utilização de modelos de realidade virtual na construção · programas que permitem a criação...
TRANSCRIPT
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Projeto FEUP - 2016/2017 - Mestrado Integrado em Engenharia Civil:
Professor João Poças Martins
Equipa 11MC01_04:
Supervisora: Margarida Martins
André Coelho [email protected] Gil Andrade [email protected]
João Alves [email protected] Sara Capelo [email protected]
Lúcio Almeida [email protected]
Utilização de modelos de
realidade virtual na construção
Melhoria da Segurança nas Obras
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP
Este relatório foi realizado no âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, do
primeiro ano de Mestrado Integrado em Engenharia Civil. A finalidade deste
trabalho consiste na apresentação de um modelo de realidade virtual para melhoria
da segurança dos operários nas obras e tem como principais objetivos: promover o
espírito de trabalho em equipa; melhorar e desenvolver as competências em
apresentações; melhorar a capacidade de realização de relatórios técnicos;
demonstrar como a comunicação é importante na vida de um Engenheiro e ainda
aprofundar conhecimentos específicos da área de Engenharia Civil.
As referências utilizadas na realização deste relatório foram pesquisadas, com
posterior análise rigorosa da informação encontrada. Para uma melhor eficácia e
impacto na demonstração da importância da segurança nas obras, optamos pela
criação de um modelo de realidade virtual, de modo a que tanto os operários e os
responsáveis pela obra adotem estas medidas.
PALAVRAS-CHAVE:
Segurança; Planeamento; Construção; Modelação 3D; Realidade Virtual; Revit;
Unity 3D;
RESUMO
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP
Chegada a data proposta para a entrega deste relatório, queremos expressar o
nosso agradecimento a todos os que contribuíram para a sua realização:
Ao nosso Professor João Poças Martins, coordenador da unidade curricular de
Projeto FEUP do 1º ano de Mestrado Integrado em Engenharia civil, pela
incondicional disponibilidade e orientação concedida.
À nossa supervisora Margarida Martins, pela orientação e apoio prestado ao
longo do desenvolvimento desta unidade curricular, pois foi sem dúvida o pilar
essencial para a realização deste trabalho com sucesso
E por fim, ao Engenheiro Fábio Dinis, por nos apresentar os programas Unity
3D e Revit, que nos permitiram a criação do modelo de realidade virtual.
AGRADECIMENTOS
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP
Introdução................................................................................................................ 6
1. Modelos de realidade virtual ............................................................................. 7
1.1 vantagens e desvantagens dos programas de realidade virtual..................... 9
2. Problemas de Segurança nas Obras ................................................................. 11
2.1 motivos dos acidentes .............................................................................. 12
3. responsabilidades dos trabalhadores de uma obra ............................................ 14
4. Objetivo da Criação de um Modelo 3D ........................................................... 16
5. Dificuldades na realização do Relatório .......................................................... 20
Conclusão .............................................................................................................. 21
Referências Bibliográficas
ÍNDICE
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP
Figura 1-Simulador Sensorama. ............................................................................... 7
Figura 2-Primeiro Vídeo-Capacete ........................................................................... 8
Figura 3 - Gráfico ilustrativo do número de mortes durante a construção de infra-
estruturas de grandes eventos desportivo ................................................................ 11
Figura 4-Exemplos de EPI. .................................................................................... 14
Figura 5-Sinalização garantida pelo PSS. ............................................................... 14
LISTA DE FIGURAS
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 6
Este relatório assenta em cinco pontos fulcrais quando abordamos o tema da
Melhoria de Segurança numa obra. Em primeiro lugar optamos por explicar a
evolução da Realidade Virtual, mostrando alguns exemplos das primeiras invenções
nesse meio, destacando as vantagens e desvantagens do mesmo. Em seguida,
aprofundamos o tema da Segurança em Obra, onde especificamos os motivos dos
acidentes. Um outro ponto-chave deste trabalho incide na temática da
responsabilidade que os trabalhadores têm em obra e qual o nosso objetivo em criar
um modelo de Realidade Virtual. Por fim, refletimos acerca de algumas das
dificuldades que sentimos ao longo da elaboração do relatório.
Relativamente ao tema sugerido pelos nossos professores, este revela uma
importância extrema para a formação base de um futuro Engenheiro Civil. Os
modelos de realidade virtual assumem um papel importante na construção civil e na
Arquitetura, nomeadamente no planeamento de uma obra/construção, possibilitando
que este ramo se desenvolva. Verifica-se que estes modelos podem também ser
fulcrais noutros campos da Engenharia Civil, existindo a possibilidade de solucionar,
cada vez mais, problemas com que os engenheiros se deparam. Um desses ramos é a
segurança em obras.
