UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA
MESTRADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL URBANA
USO DE VEÍCULO AÉREO NÃO TRIPULADO (VANT) PARA MONITORAMENTO DE OBRA COM ÊNFASE EM
SEGURANÇA E LOGÍSTICA
Roseneia Rodrigues Santos de Melo
Salvador 2015
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA
MESTRADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL URBANA
USO DE VEÍCULO AÉREO NÃO TRIPULADO (VANT) PARA MONITORAMENTO DE OBRA COM ÊNFASE EM
SEGURANÇA E LOGÍSTICA
Roseneia Rodrigues Santos de Melo
Projeto de Dissertação apresentada ao mestrado em Engenharia Ambiental Urbana como requisito parcial à obtenção do título de MESTRE EM ENGENHARIA AMBIENTAL URBANA
Orientador: Prof. Dr. Dayana Bastos Costa Agência Financiadora: CNPq
Salvador 2015
RESUMO
Nas últimas décadas, a indústria da construção civil tem sentido a necessidade de explorar novas tecnologias a fim de melhorar o controle e monitoramento dos seus processos, entretanto, a inserção de tecnologia emergente pelo setor ainda é sutil. Uma destas tecnologias é o Veículo Aéreo Não Tripulado (VANTs), em inglês Unmanned Aerial Veicheles (UAV), também conhecidos como drones, tendo sua aplicação inicial na área militar, e recentemente vem sendo adotado em outras indústrias, como na agricultura, petróleo e gás e companhia de fornecimento de energias. Na construção civil, o seu uso ainda é limitado, principalmente para suporte na gestão de obras. A presente proposta de dissertação tem como objetivo investigar de forma exploratória o uso de VANTs, como ferramenta visual para inspeção de elementos de logística de canteiro e segurança e como esta tecnologia pode contribuir no apoio na tomada de decisão e melhoria deste processo. O método de pesquisa proposto envolve o estudo de caso, no qual o procedimento de coleta consiste no planejamento do voo juntamente com a equipe da obra, execução dos voos de acordo com o protocolo de coleta estabelecido, e a análise dos ativos coletados, no qual, esta análise será realizada com base nos constructos estabelecidos para avaliação do VANT.
Como contribuição, pretende-se disseminar a tecnologia de VANTs, avaliar o uso do VANT para monitoramento com ênfase em logística e segurança, assim como identificar os benefícios e barreiras do uso desta tecnologia na construção.
Palavras Chaves: Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT); monitoramento de obras, construção civil, logística e segurança.
SUMÁRIO
RESUMO _______________________________________________________ iii SUMÁRIO ______________________________________________________ iv ÍNDICE DE QUADROS _____________________________________________ vi ÍNDICE DE FIGURAS ______________________________________________ vi SÍMBOLOS E ABREVIATURAS _______________________________________ vii 1 INTRODUÇÃO ________________________________________________ 1 1.1 Justificativa do trabalho ________________________________________ 1 1.2 Problema de Pesquisa _________________________________________ 3
1.3 Objetivos ____________________________________________________ 6 1.3.1 Objetivo Geral ____________________________________________________ 6 1.3.2 Objetivo Secundários _______________________________________________ 6 1.4 Delimitação da Pesquisa _______________________________________ 7 1.5 Estrutura do trabalho __________________________________________ 7 2 VEÍCULO ÁEREO NÃO TRIPULADO (VANT) _________________________ 8
2.1 Definição e Características Gerais ________________________________ 8
2.2 Regulamentação _____________________________________________ 10 2.2.1 Brasil ___________________________________________________________ 11 2.2.2 Internacional ____________________________________________________ 13
2.3 Aplicações dos VANTs ________________________________________ 15 2.3.1 Transportes _____________________________________________________ 16 2.3.2 Inspeção de Estruturas _____________________________________________ 18 2.3.3 Modelagem 3D ___________________________________________________ 19 2.3.4 Monitoramento de Canteiro de Obras ________________________________ 19 2.3.5 Considerações sobre os estudos com VANTs ___________________________ 21 2.4 Fatores básicos, barreiras e benefícios para a avaliação do VANT _____ 22 3 SEGURANÇA DO TRABALHO E LOGISTICA NO CANTEIRO DE OBRA _____ 24
