Para qualquer projeto de transporte, é essencial ter uma visão clara da subsuperfície e de quaisquer problemas que possam surgir. O que “está por baixo” invariavelmente terá um grande impacto no progresso do projeto e na adesão ao orçamento – e a geotécnica tem um papel fundamental a desempenhar em revelá-lo.
Os colaboradores deste artigo incluem palestrantes recentes no Lyceum 2021 da Seequent. O palestrante Ray Yost, Engenheiro geotécnico principal da Advisian, discutiu “Compreensão dos riscos geotécnicos: uma estrutura para incertezas”. E um painel de líderes do setor, como Mott MacDonald, DB Engineering e Arcadis, discutiu os benefícios da modelagem digital de solo e como ela melhorou o resultado do projeto e o que ainda precisa mudar no futuro próximo.
A redução da incerteza geotécnica, por sua vez, aumenta o nível de certeza do projeto e diminui o risco de atrasos e excessos orçamentários dispendiosos. A capacidade de incorporar novas informações quase em tempo real também pode ter valor inestimável para acelerar a entrega e reduzir custos.
A inovação e a transformação digital têm um papel importante a desempenhar para unir superfície e superfície. Juntas, elas podem ajudar a fornecer insights mais nítidos, simplificar o trabalho de problemas comuns, manter os mais altos padrões profissionais e fornecer um recurso enciclopédico para todo o ciclo de vida da estrutura.
Desde o planejamento e a investigação, passando pelo projeto e a construção, até a operação e manutenção, cada etapa exige a análise do risco geotécnico.E como as mudanças climática nos apresentam desafios ambientais sem precedentes, a tecnologia é um ferramenta que podemos usar para nos ajudar a enfrentá-los e impulsionar projetos essenciais de infraestrutura.
Então, como podemos fazer isso acontecer e quais são os obstáculos no caminho? Aqui estão oito pontos a considerar:
1) Entender as regras do risco geotécnico
Os engenheiros geotécnicos geralmente lidam com pequenos conjuntos de dados (pequenos em termos de valor ou na proporção amostra/volume), o que aumenta a incerteza. As propriedades da geomecânica são inerentemente variáveis e difíceis de obter, o que aumenta a incerteza. Então, como podemos entender adequadamente o risco geotécnico?
Ray Yost diz que isso tem a ver com alocação e público-alvo. “Ao pensar na alocação de recursos, existe uma estrutura para a incerteza. Existem as ferramentas que temos como engenheiros geológicos para nos ajudar a pensar sobre isso. E quando começamos a casar as circunstâncias da incerteza e as ferramentas que temos para lidar com isso, realmente queremos garantir que elas produzam uma alocação ideal de recursos.”
Ray caracteriza o risco como uma função da relação entre incerteza e propõe uma estrutura que combina ferramentas com o caráter de risco, a fim de melhorar os resultados da avaliação de risco.
Figura 1 — Análise do risco como uma função da incerteza.
Figura 2 — Aplicação das ferramentas à caixa.
“E quando falamos sobre incertezas com nosso modelo, temos que falar sobre risco em termos do que afeta o público-alvo. Por exemplo, se forem engenheiros de mineração, você falará sobre os impactos em seu planejamento, produção, acesso, orçamentos e fluxos de renda. A primeira regra para comunicar engenharia geológica é não falar sobre engenharia geológica.”
“A primeira regra para comunicar engenharia geológica é não falar sobre engenharia geológica!”
Assim como há um custo associado à desvantagem do passivo total, há uma oportunidade associada às consequências positivas. Ray comenta: “Poderíamos ter uma construção cada vez mais enxuta, porque dedicamos recursos que não precisávamos.”
