BIM PARA A SEGURANÇA DO TRABALHO NA CONSTRUÇÃO …

Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN 2358-5420 - 23ª edição – Março de 2020 - página 1 de 7

BIM PARA A SEGURANÇA DO TRABALHO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Renata Degraf Miara (Engenheira Civil e Mestranda do PPGECC - UFPR); [email protected]

Prof. Dr. Sergio Scheer (Engenheiro Civil e Professor do PPGECC - UFPR)

Resumo: O objetivo geral deste artigo foi identificar oportunidades para a utilização da

Modelagem da Informação da Construção (BIM) na prevenção e redução dos acidentes de

trabalho em obras da construção civil brasileira. Por se tratar de uma pesquisa que estuda

uma nova solução para tratar de um problema real, o método adotado foi Design Science

Research (DSR). Para identificação das principais oportunidades foram explorados estudos

a respeito do tema na bibliografia recente, incluindo: artigos, teses e dissertações – através

de uma revisão sistemática da literatura. O resultado da pesquisa foi uma matriz de

aplicação do BIM na construção, para auxiliar engenheiros e arquitetos a tomarem a melhor

decisão em relação à qual funcionalidade do BIM explorar para mitigar riscos e acidentes

nas obras.

Palavras-chave: BIM; Construção; Projeto; Segurança; Trabalho.

BIM for work safety in construction industry

Abstract: The main goal of this paper was to identify opportunities for Building Information

Modeling (BIM) in the prevention and reduction of work accidents in Brazilian construction

works. Because it is a research that studies a new solution to address a real problem, the

method adopted for the research was Design Science Research (DSR). To identify the main

opportunities, studies on the topic were explored in the recent bibliography, including:

articles, thesis and dissertations - through a systematic literature review. The result of the

research was a matrix of application of BIM in construction, to help engineers and architects

make the best decision as to which functionality of BIM to explore in order to mitigate

construction hazards and accidents.

Keywords: BIM; Construction; Design; Safety; Work.


1. INTRODUÇÃO

O setor da construção civil no Brasil apresenta elevados índices de acidentes de

trabalho, conforme ilustra o Gráfico 1.

Gráfico 1 – Número de acidentes de trabalho por ano no setor da construção civil

Fonte: Elaborado pelo autor.

Dados: Brasil (2017).

Os acidentes contabilizados são divididos em três categorias: típico, de trajeto ou

referente à doença de trabalho. Sendo a primeira categoria os acidentes propriamente ditos,

que acontecem no ambiente de trabalho e não tem causa relacionada à doenças. Embora o

número de acidentes venha diminuindo ao longo dos anos, de 2015 à 2017 passou da

ordem de 15 para 9 mil, este ainda é um número expressivo.

Os acidentes no setor da construção civil têm sido constantemente associados à

negligência, imperícia e imprudência, bem como a condições de trabalho e atitudes

inseguras. No entanto, parte deles parece estar associada também a condições de projeto.

Considerando que um dos meios mais eficazes de prevenir os riscos seria eliminá-

los na fonte, uma prevenção através do projeto seria capaz de reduzir acidentes. No entanto

para um projeto seguro ideal, seria necessária uma avaliação de risco completa de cada

componente do projeto, possibilitada somente através de uma completa integração e

conhecimento dos processos da construção (KAMARDEEN, 2010).

Esta integração poderia ser facilitada através do Building Information Modeling (BIM)

ou Modelagem da Informação da Construção, em português, um dos mais recentes

desenvolvimentos na indústria da arquitetura engenharia e construção (AZHAR, 2011).


BIM é um conjunto de tecnologias, informações e processos combinados a

plataformas digitais para auxiliar a projeção e o gerenciamento de uma edificação em todas

as suas etapas. Através do uso do BIM um modelo digital acurado do projeto é construído

(CBIC, 2017). Essa tecnologia pode ser aplicada a todo o ciclo de um empreendimento ou

em apenas algumas fases, trazendo mais facilidade e integração aos engenheiros e

arquitetos.

O uso do BIM permite uma visualização completa do empreendimento durante o

processo de projeto. O que facilita a identificação antecipada dos perigos relacionados aos

futuros processos construtivos, permitindo que os projetistas eliminem ou reduzam os riscos

antes do início do trabalho. Onde não é possível remover os perigos, os trabalhadores

podem ser preparados com antecedência e os controles apropriados implementados.

Esta pesquisa tem como objetivo geral identificar oportunidades para a utilização da


trabalho em obras da construção civil brasileira.

