REPRESENTAÇÃO GRÁFICA EM PROJETOS DE
ARQUITETURA: UM NOVO PARADIGMA
Maria Estela Smolka Ramos
IFBA – Instituto Federal da Bahia, Departamento de Desenho
[email protected]
Resumo
Através de revisão bibliográfica, este Artigo pretende apresentar uma quebra de
paradigma em curso no setor de Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC) do
Brasil e do mundo, que tem os projetos arquitetônicos como base conceitual,
assim como apresentar as implicações para a representação gráfica desses
projetos. Os sistemas CAD (Computer Aided Design) adotados inicialmente na
AEC focaram mais na digitalização do traçado do que na informação embarcada
nos desenhos técnicos. Porém, pressões por qualidade, produtividade, e mais
recentemente por desempenho com sustentabilidade das edificações, trouxeram à
tona a discussão sobre uso de modelos parametrizados, concebidos como
construção virtual, para o processo projetivo. Os desenhos técnicos, gerados
automaticamente nestes modelos, passam à categoria de documentação a ser
extraída ao final do projeto. O conceito embutido nesse novo processo é o BIM
(Building Information Modeling). A absorção do BIM pela AEC deverá causar
impacto nas relações profissionais, e demandar novos postos de trabalho. Frente
à contínua evolução tecnológica digital, pode-se imaginar que, no futuro, imprimir
desenhos técnicos poderá ser desnecessário, ou mesmo que estes deixem de ser
a linguagem mais eficiente para a AEC. Portanto, faz-se necessária uma reflexão
sobre o futuro do ensino do desenho técnico.
Palavras-chave: Arquitetura, representação gráfica, BIM.
Abstract
Through literature review, this article aims to present an ongoing paradigm shift in
Architecture, Engineering and Construction industry (AEC) of Brazil and worldwide,
which have architectural projects as a conceptual basis, and to present the
implications for the graphical representation these projects. CAD (Computer Aided
Design) systems initially adopted in AEC focused more on the digital layout of the
document than the information embedded in technical drawings. However,
pressures for quality, productivity, and more recently by performance and
sustainability of buildings, brought up the discussion on the use of parameterized
models, idealized as virtual construction, for the project design process. Technical
drawings, automatically generated by these models, go to the documentation
category to be extracted at the end of the project. The concept embedded in this
new process is BIM (Building Information Modeling). Absorption of BIM by AEC
should make an impact in professional relations and on demand for new jobs.
Faced with the continuous digital technological evolution, one could imagine that in
the future, printing technical drawings may be unnecessary, or even they were no
longer the most efficient language for AEC. Therefore, a reflection on the future of
the technical design education is needed.
Keywords: Architecture, graphical representation, BIM.
1 Introdução
Desenhos são utilizados para execução de construções desde a antiguidade, tanto
que Vitruvio, arquiteto romano que viveu no século I A.C., já pensava sobre a
formação do arquiteto e sobre o valor das representações gráficas para o projeto. Mas
foi a partir da Renascença que começou a aumentar o distanciamento entre Projeto e
Construção. Na modernidade esse distanciamento só aumentou, piorando à medida
que os projetos, então executados em escritórios, demandavam cada vez mais e mais
complexos desenhos para envio aos canteiros de obras (EASTMAN et al., 2014).
Três “ondas” de demandas movimentaram o setor habitacional no Brasil e no
mundo a partir dos anos 1970. Entre 1970 e 1980 a demanda era quantitativa, sendo
pelo pós-guerra em alguns países. Nos anos 1990 era a qualidade, e mais
recentemente a sustentabilidade (OGGI, 2006). Ao mesmo tempo, as tecnologias
digitais estavam evoluindo, também procurando trazer soluções para o setor de
Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC) responder eficientemente àquelas
demandas. Assim, o chamado sistema CAD (Computer Aided Design), ou
Projeto/Desenho Assistido por Computador, surgiu no início dos anos 1980 (IBRAHIM
et al., 2004; REFFAT, 2006 apud AYRES FILHO; SCHEER, 2013).
