Edificações inteligentes (ou smart buildings) é um termo que tem ganhado destaque nos últimos anos, seja como uma forma de pensar edificações mais eficientes e que tragam mais benefícios aos seus usuários ou interesse do setor imobiliário para achar um novo nicho de mercado.
Percebe-se que em muitos casos, o termo inteligente é utilizado de forma exagerada, sendo muitas vezes como uma forma de vender algumas tecnologias ditas inovadoras. Nessa ótica, como qualquer tecnologia pode se tornar obsoleta ao longo do tempo, muitos dos projetos de edificações considerados modernos, avançados e/ou inteligentes na sua época de construção, atualmente não são mais.
Edificações consideradas sustentáveis e saudáveis também são frequentemente associadas ao conceito de inteligência, já que são utilizados recursos de forma mais eficiente e permite que o usuário habite um ambiente de melhor qualidade. Entende-se como ambiente saudável aquele que possui ventilação e iluminação natural adequados, ausência de poluentes tóxicos, como compostos orgânicos voláteis (COVs), e que tenha bom conforto térmico, acústico, lumínico e olfativo.
Neste contexto, as certificações ou selos ambientais de edificações como o Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) ou Alta Qualidade Ambiental (AQUA-HQE), também começaram a ser associadas às edificações inteligentes, já que possuem muitos requisitos associados ao uso eficiente de recursos (água e energia), minimização da geração de resíduos e poluentes, conforto dos usuários, entre outros. No entanto, é importante ressaltar, que que a presença dessas certificações não garante um melhor desempenho e qualidade ambiental da edificação, mas sim, que ela possui condições adequadas para tal, de acordo com o escopo e regras da certificação escolhida.
Mais recentemente, um grande desafio do setor da construção civil é a produção de edificações de baixo carbono. Como as cidades, e, consequentemente as edificações são importantes fontes de emissão de gases de efeito estufa (GEE), elas têm um papel crucial para a mitigação das mudanças climáticas.
É também bastante comum a associação do termo inteligente ao emprego de tecnologias de automação predial, e, mais recentemente, com o emprego de tecnologias da chamada Quarta Revolução Industrial (ou Indústria 4.0), que envolve questões relacionadas à customização em massa, ao uso intensivo de dados (big data), aprendizado de máquina (machine learning), inteligência artificial, internet das coisas (Internet of Things - IoT) e computação em nuvem.
A partir desse contexto, o que seria uma edificação inteligente? Será apresentado aqui diferentes aspectos e estratégias que podem tornar as edificações mais inteligentes.
Novas formas e ferramentas de projeto e construção
O processo de projeto e construção de edificações também tem ficado mais inteligente, principalmente com a maior difusão do Building Information Modeling (BIM), que pode agilizar e melhorar a qualidade do projeto, auxiliar na gestão do tempo, custos durante a obra e gestão na etapa de manutenção. Somado ao BIM, ferramentas como a Realidade Aumentada e Realidade Virtual também prometem modificar o jeito de projetar e construir, sendo que muitos deles já estão presentes nos aplicativos de smartphones e tablets. O uso de drones já está facilitando o processo de vistoria das obras, inspeção de fachadas durante a manutenção, oferecendo maior rapidez e segurança.
Especificamente na etapa de construção a fabricação digital, a impressão 3D e o uso intensivo da computação e robótica avançada têm aparecido como uma das grandes próximas revoluções no setor de construção que tem o potencial de aumentar consideravelmente a produtividade e propiciar um processo mais limpo, com menor geração de desperdícios e resíduos. A produção em larga escala de construções que imitam a natureza ou sistemas biológicos (biomimética), como pavilhões biônicos, também tem um grande espaço com essas novas tecnologias.
