Nuvem de pontos com drones pode transformar uma extensa área operacional em uma base tridimensional utilizável pela engenharia com poucas horas de atividade em campo. Em um projeto de retrofit de iluminação desenvolvido em uma área portuária no Paraná, aproximadamente 2,26 quilômetros de infraestrutura foram capturados por drone em cerca de 40 minutos.
O desafio, entretanto, não era simplesmente mapear uma área extensa. A documentação existente havia sido modificada por sucessivas intervenções e já não representava adequadamente todas as condições encontradas em campo. Para um projeto luminotécnico, essa diferença entre desenho e realidade poderia comprometer análises importantes.
Galpões, transportadores, postes, edificações e estruturas de concreto interferem diretamente na distribuição da luz. Portanto, antes de definir a nova iluminação, precisava ser construída uma representação atualizada do ambiente.
A solução adotada combinou planejamento de voo, drone, fotogrametria, nuvem de pontos, modelagem BIM e cálculo luminotécnico. O resultado demonstra um ponto importante para gerentes de engenharia: digitalizar não significa apenas produzir imagens melhores. Significa criar informação que possa ser utilizada para projetar melhor.
O problema do retrofit começa quando o desenho já não representa a instalação
Projetos de retrofit possuem uma dificuldade que dificilmente aparece com a mesma intensidade em projetos greenfield. A engenharia precisa desenvolver uma nova solução sobre uma infraestrutura que foi alterada durante anos.
Uma estrutura pode ter sido ampliada. Um transportador pode ter sido instalado posteriormente. Postes podem ter sido reposicionados e equipamentos podem ter sido substituídos. Enquanto isso, nem todas as modificações necessariamente foram incorporadas à documentação de engenharia.
Consequentemente, uma planta antiga pode apresentar uma condição aparentemente organizada, enquanto a realidade física possui inúmeras diferenças. Esse descompasso representa um risco para qualquer disciplina que dependa das condições existentes.
A própria GENIA aborda esse problema ao tratar da captura da realidade para projetos de retrofit. Em projetos brownfield, a captura digital permite que a engenharia seja iniciada sobre as condições encontradas no ambiente físico, em vez de depender exclusivamente de documentos históricos.
No projeto apresentado neste case, essa questão era especialmente relevante. O objetivo estava relacionado ao retrofit do sistema de iluminação e à modernização da solução existente para tecnologia LED.
Para um cálculo luminotécnico adequado, não basta conhecer a área total. Também precisam ser compreendidos os obstáculos que interferem na propagação da luz.
Um galpão produz sombras. Uma estrutura elevada altera a distribuição luminosa. Transportadores de correia podem bloquear determinados ângulos. Dessa forma, quanto menos confiável for a representação da infraestrutura, maior será a incerteza introduzida no cálculo.
Uma área de 57 hectares precisava ser transformada em informação de engenharia
A área estudada possuía aproximadamente 57 hectares e uma extensão linear próxima de 2,26 quilômetros. Fazer um levantamento exclusivamente por processos manuais demandaria uma mobilização considerável para percorrer toda essa infraestrutura.
Além do tempo necessário, precisariam ser considerados os acessos, a circulação interna e a convivência com atividades operacionais. Em instalações portuárias e industriais, afinal, a equipe de levantamento não trabalha dentro de um ambiente isolado.
Foi adotado, então, um fluxo para geração de nuvem de pontos com drones. A missão aérea foi planejada para cobrir toda a região de interesse por meio de uma sequência de imagens sobrepostas.
O planejamento apresentado no projeto foi realizado no DroneDeploy. A plataforma permite planejar missões, executar voos e transformar os dados capturados em mapas e modelos digitais.
Foram configurados parâmetros como área de cobertura, trajetória, altitude e sobreposição entre fotografias. A altitude indicada no planejamento estava próxima de 80 metros e mais de mil imagens foram previstas para permitir a reconstrução tridimensional do local.