Para delimitar a investigação foram determinados alguns objetivos específicos:

• Identificar os estudos recentes de aplicação de BIM e segurança do trabalho;

• Avaliar em quais tipos de obras estes estudos foram aplicados;

• Identificar quais os métodos foram utilizados para cada tipo de obra;

• Estabelecer correlação entre os métodos e suas aplicações através de uma

matriz.

O resultado da pesquisa será então uma matriz de aplicação do BIM na construção,

para auxiliar engenheiros e arquitetos a tomarem a melhor decisão em relação à qual

funcionalidade do BIM explorar para mitigar riscos e acidentes nas obras.

Esta matriz, será representada por uma tabela, e relacionará os tipos de obras e

funcionalidades BIM, identificando as melhores aplicações para cada situação.


2. METODOLOGIA

Pesquisas com o objetivo de estudar o projeto, a concepção ou mesmo a resolução

de problemas reais não conseguem se sustentar exclusivamente com o paradigma das

ciências naturais e sociais (DRESCH et al., 2015). A partir desse questionamento, em

diversas áreas do conhecimento, como engenharia, arquitetura e gestão, surgiu um novo

paradigma epistemológico para a condução de pesquisas, chamado Design Science.

A Design Science, ciência do projeto ou do artificial, se dedica a propor formas de

criar artefatos que tenham certas propriedades (SIMON, 1996).

Lukka (2003) apresenta os principais elementos dessa abordagem metodológica.

Esses elementos consistem em: (i) enfatizar os problemas do mundo real que possuam

relevância para serem solucionados na prática; e (ii) conectar-se a um conhecimento teórico

prévio; para (iii) produzir uma construção inovadora que solucione o problema inicial

definido; que resulte (iv) no funcionamento prático da solução, a partir da tentativa de

implementação da construção desenvolvida; e (v) na contribuição teórica do estudo, a partir

das descobertas empíricas realizadas.

Tendo em vista o contexto apresentado e os itens enumerados acima, justifica-se a

escolha da DSR para o presente trabalho por três motivos: o tipo do problema abordado, o

caráter da pesquisa a ser desenvolvida e o tipo do resultado pretendido.

O presente trabalho refere-se a uma pesquisa a respeito das principais

oportunidades para redução de acidentes de trabalho a partir da utilização do BIM, e visa

propor a definição dessas oportunidades a partir de uma matriz de escolha. O caráter da

pesquisa a ser desenvolvida é de inovação tecnológica, por fazer uso da Modelagem da

Informação da Construção e buscar melhorias de processo com uso de tecnologias de

informação.

Logo, trata-se de uma pesquisa que propõe criar um novo processo capaz de lidar

com um problema real. Por essa razão adotou-se o paradigma do “Design Science

Research” ou "Ciência do Projeto", também denominado “Constructive Research”.

Para identificação das principais oportunidades serão explorados estudos a respeito

do tema na bibliografia recente, incluindo: artigos, teses e dissertações – através de uma

revisão sistemática da literatura. Dessa forma será determinado o estado-da-arte do tópico

abordado.


Estes estudos serão separados conforme o tipo de abordagem e o tipo de obra

estudada. Dessa forma será possível avaliar quais as técnicas ideais para cada tipo de obra

específica e, portanto, elaborar a matriz de seleção.

A revisão sistemática da literatura foi realizada utilizando a base de dados Scopus e

os temos de busca selecionados foram: “BIM” e “construction safety”. O protocolo da coleta

de dados está no Anexo A. Os artigos encontrados foram então selecionados conforme

ilustra o Quadro 1.

Quadro 1 - Revisão sistemática da literatura

SCOPUS "BIM" e "construction safety" 94 artigos encontrados

Artigos publicados em revistas 41 artigos selecionados Artigos em inglês e/ou português 36 artigos selecionados

Relacionados à engenharia 33 artigos selecionados Selecionados após leitura de títulos e resumos 19 artigos selecionados

Fonte: Elaborada pela autora.

O resultado da revisão sistemtática da literatura foi um total de 19 artigos

selecionados. Estes artigos foram selecionados por representarem casos de aplicação do

BIM na segurança do trabalho na área específica de engenharia.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

O papel dos engenheiros e arquitetos projetistas tem sido tradicionalmente projetar

uma construção de forma que ela se adapte aos códigos locais aceitos.

A segurança dos trabalhadores da construção fica a cargo do contratante e/ou

empreiteiro. No entanto, os projetistas podem ter uma forte influência sobre a segurança de

uma construção. A capacidade de influenciar a segurança da construção versus o tempo é

descrita no Gráfico 2.