Também segundo Ayres Filho e Scheer (2013), a incapacidade das máquinas
para suportar programas que exigissem altos níveis de processamento, especialmente
do PC (Personal Computer), praticamente induziu maior desenvolvimento de um ramo
do CAD que usava entes geométricos para as representações, denominado “CAD
geométrico” (p.98). Os CADs geométricos se popularizaram e ainda permanecem
como opção em grande parte dos escritórios brasileiros da AEC na atualidade. Mas,
apesar do impacto provocado no início, os CADs geométricos reproduziram o mesmo
processo de representação dos projetos, tanto que foram chamados de “pranchetas
eletrônicas” (p.98).
(…) o foco da tecnologia desses CADs esteve sempre direcionado
para a solução do problema da representação digital da geometria, e
457
não necessariamente para a transmissão de informação através do
desenho. (op. cit, p.98)
A terceira dimensão foi contemplada nos CADs 3D. As representações
produzidas nesses softwares são mais do que perspectivas, possibilitando múltiplas
visualizações, internas e externas, o que lhes rendeu o título de “maquetes
eletrônicas” (p.100), mas sem status de modelo, pois “apresentam a mesma
característica de fragmentação da informação dos CADs geométricos” (p.100). Sendo
assim, o uso do termo 3D para defini-los foi questionado. A complexidade na utilização
desses programas restringiu seu uso como auxiliar para decisões de projeto, mas
sendo uma representação tridimensional geométrica, sua função preponderante foi, e
continua sendo, para apresentações.
Desde o início dos anos 1980 já existiam dois tipos de CAD: o CAD geométrico e
o outro, cujos desenhos eram executados com base em objetos parametrizados,
analogamente chamado CAD paramétrico, produzindo modelos que incorporavam o
conceito BIM (Building Information Modeling), embora este termo só tenha aparecido
em 1992 (SANTOS, 2012). Foi a demanda pela qualidade, e a pressão por
produtividade nos anos 1990, combinada com o avanço dos computadores e dos
processadores, que reacendeu a discussão sobre as duas vertentes do CAD.
Atualmente, o nome da proposta de modelagem de produto na
construção é BIM, acrônimo de Building Information Modeling
(IBRAHIM et al., 2003). No Brasil, a ABNT através da Comissão
Especial de Estudos 134 instalada em 2009, passou a utilizar o termo
Modelagem da Informação da Construção. (AYRES FILHO; SCHEER,
2013, p.88)
BIM é “um salto para a modernidade” (SANTOS, 2012, p.25) no setor da
construção civil. Santos (2012) afirma que BIM é um CAD, mas salienta que BIM é um
processo, e não um software, uma tecnologia, ou um banco de dados. Segundo ITO
(2007), BIM pode ser classificado como uma abordagem, ao invés de uma tecnologia,
embora necessite de uma tecnologia compatível como o CAD paramétrico. Os
softwares paramétricos produzem modelos que representam a edificação, e o modelo
do projeto arquitetônico, um modelo conceitual, continua servindo como base para os
modelos dos demais projetos necessários à execução da edificação. Esse processo
de trabalho colaborativo entre as diversas disciplinas levou à definição do modelo
como “construção virtual do edifício no computador antes que seja construído no
terreno” (EASTMAN et al., 2014, p.181).
458
Segundo uma pesquisa feita em 2007 nos Estados Unidos, 74% dos escritórios
de arquitetura utilizavam modelagem 3D e ferramental BIM, mas apenas 34%
produziam modelos inteligentes (EASTMAN et al., 2014). Checucci, Pereira e Amorim
(2013) informaram que em pesquisa através de publicações em eventos técnicoscientíficos no período entre 2005 e 2010, perceberam pouca adoção do BIM no Brasil,
embora sua difusão tenha aumentado mais recentemente.
A pesquisa feita com escritórios de arquitetura em Curitiba, São Paulo e Rio de
Janeiro, verificou o uso do BIM muito restrito aos próprios escritórios, que
apresentaram entre os maiores motivos para uso de softwares paramétricos: i)
melhoria na representação gráfica do projeto; ii) facilitação para executar alterações no
projeto; iii) melhora na produtividade (tempo por projeto). Os maiores problemas
apresentados foram: i) falta de tempo para a implantação; ii) necessidade de
treinamento de mão de obra especializada; iii) resistência à mudança de software,
uma vez que implica em uma nova forma de projetar. Os custos e a falta de
compatibilidade ferramental com projetistas de sistemas e instalações da edificação
também foram detectados como problemas (LYRIO FILHO; SOUZA; AMORIM, 2013).