3.1 Segurança do Trabalho na Construção ___________________________ 24
3.2 Normas e Regulamentações de Segurança ________________________ 25 3.3 Gestão da Saúde e Segurança do Trabalho ________________________ 27 3.4 Logística de Canteiro de Obra __________________________________ 29
3.5 Inspeção de Segurança e Logística de Canteiro ____________________ 31 3.5.1 Uso de tecnologias emergentes para inspeção e monitoramento da segurança 34
4 METODOLOGIA _____________________________________________ 37 4.1 Estratégia de Pesquisa ________________________________________ 37
4.2 Etapas da pesquisa ___________________________________________ 38 4.2.1 Revisão da literatura ______________________________________________ 38 4.2.2 Seleção da Tecnologia a ser Adotada _________________________________ 39 4.2.3 Estudos exploratórios _____________________________________________ 40 4.2.4 Estudos de Caso __________________________________________________ 42 4.2.5 Análise de dados _________________________________________________ 47
CRONOGRAMA __________________________________________________ 50 REFERÊNCIAS ___________________________________________________ 50 ANEXOS _______________________________________________________ 56
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 1: Resumo dos principais requisitos para o uso de VANT (Classe 3) ... 13
Quadro 2: Resumo dos principais requisitos para o uso de VANT em nível Internacional ... 15
Quadro 3: Planilha Flight Log (Fase de treinamento) ... 41
Quadro 4: definição de variáveis e fontes de evidência para análise dos constructos ... 48
ÍNDICE DE FIGURAS Pág. Figura 1: (a) asa fixa produzida pela AGX; (b) asas rotativas (quadricóptero); (c) dirigíveis; (d) asas batedoras. ... 10
Figura 2: Modelo de sistema de gestão da SST, segundo a OHSAS ... 28
Figura 3: Delineamento da Pesquisa ... 38
Figura 4: DJI Phantom 3 Advanced ... 39
Figura 5: Ativos visuais coletados durante o treinamento com VANT ... 41
Figura 6: Delineamento do Estudo de Casos ... 42
Figura 7: Procedimento de execução de coleta de dados em campo ... 43
Figura 8: Imagem do canteiro (overview) ... 45
Figura 9: Close up view da fachada do empreendimento em estudo ... 47
SÍMBOLOS E ABREVIATURAS
1 INTRODUÇÃO
1.1 Justificativa do trabalho
Os avanços tecnológicos nos setores de processamento de imagens e miniaturização de componentes eletrônicos nas últimas décadas têm proporcionado a difusão dos VANT no mercado civil. Inicialmente, os VANTs foram utilizados para fins militares, no entanto, seu uso está se tornando cada vez mais atraente para aplicações comerciais e governamentais locais devido ao enorme potencial de monitoramento e inspeção (GIUFFRIDA, 2015).
Os Veículos Aéreos não Tripulados (VANTs), popularmente conhecimentos como drones e em inglês denominado como Unmanned Aerial Vehicles/Systems (UAV/UAS), são definidos como toda aeronave projetada para operar sem piloto a bordo, e que não seja de caráter recreativo (ANAC, 2015). Os VANTS podem ser classificados quanto ao modelo aerodinâmico, sendo os mais usuais os de asa fixa e de asa rotativa. Para Puri (2005), os de asas fixas são aeronaves simples de controlar, mais resistentes e podem capturar imagens de longas distâncias, indicados para o recobrimento de grandes áreas. Porém, levam certo tempo e precisam de espaço para realizar manobras, além de necessitar de grande área para realizar a decolagem. E os de asas rotativas, por sua vez, funcionam como pequenos helicópteros decolam e pousam verticalmente, de maneira bastante rápida e sem necessitar de grandes áreas para isto, possuem alta mobilidade e boa planagem (PURI, 2005). Além disso, a proposta de regulamentação da ANAC (2015) classifica os VANTs quanto ao Peso Máximo de Decolagem (PMD), sendo em classe 1, as aeronaves com PMD maior que 150Kg, classe 2 as aeronaves com PMD maior que 25Kg e menor ou igual a 150Kg, e a classe 3 as aeronaves com PMD menor ou igual a 25Kg.