Como proposta para o melhoramento deste ramo, sugerimos a utilização de 2
programas que permitem a criação de modelos em 3 dimensões: o Revit e o Unity
3D.
O Revit, é um programa através do qual é possível desenhar a planta e as
elevações de um edifício onde, paralelamente, é construído um modelo do projeto em
3 dimensões. Qualquer alteração posterior na planta ou nas elevações é
consequentemente alterada nesse modelo. Neste programa existem comandos
próprios para desenhar paredes, janelas, portas, colunas, entre outros.
O Unity 3D é utilizado principalmente para a criação de jogos, devido à sua
funcionalidade de navegar em primeira pessoa por modelos tridimensionais originais
de outros programas. Porém, neste trabalho serviu para criar o ambiente em volta do
edifício através de elementos da “Asset store” assim como, na realização do vídeo,
demonstrando os eventuais perigos de um local de construção.
INTRODUÇÃO
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 7
A realidade virtual não é um conceito desconhecido, já existe há mais de duas
décadas, porém, tem-se tornando mais significativa com o passar dos anos através do
desenvolvimento progressivo da tecnologia. Este mecanismo iniciou-se no
desenvolvimento da indústria de simulação, sendo criados simuladores de voo,
usados pela Força Aérea dos Estados Unidos, após a Segunda Guerra Mundial.
Foram várias as indústrias que em seguida optaram por este método mais
interativo, como a indústria de entretenimento, que desenvolveu um simulador
conhecido como Sensorama. Este projeto era uma semelhança de uma cabine que
possibilitava que o utilizador da mesma fosse exposto a vários estímulos como por
exemplo: som estéreo, vibrações mecânicas, ar movimentado por ventiladores e até a
produção de aromas.
A falta de comercialização deste produto não se traduzia no sucesso que fez
na altura, pois o Sensorama, patenteado por Morton Heiling em 1962 já utilizava um
dispositivo para visão estereoscópica, o que era uma novidade na altura.
1. MODELOS DE REALIDADE
VIRTUAL
Figura 1-Simulador Sensorama.
Disponível em: <https://www.engadget.com>
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 8
Algum tempo depois, Sutherland, desenvolveu outro modelo de realidade
virtual, o primeiro vídeo-capacete totalmente funcional para a computação gráfica no
projeto:”The Ultimate Display”, que permitia ao utilizador ver, através de
movimentações da cabeça, os diferentes lados de uma construção de arame na forma
de um cubo a flutuar no espaço. Estes são apenas alguns dos primeiros modelos de
realidade virtual que foram criados, é considerada extensa a lista de produtos
desenvolvidos até ao dia de hoje.
São 3 os ideais que caracterizam a realidade virtual: imersão, interação e
envolvimento. Relativamente à imersão, esta é a base para percebermos que quando
o usuário está imerso no ambiente virtual, pode associar essa ideia à sensação de
“estar dentro” do próprio ambiente (“Gessica Palhares Rodrigues e Cristiano de
Magalhães”), fazendo com que todos os sentidos sensoriais do utilizador entrem
também dentro desse espaço através dos dispositivos do aparelho.
Consequentemente, isola o utilizador do mundo exterior, o que se torna benéfico,
pois permite-lhe manusear e controlar todos os objetos em vez de só os visualizar.
Estes dispositivos fazem com que a experiencia seja muito mais interessante e
cativante para quem está a utilizar o produto.
Por sua vez, a interação é a capacidade de o computador detetar as entradas
do usuário e modificar em tempo real o mundo virtual e as ações sobre ele (“Gessica
Palhares Rodrigues e Cristiano de Magalhães”). Quanto mais o utilizador tem o
poder de controlar aquilo que está a fazer maior é a motivação para utilizar estes
equipamentos.
Figura 2-Primeiro Vídeo-Capacete
Disponível em: <http://docplayer.com.br/>
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 9
Por fim, o envolvimento, está ligado ao grau de comprometimento de uma
pessoa com determinada atividade (“Gessica Palhares Rodrigues e Cristiano de
Magalhães”). Existem duas opções, o utilizador pode ser ativo e participar na
atividade, como por exemplo num jogo, ou passivo e apenas observar o jogo.
