Automação e IoT (Internet das Coisas) em Edifícios Modernos

Nos últimos anos, a automação e a Internet das Coisas (IoT) têm se destacado como pilares fundamentais na transformação dos edifícios modernos. Enquanto a automação se refere à aplicação de tecnologias que permitem o controle e a operação de sistemas de forma independente, a IoT conecta dispositivos e sistemas para compartilhar dados e executar ações de maneira integrada. Em edifícios, essas inovações englobam desde sistemas de iluminação e climatização inteligentes até sensores que monitoram a segurança e o consumo de energia, promovendo maior eficiência e conforto.

A evolução tecnológica desempenhou um papel crucial na popularização da automação e da IoT. O avanço de sensores mais acessíveis, redes de alta velocidade e plataformas de inteligência artificial possibilitou que residências se tornassem “inteligentes”, adaptando-se às necessidades dos usuários em tempo real. Além disso, a integração dessas tecnologias com softwares de gestão predial oferece uma visão holística do desempenho do edifício, permitindo intervenções rápidas e estratégias de manutenção.

Não é apenas uma tendência, mas uma necessidade em um mundo cada vez mais urbano e sustentável, reduzindo custos operacionais e melhoram a experiência dos ocupantes. Por essas razões, arquitetos, engenheiros e gestores têm adotado essas soluções como elementos indispensáveis no planejamento e execução de projetos modernos.

Benefícios da Automação e IoT em Edifícios

Um dos principais benefícios é a eficiência energética, que resulta em significativa redução de consumo e custos operacionais. Sistemas inteligentes de iluminação, climatização e gerenciamento de energia ajusta automaticamente os níveis de uso com base na ocupação e nas condições ambientais. Por exemplo, sensores podem desligar luzes em áreas desocupadas ou otimizar o uso do ar-condicionado conforme a temperatura externa. Além de diminuir os gastos, essas tecnologias ajudam a reduzir a pegada de carbono, contribuindo para metas globais de sustentabilidade.

Outro destaque é o conforto proporcionado pela personalização. Com a automação e a IoT, os edifícios se adaptam às preferências dos ocupantes, criando ambientes mais agradáveis e funcionais. Desde a configuração de iluminação e temperatura ideais até sistemas de som e cortinas automatizadas, tudo pode ser ajustado para atender às necessidades individuais. Essas soluções também permitem o controle remoto por meio de aplicativos, oferecendo praticidade e maior controle aos usuários em suas rotinas diárias.

A sustentabilidade também é amplificada pela integração com tecnologias verdes e sistemas de monitoramento em tempo real. Edifícios inteligentes podem aproveitar fontes de energia renovável, como painéis solares, enquanto sistemas de IoT monitoram e otimizam o uso desses recursos. Além disso, a manutenção preditiva é outro benefício crucial, permitindo que falhas sejam identificadas antes que se tornem problemas maiores. Sensores conectados fornecem dados em tempo real sobre o desempenho de equipamentos, ajudando a prolongar sua vida útil e a reduzir custos com reparos emergenciais. Essa abordagem proativa melhora a eficiência operacional e garante a continuidade das atividades no edifício.

A adoção de IoT em edificações pode ter 15% a 30% de economia no consumo de energia através dos sistemas inteligentes de controle de iluminação e climatização, um exemplo seria sensores de presença e termostatos inteligentes. Os sensores de presença detectam automaticamente a ocupação de um ambiente e ajusta o uso de energia, desligando luzes ou equipamentos quando o espaço está vazio, em escritórios, luzes desnecessariamente acesas durante o horário de almoço podem ser desligadas automaticamente. Ademais, um termostato inteligente economiza energia ao ajustar automaticamente a temperatura dos ambientes com base na ocupação, hábitos do usuário e condições externas. Ele evita o funcionamento desnecessário dos sistemas de climatização, reduzindo desperdícios ao desligar ou diminuir o uso quando o ambiente está vazio também, além disso, sua capacidade de programação e controle remoto permite otimizar o consumo de energia.

Tecnologias e Dispositivos Utilizados

Os sensores fazem parte elementos de automação e na Internet das Coisas, responsáveis por coletar dados sobre o ambiente. Eles monitoram variáveis como temperatura, umidade, luminosidade, ocupação e qualidade do ar, permitindo que os sistemas ajustem automaticamente suas operações para melhorar a eficiência e o conforto. Por exemplo, sensores de presença podem ativar ou desativar a iluminação em áreas específicas, enquanto sensores de qualidade do ar ajustam sistemas de ventilação para manter um ambiente saudável. Esses dispositivos funcionam como os “olhos e ouvidos” de um edifício inteligente, fornecendo informações em tempo real para otimizar o desempenho e reduzir desperdícios.

