Drones: aplicações inovadoras na construção civil

Caio Pompeu Cavalhieri, Gisleine Coelho de Campos, Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo

Publicado em: 28/04/2022

Texto: Redação AECweb/e-Construmarket

Coordenação técnica: Adriana Camargo de Brito
Comitê de revisão técnica: Adriana Camargo de Brito, Cláudio Vicente Mitidieri Filho, José Maria de Camargo Barros, Luciana Oliveira e Maria Akutsu
Apoio editorial: Cozza Comunicação

foto de um drone adaptado para a indústria
(Foto: Jacques Tarnero/Shutterstock)

28/04/2022 | 14h48 - O uso de drones na construção civil vem crescendo rapidamente e, a cada dia, novas aplicações são descobertas para subsidiar as soluções de projetos de diferentes obras civis. Os chamados dados primários, gerados a partir de sensores embarcados em drones, têm muito para contribuir com os desafios de diversos campos do conhecimento. Imagens aéreas de alta resolução (espacial e temporal) registradas com este tipo de dispositivo constituem um importante aliado no desenvolvimento de diferentes projetos (Figuras 1 e 2). Trata-se de um material que, além de alimentar bases de dados de setores distintos, também tem como vantagem o fato de ser gerado a partir de procedimentos que se destacam por sua rapidez e versatilidade.

Comparação entre registros de um processo erosivo feito por satélite
Figura 1 – Comparação entre registros de um processo erosivo feito por satélite (à esquerda) e aerofotogrametria com drone (à direita). Notar que a resolução espacial do registro com drone é superior à do satélite. Fontes: Google Mapas (2018) (1) e acervo do IPT.
Exemplos de dados produzidos a partir de uma aerofotogrametria com drone
Figura 2 – Exemplos de dados produzidos a partir de uma aerofotogrametria com drone. Além do mapeamento convencional (à esquerda), também é gerado um modelo digital (à direita) a partir do qual é possível identificar a localização e a cota relativa de diferentes elementos. Fonte: acervo do IPT (2).

Iniciadas em 2013, as pesquisas com drones no IPT contam com o diferencial de estarem integradas a importantes serviços tecnológicos que são tradicionalmente oferecidos pelo Instituto. O encontro sistemático entre profissionais de diferentes formações, aqui inclusos estudantes de pós-graduação, tem resultado no desenvolvimento de abordagens inéditas para lidar com os mais variados desafios. São soluções que auxiliam especialistas e gestores em complexos processos de tomada de decisão, principalmente em áreas como meio ambiente, gestão pública, atendimentos emergenciais, construção civil e obras de infraestrutura. Assim, as pesquisas em curso têm, como motivação, a resolução de problemas práticos, com impacto direto na sociedade e/ou em nichos do mercado. Para tanto, além de contar com equipes experientes que privilegiam abordagens multidisciplinares em seus trabalhos, o IPT também dispõe de equipamentos modernos para atender a diferentes demandas relacionadas ao uso de drones. Atualmente, além de três softwares de pós-processamento de imagens (Agisoft Metashape, Pix4D e Flir Tools), o Instituto conta com cinco drones de asa rotativa. São eles: DJI Mavic Mini, DJI Phantom 4 Advanced, DJI Phantom 4 Multiespectral, DJI Inspire 1 (com câmeras RGB e termal não-radiométrica) e Parrot Anafi Thermal (com câmeras RGB e termal radiométrica).

Nos trabalhos relacionados à engenharia civil, os drones mais usados são os de asa rotativa com câmera convencional (RGB) e termal. Os modelos com RGB têm contribuído para dinamizar e conferir maior segurança a diferentes tipos de trabalho. Ao permitir a substituição parcial de alguns procedimentos convencionais (ex: uso de rapel para vistoriar estruturas de difícil acesso ou uso de caminhões com cesto para trabalhos em altura), essa configuração contribui para agilizar os serviços de campo e, ao mesmo tempo, favorece a redução da exposição de colaboradores a situações de risco (Figuras 3 e 4).