Ao longo dos últimos anos, pesquisas têm mostrado que o grande e contínuo desenvolvimento dos VANTs tem possibilitado a utilização desta emergente tecnologia em diversas aplicações. Os VANTs têm sido usados em áreas como agricultura e pecuária; vigilância e controle de tráfego; monitoramento de situações de emergência, como incêndios e desastres naturais; por grupos de resgate; por autoridades de segurança para patrulha e policiamento; aerofotogrametria, georreferenciamento e sistema de sensoriamento remoto; observação meteorológica; controle de erosão;
arqueologia; planejamento urbano e infraestrutura; para propagandas, campanhas publicitárias e apresentações para o mercado imobiliário; e principalmente em diferentes domínios da engenharia civil; dentre outros campos de aplicação. Tal potencialidade está diretamente relacionada ao baixo custo, à alta mobilidade, à segurança oferecida e à velocidade de aquisição e transferência de dados, como imagens e vídeos (SIBERT e JOCHEN, 2014; MORGENTHAL e HALLERMANN, 2014; KIM e IRIZARRY, 2015).
No Brasil, a utilização de VANTs em aplicações civis vem se desenvolvendo recentemente, tendo como principal área de atuação a agricultura, vigilância e monitoramento de recursos. A Embrapa (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária), por exemplo, vêm utilizando imagens aéreas obtidas através de drones para montar uma base de dados agrícolas que auxilia e maximiza o resultado das colheitas. No campo de monitoramento de linhas de transmissão, a Chesf (Companhia Hidroelétrica do São Francisco), responsável pela distribuição de energia no Nordeste, utiliza os VANTs para monitorar cabos e postes ao longo de grandes extensões e em áreas de difícil acesso, facilitando assim sua avaliação, manutenção e adequação ao que é exigido pelas empresas reguladoras (FURTADO et al., 2008). No setor de petróleo e gás, estudos recentes mostram o uso da tecnologia para contribuir com ações de monitoramento e gerenciamento em faixa de dutos através de análise de imagens tridimensionais (TEDESCO et al. 2014). Ishikawa (2015) ressalta o potencial dos VANTs para a realização de inspeção de catástrofe (tornados, terremotos, incêndios), neste caso, dentre os benefícios tem-se a redução dos custos e a visualização da extensão dos danos facilitando as atividades de resgates.
A indústria da construção civil como um todo, encontra-se atrás de várias outras indústrias no que diz respeito à incorporação de tecnologias de ponta em suas atividades, principalmente nos setores de gestão da segurança e logística (GHEISARI et al., 2012).
Notícias recentes oriundas de jornais e sites em nível nacionais e internacionais revelam que os VANTs (Veículo Aéreo Não Tripulado) podem dar suporte em diversas atividades de construção de forma rápida e eficiente e com menor custo. No Brasil, o uso de drone para construção civil tem sido explorado por construtoras para registrar obras, acompanhar avanço físico, além do uso para promover a vendas dos imóveis
(TÉCHNE, 2014), além de construtoras, órgão públicos, como CREA (Conselho Regional de Engenharia e Arquitetura), ter apresentado recentemente o uso de drone para vistoriar obras de infraestrutura (INFRAESTRUTURA URBANA, 2015).
Internacionalmente, estudos mostram o potencial do drone para auxiliar na eficiência e segurança do canteiro (CONSTRUTION EXECUTIVE, 2013), assim como no acompanhamento dos processos e avanço físico na construção pesada (CONSTRUCTION EXECUTIVE, 2015). Estudos recentes tem buscado conhecer o potencial do VANT para atividades de gerenciamento em canteiro (IRIZARRY et al., 2012; IRIZARRY et al., 2015; KIM e IRIZARRY, 2015), no entanto, ainda são incipientes para avaliar o potencial do VANT para monitoramento de obras.
1.2 Problema de Pesquisa
Segurança é uma das maiores preocupações da construção pelo mundo (ZHOU et al., 2012). A grande maioria das publicações referentes à segurança na construção sempre reporta que a indústria da construção civil é um dos setores mais perigosos, além de contar com um baixo índice de segurança (COSTELLA, 1999; DIAS, 1999;
SAURIN, 2002; IRIZARRY et al., 2012).