A aproximação ao real, o principal objetivo do ambiente virtual, é feita
através do isolamento de alguns sentidos, o que exige a utilização de equipamentos
específicos para obter melhores resultados. Assim, são várias as áreas que optam por
utilizar este tipo de elemento virtual, como por exemplo a Engenharia Civil, onde é
possível utilizar estes modelos em diferentes etapas da construção ou até mesmo para
facilitar o ensino nas universidades.
1.1 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS
PROGRAMAS DE REALIDADE VIRTUAL
São vários os programas aplicados na construção civil, entre eles o Revit e o
Unity 3D. A utilização destes programas que permitem criar modelos de realidade
virtual é muito vantajosa, embora estes também tenham desvantagens.
Através do modelo 3D de um cenário de construção, consegue-se observar de
uma melhor forma o que poderá dar certo, o que está errado e o que pode ser
melhorado.
Pensamos que a realização destes modelos traz para os clientes ou para os
trabalhadores várias vantagens, nomeadamente:
Aumento da segurança no ambiente de trabalho;
Aumento do lucro dos respetivos negócios;
Aumento da produtividade;
Melhoria da performance das edificações
A redução dos erros e omissões da documentação da construção;
A redução do retrabalho.
È também uma ótima ferramenta para utilização de marketing para atração de
novos clientes e aumento da competitividade da empresa.
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 10
Em suma, as principais vantagens da produção de um modelo de realidade
virtual são a economização do tempo e a redução dos custos. Tem como principal
desvantagem, o tempo necessário para a realização de modelos em 3D relativamente
aos projetos 2D.
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 11
O setor da construção apresenta graves problemas no que toca à segurança
dos seus trabalhadores. Estima-se que por ano existam 60000 acidentes mortais, ou
seja, 1 a cada 10 minutos (ILO, 2005).
Por exemplo, como se comprova pelo gráfico, o número de mortes da
construção de infraestruturas de grandes eventos desportivos, tem tido várias
variações conforme o país organizador, seja ele um país desenvolvido, não
desenvolvido, ou em desenvolvimento. Tal conceito não tem influência direta nestes
casos, mas sim indireta. De facto, o Brasil (2014) ou a Rússia (2014) são países
desenvolvidos, no entanto não apresentam grande desenvolvimento tecnológico em
relação à Engenharia Civil. Tal problema pode derivar de fatores humanos.
2. PROBLEMAS DE
SEGURANÇA NAS OBRAS
6
2 1
20
10
0
5
10
15
20
25
JO Pequim 2008 WC África do Sul2010
JO Londres 2012 JOI Sochi 2014 WC Brasil 2014
Mortes
Figura 3 - Gráfico ilustrativo do número de mortes durante a construção de infra-
estruturas de grandes eventos desportivo
Disponível em: <http://www.redeangola.info/>
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 12
Como por exemplo, a situação política, económica e social. Tais deficiências
neste tópico podem derivar de problemas de formação cultural/organizacional, que
estão diretamente ligados ao desenvolvimento de cada economia.
No entanto são fatores subjetivos, visto que tais problemas podem estar ou
não ligados à formação de cada país. Por essa razão é necessário centrarmo-nos na
pouca informação existente sobre esses países acerca do tópico da segurança em
obras. Alguns dos fatores conhecidos são a desorganização e a relação pouco direta
entre trabalhadores e engenheiros. Em países da Europa, tais como a Inglaterra,
existem menos mortes, ou seja, existem mais mecanismos de comunicação, que
permitem maior segurança.
2.1 MOTIVOS DOS ACIDENTES
Entende-se por acidente de trabalho, o acidente que se verifique no local e
horário de trabalho, e que, posteriormente, cause redução na capacidade de trabalho
(deficiências) ou até mesmo a morte. Por outras palavras, é todo o acidente que cause
dano corporal ou perturbação funcional.(“Safemode-Proteção de Pessoas, Património
e Ambiente”)
São muitas as causas dos acidentes numa empreitada, no entanto, a que se
destaca é o mau planeamento das mesmas. É notória a falta de conhecimento na área
de prevenção de acidentes, quer por parte do trabalhador, quer do empregador, que
não consegue demonstrar da melhor maneira o que fazer para prevenir estes
acidentes. Por outras palavras, as ferramentas usadas não são eficazes, sendo
necessário uma ferramenta de demonstração de uso e compreensão fácil.
“Pode-se afirmar que pelo menos 23,6% dos acidentes de trabalho poderiam ter
sido evitados com medidas de segurança implementadas nos projetos de conceção.