Gráfico 2 - Habilidade de impactar a segurança por etapa do projeto

Fonte: Adaptado de KAMARDEEN, 2010.

Conforme ilustra o Gráfico 2, verifica-se que a capacidade de influenciar a segurança

diminui à medida que o cronograma de um projeto avança e se passa do conceito para o

início da obra.

O momento ideal para influenciar a segurança ocorre portanto durante as fases de

levantamento, estudo preliminar e anteprojeto. Nessas fases, os projetistas podem

influenciar a segurança da construção fazendo melhores escolhas.

Por definição, prevenção através do projeto é uma metodologia aplicada às várias

fases do processo de projeto para identificar e mitigar riscos e perigos que serão

encontrados por trabalhadores da construção civil durante a construção (KAMARDEEN,

2010).

No conceito BIM, as características físicas da construção são representadas na sua

geometria, enquanto as demais informações funcionais são agregadas a essa edificação.

Essas informações tem por propósito integrar os agentes e disciplinas envolvidas no

desenvolvimento de um projeto em todas as suas fases.

BIM se apresenta então como um modelo com diversas camadas de informação,

organizadas de forma sistemática, de modo que possam ser acessadas no tempo certo e da

forma correta.


De acordo com Calvert (2013), podemos fazer as seguintes classificações de

dimensões para o BIM: 3D trata das dimensões tridimensionais, próprias do modelo; 4D

trata do planejamento na dimensão de tempo; 5D trata do orçamento ou seja da dimensão

custo; 6D incorporara a sustentabilidade e 7D trata da operação e manutenção da edificação

ao longo de seu ciclo de vida. Essas dimensões conforme retratado na Figura 1 são

classificadas conforme o tipo de informação e finalidade desejada para o modelo.

Figura 1 - Dimensões BIM

Fonte: Elaborado pela autora.

Conforme a Figura 1, a Segurança do Trabalho seria a dimensão 8D, pois um

modelo projetado em BIM pode oferecer informações suficientes para que se possa

identificar diversos problemas relacionados à segurança do trabalho antecipadamente

(KAMARDEEN, 2010). Essa dimensão consiste em prever possíveis riscos no processo

construtivo e operacional, adicionando componentes de segurança e indicativos de riscos.

Segundo Soeiro e Martins (2016) a utilização do BIM para a segurança de trabalho estaria

enumerada envolvendo os aspectos a seguir:

• Prevenção na fase de projeto;

• Simulação da construção para análise de riscos;

• Elaboração de contratos com garantias de níveis de prevenção;

• Utilização de dispositivos móveis durante a execução da obra;

• Localizadores para controle de operações;

• Análise de medidas de prevenção durante as fases de operação e manutenção.

Estes, foram então os aspectos considerados para relacionar os casos estudados, dos

19 artigos encontrados na revisão sistemática da literatura, conforme ilustra o Quadro 1.


Quadro 2 - Resultados da Revisão Sistemática da Literatura

N Autor Etapa

(Quando?)

Método (Como?)

Objetivo (Por quê?)

Ferramenta (Como?)

Tipo de obra

(Onde?)

1 Park e Kim (2013) Obra Utilização de dispositivos móveis Detecção e prevenção de acidentes Realidade aumentada Edifícios

2 Zhang et al. (2013) Projeto Simulação da construção Detecção e prevenção de acidentes Verificação de regras de forma

automática Edifícios

3 Chen e Liu (2015) Projeto Simulação da construção Detecção e prevenção de acidentes Verificação de regras de forma

automática Túneis

4 Zhang et al. (2015) Obra Localizadores Subsidiar a tomada de decisões em relação à segurança Tecnologia de posicionamento

GPS

Espaços

confinados

5 Zhang et al. (2015) Projeto Simulação da construção Detecção e prevenção de acidentes Verificação de regras de forma


6 Enshassi, Ayyash e

Choudhry (2016) Projeto Elaboração de contratos Aumentar a percepção dos contratantes quanto às vantagens do BIM Questionário Edifícios

7 Shen e Marks (2016) Obra Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho através de interface Sistemas de identificação de

riscos em BIM Edifícios

8 Zhang et al. (2016) Obra Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho através de interface Sistemas de identificação de

riscos em BIM Túneis

9 Choe e Leite (2017) Projeto Simulação da construção Detecção e prevenção de acidentes Visualização 4D Edifícios

10 Park, Kim e Cho (2017) Obra Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho através de interface Internet das coisas e sensores

wireless Edifícios

11 Riaz et al. (2017) Obra Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho através de interface Internet das coisas e sensores

wireless

Espaços

confinados

12 Cheung, Lin e Lin (2018) Obra Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho através de interface Internet das coisas e sensores

wireless Túneis

13 Hossain et al. (2018) Projeto Simulação da construção Detecção e prevenção de acidentes Verificação de regras de forma