Para que esses sensores e outros dispositivos conectados funcionem de maneira integrada, são utilizados protocolos de comunicação como Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth e Z-Wave. O Wi-Fi é amplamente usado em aplicações que exigem alta velocidade de dados e conectividade contínua, enquanto Zigbee e Z-Wave são ideais para redes com muitos dispositivos e baixo consumo de energia. Bluetooth, especialmente em sua versão de baixo consumo (BLE), é eficiente para conexões de curto alcance. Além disso, plataformas de gerenciamento de edifícios inteligentes (BMS – Building Management Systems) centralizam o controle e o monitoramento de sistemas como iluminação, climatização e segurança. Essas plataformas utilizam dados capturados pelos sensores e comunicados por esses protocolos para oferecer uma visão integrada do desempenho do edifício, permitindo ajustes automáticos, maior eficiência energética e manutenção preditiva.

Desafios e Considerações

A implementação dessa tecnologia traz desafios significativos, especialmente em relação à segurança cibernética. A conectividade entre dispositivos e sistemas cria vulnerabilidades que podem ser exploradas por ataques cibernéticos, comprometendo dados sensíveis e o funcionamento do edifício. Proteções robustas, como criptografia, autenticação multifator e atualizações regulares de software, são essenciais para mitigar esses riscos. Além disso, a conscientização sobre práticas de segurança entre os gestores e ocupantes é crucial para minimizar ameaças e garantir que a infraestrutura IoT opere de maneira confiável e segura.

Outro desafio importante é a interoperabilidade entre dispositivos e sistemas de diferentes fabricantes. A falta de padrões universais pode dificultar a integração, aumentando a complexidade e os custos de implementação. O custo inicial, aliás, é uma barreira considerável, já que sensores, protocolos de comunicação e plataformas de gerenciamento exigem investimentos significativos. Além disso, a adoção dessas tecnologias requer treinamento especializado para que os usuários e gestores possam operar e manter os sistemas de forma eficiente. Sem a capacitação adequada, há o risco de subutilização das soluções ou de erros operacionais, o que pode comprometer os benefícios esperados da automação e da IoT.

Futuro da Automação e IoT em Edifícios

O futuro das tecnologias inteligentes está intimamente ligado ao avanço de inovações como inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina. Essas tecnologias prometem transformar ainda mais a maneira como os edifícios funcionam, permitindo que sistemas não apenas respondam a dados em tempo real, mas também antecipe necessidades e otimizem processos de forma autônoma. Por exemplo, algoritmos de IA poderão prever padrões de consumo energético, ajustando sistemas de climatização e iluminação de maneira proativa, com base em comportamentos e condições ambientais passadas. Além disso, a integração de IA com dispositivos conectados permitirá a personalização ainda mais precisa dos ambientes, melhorando o conforto dos ocupantes e a eficiência dos edifícios.

Outra tendência crescente é a integração da automação e IoT com as cidades inteligentes. A conexão entre edifícios e infraestruturas urbanas permitirá uma gestão mais eficiente de recursos e serviços, como transporte, saúde e segurança. Edifícios inteligentes poderão interagir com sistemas de mobilidade urbana, ajustando o uso de energia com base em padrões de tráfego, por exemplo, ou otimizando a distribuição de água e energia conforme a demanda da cidade. A expansão da automação em edifícios também deve se estender para novas áreas, como espaços comerciais e industriais, onde a eficiência operacional e a sustentabilidade se tornarão cada vez mais essenciais. O futuro aponta para um ecossistema interconectado, onde edifícios e cidades funcionam de maneira integrada e inteligente, promovendo uma qualidade de vida mais alta e um uso mais sustentável dos recursos.

Conclusão

O uso de tecnologias inteligentes nos edifícios está transformando não apenas a maneira como eles operam, mas também como interagem com seus ocupantes e com o ambiente urbano ao seu redor. Soluções que promovem a personalização, eficiência energética e sustentabilidade se tornaram essenciais para atender às demandas de um mundo cada vez mais conectado e consciente dos recursos naturais. Embora desafios como segurança cibernética e interoperabilidade ainda precisem ser superados, o avanço contínuo dessas inovações promete um futuro mais inteligente e eficiente. A integração de inteligência artificial, aprendizado de máquina e cidades inteligentes, por exemplo, abre portas para um ecossistema interconectado, no qual os edifícios desempenham um papel fundamental na otimização de recursos e na melhoria da qualidade de vida.

Com a popularização e difusão da internet, a indústria têm se dedicado ao desenvolvimento de tecnologias interconectadas. Ou em termos técnicos, objetos com interconexão por IOT (Internet of Things) cuja tradução literal significa a Internet das Coisas, que se refere a interconexão entre os objetos e a internet. Popularmente, o IOT é a interconexão responsável por sincronizar o celular aos eletrodomésticos, carros, wearables (dispositivos tecnológicos utilizados como roupa tais como relógios, óculos, aparelhos auditivos), chaves, mesas, espelhos, entre outros.