Os acidentes de trabalho constituem um problema social, econômico e ambiental em todo o mundo (FINNERAN; GIBB, 2013). Segundo Lingard (2013), a Organização Internacional do Trabalho (OIT) estima que a construção civil em países industrializados emprega de 6% a 10% da força de trabalho, porém é responsável por 25% a 40% das mortes relacionadas com trabalho.
OIT estima que pelo menos 60.000 acidentes fatais ocorrem a cada ano em construções em todo o mundo, o que representa um acidente fatal a cada 10 minutos (LINGARD, 2013). Tais dados são chocantes e explicitam a necessidade de um esforço coordenado e focado para desenvolver, implantar e avaliar novas abordagens em prol da resolução desse problema (LINGARD, 2013). No Brasil, segundo dados divulgados pelo Anuário Estatístico da Previdência Social (AEPS) do ano de 2013, foram registrados 717.911 acidentes de trabalho, sendo destes, 61.899 relacionados à indústria da construção civil, ou seja, 8,66% do total. Estes valores contextualizam a necessidade de melhorias nos processos de Gestão da Saúde e Segurança do Trabalho das obras, no
qual, tais processos acabam sendo negligenciados pelo setor, em busca de minimizar custos.
Na construção civil, a segurança do trabalho está diretamente associada à logística do canteiro, entretanto durante a etapa de planejamento observa-se a dificuldade de associar as atividades de logística com a segurança do trabalho, além disso, usualmente os requisitos de segurança são trabalhados de forma independente da gestão da produção (SAURIN, 1997). Neste sentido, o processo de planejamento do canteiro busca, por meio da otimização do espaço físico disponível, proporcionar um ambiente seguro e mais eficiente para o desenvolvimento das atividades (SAURIN, 1997).
Hissam e Terrence (2001) destacam que os acidentes ocorridos devido à queda de objetos, ou envolvendo veículos e equipamentos em canteiros estão na maioria das vezes relacionados com o mau uso dos espaços e que poderiam ser reduzidos ou evitados através da organização do canteiro. Dessa forma, observa-se a importância da logística de canteiro, que segundo Lehtonen (2001) é um processo de gestão estratégica que compreende as atividades de aquisição, movimentação e armazenagem de materiais, em que quando bem executadas contribuem para a melhoria da produtividade na construção.
Cambraia (2004) comenta o crescimento das iniciativas por parte de empresas de construção, entidades setoriais e governamentais com o intuito de melhorar o desempenho da segurança na construção. O autor discute que tais avanços são oriundos principalmente pelo cumprimento de exigências legais, pela colaboração proveniente do meio acadêmico e, por parte das empresas do setor, por melhores índices de produtividade e qualidade.
Apesar dos avanços quanto a normas de segurança e o aumento da fiscalização quanto à segurança do trabalho nas obras, é fundamental o desenvolvimento de ferramentas e técnicas que promovam o monitoramento eficiente dos empreendimentos de construção. Saurin (2002) comenta a respeito da carência enfrentada pelo setor quanto à garantia das condições de segurança nos canteiros de obra. Além disso, percebem-se poucos investimentos por parte das empresas construtoras para identificação dos riscos de segurança na sua origem, bem como adequada inspeção dos processos construtivos e equipamentos ao longo do processo de execução.
Hissam e Terrence (2001) observam a necessidade de novas tecnologias que auxiliem em um melhor gerenciamento do canteiro, a fim de proporcionar uma melhor utilização do espaço e aperfeiçoamento do sistema de segurança. Zhou et al. (2014) afirmam que o uso de tecnologias inovadoras pode colaborar com a detecção e correção de erros, sendo fundamental para prevenir a ocorrência de acidentes. Sendo assim, os autores apontam que em uma época com tecnologias emergentes ilimitadas, muitas têm sido estudadas a fim de serem aplicadas na prevenção de acidentes na indústria da construção, como por exemplo, tecnologias de informação e comunicação (TIC), como sensores (GIS, GPS), tecnologia de identificação por radiofrequência (RFID) e realidade virtual (VR). No entanto, Chau et al. (2014), a adoção dessas tecnologias ocorre de forma muito tímida pelo setor. Mitropoulos e Tatum (2000) destacam que as principais barreiras encontradas na adoção de tecnologias inovadoras são a incerteza em usar uma tecnologia nova e a falta de informação a respeito dos benefícios que podem ser proporcionados pelo uso da mesma.