A pesquisa efetuada em escritórios de AEC em Salvador identificou basicamente
as mesmas questões relativas à implantação do BIM. Dos oito escritórios pesquisados,
dois não usavam BIM, embora um deles tenha feito uma tentativa, e os demais
estavam em fase de implantação. Destes, apenas dois já utilizavam o software
paramétrico. Praticamente todos relataram dificuldades com poucas bibliotecas de
componentes, e os que já utilizavam o software reclamaram do grande tempo gasto
para modelagem dessas bibliotecas (PEREIRA; AMORIM, 2013).
2 Representação Gráfica e Informação
O objetivo de todos os projetos é fornecer informações para construir, com eficiência,
as edificações. Mas cada construção é única, demandando processos únicos, o que
não favorece o uso da tecnologia da informação. O grau de imersão tecnológica de
seus atores é muito variado, em geral baixo, não favorecendo a transferência de
tecnologia. Estes e outros aspectos implicam numa resistência ao uso de tecnologias
naquele meio. Como resultado, os índices de produtividade da construção civil são em
geral mais baixos que de outros setores, inclusive nos países industrializados (AYRES
FILHO; SCHEER, 2013).
459
O baixo desenvolvimento tecnológico nos processos construtivos implica
também na falta de controle adequado desses mesmos processos e dos produtos
utilizados, acarretando aumento do desperdício, e consequentemente, em maiores
custos. A dificuldade para a colaboração entre as diversas partes interessadas e para
a troca de informações, por exemplo, traz implicações tanto para o planejamento
quanto para a construção do edifício. A falta de interoperabilidade entre os sistemas,
ou seja, softwares de diferentes desenvolvedores não permitirem troca de dados, ou
quando permitirem ocorrer perdas de dados, impedindo que se opere sobre eles, é
outro exemplo. Uma pesquisa feita nos EEUU em 2002 informou que a
interoperabilidade inadequada foi responsável pelos aumentos de US$ 63,50/m2 em
novas construções e de US$ 2,53/m2 para operação e manutenção (EASTMAN et al.,
2014).
Por outro lado, fatores econômicos e sociais sempre pressionaram a indústria da
construção, exigindo produtividade. A publicação da NBR 15575 (ABNT, 2013),
conhecida como Norma de Desempenho, trouxe para o foco dos projetos o
comportamento em uso das edificações, e não mais apenas a prescrição de como
devem ser construídas. Esta norma, que estabelece entre os requisitos do usuário a
sustentabilidade e a habitabilidade, que por sua vez considera os desempenhos
térmico, lumínico e acústico como variáveis fundamentais, aumenta a importância do
projeto e a responsabilidade dos profissionais nele envolvidos. O usuário/proprietário
passa a ter direitos e deveres de consumidor, responsável pelo correto uso, operação
e manutenção da edificação. Mas para isso precisa receber informações corretas e
confiáveis vindas da construção, assim como mantê-las atualizadas durante todo o
ciclo de vida da edificação.
Diante de tais resultados, e de demandas cada vez maiores e sofisticadas,
inclusive pelas exigências de um mercado cada vez mais globalizado, faz-se
necessário um projeto mais inteligente e bem estruturado, com gestão prévia dos
dados. A representação 2D tradicional do projeto, composta de diversos desenhos
interrelacionados mas independentes, que vão sendo executados à medida que o
projeto é desenvolvido, fica sujeita a correções por omissões e/ou erros, ou por
necessidade de compatibilização com outros projetos. Na atualidade, é preciso as
“etapas do projeto e do planejamento terem um desenvolvimento integrado com as
atividades e os principais agentes envolvidos para uma maior qualidade e
desempenho do empreendimento com utilização da Tecnologia da Informação.”
(WITICOVSKI; SCHEER, 2013, p.403).
460
2.1 Desenho Técnico e CAD
Na vivência em escritório de arquitetura e na participação em eventos da área, era
perceptível que os CADs geométricos prometiam uma revolução, o que gerou muitas
pesquisas e promoveu a implantação de laboratórios de Computação Gráfica pelos
cursos de Arquitetura no Brasil. Embora tenham se popularizado e continuem sendo
utilizados, a aceitação do CAD geométrico não foi imediata, pois seu uso envolvia a
familiarização com a tecnologia digital, até então mais restrita aos profissionais de
informática, além do investimento em máquinas e programas específicos.