Destes, os projetos de arquitetura e de estrutura foram apontados como projetos de
maior eficácia para a prevenção de acidentes” (Valério, 2013)
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 13
São inúmeras as causas de um acidente, quer em escavações, no estaleiro,
cofragens, armaduras, ou betonagem. Exemplos disso são: a queda de objetos devido
à má organização do estaleiro, o soterramento pela falta de guarda corpos, a
ocorrência de atropelamentos por falta de sinalização ou inalação de poeiras/gases
pelo mau uso dos EPI.
Por fim, a má formação, falta de aptidão e o desconhecimento dos riscos, são
causas ligadas aos acidentes, no entanto, é possível chegar a uma conclusão: a
maioria destes acidentes deriva do mau planeamento da obra, quer seja tarefas,
normas de segurança ou condições asseguradas pelo empregador.
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 14
Como foi visto anteriormente,
existem muitos tipos de acidentes em
obras, quer seja soterramentos, quedas,
etc. No entanto quem serão os
responsáveis por estes acidentes? Que
medidas existem?
Os responsáveis por uma obra
têm de criar as condições necessárias
para que o trabalho, desempenhado pelos
seus trabalhadores, seja realizado em
segurança.
Os donos de uma obra têm obrigatoriamente, de acordo com o 5º do Decreto-
Lei nº 273/2003, que fazer ou mandar fazer um PSS (Plano de Segurança e Saúde),
um plano de prevenção de possíveis acidentes. Algumas das medidas garantidas por
esse plano são: formação dos trabalhadores e
elaboração do sistema de emergência.
Este plano tem de ser mantido do início ao
fim de uma obra. Por outro lado, a entidade patronal
tem de garantir a ordem do estaleiro, inspecionar
regularmente o estaleiro e garantir que a vida de
qualquer civil que circule nas proximidades não
esteja em risco. Caso se verifique alguma morte ou
uma situação grave, esta deve ser comunicada
obrigatoriamente, pelo empregador, ao ACT
(Autoridade para as Condições de Trabalho). Para
3. RESPONSABILIDADES
DOS TRABALHADORES DE
UMA OBRA
Figura 4-Exemplos de EPI.
Disponível em:<http://www.raiodeprata.com.br/>
Figura 5-Sinalização garantida pelo PSS.
Disponível em: <https://www.logismarket.pt>
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 15
além disso, são responsáveis pelo fornecimento dos EPI (equipamentos de proteção
individual), como por exemplo: capacete, botas e luvas.
Assim, o empregador tem responsabilidades ao nível da segurança coletiva e
individual.
No entanto, a segurança nas obras não é apenas garantida pela entidade
patronal, esta deve ser garantida também pelos trabalhadores, que têm a obrigação de
assegurar a sua segurança e a dos seus colegas. Devem utilizar e conservar
corretamente os EPI, cooperar entre si na garantia da segurança, cumprir o PSS e as
regras de segurança fornecidas pelo empregador.
Entidade
Executante
Domínio da organização do estaleiro e, por isso, tem de promover
o desenvolvimento do plano durante a execução da obra.
Coordenador de
Segurança
Função de validar tecnicamente o desenvolvimento e eventuais
alterações realizadas no plano de segurança
Dono da obra Responsável pelo plano de segurança e saúde durante a fase de
projeção da obra. Aprova os desenvolvimentos e especificações
realizados na fase de execução
Fonte: segurancaonline.com/gca/?ida=968
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 16
O principal objetivo do nosso trabalho foi criar uma ponte na comunicação
entre operários e empregadores, relativamente às normas de segurança nas obras.
Uma das nossas propostas para o melhoramento da segurança dos
trabalhadores em obra, é a elaboração de modelos 3D para facilitar a visualização das
mesmas, uma ferramenta mais eficaz e atrativa na transmissão da informação.
Efetivamente, quando os engenheiros pretendem mostrar aos operários locais
onde existe possível risco de queda, optam por utilizar plantas em 2D, que não é o
melhor meio de visualização e compreensão para os mesmos. É necessário
demonstrar os eventuais riscos reais, pois estes não são percetíveis em plantas.
Assim, com a utilização dos modelos de realidade virtual é possível
identificar problemas que, à partida, não seriam visíveis para os trabalhadores com
outro método. Como os modelos alertam esses casos, é possível que o trabalhador
“entre” no mundo da realidade virtual e se imagine a andar na obra que futuramente
terá que realizar.
4. OBJETIVO DA CRIAÇÃO
DE UM MODELO 3D
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 17
MODELO SEGURO
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 18
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 19
MODELO POUCO SEGURO
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 20
Durante a realização do modelo de Realidade Virtual, existiram algumas
dificuldades notórias. Para a criação do mesmo, foi necessária a utilização de um
programa específico, o que para estudantes que nunca trabalharam em modelação
3D,obriga a uma pesquisa acerca do funcionamento do programa.