14 Arslan, Cruz e Ginhac

(2019) Obra Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho através de interface

Sistemas de identificação de

riscos em BIM Edifícios

15 Golovina et al. (2019) Obra Localizadores Detecção e prevenção de acidentes Tecnologia de posicionamento

GPS Obras de terra

16 Jin et al. (2019) Projeto Simulação da construção Detecção e prevenção de acidentes Visualização 4D no BIM Edifícios

17 Khan et al. (2019) Obra Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho através de interface Sistemas de identificação de

riscos Obras de terra

18 Lee et al. (2019) Projeto Simulação da construção Detecção e prevenção de acidentes Verificação de regras de forma


19 Yuan et al. (2019) Projeto Prevenção na fase de projeto Detecção e prevenção de acidentes Verificação de regras de forma

automática

Edifícios



Os trabalhos foram então relacionados por tipo de obra e aplicação conforme os itens

descritos acima, no Quadro 2.

A partir da elaboração do Quadro 2, foi possível identificar as principais aplicações já

realizadas e verificou-se a ausência de aplicações de medidas de prevenção relacionadas

as fases de operação e manutenção das edificações.

No entanto, para aplicações nas etapas de obra e projeto, foi verificada uma

abrangência nos estudos para diversos tipos de obra, tais como: edifícios, obras de terra,

túneis e obras em espaços confinados. As principais tecnologias utilizadas nos casos

estudados foram:

• Realidade aumentada;

• Verificação de regras de forma automática;

• Tecnologia de posicionamento – GPS;

• Sistemas de identificação de riscos em BIM;

• Visualização 4D no BIM;

• Internet das coisas e sensores wireless.

A maior parte dos casos estudados (10 dos 19, ou 53%) tratou da aplicação do BIM na

obra – visando a redução de acidentes, conforme o Gráfico 3.

Gráfico 3 - Distribuição de casos conforme etapa



A maior parte destes estudos (8 dentre 19) utilizou dispositivos móveis para

acompanhar a execução das obras, como: realidade aumentada, sensores wireless e

sistemas de identificação de riscos automáticos – conforme ilustra o Gráfico 4.

Gráfico 4 - Distribuição de casos conforme tipo de aplicação


Outros estudos utilizaram de simulação da construção para análise dos riscos através

do modelo BIM, ou de localizadores para controle das operações. Outras opções

disponíveis, mais menos utilizadas foram a prevenção na fase do projeto propriamente dito,

através de relatórios elaborados ou de contratos com garantias dos níveis de prevenção.


A partir da revisão sistemática realizada foi possível estabelecer os principais tipos de aplicação BIM para os principais tipos

de obras, conforme ilustra o Quadro 3.

Quadro 3 - BIM na segurança do trabalho TIPO DE OBRA E

ETAPA MÉTODO OBJETIVO FERRAMENTA

EDIF

ÍCIO

S

Pro

jeto

Elaboração de contratos Aumentar a percepção dos contratantes quanto às vantagens

do BIM para a segurança do trabalho Questionário com profissionais

Prevenção na fase de projeto Auxiliar projetistas a identificar riscos no projeto Alertas de riscos no projeto

Simulação da construção Detecção e prevenção de acidentes Verificação de regras de forma automática, visualização 4D

Ob

ra

Utilização de dispositivos móveis Aumentar a identificação dos riscos em campo e melhorar a

comunicação entre trabalhadores e engenheiros

Realidade aumentada, internet das coisas, sensores,

aplicativos nos smartphones

ESP

AÇ

OS

CO

NFI

NA

DO

S

Ob

ra Localizadores Subsidiar a tomada de decisões em relação à segurança Tecnologia de posicionamento - GPS

Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho através de

interface Internet das coisas – Sensores wireless

OB

RA

S D

E

TER

RA

Ob

ra Localizadores Reduzir número de acidentes identificando riscos Tecnologia de posicionamento - GPS

Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho através de

interface Sistemas de identificação de riscos

TÚN

EIS

Pro

jeto

Simulação da construção Detecção e prevenção de acidentes Verificação de regras de forma automática

Ob

ra

Utilização de dispositivos móveis Monitoramento das condições de trabalho Sistemas de identificação de riscos e internet das coisas



Com a verificação das principais tecnologias abordadas foi então possível elaborar a matriz de decisão ilustrada no Quadro 4.