Como em qualquer processo de automação, as vantagens eram evidentes. Entre
elas, maior produtividade e facilitação na transmissão de dados, reprodução e
arquivamento. Mas atualmente percebe-se que os CADs geométricos apenas
substituíram os desenhos tradicionalmente feitos a lápis ou a nanquim sobre folhas de
papel, por impressões também em papel a partir dos arquivos digitais, sem alteração
dos processos.
As projeções ortográficas e o desenho técnico, com suas respectivas
convenções, evoluíram a partir da mídia tradicional: o plano bidimensional do papel. O
papel foi substituído pela tela do computador, mas nos desenhos técnicos digitalizados
as informações permaneceram fragmentadas, desestruturadas. A chance de erro ao
efetuar revisões ou alterações em projetos representados com auxílio do computador
foi mantida, uma vez que a leitura e as modificações continuavam sendo feitas
desenho a desenho, que poderiam estar em plantas, layers, ou arquivos diferentes.
A comunicação e a interação entre os projetos das diversas disciplinas presentes
na edificação através dos desenhos técnicos tradicionais também é problemática. A
verificação de compatibilzação é realizada através de sobreposição dos desenhos,
que por utilizarem convenções diferentes, podem ter sua visualização prejudicada. E
se as interferências não forem detectadas em projeto, só serão perceptíveis durante a
obra, provocando retrabalho, atraso, custo.
Uma pesquisa identificou os seguintes problemas na representação gráfica em
2D dos projetos: i) omissão, seja de informações aparentemente óbvias ou de
representações; ii) simplificação, pela dificuldade de representação na escala
determinada; iii) simbolismo, pela desconexão formal entre o símbolo e o objeto
representado; iv) ambiguidade, pelo uso de uma mesma simbologia para mais de um
objeto; v) fragmentação, pois a informação fica distribuída em desenhos diferentes,
que também podem ficar em folhas diferentes (TONISSE; GOES; SANTOS, 2013).
461
O CAD 3D não solucionou os problemas. Apesar de seus desenhos
representarem tridimensionalmente o edifício e permitirem extração de desenhos,
algumas representações precisam de inserção manual. Assim, o produto destes
softwares não pode ser considerado como modelo. Modelo é a representação
tridimensional de uma edificação que seja equivalente a um protótipo, a uma
construção virtual, o que só pode ser obtido através dos softwares paramétricos.
O CAD paramétrico não pode ser considerado como uma evolução do CAD
geométrico, visto que foram duas vertentes da tecnologia CAD que surgiram
praticamente juntas, mas a utilização do software paramétrico induz a uma evolução
nos processos de projetação e representação das edificações.
É provável que os desenhos técnicos permaneçam durante um bom tempo como
elemento de comunicação entre projetistas e obra, mas a concepção se altera. As
representações gráficas em 2D, geradas automaticamente a partir do modelo, passam
a assumir a posição correta dentro do processo projetual: no final, como os demais
relatórios/documentações (SANTOS, 2012).
Os modelos paramétricos possuem diversas capacidades para a representação.
Como seus elementos são interconectados e integrados, é possível efetuar correções,
ditas de baixo nível, de forma automática (em caso de alteração no pé-direito, a
parede se redimensiona para manter-se junto ao teto), assim como detectar omissões,
conflitos ou inconsistências. Todas “(…) essas capacidades levam a desenhos mais
precisos, à elaboração mais rápida e produtiva de desenhos e à melhoria na qualidade
final do projeto.” (EASTMAN et al., 2014).
Mas o simples uso do CAD paramétrico, a projetação com uso do modelo não
produz a evolução completa, a verdadeira mudança de paradigma: o conceito BIM,
oficialmente traduzido pela ABNT como Modelagem da Informação da Construção.