Em alguns cursos de arquitetura e urbanismo e engenharia civil, empresas e instituições de pesquisa e inovação, já começam a se tornar mais comuns os laboratórios chamados Fab Labs. Esses laboratórios podem ser caracterizados como espaços de criatividade, aprendizado e inovação principalmente para o desenvolvimento de projetos inovadores. São normalmente equipados com diversos equipamentos como impressoras 3D, cortadoras a laser, plotters, computadores com software de desenho digital, equipamentos de eletrônica e robótica, e ferramentas de mecânica e marcenaria. Alguns Fab Labs podem ser acessados livremente, normalmente, com agendamento prévio, por exemplo em São Paulo (fablab Livre SP) e no Rio de Janeiro (Casa Firjan). Nessa ótica, esses ambientes podem ser vistos como ecossistemas importantes para a produção de edificações mais inteligentes.
Indo mais além, já existe um algoritmo, chamado de Finch, baseado em inteligência artificial e aprendizado de máquina, que produz configurações espaciais diferentes com base em parâmetros predeterminados à medida que a área do espaço é alterada. Algumas startups, como a Higharc, começou a repensar como novas edificações serão projetadas e construídas sem a contratação profissionais de arquitetura e construção. Será que essa seria uma maneira mais inteligente de projetar e construir? Quais os impactos que esse novo modelo traria para o setor da arquitetura e construção? Quais os impactos da substituição da mão de obra humana por máquinas e robôs? Algumas respostas dessas perguntas podem ser encontradas no artigo “Futuros da BuildTech: inteligência artificial e machine learning”, no entanto, é ainda cedo para saber como realmente será.
Finalmente, muitas empresas startups, chamadas também de construtechs, estão mudando o setor imobiliário e de construção. No Brasil, elas têm se destacado principalmente nas seguintes áreas: orçamento, gestão de canteiros de obras, produção de conteúdo especializados e customizados, setor imobiliário, inovação de processos e tecnologias construtivas. Alguns exemplos são: Coteaqui (para orçamento e compras empresariais), a Molegolar (modelo de negócio modular que permite aumentar ou diminuir a planta, de acordo com a fase da vida e necessidades do cliente) e a InstaCasa que promete facilitar a escolha do projeto e construção de casas de acordo com o lote do cliente, utilizando como uma das ferramentas a Realidade Aumentada.
Materiais e elementos construtivos inteligentes
Materiais e elementos construtivos ditos inteligentes também têm ganhado espaço no mercado e quando são utilizados nas edificações podem auxiliar a torná-las mais inteligentes. Entende-se por inteligente um material ou elemento que foi projetado para atender a alguns objetivos específicos durante o uso da edificação. Eles normalmente conseguem atender esses objetivos de forma passiva, por exemplo, sem necessidade de ser operado por uma pessoa ou equipamento conforme as condições ambientais em que a edificação está exposta.
Alguns exemplos de materiais e elementos construtivos inteligentes são:
- Tintas autolimpantes: é um tipo de tinta que contém nanopartículas de dióxido de titânio, que quando em contato com os raios ultravioleta dos raios solares, libera substâncias capazes de eliminar micro-organismos e sujeiras. Esse material tem como principal benefício a economia de manutenções e repinturas nas fachadas e coberturas das edificações.
- Tintas frias: é um tipo de tinta que tem adição de pigmentos cerâmicos frios, resultando em uma maior reflexão da radiação solar, e, consequentemente menor aquecimento da edificação. Seu principal benefício é diminuir o consumo de energia com equipamentos de ar-condicionado.
- Vidros autolimpantes podem ser definidos como um revestimento transparente que parte do princípio que a fração ultravioleta presente na luz e a chuva para realizar a limpeza da sujeira que se acumula na parte externa da edificação. Dessa forma, tem-se como principal benefício a manutenção, se economizando com limpeza e com questões de segurança relacionados a esse tipo de serviço, que é perigoso. Mais detalhes podem ser verificados aqui.
- Hidrocerâmicas: são cerâmicas compostas de hidrogel que é um material que aumenta e diminui de tamanho quando a água disponível no ambiente é absorvida, o que vai depender da temperatura do ambiente. Ela tem como principal benefício a melhoria de conforto térmico e aumento da eficiência energética das edificações.