Quadro 4 - Matriz de decisão

Etapa do ciclo de vida Tipo de obra

Edifícios Conjuntos

habitacionais Obras de terra

Obras em túneis

Espaços confinados

Projeto

Verificação de regras X

Visualização em 4D da obra em andamento X

X

Alertas de risco durante projeto X

X

Obra

Dispositivos móveis

Drones

X X X

Realidade aumentada X

Localizadores

RFID X

X

GPS

X X X

Monitoramento de condições ambientais

Sensores

X X X



Com a matriz desenvolvida, engenheiros e arquitetos, poderão facilmente escolher

qual tecnologia adotar nesses cinco tipos de obras principais:

• Edifícios: edificações residenciais e/ou comerciais verticais, com diversas unidades

similares e andares com repetições;

• Conjuntos habitacionais: edificações residenciais e/ou comerciais horizontais, com

unidades similares repetidas em série;

• Obras de terra: obras principalmente de terraplenagem, estradas, pontes e/ou

viadutos, com grandes extensões horizontais;

• Obras em túneis: obras com grandes extensões horizontais em uma dimensão

apenas, realizadas abaixo da superfície;

• Espaços confinados: obras em espaços fechados em que existe a necessidade de

monitoramento constante das condições de trabalho.

A matriz de decisão, Quadro 4, deverá ser utilizada da seguinte forma: a partir da

determinação do tipo de obra, verificam-se as principais alternativas para a segurança do

trabalho utilizando a modelagem BIM.

Para obras de edifícios, por exemplo, conforme análise dos estudos encontrados,

verifica-se que seria melhor aproveitado o desenvolvimento de medidas de segurança na

etapa de projeto. A verificação de regras, visualização 4D e alertas de risco durante o

projeto poderiam mitigar os riscos existentes e proporcionar ao projetista base para

alterações.

No entanto, também seriam aproveitadas tecnologias como realidade aumentada. Esta

tecnologia poderia ser utilizada junto aos trabalhadores com o objetivo de fornecer

informações constantes durante a execução dos serviços e facilitar a tomada de decisões.

Poderiam ainda ser utilizados sensores, interligados através da internet das coisas, para

monitorar os trabalhadores e suas condições de saúde.

Nos casos de obras de terra, túneis e espaços confinados, a utilização de sensores

poderia ser ainda incorporada para:

• medir a segurança e estabilidade de taludes – para o caso das obras de terra;

• para medição de níveis d’água e níveis de oxigênio ou gases tóxicos – para

obras em túneis e/ou espaços confinados.

Essas medições deveriam então enviar relatórios para os gerentes de obras

verificarem instantaneamente a segurança nos canteiros, e favoreceriam o controle e

prevenção dos riscos.


4. CONCLUSÕES

Esta pesquisa teve como objetivo geral identificar oportunidades para a utilização da


trabalho em obras da construção civil brasileira. Pretendeu-se com este trabalho demonstrar

que novas tecnologias e processos de aprendizagem são essenciais para o

desenvolvimento do setor da construção e são o caminho a seguir por forma a tornar

novamente a construção uma indústria inovadora e competitiva.

O trabalho também tinha como objetivo auxiliar na criação de um ambiente em obra

que proteja o trabalhador, mas que também promova a proatividade em torno da segurança.

O resultado obtido foi uma matriz de aplicação do BIM na construção para mitigação

de riscos de acidentes de trabalho.

A matriz de decisão desenvolvida auxiliará então para atingir todos os objetivos, pois

servirá como base para engenheiros e arquitetos, gerentes de obra e projetistas, tomarem

as melhores medidas para incorporar a segurança de trabalho desde a etapa de projeto.

Hoje, medidas de segurança do trabalho, na indústria da construção são tomadas

somente nas etapas de obra.

Dessa forma, pode-se concluir que trazer a discussão da segurança do trabalho na

construção civil para as etapas de projeto pode ajudar a reduzir o número de acidentes.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Construção Civil

da Universidade Federal do Paraná (PPGECC-UFPR) e à Universidade Federal do Paraná

por proporcionarem a realização deste trabalho e por fomentarem a pesquisa científica no

Brasil. Agradecemos também aos professores, deste programa e desta Universidade, por

orientarem e colaborarem na realização desse trabalho.


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