2.2 BIM – Building Information Modeling
A Modelagem da Informação da Construção, para ser completa, pressupõe
compartilhamento e interoperabilidade. Compartilhamento porque se o modelo deve
representar virtualmente a construção, deve possuir todos os elementos da construção
real. Mas compartilhamento vai além dos projetistas. Proprietários, incorporadores e
usuários finais também podem e devem fazer uso do modelo como fonte de
informação. A interoperabilidade diz respeito a outra função do modelo, tal como
servir a simulações de desempenho (conforto térmico), ou de segurança (rotas de
462
fuga), sendo preciso garantir a interoperabilidade entre os sistemas do modelo e dos
softwares para simulação, possibilitando que os dados sejam intercambiáveis, sem
perdas durante o processo.
Eastman et al. (2014) faz uma lista dos benefícios do uso do BIM, separando-os
por fase de projeto. São eles: i) benefícios na pré-construção para o proprietário –
avaliação da viabilidade, qualidade e desempenho do empreendimento; ii) benefícios
no projeto – visualização antecipada, correções automáticas, geração de desenhos,
colaboração antecipada dos projetistas, estimativa de custos, incremento da eficiência
energética e sustentabilidade; iii) benefícios para construção e fabricação –
sincronização do projeto e planejamento da obra, descoberta de erros e omissões
antes da obra, reação rápida a problemas no canteiro, servir de base para
componentes fabricados, melhorar a implementação e técnicas de construção enxuta,
sincronização da aquisição de materiais com o projeto e a construção; iv) benefícios
pós-construção – melhor gerenciamento e operação; integração entre sistemas de
operação e facilidades.
Sendo o modelo parametrizado a base do projeto, é provável que no futuro seja
desnecessário imprimir desenhos técnicos. Com o avanço tecnológico, também é
possível estes deixem de ser a linguagem mais eficiente para a AEC. Telas digitais, ou
outras formas de visualização como projeções tridimensionais deverão trazer maiores
possibilidades, com as visualizações sendo obtidas por demanda. O acesso aos
modelos durante a existência das edificações também precisa estar garantido.
Portanto, as novas soluções devem prever tanto a inclusão digital da mão de obra das
construções, quanto solucionar questões relativas à visualização e operação dos
modelos executados em diferentes softwares ou versões durante toda a vida útil da
edificação, que pode durar décadas.
A mudança de paradigma também afetará as relações empresariais. Novas
habilidades, novos papéis, novos postos de trabalho deverão aparecer com a
implantação do BIM, e uma das primeiras deverá ser o gerente de modelo. Uma vez
que todos os projetos deverão ser inseridos num único modelo, é necessário que
alguém gerencie os acessos e as alterações necessárias. Os CADs parametrizados
precisam de um banco de dados bem mais detalhado do que os blocos dos CADs
geométricos, então deverá haver uma demanda inicial não apenas por modeladores
de projeto, mas por modeladores de componentes específicos.
Eastman et al. (2014) ainda informa que experiências com ensino de BIM em
cursos de graduação de Engenharia Civil verificaram maior facilidade no aprendizado
463
do BIM, aparentemente mais intuitivo, do que no aprendizado do desenho técnico e
das ferramentas de CAD geométrico. Ele também afirma que deverá existir uma fase
de transição onde teremos desenhistas, detalhadores e projetistas, e que
posteriormente os escritórios devem manter uma divisão entre projetistas e
documentadores, até que, finalmente, todos os projetistas sejam capazes criar e
gerenciar os próprios modelos.
3 Conclusão
A Modelagem da Informação da Construção é um novo paradigma no setor de AEC. O
uso de modelos parametrizados como base para a projetação traz implicações tanto
nas relações de trabalho quanto nos processos de projeto, pois trata-se de uma nova
forma de concebê-los e de representá-los. Os desenhos técnicos 2D, tradicionalmente
usados na elaboração dos projetos, passam à categoria de documentação a ser
extraída automaticamente dos modelos ao final do processo, consequentemente
sendo mais precisos e consistentes.
Os desenhos técnicos tradicionais ainda são, e deverão continuar sendo por
algum tempo, a principal linguagem entre projetistas e executores das edificações.
Mas no futuro esses desenhos 2D deverão ser substituídos por novas formas de
comunicação, apoiadas em novas tecnologias, que provavelmente permitirão o acesso
a partir das respectivas demandas. Serão necessárias, portanto, maiores reflexões
sobre o futuro do ensino do desenho técnico.
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