facilmente integrado em bancos de dados ou marketplaces para materiais de recuperação;
• estado do material: especificar se um material é reutilizável sem tratamentos, reciclável após processamento ou deve ser descartado em aterro.

Utilização do Product Data Template (PDT)

Para organizar os dados alfanuméricos dos objetos, tornando-os legíveis tanto por humanos quanto por máquinas, é apropriado o uso do PDT, modelos padronizados que incluem:

• informações obrigatórias: dados mínimos necessários para identificar e avaliar o objeto;
• propriedades opcionais: informações adicionais úteis para análises específicas (ex. isolamento térmico, resistência estrutural).

Os PDT estão alinhados com padrões internacionais como a ISO 23387, que promove a estruturação dos dados para a interoperabilidade.

Além disso, um dicionário de dados é utilizado para garantir que os termos e as propriedades alfanuméricas sejam definidos e padronizados de forma única. Isso assegura:

• uniformidade na terminologia;
• interoperabilidade entre plataformas.

As informações alfanuméricas são integradas diretamente no modelo BIM ou em seus respectivos bancos de dados. Por exemplo:

• atributos de um objeto BIM: cada parede, porta ou janela no modelo terá um conjunto de informações alfanuméricas associadas, visíveis diretamente no objeto;
• tabelas e folhas de dados: os dados alfanuméricos podem ser exportados para planilhas ou tabelas para análises externas.

Em resumo, os conteúdos alfanuméricos representam o coração da documentação para o planejamento da demolição e a recuperação de materiais, pois:

• melhoram a rastreabilidade dos materiais;
• facilitam a interoperabilidade entre sistemas;
• facilitam a reutilização e a reciclagem, contribuindo para os objetivos de sustentabilidade e circularidade.

Documentação

Nesse contexto, a documentação não se limita apenas a registrar informações alfanuméricas ou geométricas, mas inclui também uma série de informações que suportam a correta gestão, avaliação e planejamento das atividades de demolição e reciclagem. A documentação pode incluir uma variedade de informações que vão desde fotografias até a análise ambiental dos materiais, e é essencial para facilitar a transição para uma construção mais sustentável e circular.

1. Tipos de documentação requerida

• Fotografias e escaneamentos do local
  Fotografias do edifício ou de seus componentes: as imagens são ferramentas visuais que permitem documentar o estado atual do edifício, antes da demolição. As fotografias servem para destacar eventuais características particulares, como a disposição dos componentes, a condição dos materiais e a acessibilidade às diferentes áreas.
  Essas imagens podem ser carregadas no modelo BIM como links para os respectivos recursos alfanuméricos, tornando mais fácil a referência visual aos componentes descritos no modelo.
  Escaneamentos 3D (por exemplo, através de laser scanning ou fotogrametria): um escaneamento tridimensional do local permite obter uma representação precisa e detalhada do edifício, destacando a geometria e a posição exata dos objetos a serem demolidos. Esses escaneamentos são fundamentais para ter uma base de dados geométrica sólida para o planejamento da demolição.
• Documentação histórica e de projeto
  Dados históricos dos materiais e dos componentes utilizados: a documentação histórica pode incluir detalhes sobre a construção do edifício, como o tipo de materiais empregados, os métodos de construção, eventuais tratamentos aplicados ao longo do tempo, etc. Essas informações são cruciais para determinar o potencial de reciclagem dos materiais ou a presença de substâncias perigosas (como amianto, tintas tóxicas, etc.).
  Planos e esquemas arquitetônicos originais: os planos originais do edifício podem ser utilizados para compreender melhor a disposição dos espaços e a estrutura de suporte. Esses documentos são importantes também para determinar como os componentes da construção foram montados e para planejar a demolição de forma segura e eficiente.
  Relatórios de manutenção e inspeção: relatórios relativos a intervenções de manutenção realizadas ao longo do tempo podem revelar o estado de conservação de algumas estruturas e materiais, como o reforço de fundações ou telhados, ou o uso de tecnologias especiais de impermeabilização. Esses dados podem influenciar as decisões sobre os métodos de demolição ou reciclagem.

2. Documentação Ambiental

• Declarações ambientais de produto (EPD) – As EPD (Environmental Product Declarations) são declarações voluntárias que fornecem informações sobre o impacto ambiental de um material ou produto durante todo o seu ciclo de vida, da produção à disposição. No contexto de um edifício a ser demolido, a inclusão de EPD fornece detalhes sobre:
  • impacto das matérias-primas utilizadas (por exemplo, as emissões de CO2 associadas à produção de cimento ou aço);
  • dureza e desempenho dos materiais durante sua vida útil;
  • opções de descarte ou reciclagem, por exemplo, se é facilmente reciclável ou se deve ser tratado de maneira específica para reduzir o impacto ambiental.
• Declaração de desempenho (DoP) – A Declaração de Desempenho (DoP) fornece informações específicas sobre as características de desempenho de um material ou componente de construção, como resistência estrutural, isolamento térmico ou acústico, durabilidade, resistência ao fogo e outras características técnicas. Esses dados são particularmente importantes para:
  • avaliar se um componente de construção pode ser reutilizado sem modificações;
  • identificar materiais que podem necessitar de tratamentos específicos antes de serem reutilizados.

3. Documentação para o planejamento da demolição

• Documentação para a “lean deconstruction“ – A lean deconstruction é uma abordagem que se concentra na otimização dos processos de demolição para reduzir custos, tempos e resíduos. Para implementar essa abordagem, são necessários:
  • planos detalhados de descarte e recuperação de materiais;
  • programação das fases de demolição.

4. Link entre documentação e modelo BIM

A documentação deve estar conectada ao modelo BIM de modo que todas as informações alfanuméricas, geográficas e históricas sejam acessíveis em tempo real:

• conexão fotográfica aos componentes no modelo BIM: as imagens e os scans podem ser vinculados aos componentes individuais, permitindo que os técnicos visualizem a aparência física do objeto diretamente dentro do modelo digital;
• integração das declarações ambientais e das informações sobre os materiais: os documentos EPD e DoP podem ser vinculados aos objetos no modelo BIM para fácil consulta durante as fases de projeto da demolição.

5. Criação de um banco de dados de materiais

Uma vez que os materiais e os componentes do edifício foram identificados, um banco de dados central pode ser criado para monitorar:

• a disponibilidade dos materiais para reutilização;
• a composição e a qualidade dos materiais recicláveis;
• as oportunidades de revender ou disponibilizar os materiais para um uso posterior.

Estes são os passos iniciais imprescindíveis para iniciar um projeto de gestão, reutilização, reciclagem ou descarte dos materiais provenientes das demolições.