2) Melhor comunicação, melhor colaboração, melhores resultados
É aqui que a inovação digital já está ajudando na engenharia de solos. As condições do solo estão sendo cada vez mais incorporadas ao ambiente BIM, fortalecendo a colaboração e melhorando os resultados desde a licitação até a coordenação no projeto e a reutilização de materiais. Por exemplo, o processo de licitação é simplificado quando as empresas contratadas têm informações detalhadas sobre os volumes de solo e rocha. Bernd Heer, Consultor geotécnico sênior da DB Engineering & Consulting GmbH, observa: “Durante o processo de produção e concepção, há menos discussão com as empresas contratadas (sobre a interpretação e suposições dos dados), o que ajuda o projeto em geral.”
Permitir que as informações de propriedades do solo sejam analisadas e visualizadas em 3D melhora a compreensão dos dados e também a comunicação com a equipe mais ampla do projeto e os stakeholders. Peter Fair, Especialista em dados geotécnicos e modelagem de solo em 3D da Mott MacDonald UK, observa que, “ser capaz de analisar os resultados do teste de material de terraplenagem e comparar isso com o modelo geológico diretamente dentro do ambiente BIM agrega valor real. Um dos principais benefícios é que agora podemos ver não apenas a porcentagem e o volume dos diferentes materiais, mas como será fácil escavar e a capacidade de reutilização. Podemos ver e entender isso agora muito mais fácil dentro do modelo em 3D”.
3) À medida que as mudanças climáticas pioram, devemos reagir mais rápido para salvar infraestrutura e vidas
A geotécnica e o papel dos engenheiros civis e ambientais aumentarão substancialmente à medida que os impactos e mitigações das mudanças climáticas se tornarem mais evidentes. Afinal, trabalhamos no ambiente; é onde nossas estruturas existem.
A tecnologia é uma ferramenta importante que podemos usar para nos ajudar a enfrentar esses estresses e tensões ambientais. A capacidade de entender o solo por meio de modelagem sofisticada em 3D e de ver isso rapidamente com, por exemplo, o uso de um drone, significa que é possível ver um corte ou aterro sem precisar esperar um levantamento topográfico. Como explica Peter Fair, da Mott MacDonald UK: “Quando temos ativos digitais, podemos responder mais rapidamente, as informações estão nas pontas dos nossos dedos e podemos tomar decisões baseadas em dados e responder de forma mais bem informada.”
À medida que os dados da infinidade de sensores implantados (a internet das coisas) se tornam mais utilizáveis, eles podem nos ajudar a avançar no gerenciamento e mitigação das mudanças climáticas. Bernd Heer, da DB Engineering & Consulting GmbH, vê um enorme potencial nessa abordagem, com base em sua experiência das catastróficas inundações alemãs de 2021 que destruíram completamente a infraestrutura. “Se tivermos sistemas de previsão climática e combinarmos isso com o que sabemos do terreno, os sensores poderão realmente falar com nossos ativos estruturais. Posso, então, imaginar a estrutura emitindo avisos sobre o que vai acontecer dentro dos parâmetros definidos.
Mesmo que não consigamos salvar a infraestrutura em si, poderemos salvar vidas humanas.”
4) Quanto mais você sabe, mais simples você pode projetar
Fluxos de trabalho digitais podem resultar em um projeto mais enxuto, resultando em menor impacto ambiental, explica Andrea Gillarduzzi, Diretor técnico de engenharia geotécnica da Arcadis Consulting (Reino Unido). “Se começarmos a usar BIM e ferramentas digitais de uma forma mais inteligente, seremos capazes de obter dados muito mais significativos sobre o real amplitude de comportamento das infraestruturas e isso pode resultar em um projeto mais econômico. Seremos capazes de manter a infraestrutura de uma forma mais eficaz… que tem menos impacto no meio ambiente.
Ao obter os dados, você não precisa necessariamente saber todas as formas possíveis em que eles podem ser usados, mas se os tiver, você pode decidir.” Como descrito por Gareth Crisford, Chefe regional de engenharia civil, meio ambiente e energia da Seequent para a EMEA: “Se você usa todos os dados que possui e tem um sistema de manutenção personalizado no ativo, é possível olhar para trás na vida útil do ativo e ver como ele poderia ter sido projetado de forma diferente e mais enxuta; isso resulta em um ciclo contínuo de aprendizado.”
