1. Contexto
A indústria da Construção atravessa uma transformação profunda impulsionada pelas tecnologias digitais, que estão a redefinir setores como os serviços de abastecimento de água. As alterações climáticas, o aumento dos custos energéticos e a diminuição das reservas de água doce tornaram o acesso universal a água potável uma prioridade global. Em alinhamento com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável da ONU, os sistemas inteligentes de gestão da água, que tiram partido das tecnologias de informação e comunicação, são essenciais para enfrentar estes desafios, uma vez que permitem otimizar a gestão de recursos, reduzir ineficiências e aumentar a resiliência através da monitorização em tempo real, da análise preditiva e da tomada de decisões baseada em dados, conduzindo a serviços de abastecimento de água mais sustentáveis.
O BUILT CoLAB está a liderar ativamente os esforços de digitalização no setor da água em Portugal, através da sua colaboração com a Águas do Douro e Paiva (AdDP). Reconhecendo a necessidade de uma gestão eficaz dos ativos, a AdDP estabeleceu uma parceria com o BUILT CoLAB para digitalizar as suas infraestruturas, utilizando a metodologia Scan-to-BIM (Figura 1). Esta iniciativa recorreu à tecnologia de laser scanning e nuvens de pontos para criar uma representação digital do ambiente físico.
Ao integrar os dados dos ativos nos objetos modelados em BIM, torna-se possível uma gestão fluída da informação paramétrica e geométrica. Este projeto estabeleceu as bases para a futura implementação da tecnologia de Digital Twin nos ativos e infraestruturas da AdDP. Como resultado desta prestação de serviços, foram modeladas 13 infraestruturas hidráulicas com o objetivo de melhorar a gestão da água.
2. Scan-to-BIM
O projeto exigiu uma colaboração próxima com a equipa de gestão da AdDP para definir três níveis de detalhe paramétricos e geométricos. Estes níveis foram utilizados com o objetivo de identificar a configuração mais adequada para os modelos finais. Recorrendo a tecnologia de laser scanning e modelação por nuvem de pontos, foi desenvolvido um plano estruturado para orientar todo o processo de digitalização.
Foi realizada uma catalogação detalhada das infraestruturas selecionadas da AdDP, reunindo e organizando informações sobre todos os ativos geridos. Esta organização foi crucial para definir os parâmetros necessários e identificar as famílias BIM, quer para desenvolvimento interno, quer para obtenção a partir das bibliotecas BIM dos fornecedores, sempre que disponíveis.
Após o levantamento dos ativos e o desenvolvimento das famílias BIM, foi estabelecido um cronograma de digitalização por laser scanning para digitalizar as 13 infraestruturas do subsistema de abastecimento de água da AdDP. O levantamento (Figura 2) foi realizado com um scanner laser portátil (Leica BLK2GO) que permitiu uma recolha de dados eficiente e rápida. Depois de adquiridas as nuvens de pontos, os dados foram processados para remover ruído que pudesse dificultar o processo de modelação.
Para demonstrar diferentes níveis de detalhe, foram selecionadas três infraestruturas como casos-piloto. Conforme ilustrado na Figura 3, os modelos desenvolvidos foram classificados em Níveis 1, 2 e 3, com variações na complexidade geométrica e alfanumérica. Estes modelos foram entregues à AdDP para avaliação, permitindo identificar o nível de detalhe mais adequado para a gestão dos seus ativos.
O principal desafio foi equilibrar o nível de detalhe com o tempo necessário para a modelação, uma vez que um maior grau de precisão exige um tempo de desenvolvimento mais longo. Dado o extenso portefólio de infraestruturas da AdDP, foi essencial adotar uma abordagem eficiente para a digitalização, assegurando a viabilidade do projeto.
O nível de detalhe final integra elementos dos Níveis 2 e 3, criando um modelo padronizado que serviu de referência para a modelação das 13 infraestruturas restantes. Este processo consolidou o template BIM, a biblioteca de objetos e a estratégia global de digitalização, garantindo uniformidade no nível de detalhe em todas as infraestruturas modeladas.
Como resultado, a equipa da AdDP passou a ter acesso centralizado a 13 modelos digitais, contendo informações relevantes sobre as infraestruturas, melhorando significativamente a capacidade de gestão de ativos.
Paralelamente à modelação, foi implementado um Ambiente Comum de Dados (CDE) para garantir o armazenamento, partilha e gestão eficiente dos dados das infraestruturas.
A criação deste repositório estruturado de modelos BIM representa um avanço significativo na transição digital da AdDP, proporcionando benefícios relevantes para a gestão das infraestruturas. Estes modelos virtuais possibilitam o acesso remoto às instalações, oferecem informações técnicas e geométricas detalhadas e podem gerar relatórios em tempo real, facilitando uma tomada de decisão mais informada e eficiente.
Tanto a modelação como a organização dos dados foram planeadas para viabilizar a futura implementação de gémeos digitais, permitindo a integração dinâmica de dados em tempo real captados por sensores instalados nos sistemas hidráulicos. Com a monitorização contínua de parâmetros essenciais, como medições de caudal, níveis dos reservatórios e consumo energético, esta abordagem garante uma gestão mais eficiente, proativa e baseada em dados.
3. Conclusão
A digitalização das infraestruturas de abastecimento de água da AdDP, impulsionada pela abordagem metodológica do BUILT CoLAB e pela tecnologia Scan-to-BIM, representa um avanço significativo na gestão eficiente e sustentável dos recursos hídricos em Portugal. A integração de gémeos digitais permite uma gestão de ativos mais precisa e informada, melhorando a eficiência operacional e a sustentabilidade.
Este projeto evidencia a importância da colaboração interdisciplinar e o potencial transformador das tecnologias digitais na engenharia civil. A sua conclusão bem-sucedida estabeleceu uma base sólida para a digitalização integral das infraestruturas da AdDP, permitindo o desenvolvimento e aperfeiçoamento contínuo desta metodologia em fases futuras.
A implementação de gémeos digitais e das tecnologias BIM no setor da água em Portugal reforçará a gestão das infraestruturas, otimizando a eficiência, e contribuindo para um futuro mais resiliente e sustentável nos serviços de abastecimento de água.
4. Equipa
Vários membros do BUILT CoLAB contribuíram para este projeto, incluindo Débora Pinto, Luís Jacques, Ana Rocha e Luís Sanhudo, com o apoio adicional de Raquel Caetano das Águas do Douro e Paiva S.A.
5. Publicações Científicas
- Martins, J. P., Jacques L., Pinto, D., Rocha, A., Sanhudo, L., & Caetano, R. (2024). “Novas tecnologias no suporte às atividades da Construção – Inovação na gestão do abastecimento de água: das Nuvens de Pontos ao Digital Twin com recurso à metodologia BIM.” 121, 27–31.