O número exato de fotografias efetivamente capturadas deve ser confirmado antes da publicação de um valor preciso. Por isso, a referência mais segura para o case é afirmar que mais de mil imagens participaram do processo de captura.
Aproximadamente 2,26 quilômetros foram capturados em cerca de 40 minutos
Um dos números mais relevantes do projeto está no tempo empregado em campo. A missão aérea foi concluída em aproximadamente 39 a 40 minutos.
Em menos de uma hora de voo, uma extensa faixa da infraestrutura pôde ser registrada. Esse dado precisa ser analisado pela perspectiva da gestão de engenharia, e não apenas pela velocidade do equipamento.
O ganho aparece principalmente na capacidade de adquirir informação sobre uma grande área sem exigir que uma equipe percorra manualmente toda a extensão para produzir cada registro.
Naturalmente, drones não eliminam todas as atividades presenciais. Determinadas verificações ainda podem exigir topografia, inspeção direta, laser scanner ou conferências específicas.
Entretanto, para a captura geral de áreas externas e extensas, a quantidade de informação adquirida por unidade de tempo pode ser substancialmente ampliada. Além disso, uma missão bem planejada cria as condições necessárias para o processamento fotogramétrico posterior.
O DroneDeploy, por exemplo, oferece recursos para missões autônomas e planejamento da captura aérea, justamente para tornar repetíveis os processos de obtenção de dados destinados a mapas e modelos.
Em uma instalação operacional, outro benefício deve ser considerado. A necessidade de permanência prolongada das equipes em diferentes áreas pode ser reduzida, diminuindo a exposição operacional durante a fase de levantamento.
Como imagens capturadas por drones se transformam em uma nuvem de pontos?
As fotografias produzidas durante o voo, isoladamente, ainda não constituem a principal entrega de engenharia. O valor é ampliado quando essas imagens são processadas por fotogrametria.
Na fotogrametria, imagens sobrepostas são relacionadas matematicamente para que a geometria do ambiente seja reconstruída. Dessa maneira, informações originalmente bidimensionais podem ser transformadas em dados espaciais tridimensionais.
Um dos resultados desse processamento é a nuvem de pontos. Ela é composta por uma grande quantidade de pontos posicionados no espaço, utilizados para representar superfícies, terrenos, equipamentos e estruturas existentes.
Assim, nuvem de pontos com drones não significa simplesmente juntar fotografias em uma visualização 3D. Existe um processamento fotogramétrico no qual a posição relativa dos elementos precisa ser reconstruída a partir das imagens capturadas.
Para a engenharia, a diferença é significativa. Em vez de receber apenas fotografias aéreas, o projetista passa a visualizar o local dentro de um ambiente tridimensional.
Dessa forma, posições relativas podem ser compreendidas com maior facilidade. Edificações, galpões, estruturas de concreto, postes e transportadores deixam de ser informações dispersas e passam a fazer parte da mesma referência espacial.
O valor não está apenas na imagem 3D
Esse ponto merece atenção dos gerentes de engenharia. Uma fotografia normalmente é produzida para responder a uma necessidade específica naquele momento.
Uma base tridimensional funciona de maneira diferente. Depois de processada, ela pode continuar sendo consultada durante diferentes etapas do projeto.
Uma dúvida pode surgir dias depois da visita. Outro projetista pode precisar compreender uma área que inicialmente não fazia parte de sua disciplina. Além disso, uma estrutura pode precisar ser conferida durante uma reunião técnica.
Em vez de depender exclusivamente da memória da equipe ou solicitar imediatamente um novo levantamento, a informação capturada pode ser revisitada digitalmente.
Portanto, a produtividade não é obtida apenas pela redução das horas em campo. Parte importante do ganho está na possibilidade de utilizar novamente a mesma informação durante o ciclo de engenharia.
É justamente nesse ponto que uma nuvem de pontos com drones deixa de ser apenas um produto de levantamento. Ela passa a ser uma base digital reutilizável.