5) Os ativos de infraestrutura já estão falando conosco. Estamos ouvindo?
É óbvio que a evolução para a Internet das Coisas está à todo vapor, com sensores aparentemente incontáveis coletando dados de qualquer maneira e de formas diferentes. Na verdade, a montanha de dados que eles estão coletando é assustadora. Durante décadas, os ativos de infraestrutura foram instalados com esses sensores, também com o potencial de adaptá-los, mas provavelmente só agora está ao alcance do setor usar os dados de forma mais ampla.
Andrea Gillarduzzi pontua: “A tecnologia atual usará esses dados de uma maneira mais eficaz para transferir as informações, em vez de elas serem propriedade de um único projeto ou entidade.”
Bernd Heer explica: “Existe um efeito de médio prazo, nos próximos cinco anos, quando aprenderemos a integrar os dados disponíveis muito mais rapidamente. Para mim, isso ocorrerá principalmente na fase de projeto, na qual podemos começar a fazer o projeto automatizado das fundações.”
6) Como a vida do engenheiro geotécnico poderia mudar nessa nova era?
Será uma mudança significativa do papel dele para o de analisador de resultados coletados automaticamente por sensores e diferentes sistemas a partir de fontes históricas?
Bernd Heer pensa assim: “Nós, geotécnicos, apenas examinaremos, selecionaremos e validaremos os dados antes que eles sejam colocados no sistema. Haverá muito menos relatórios a serem preenchidos, muito menos verificação de desenhos, muito menos marcação de reuniões para falar sobre o que isso realmente significa, porque todos concordaremos com os dados disponíveis.”
“Haverá muito menos relatórios a serem preenchidos, muito menos verificação de desenhos, muito menos marcação de reuniões para falar sobre o que isso realmente significa, porque todos concordaremos com os dados disponíveis.”
E como os dados vêm de diferentes fontes independentes, isso também ajudará na validação. Como explica Andrea Gillarduzzi: “Se você está monitorando uma junta de expansão de uma ponte e combina isso com o monitoramento meteorológico e com dados de tráfego durante determinado período, pode entender melhor o desgaste da junta, projetá-la e mantê-la de forma diferente e assim por diante. Muitos dados podem ser facilmente obtidos incorporando sensores e outras tecnologias no que construímos ou fazendo atualizações.”
Conforme descrito, muito disso já está em andamento, com os dados sendo registrados ativamente, mas ainda não amplamente usados. Por exemplo, o torque usado por uma plataforma de perfuração pode fornecer informações sobre a resistência das rocha e do solo.
Peter Fair vê o potencial de trazer os dados coletados em plataformas de perfuração para o processo de projeto. “Fazemos um projeto inicial e, em seguida, perfuramos no local e usamos esses dados de uma forma que pode influenciar diretamente o projeto quase ao mesmo tempo que o ativo está sendo construído. E, no longo prazo, com a IA, posso prever a utilização desses dados em projetos automatizados e nós nos tornando verificadores e aprovadores de um projeto automatizado. Estamos começando a ver isso agora com avaliações de CPT em que a IA está fazendo uma avaliação melhor e cometendo menos erros do que alguns dos recursos humanos.”
7) O setor está pronto para o projeto automatizado?
O projeto automático já está acontecendo em outras áreas, em especial para trabalhos lineares, por exemplo, perfuração e desmonte. Posicionamos efetivamente os furos de perfuração na melhor posição para obter a melhor taxa de produção, a produção mais segura e evitar escavações excessivas e perfis excessivos.
Mas um salto para o projeto automatizado exigirá uma mudança significativa de pensamento dentro do setor. Adaptar o projeto durante o processo de construção terá, por exemplo, implicações para a regulamentação.
Bernd Heer comenta: “Dentro da comunidade de engenharia civil na Alemanha, o projeto deve ser verificado e aprovado pelos pelo governos estadual e municipal. Portanto, você precisa fornecer um sistema de círculo automatizado que realmente repita essa aprovação muito rapidamente, para que você possa ajustar o projeto no local. É um grande passo para todos os envolvidos no setor, e temos que seguir esse caminho, mas ainda não chegamos lá, pelo menos não aqui.”