Apesar da contribuição das novas tecnologias, tais como, softwares de representações visuais no planejamento do projeto, BIM, TIC, RFID, GIS, GPS e VR, ainda encontra-se dificuldades no que se refere à visualização do acompanhamento da obra em tempo real, a fim de facilitar as atividades de inspeção e monitoramento do canteiro. Neste sentido, visto que na maioria dos canteiros há uma grande demanda de atividades que ocorrem simultaneamente, no qual, uma enorme quantidade de tempo é dispendida para a realização do acompanhamento e inspeção das atividades, os recursos visuais provenientes da utilização de VANTs apresentam grande potencial ainda inexplorável, em que a aeronave seria capaz de fornecer informações em tempo real através de voos realizado na área delimitada pelo canteiro (IRIZARRY et al., 2012).
Além disso, o VANT pode ser operado de forma manual ou autônoma, a depender do objetivo do voo, no que se refere ao processamento de dados, este pode ocorrer através da transmissão real para o gestor ou responsável, ou então pode ser coletados (vídeos e fotos) e ser processados depois do voo.
Neste sentido, o VANT se apresenta como uma tecnologia inovadora e de fácil uso, no entanto, os estudos realizados, até então, mostram-se exploratórios, especialmente no que se refere ao uso de ativos visuais (fotos e vídeos) para apoiar no monitoramento de tarefas gerenciais, tais como, avanço físico, logística de canteiro,
bem como inspeção de qualidade e segurança (SIEBERT; TEIZER, 2014). Dessa forma, constata-se a necessidade de explorar a tecnologia para tais fins, em busca a preencher a lacuna existente, qual seja, o potencial de uso do drone para monitoramento de canteiro, e meios para que esta tecnologia possa ser inserida em rotinas de inspeção e monitoramento de obras, bem como a análise quanto à usabilidade e utilidade deste tipo de equipamento.
Neste sentido, o estudo proposto se justifica pelo caráter inovador do uso de uma tecnologia emergente, mas que carece de estudos sistemáticos sobre as suas possíveis aplicações, benefícios e dificuldades de uso na construção civil, em especial para gestão de obras. Além disso, o estudo propõe analisar a aplicação do VANT no que compete a utilidade, a facilidade de uso e no desempenho.
O foco em segurança e logística decorre do fato de ser uma atividade crítica no canteiro, cujas atividades de monitoramento e inspeção em muitos casos necessitam de uma visão mais ampla ou estão situadas em locais de difícil acesso às pessoas, que podem, por sua vez, serem alcançados pelos VANTs. O presente projeto de pesquisa utilizará um VANT quadricóptero, com asa rotativa, classe 3.
O presente projeto de pesquisa faz parte de um projeto maior denominado Uso de Dispositivos Móveis para Monitoramento Integrado de Obras: Ênfase no Planejamento e Controle, Qualidade, Segurança e Sustentabilidade Ambiental, financiado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia e Inovação (MCTI) e o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Este projeto vem sendo coordenado pela Universidade Federal da Bahia (UFBA). O projeto conta também com a colaboração da Georgia Institute Tecnology dos Estados Unidos.
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo Geral
O presente projeto tem como objetivo geral avaliar o uso de Veículo Aéreo Não Tripulado (VANTs) classe 3 para monitoramento de obras, com foco em segurança e logística de canteiro.
1.3.2 Objetivo Secundários Dentre os objetivos secundários tem-se:
a) Analisar os requisitos para o uso de VANT classe 3 para monitoramento de obra em nível nacional e internacional.
b) Definir critérios para a aplicação do VANT classe 3 para monitoramento de obra com ênfase em segurança e logística.
c) Avaliar comparativamente o desempenho de estudos desenvolvidos em nível nacional com os estudos desenvolvidos nos Estados Unidos da America.
d) Identificar fatores chaves de sucesso e barreiras para o uso dos VANTs para monitoramento de obras com ênfase em segurança e logística.