- Concretos bioreceptivos: é um tipo especial de concreto que permite o crescimento natural de micro-organismos, musgos, liquens, até o desenvolvimento de plantas. Esse material pode ser utilizado nas fachadas das edificações para se comportar de forma similar a uma fachada verde. Tem como principal vantagem a possiblidade de crescimento natural dos organismos, eliminado as estruturas normalmente utilizadas nesse tipo de fachada.
- Concretos que se regeneram: é um tipo especial de concreto que é composto de bactérias que produzem substâncias que fecham naturalmente eventuais fissuras que apareçam no material. Esse material pode ser utilizado para minimizar ou eliminar a necessidade de manutenções.
- Fachadas cinéticas aparem como um exemplo importante de elementos construtivos inteligentes. São empregadas muitas vezes por questões estéticas e/ou funcionais, como proteção contra a radiação solar, sombreamento, indicação de poluição atmosférica, entre outros. Um exemplo pode ser visto na fachada da edificação Al Bahar Towers localizada em Abu Dhabi que se movimenta naturalmente conforme as condições climáticas, possibilitando a alternância entre entrada de luz e sombreamento. Outros exemplos de fachadas cinéticas podem ser observados aqui.
É importante ressaltar que a maioria desses materiais e elementos construtivos ainda possuem custos elevados, e alguns ainda estão na fase de pesquisa e testes. Dessa forma, o uso no mercado ainda é restrito e questões relacionadas aos custos de aquisição, manutenção e durabilidade, e questões como disponibilidade de fornecedores, devem ser bem avaliadas antes da sua adoção nos projetos de edificações.
Edificações de Energia e Carbono Zero
Um termo que tem ganhado espaço nos últimos anos, que também pode ser relacionado ao conceito de inteligência são as edificações de energia zero, ou do inglês Zero Energy Building (ZEB). Quem não quer ter a conta de energia elétrica zerada ou próxima a zero?
Para uma edificação ser neutra ou quase neutra em energia ela precisa ter seu balanço (consumo x produção) próximo ao zero, sendo que a produção de energia deve ser realizada a partir de fontes renováveis e limpas, como solar, eólica etc.. Dentre as opções existentes no mercado a solar fotovoltaica se destaca como a mais promissora, com possiblidade de produção na própria edificação. Embora o uso de painéis fotovoltaicos seja empregado majoritariamente nas coberturas das edificações, atualmente já é possível encontra-los em outros elementos da edificação, como as fachadas, vidros, telhas, brises e até pavimentos.
No entanto, antes de pensar na produção de energia, a estratégia mais inteligente é pensar em um projeto energeticamente eficiente. Nessa ótica, a arquitetura bioclimática tem um grande papel pois é possível projetar técnicas passivas, como sombreamento eficiente, ventilação e iluminação natural, utilização de materiais de bom desempenho térmico, entre outros. A importância da ventilação natural ganhou ainda mais destaque nos últimos meses devido ao isolamento causado pela COVID-19, já que diminui a necessidade de ar condicionado e, consequentemente da conta de energia além de ser uma forma essencial para renovação do ar do ambiente e assim diminuindo a exposição ao vírus.
Um projeto interessante no Brasil é o projeto Centro Sebrae de Sustentabilidade (CSS), localizado em Cuiabá-MT, de autoria do arquiteto e urbanista José Portocarrero, que venceu o prêmio BREEAM Awards 2018 como o melhor edifício sustentável das Américas. O projeto se baseou nas moradias indígenas com referências bioclimáticas e se destaca pela melhoria do conforto térmico e utilização eficiente da iluminação natural.
Atualmente, já existe uma certificação para a avaliação de edificações zero energia, a GBC Brasil Zero Energy, oferecida pela Green Building Council, que tende a facilitar o desenvolvimento de projetos desse tipo.
Após zerar o balanço energético, o próximo passo é a busca por edificações neutras em carbono que está alinhada com a urgente necessidade de reduzir a emissão de GEE nas cidades. Como grande parte da emissão de CO2 e outros GEE são consequência do consumo de energia das edificações, a busca de projetos neutros em energia tendem a facilitar metas de carbono zero. Especificamente do ponto de vista do CO2, o uso de materiais naturais e renováveis, que capturam e estocam CO2, como a madeira e o bambu, pode ser considerado uma das estratégias mais eficientes.