8) A importância das normas em comparação com a disposição de compartilhar.
As normas internacionais, como a ISO 19650, já estão melhorando o projeto digital com a organização e digitalização de informações sobre obras de engenharia civil, incluindo BIM. Um único modelo fornece um único entendimento, mas, como setor, ainda enfrentamos um desafio sobre a transferência de dados, a definição de propriedade e o passivo associado a elas.
Andrea Gillarduzzi comenta: “No momento, nos deparamos com a preocupação de que o compartilhamento de dados aumente nosso passivo, e isso desencoraja a colaboração entre as diferentes partes, e é algo que acredito que precisamos superar o mais rápido possível antes de perdermos uma imensa oportunidade.”
Também há o problema de os dados não serem coletados ou salvos. Mas simplesmente coletar as informações e garantir que elas sejam armazenadas de forma reutilizável é fundamental, e a ISO 19650 nos permite continuarmos nos empenhando nesse sentido.
E, embora estejamos na era dos dados, temos que considerar se, para alguns ativos, vale o custo do armazenamento de dados. Para infraestrutura crítica, não há dúvida, mas será que esse é o caso de cada ativo? E manter os dados atualizados é outra consideração importante que se soma aos desafios sistêmicos que o setor precisa definir e combinar: o que salvar, o que não salvar e qual é o passivo, a exposição e o risco durante um projeto. E quando os modelos são passados de um consultor para outro, como podemos garantir que possam ser usados pelo consultor atual?
Peter Fair comenta: “Muitas vezes não temos a garantia desse modelo. E então, como consultores, concluímos que precisamos reconstruir o modelo do zero apenas para provar a nós mesmos que ele é do nível exigido, e isso parece comprometer todo o processo.”
E, no entanto, compartilhamos o que consideramos dados factuais, mas qualquer modelo de solo é inerentemente uma interpretação. E assim, em muitos aspectos, quando compartilhamos um modelo, já compartilhamos um passivo e precisamos reconhecer isso.
A tecnologia pode ajudar a superar a subjetividade. Por exemplo, scanners para um testemunho de sondagem sólido de rocha não são apenas ópticos, mas de raios-X ou infravermelho colorido, espremendo ainda mais dados da fonte. E há muitas novas tecnologias que, no futuro, nos ajudarão a obter uma experiência mais completa do que acontece em campo, com realidade aumentada, realidade virtual totalmente imersiva e assim por diante, trazendo uma nova camada de dados multissensoriais que atualmente é completamente desconsiderada.
Existem obstáculos, mas eles podem ser superados.
E há, claro, muitos obstáculos para a introdução do avanço da tecnologia.
- Os fornecedores de software são frequentemente criticados por serem proprietários e não abertos a todos os usuários.
- Depois, há a curva de aprendizagem íngreme necessária para acompanhar a tecnologia.
- Enfrentamos o risco muito real de uma desconexão entre os jovens peritos em tecnologia e a geração mais velha e mais experiente, que dispõe de 20-30 anos de conhecimento e experiência valiosos.
- E para ter sucesso, o digital tem que ser totalmente inclusivo, sem deixar ninguém para trás.
Alguns desafios muito sérios estão à frente para o setor. Como Gareth Crisford diz: “Estamos em uma jornada contínua em que estamos tentando estar abertos a todos. Abertura e interoperabilidade são forças motrizes dentro da Seequent: estão no nosso sangue. Por exemplo, atualmente estamos desenvolvendo APIs abertas em nosso repositório de nuvem, para podermos ajudar a aproveitar todas as melhores tecnologias novas de geotécnica disponíveis no mercado. Somos conhecidos por nossa facilidade de uso e abertura de dados e estamos prontos para ajudar os engenheiros geotécnicos a enfrentar os desafios do futuro.”