1.4 Delimitação da Pesquisa
O presente projeto de pesquisa limita-se a avaliar o potencial de uso do VANT para monitoramento de canteiro, especialmente em atividades logística e de segurança.
Este trabalho limita-se também a análises de inspeções e monitoramento de áreas externas, devido às limitações da própria tecnologia estudada. Serão realizados estudos em canteiros a fim de testar o potencial de uso tecnologia para monitoramento, no entanto, por se tratar de uma tecnologia emergente, e principalmente pelos requisitos de segurança do espaço aéreo, os canteiros selecionados deveram estar localizados em zonas permitidas para voo pela ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil).
1.5 Estrutura do trabalho
Este projeto de pesquisa está organizado em quatro capítulos visando apresentar os aspectos relevantes relacionados à nova tecnologia VANT e a Gestão da Segurança e Saúde do Trabalho, especialmente o monitoramento das atividades de inspeção na área externa do canteiro.
O capítulo 2 tem por objetivo apresentar os conceitos relativos ao VANT, assim como suas aplicações para fins civis. Além disso, será apresentada uma breve revisão a cerca da regulamentação e critérios para o uso de VANT para fins civis em nível nacional e internacional.
O capítulo 3 visa abordar o Sistema de Gestão de Segurança e Saúde do Trabalho, dando ênfase às atividades de monitoramento e inspeção do canteiro.
No capítulo 4 são apresentadas as informações relativas ao método de pesquisa utilizado, definições, estratégia e coleta de dados.
2 VEÍCULO ÁEREO NÃO TRIPULADO (VANT)
Neste capítulo será abordada uma breve revisão da literatura sobre Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) visando esclarecer alguns assuntos relevantes para a compreensão do tema estudado. Inicialmente, serão abordadas as definições e as características dos VANTs, com a apresentação de uma breve explanação da regulamentação proposta para o Brasil, e uma visão geral dos requisitos exigidos nível internacional, dando ênfase aos seguintes países: Estados Unidos, Reino Unido e Chile.
Em seguida, serão apresentadas as principais aplicações de drones na engenharia civil, considerações a respeito dos estudos realizados e uma sucinta discussão em relação aos benefícios e barreiras identificados no processo de aplicação da tecnologia em canteiros de obra.
2.1 Definição e Características Gerais
Por definição, Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) é o termo designado a toda aeronave não tripulada com finalidade diversa de recreação (ANAC, 2015).
Comumente conhecidas como Drones, essas aeronaves que operam sem piloto a bordo, também são caracterizadas por Unmanned Aircraft/Arial System (UAS), de acordo com a autoridade nacional de aviação dos Estados Unidos (FAA – Federal Aviation Administration, 2015). Tal conceito incorpora todo o sistema formado por uma ou mais aeronaves (Unmanned Aerial Vehicle – UAV), a estação de controle e outros elementos necessários para uma operação segura, como por exemplo, alguns dispositivos que podem ser acoplados à aeronave (PURI, 2005).
Inicialmente esta tecnologia foi desenvolvida para fins militares, sendo usada pela primeira vez durante a 1ª Guerra Mundial pelos Estados Unidos. O grande desenvolvimento dos VANTs nesta área permitiu a sua utilização em diversas missões e conflitos, assumindo uma importante posição entre os equipamentos militares de diversos países (NISSER; WESTIN, 2006). Posteriormente, devido à sua crescente popularização e reconhecimento por parte de outros setores da população, foi possível identificar o grande potencial desta emergente tecnologia para diferentes aplicações civis, federais e comerciais. Uma das principais características que reforça esse seu potencial é a possibilidade de acoplar ao VANT diversos tipos de dispositivos, como
por exemplo, câmeras, que possibilitam a captura de imagens e vídeos, além do monitoramento em tempo real de toda a operação do VANT; sensores de infravermelho, sensores térmicos, radares, lasers, dispositivos especializados de comunicação, como GPS (Global Positioning System), entre outros (PURI, 2005).