Da nuvem de pontos para o ambiente BIM
Depois do processamento fotogramétrico, a base tridimensional foi utilizada dentro do ecossistema Autodesk. A visualização foi realizada no Navisworks, enquanto a modelagem foi desenvolvida no Revit.
A nuvem também foi trabalhada em formato RCP, associado ao Autodesk ReCap. Esse formato permite que grandes conjuntos de dados tridimensionais sejam utilizados dentro de diferentes ferramentas de projeto.
Posteriormente, foi produzido um modelo BIM simplificado. O objetivo não era modelar cada componente existente com elevado detalhamento.
Foram representados os elementos necessários para a análise luminotécnica. Entre eles estavam edificações, galpões, postes, transportadores e determinadas estruturas de concreto.
Essa decisão mostra um princípio importante da digitalização industrial: o nível de detalhe precisa ser definido pela finalidade da engenharia.
LOD 200: modelar somente aquilo que gera decisão
O modelo desenvolvido para o projeto foi classificado como LOD 200. Em termos práticos, foi criada uma representação simplificada dos elementos relevantes, com geometria suficiente para a finalidade proposta.
Isso significa que não existia necessidade de reproduzir parafusos, conexões ou detalhes construtivos sem impacto sobre o cálculo de iluminação.
Para um gerente de engenharia, essa escolha é relevante porque detalhamento possui custo. Quanto mais informações precisam ser modeladas, mais horas são consumidas durante a produção do modelo.
Portanto, solicitar o maior nível de detalhe possível nem sempre representa a melhor decisão. O modelo precisa conter informação suficiente para responder às perguntas reais do projeto.
No caso analisado, a principal pergunta era clara: quais elementos físicos poderiam interferir na distribuição da iluminação projetada?
Consequentemente, prédios, obstáculos, postes e grandes estruturas possuíam importância. Outros detalhes poderiam ser simplificados sem comprometer a função do modelo.
Esse princípio também se aplica a projetos industriais maiores. O BIM deve estruturar as informações necessárias para o processo, e não transformar cada levantamento em uma modelagem excessivamente detalhada.
Aproximadamente 48 horas foram usadas na modelagem
Depois da captura e do processamento, cerca de 48 horas de trabalho de escritório foram utilizadas para produzir a modelagem apresentada. Isso equivale aproximadamente a seis jornadas de oito horas.
O número evidencia outra característica relevante do fluxo. Uma captura de campo realizada em aproximadamente 40 minutos pode gerar uma base utilizada durante vários dias de engenharia no escritório.
Assim, o tempo de voo não deve ser confundido com o tempo total do projeto. Processamento, verificação, organização dos dados e modelagem continuam sendo etapas técnicas necessárias.
Entretanto, existe uma diferença fundamental. Grande parte desse trabalho passa a ser realizada em ambiente de escritório, utilizando informações que já foram capturadas digitalmente.
Para gestores, essa distribuição das horas pode facilitar planejamento, mobilização e utilização de profissionais especializados. Além disso, pode ser reduzida a dependência de retornos sucessivos ao campo para recuperar informações que deixaram de ser registradas.
A nuvem de pontos com drones foi levada até o cálculo luminotécnico
A etapa mais importante do case ocorre quando a informação deixa os softwares de levantamento e começa a influenciar uma decisão de engenharia.
O modelo foi utilizado como apoio ao desenvolvimento do cálculo luminotécnico no Dialux. Dessa forma, as estruturas existentes puderam ser consideradas durante a análise da iluminação.
Esse ponto diferencia um levantamento tecnológico de uma estratégia real de digitalização.
Um drone sobrevoando uma indústria produz imagens. A fotogrametria transforma essas imagens em dados tridimensionais. Entretanto, o benefício de engenharia aparece quando esses dados são incorporados ao processo de projeto.
No cálculo luminotécnico, obstáculos influenciam o resultado. Uma edificação pode bloquear determinada luminária. Um transportador pode produzir sombra sobre uma região operacional. Estruturas elevadas também podem modificar a distribuição esperada da luz.