Diversos trabalhos na área de infraestrutura já foram realizados (destacando-se redes de água e gás, minerodutos, obras de arte e barragens) e, embora não substituam o levantamento de dados por meio de profissionais diretamente no campo, orientam as atividades que estes desenvolvem, tornando as inspeções de campo mais assertivas e seguras e, também, aumentando a produtividade das equipes.

Exemplos de dados Exemplo de atividade de inspeção em Obra de Arte Especial
Figura 3 – Exemplo de atividade de inspeção em Obra de Arte Especial (OAE) em que o drone com câmera RGB foi usado como alternativa às técnicas convencionais de rapel. Fonte: acervo do IPT.
Inspeção de redes de infraestrutura em locais de difícil acesso
Figura 4 – Inspeção de redes de infraestrutura em locais de difícil acesso e de obras de grande porte. Fonte: acervo do IPT.

Já os registros feitos com câmera termal têm se mostrado promissores em atividades como: (i) manutenção de equipamentos em usinas fotovoltaicas; (ii) combate a incêndios; (iii) falhas em instalações de ar-condicionado e (iv) diagnóstico de patologias construtivas (Figura 5). Nesses casos, a termografia infravermelha se vale da energia térmica emitida pela superfície para garantir a visualização de importantes características que são invisíveis a olho nu.

Exemplo de aplicação de drone com câmeras RGB e termal
Figura 5 – Exemplo de aplicação de drone com câmeras RGB e termal para diagnóstico em fachada de edifício. Notar no destaque em preto que, em comparação com a imagem convencional (à esquerda), a câmera termal detecta elementos que são invisíveis a olho nu (à direita). Fonte: acervo do IPT (3).

Há ainda a possibilidade de gerar modelos 3D das imagens feitas com drones (Figura 6), os quais facilitam a visualização da ocupação das áreas e de sua integração com o meio ambiente. Os produtos da modelagem tridimensional são excelentes dispositivos para evidenciar problemas, embasar discussões e principalmente orientar esforços para materializar soluções de engenharia que realmente façam a diferença. Modelos assim, ao tornarem palpáveis alguns dos desafios existentes, podem auxiliar técnicos, gestores públicos e sociedade em processos de priorização de ações e de tomada de decisão.

Exemplo de aplicação de drone com câmeras RGB e termal
Figura 6 – Exemplo de modelo 3D gerado a partir do pós-processamento de imagens feitas com drone. Fonte: acervo do IPT.

Além dessa ampla diversidade de produtos que as imagens de drone oferecem, é notável a qualidade cada dia melhor dos dados gerados. A resolução das suas imagens, mapas e modelos costuma ser suficiente para complementar diferentes bases de dados, geralmente alimentadas apenas por procedimentos convencionais. De fato, os resultados que estão sendo alcançados com o uso de drones em serviços tecnológicos de engenharia civil são bastante positivos e, por isso mesmo, esse tipo de aparelho vem sendo utilizado de forma consistente em diferentes trabalhos e pesquisas.

(1) https://tinyurl.com/4s7e7sem
(2) https://www.ipt.br/noticias_interna.php?id_noticia=1266
(3) https://www.ipt.br/noticias_interna.php?id_noticia=1654

Colaboração técnica

 
Caio Pompeu Cavalhieri — Formado em engenharia ambiental na Escola Politécnica da USP (2007) e mestre em engenharia civil pela Unicamp (2013), foi pesquisador visitante na North Carolina State University (EUA) em 2012. No Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) desde 2008, dedica-se ao uso e desenvolvimento de ferramentas com foco em gestão pública, meio ambiente, obras de infraestrutura e atendimentos emergenciais.
 
Gisleine Coelho de Campos — Engenheira Civil pela Universidade de São Paulo (1990), com Mestrado e Doutorado em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (1997 e 2002, respectivamente), na área de Geotecnia. Pesquisadora do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), realiza trabalhos na área de Geotecnia, com ênfase em Fundações e Escavações. Atualmente é coordenadora e professora do Programa de Mestrado Profissional em Habitação do IPT, professora do curso de Especialização em Investigação do Subsolo do IPT e responsável técnico do IPT – OIA.