No universo BIM tal conceito é vislumbrado no Digital Twin, um conjunto de componentes digitais (modelos, documentos e conjuntos de dados) que refletem todo o ciclo de vida do ativo, ou seja, corresponde a uma réplica digital de um elemento físico, com grande riqueza em dados.

Internet das Coisas no BIM / Fonte: VivaDecora

BIM + IOT?

Com a automação de edifícios se tornando a solução mais eficiente em segurança, praticidade, economia e sustentabilidade, o IOT é vinculado ao Digital Twin para obter controle sobre os edifícios. De modo geral, o Digital Twin se torna um ativo capaz de receber informações, codificá-la ou até mesmo realizar funções automáticas no modelo físico, a partir da varredura de sensores, ou captura de câmera, ou através de intervenção manual no modelo digital. Outro ponto relevante é o poder do “I” do BIM, os softwares como Revit, Revit MEP, Archicad, Vectorworks e Sketchup deverão incorporar tais riqueza de informações no formato nativo e no IFC. Para elucidar melhor cada uma das soluções nós da SPBIM, separamos algumas aplicações práticas do BIM em cada uma delas.

SEGURANÇA/MANUTENÇÃO:

Futuramente será comum identificar no BIM 7D (Dimensão responsável por operação e manutenção) após a execução a configuração/automatização na fase As built (LOD avançado) a possibilidade de vincula-lo ao IOT para avisar ou até mesmo desligar certos sistemas, quando existir qualquer situação atípica, como detecção de algum vazamento de gás ou hidráulico, ou acesso de pessoas não autorizadas a determinada área, ou em usos como prevenção de desastres por exemplo, através do modelo é possível ter a reflexão para tomada de decisão, uma ação preventiva antes de ocorrer situações catastróficas ou de grande perda patrimonial.

PRATICIDADE:

Após a execução e configuração/automatização do as built é possível vinculá-lo a IOT para automatizar e realizar funções como irrigação de jardins, ou no controle de qualidade de sistemas como climatização, exaustão/ventilação, ou uma pré configuração de iluminações das áreas de vivência de um edifício, ou no fechamento/abertura de determinada cobertura/abertura em função do clima. Imagine ter o controle de acessos através de biometria ou reconhecimento facial. Será possível até mesmo obter a transmissão de informações (dados) em tempo real, como a quantidade de vagas disponíveis em um estacionamento.

ECONOMIA/SUSTENTABIBLIDADE:

Após a execução e configuração/automatização do As built é possível vinculá-lo ao IOT para detectar e até corrigir situações de desperdício, como desligar torneiras abertas por muito tempo, acionar responsável em caso de vazamentos ou discrepância em consumo, tais como denunciar mal funcionamento de equipamentos, ou seu uso indevido.

APLICAÇÃO PRÁTICA DO IOT VÍNCULADO AO BIM

Além das funcionalidades comuns de automatização já listadas anteriormente, o Digital Twin também poderá ser usado em treinamentos e simulações para qualificação profissional; e até mesmo operações a distância. A Petrobrás por exemplo, em seu Centro de Excelência em Análises e IA (Inteligência Artificial), inaugurado em 06 outubro de 2020, já começa o uso de tal artificio.

De acordo com Nicolas Simone, diretor-executivo de Transformação Digital da Petrobras, apresentou o projeto de capacitação e controle remoto através do uso do digital twin, que a princípio está sendo implantado como projeto piloto na plataforma P-50, que opera no campo de Albacora Leste, na Bacia Campos.

O piloto prevê o remonte de ideias e ações para reduzir custos e aumentar eficiência e segurança nas operações, pois preveem o acesso, controle e treinamento sem a necessidade de ir até a plataforma, sincronizando apenas as intervenções na plataforma através do gêmeo digital. O projeto do Digital Twin da P-50 é um desenvolvimento em parceria com a Repsol Sinopec Brasil, AVEVA, Senai RJ e Senai Cimatec.

Caso queira ler um conteúdo especifico sobre integração com automação e robótica no BIM, escrevemos um artigo interessante: Arduino e BIM.

CONCLUSÃO:

Nós da SpBIM compreendemos o avanço das tecnologias IOT e entendemos a importância de implantação da sua interconexão em BIM, pois além de uma alternativa futura para o controle e desempenho de edifícios, em quadro pandêmicos, tal como a vivenciada neste ano de 2020, tal sistema pode garantir a segurança sem afetar o funcionamento de edifícios essenciais para estabilizar a economia.

Agentes como o BIM manager munidos de um Plano de Execução BIM, BIM Mandate e padrões de EAP serão essenciais para tal a continuidade do BIM e ser utilizado posteriormente no IOT e o BIM 7D por exemplo. O Decreto BIM buscara futuramente incorporar o uso do IOT através do plano de implantação nacional (democracia no BIM) para cuidados do patrimônio com operação e manutenção após o sucesso da implantação prevista do BIM3D, BIM4D e BIM5D.