Portanto, utilizar somente uma planta desatualizada poderia produzir uma simulação matematicamente coerente, porém incompatível com a situação real encontrada na instalação.
Com a infraestrutura representada digitalmente, o cálculo pôde considerar melhor o ambiente existente.
Retrofit industrial precisa ser projetado sobre a realidade
Esse princípio vai muito além dos projetos de iluminação.
Em retrofits de tubulação, estruturas, elétrica ou equipamentos, o mesmo problema costuma aparecer. A documentação disponível nem sempre acompanha todas as modificações realizadas durante a vida útil da planta.
Quanto mais antiga e dinâmica for uma instalação, maior pode ser essa diferença.
Nesse cenário, uma nuvem de pontos pode funcionar como referência das condições existentes. A informação capturada pode ser utilizada para modelagem, análise de interferências, planejamento e desenvolvimento de novas soluções.
A captura da realidade em projetos de retrofit parte justamente dessa lógica: as condições existentes são registradas antes que as etapas mais intensivas do desenvolvimento dependam de documentos potencialmente desatualizados.
Isso muda o ponto de partida do projeto. Em vez de começar por desenhos cuja atualização precisa ser presumida, a engenharia pode começar observando aquilo que efetivamente estava presente durante a captura.
Naturalmente, cada tecnologia possui limites e níveis diferentes de precisão. Por isso, drone, fotogrametria, topografia e laser scanner precisam ser selecionados conforme o objetivo.
A discussão correta não é sobre qual tecnologia é superior em todas as situações. A pergunta adequada é qual método entrega a informação necessária para determinada decisão de engenharia.
Nuvem de pontos com drones e laser scanner não são concorrentes
Em algumas situações, o mapeamento aéreo entrega exatamente aquilo que é necessário. Em outras, alta precisão e detalhamento de áreas internas podem exigir laser scanners terrestres.
Também existem projetos nos quais as duas tecnologias podem ser combinadas.
Drones apresentam grande capacidade de cobertura, principalmente em áreas externas e extensas. Por outro lado, scanners terrestres podem registrar ambientes industriais complexos com maior densidade geométrica em regiões onde a captura aérea possui limitações.
A escolha deve ser realizada conforme a finalidade. Dessa maneira, evita-se tanto um levantamento insuficiente quanto a contratação de um nível de precisão sem utilidade prática para o projeto.
Essa visão é especialmente importante para gerentes. O investimento precisa estar relacionado ao entregável e ao risco de engenharia que se pretende reduzir.
A redução do tempo em campo é apenas parte do ganho
É fácil observar os aproximadamente 40 minutos de voo e concluir que velocidade é o principal benefício. Entretanto, essa leitura é incompleta.
O verdadeiro ganho está na cadeia completa.
A área foi capturada, as imagens foram processadas e a geometria foi reconstruída. Posteriormente, a informação foi organizada em um modelo e utilizada dentro do cálculo de iluminação.
Assim, uma mesma captura percorreu diferentes etapas do processo de engenharia.
Essa integração reduz a fragmentação entre quem se levanta, quem modela e quem projeta. Além disso, uma referência visual e geométrica comum passa a ser utilizada.
Para o gerente de engenharia, isso significa menor dependência de interpretações individuais e uma melhor condição para que diferentes profissionais trabalhem sobre a mesma realidade.
Segurança operacional também precisa entrar na conta
Áreas industriais e portuárias possuem circulação de equipamentos, veículos, materiais e pessoas. Portanto, qualquer atividade adicional em campo precisa ser coordenada com as operações existentes.
Quando parte do levantamento pode ser realizada por drone, a necessidade de circulação manual ao longo de toda a extensão pode ser reduzida.
Isso não significa eliminar procedimentos de segurança ou inspeções presenciais. Contudo, a exposição associada à aquisição extensiva de informações pode ser diminuída.
Do ponto de vista gerencial, esse benefício precisa ser considerado juntamente com prazo e produtividade.