Houve também alguma dificuldade em juntar os elementos, pois a
disponibilidade nem sempre era a mesma. O facto de terem entrado elementos novos
no grupo, na segunda e terceira fase de admissão ao ensino superior, dificultou a
distribuição de tarefas, sendo necessária uma reorganização e redistribuição das
mesmas.
No entanto, estas dificuldades foram ultrapassadas através do empenho de
todos os elementos que cooperaram para a realização do trabalho proposto e para o
sucesso do mesmo.
5. DIFICULDADES NA
REALIZAÇÃO DO
RELATÓRIO
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP 21
Através da elaboração deste relatório, conseguimos adquirir novos
conhecimentos relativamente ao tema proposto. De facto, a segurança nas obras é de
extrema importância, o que requer um maior investimento por parte das empresas,
como por exemplo a utilização da realidade virtual.
Conseguimos ter a precessão de que esta é uma opção mais dispendiosa,
porém, permite uma melhor consciencialização por parte dos operários de que é
necessário a adoção das medidas de segurança propostas e a longo prazo verifica-se a
economização do tempo e custos, com a sua implicação.
A realidade virtual é o futuro e deve ser aplicada em áreas distintas,
principalmente na construção civil.
CONCLUSÃO
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP
A modelagem 3D revolucionou o mercado de construção civil Disponível em:
<http://tonka3d.com.br/blog/a-modelagem-3d-revolucionou-o-mercado-de-
construcao-civil/> Acesso em: 14 de Outubro 2016
Autocad ou Revit? – blog da arquitetura.Disponível em:
<http://arquitetablog.blogspot.pt/2011/05/autocad-ou-revit.html>
Acesso em: 14 de Outubro 2016
Manual de Segurança para obra. Disponível em:
<http://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/396/4/ManualSeguran%C3%A7a.pdf>
Acesso em: 21 de Outubro 2016
Ministério da segurança social e do trabalho. Decreto-Lei n.o 273/2003 de 29 de
Outubro. Diário da República – I Série – A. N.o 251. Disponível em:
<http://segurancaonline.com/fotos/gca/dl273_2003_1262623188.pdf> Acesso em: 21
de Outubro 2016
Obras para o mundial do Qatar causam 1200 Mortos - Construções violam os direitos
humanos dos trabalhadores, especialmente imigrantes. Rede Angola. Disponível em:
<http://www.redeangola.info/mundial-qatar-custa-milhares-mortes-construir/>
Acesso em: 21 de Outubro 2016
Obrigações gerais do empregador em termos de segurança e saúde no trabalho.
Fermabe – medicina e higiene no trabalho. Disponível em:
<http://www.fermabe.pt/Avisar3.pdf> Acesso em: 21 de Outubro 2016
REFERÊNCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
Utilização de modelos de realidade virtual na construção/Projeto FEUP
Realidade virtual: conceitos, evolução, dispositivos e aplicações Disponível em:
<http://openrit.grupotiradentes.com/xmlui/bitstream/handle/set/395/REALIDADE%
20VIRTUAL.pdf?sequence=1> Acesso em: 14 de Outubro 2016
Revit - software BIM para projeto. Disponível em:
<http://www.jrrio.com.br/software/revit-software-bim.html> Acesso em: 14 de
outubro 2016
Safemode – Proteção de pessoas, património e ambiente. Disponível em:
<http://www.safemode.pt/pessoas/PerguntasFrequentes/Pages/default.aspx> Acesso
em: 21 de Outubro 2016
Segurança Online. Disponível em:
<http://segurancaonline.com/gca/?id=968> Acesso em: 21 de Outubro 2016
Valério, B.. Segurança no Trabalho na Construção- Modelo de gestão de prevenção
de acidentes para a fase de concepção. Volume I. Programa Doutoral em Engenharia
Civil - FEUP. Outubro, 2013 Disponível em:
<file:///C:/Users/Sara%20Capelo/Downloads/TESE_BIANCA_VOLUME_I%20(1).
pdf> Acesso em: 21 de Outubro 2016
Vantagens de negócio| Saiba o que as empresas têm a ganhar ao adotar a modelagem
da construção para empreendimentos residenciais e comerciais Disponível em:
<http://construcaomercado.pini.com.br/negocios-incorporacao-
construcao/115/artigo283862-1.aspx> Acesso em: 21 de Outubro 2016