Automação e gestão predial
A automação e gestão predial, que antigamente poderia ser considerada uma grande inovação no setor de edificações, atualmente já é mais fácil de ser encontrada nos projetos. É principalmente utilizada nos seguintes serviços, como aponta Barbosa (2006):
- Energia: controle de fator de demanda e fator de potência, partida de geradores, no-breaks. Atualmente existem os medidores inteligentes (smart meters) que mensuram até em dados horários o consumo de energia elétrica nas edificações e é possível monitorar pelo próprio smartphone;
- Instalações de aquecimento, ventilação e ar condicionado – HVAC: como controle automatizado com reconhecimento das condições térmicas e de umidade do ambiente, com o controle de fornecimento do ar nos momentos adequados;
- Iluminação: por exemplo sensores de presença, controle do fluxo luminoso em função da luz natural no ambiente, etc.;
- Incêndio: ativação de procedimentos mecânicos ou manuais para acidentes com fogo, uso de sensores de temperatura e fumaça, etc.;
- Hidráulica: como monitoramento de vazamentos e modificação da distribuição dos ramais, controle do nível dos reservatórios, esgotos, etc.;
- Telecomunicações e redes: é utilizada para a interligação de sinais elétricos de baixa intensidade para transmissões de voz (telefone), imagens (videoconferência), dados (comunicação entre computadores) e gestão técnica (automação, sistemas de segurança e prevenção e alarme de incêndio;
- Segurança: pode ser aplicado para prevenção ou dissuasão (barreiras físicas ou virtuais dificultando a intrusão), detecção e alarmes (sensores), reconhecimento (identificação dos e diferenciação entre usuário interno e externo) etc.
Um ponto importante a ser discutido, é o fato de a automação predial normalmente requerer maior quantidade de tubulações, cabeamento e fiação, sendo, portanto, importante, que seja pensado em formas mais inteligentes de facilitar o acesso frente a futuros problemas de manutenção, principalmente nas edificações comerciais e corporativas. Nessa ótica, a escolha de alguns sistemas construtivos pode fazer toda a diferença. Por exemplo, o emprego de pisos elevados e forros removíveis, que escondem a fiação ou tubulação e podem ser facilmente removidos pode ser uma ótima solução de projeto. No mercado, já existem diferentes opções que podem ser adaptados a diversos tipos de projeto.
A Quarta Revolução Industrial
A chamada Quarta Revolução Industrial tem mudado a forma de funcionamento de vários setores, inclusive o da construção civil e a forma de interação entre os usuários e a edificação. O aparecimento do big data, IoT, aprendizado de máquina, inteligência artificial e computação em nuvem estão trazendo muitas mudanças na maneira de viver dentro de uma edificação.
Essa revolução trouxe como principais ferramentas as assistentes pessoais digitais, como a Alexa da Amazon, a Siri da Apple e a Cortana da Microsoft, entre outras de empresas líderes do mercado de tecnologia e inovação. De fato, elas trazem benefícios e facilitam a vida dos usuários da edificação e nas cidades. Mas será até que ponto os serviços prestados por essas assistentes podem ser considerados essenciais para a vida dos seres humanos? Como o usuário vai poder utilizar algum serviço no momento de uma pane de energia ou problema na rede de comunicação? Como que fica a questão da obsolescência programada e questão de manutenção? O que está sendo feito com os dados sigilosos coletados? Eles estão seguros? Embora essas questões (ou algumas delas) possam ser fáceis de serem contornadas, é preciso pensar nelas antes de optar pelo uso dessas tecnologias. Por outro lado, como grande parte da vida das pessoas está presente nos smartphones ou tablets é de se esperar que a adoção dessas tecnologias seja cada vez mais usual, ainda mais se formos considerar um cenário pós-COVID-19, em que as pessoas poderão passar mais tempo em suas casas, devido ao teletrabalho e “telensino” ou até mesmo um tipo de “telelazer”.