A melhor hora de campo não é necessariamente aquela executada mais rapidamente. É aquela na qual a informação necessária é adquirida com eficiência, planejamento e menor interferência sobre as operações.
Nuvem de pontos com drones exige processo, não apenas equipamento
O case também demonstra porque simplesmente adquirir um drone não significa implantar um processo de digitalização industrial.
A captura é apenas uma das etapas.
Antes dela, precisam ser definidos objetivo, área, resolução necessária e método de aquisição. A missão precisa ser planejada e deve haver sobreposição adequada das imagens para que o processamento fotogramétrico posterior seja possível.
Plataformas como o DroneDeploy Aerial foram desenvolvidas justamente para integrar planejamento de voo, captura e processamento de dados destinados a mapas e modelos. A plataforma informa que suporta missões automatizadas e planejamento de voo para captura de realidade.
Depois da captura, as imagens precisam ser processadas, verificadas e transformadas em entregáveis úteis. Em seguida, esses dados precisam entrar no fluxo da engenharia.
É justamente nessa integração que surge o valor.
Portanto, o sucesso não está em possuir o equipamento mais moderno. Ele está em construir um processo no qual a informação capturada chegue até quem realmente precisa decidir.
O que esse case ensina aos gerentes de engenharia
Talvez o principal aprendizado esteja na forma como o levantamento deve ser encarado.
O projeto não começou porque alguém queria produzir uma nuvem de pontos com drones. Tampouco foi iniciado para gerar um modelo BIM visualmente impressionante.
Existia um problema concreto: desenvolver um retrofit de iluminação em uma extensa infraestrutura cuja documentação já não representava adequadamente a condição física.
A tecnologia foi escolhida para resolver esse problema.
Aproximadamente 57 hectares foram cobertos. Cerca de 2,26 quilômetros de infraestrutura foram registrados. Mais de mil imagens participaram do processo e o voo levou aproximadamente 40 minutos.
Posteriormente, cerca de 48 horas foram utilizadas na modelagem. O ambiente foi representado em LOD 200 e a informação foi levada ao cálculo luminotécnico.
Essa sequência mostra como deveria funcionar uma estratégia de captura de realidade: o campo é digitalizado para que uma decisão de engenharia seja tomada com menos incerteza.
Do voo à decisão de engenharia
A nuvem de pontos com drones apresenta maior valor quando levantamento, processamento e projeto não são tratados como atividades independentes.
No case analisado, fotografias foram utilizadas para reconstruir a geometria do ambiente. A geometria foi transformada em nuvem de pontos. Em seguida, parte dessas informações foi estruturada em BIM e utilizada para apoiar o cálculo luminotécnico.
Dessa maneira, o levantamento deixou de ser apenas um registro da condição existente e passou a servir diretamente ao desenvolvimento da solução futura.
Para gerentes de engenharia responsáveis por retrofits, ampliações e instalações brownfield, essa é uma mudança relevante. Quanto melhor for conhecida a condição existente, menor será a dependência de premissas durante o detalhamento.
Não se trata, portanto, de colocar um drone no ar.
Trata-se de colocar a realidade da instalação dentro do processo de engenharia.
Digitalize a realidade antes de projetar a mudança
Projetos de retrofit sempre precisarão conviver com limitações da instalação existente. Entretanto, a engenharia não precisa trabalhar às cegas sobre documentos que já não representam completamente o campo.
Nuvem de pontos com drones, fotogrametria, laser scanner e BIM podem ser combinados conforme o objetivo do projeto. Assim, ambientes extensos podem ser capturados, analisados e utilizados como uma base mais confiável para decisões técnicas.
A GENIA atua com captura de realidade aplicada a instalações industriais e projetos de infraestrutura, utilizando diferentes tecnologias conforme o nível de precisão e o entregável necessário.
Se o próximo retrofit da sua empresa depende de entender melhor aquilo que já existe em campo, entre em contato com a GENIA Innovation.