Em ambientes de trabalho, muitos escritórios e empresas têm migrado para um modelo e projetos mais integrados, que possibilite trabalhos colaborativos, de forma similar aos coworkings. Algumas empresas têm empregado sensores inteligentes, que fazem uso principalmente de big data e IoT para monitorar as condições ambientais (iluminação, temperatura, qualidade do ar, etc.) de seus espaços de trabalho. Esse tipo de dado em conjunto com simulações computacionais pode servir de subsidio para que projetistas possam melhorar seus projetos e oferecerem espaços de trabalho mais confortáveis e que possibilitem uma maior produtividade. Um exemplo é o Steelcase Workplace Advisor que capacita as empresas a medirem a eficácia do local de trabalho e melhorá-lo com base em dados acionáveis (com base em big data) e fáceis de entender, acessíveis por meio de um painel on-line. Mas será que esse tipo de tecnologia não iria prejudicar a privacidade dos funcionários? Essa também é uma questão importante a ser respondida.
Aplicação de Princípios da Economia Circular
Uma expressão popular atualmente é “Economia Circular”, que pode ser aplicada ao setor de edificações. Caldas (2020) aponta os seguintes princípios da economia circular que podem ser utilizados durante o processo de produção de edificações: uso eficiente e eficaz de recursos, reaproveitamento de resíduos, uso de recursos renováveis e naturais, projeto para desconstrução, projetos multifuncionais, adaptativos e evolutivos, extensão da vida útil e virtualização.
O uso de ferramentas, materiais e tecnologias mais inteligentes (apresentadas anteriormente) podem auxiliar os projetos de edificações a empregarem esses princípios, que quando utilizados tendem a contribuir para edificações mais inteligentes, sustentáveis, de energia e carbono zero. Em outras palavras, tudo está relacionado e deve ser integrado.
Considerações finais
A partir do que foi discutido aqui, percebe-se que não existe um único conceito do que venha a ser uma edificação inteligente (ou mais inteligente), e, sim, uma definição que evoluiu ao longo do tempo e provavelmente continuará em constante mutação. Esse conceito pode se estender desde a forma de projetar, construir, utilizar e demolir a edificação. Ele está relacionado principalmente aos aspectos de sustentabilidade, automação predial e uso de diferentes tecnologias.
A busca por materiais e elementos construtivos avançados e edificações de energia e carbono zero tende a ser cada vez mais importante. Embora a tecnologia traga um grande avanço e muitos benefícios, um bom projeto e uma boa arquitetura, adaptada ao clima e contexto local, deve ser uma premissa básica!
A atual revolução tecnológica e a experiência de isolamento causado pela COVID-19 também afetarão a forma que conhecemos de projetar, construir e morar nas edificações, mas temos que tomar cuidado, principalmente com a segurança de nossos dados e informações. Espaços criativos como os Fab Labs parecem ser ambientes muito oportunos para o desenvolvimento de soluções mais inteligentes para as edificações e mais integrados à sociedade. Dessa forma, é essencial o papel de “profissionais inteligentes” durante todo o processo de produção dessas edificações, que precisam ter uma visão sistêmica e integrada.
Referências bibliográficas
BARBOSA, L. A. G. Edificações inteligentes: conceitos e considerações para o projeto de arquitetura. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-graduação em Arquitetura, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ. 2006.
CALDAS, L. R. Guia rápido de economia circular para arquitetos, engenheiros e construtores. Acessado 12 Abr 2020.
CELERE, 2019. 7 CONSTRUTECHS BRASILEIRAS PARA FICAR DE OLHO EM 2019. Acessado 22 Mai 2020.
Lucas Rosse Caldas é engenheiro civil, ambiental e sanitarista, pesquisador do Núcleo de Ensino e Pesquisa em Materiais e Tecnologias de Baixo Impacto Ambiental na Construção Sustentável (NUMATS/COPPE/UFRJ). Professor na Pós-Graduação Executiva em Meio Ambiente da COPPE/UFRJ. Ministra cursos sobre construções e cidades sustentáveis no Instituto de Arquitetos do Brasil (IAB-RJ).