Comparados com aeronaves tripuladas, os VANTs são muito mais simples de operar, necessitando apenas de um operador na estação de controle, que controla a aeronave e os dispositivos acoplados; são mais rápidos, possuindo muito mais mobilidade; mais seguros, pois possibilitam o monitoramento aproximado de estruturas e situações de risco sem colocar vidas humanas em perigo; e é uma tecnologia baseada em baixos custos. Outra vantagem é a capacidade de transferir dados em tempo real entre o VANT e a estação de controle, além de armazenar os dados a bordo durante todo o voo (MORGENTHAL; HALLERMANN, 2014).
Segundo Morgenthal e Hallermann (2014), apesar destes benefícios, alguns VANTs apresentam certas limitações, principalmente os menores e mais leves. Devido ao seu tamanho reduzido, apenas dispositivo pequeno e com pesos compatíveis podem ser acoplados aos VANTs; sua limitação quanto ao peso transportado também exige pequenas baterias, o que reduz o tempo de voo; além do seu sistema de voo ser bastante sensível às mudanças meteorológicas, como chuvas e ventos mais fortes, justamente por conta do baixo peso da aeronave. Esta tecnologia também exige um piloto com certa experiência e possui sua operação limitada e regulada pelas autoridades que controlam o espaço aéreo.
A operação dos VANTs pode ser de maneira autônoma, sendo controlados apenas por computadores; podem ser remotamente controlados por um piloto, através de uma estação de controle portável; ou de maneira semiautônoma, que funciona como uma combinação das duas primeiras modalidades (MORGENTHAL; HALLERMANN, 2014). De acordo com a ANAC (2015), as aeronaves remotamente pilotadas são denominadas RPA (Remotely-Piloted Aircraft), as estações de pilotagem remota são chamadas RPS (Remote Pilot Station) e todo o sistema de aeronaves remotamente pilotadas seria o RPAS (Remotely-Piloted Aircraft System), o qual significa todo o conjunto de elementos abrangendo uma RPA, a RPS correspondente, os dispositivos de comando e controle e quaisquer outros elementos envolvidos na operação. A operação autônoma de VANTs ainda é proibida no Brasil (ANAC, 2015).
Segundo Angelov (2012), os VANTs podem ser classificados de acordo com suas características aerodinâmicas, tais como, asa fixa, asa rotativa, dirigíveis e asas batedoras (flapping-wing), conforme demostrado na Figura 1. O de asa fixa refere-se a aeronaves que necessitam de pistas para decolagem e pouso, em alguns casos, são utilizados catapultas para lançamento. Geralmente, esse tipo de aeronave realiza voos de longa duração. O de asa rotativa realizam pouso e decolagem verticalmente, tendo como vantagem a capacidade de manter-se estável no ar e alta manobrabilidade, no qual, devido a estas vantagens tem sido amplamente utilizado para fins civis. Os dirigíveis, são mais leve que o ar e realizam voos de longa duração, voam em baixa velocidade e normalmente são grandes em tamanho. Os de asa batedora possuem pequenas asas flexíveis inspiradas em pássaros e insetos voadores.
Figura 1: (a) asa fixa produzida pela AGX; (b) asas rotativas (quadricóptero); (c) dirigíveis; (d) asas batedoras.
Fonte: (a) http://www.propertydrone.org/docs/PDC_State_of_UAS_Industry.pdf (b) http://democraciapolitica.blogspot.com.br/2011/12/o-vant-nacional-vsx-de-longo-alcance.html (c)
http://www.eba.ufrj.br/gd/elipsoide.htm (d)http://www.hightech-edge.com/aerovironment-nano- humming-bird-flapping-wing-uav-video-clip/10309/
2.2 Regulamentação
Este item apresenta uma breve explanação acerca da regulamentação do uso do VANT para fins civis, abordando os requisitos principais no contexto nacional e internacional.
2.2.1 Brasil
No Brasil os primeiros relatos sobre o desenvolvimento de VANT ocorreram na década de 80, sendo o BQM1BR de propulsão a jato fabricada pela CBT (Companhia Brasileira de Tratores) em 1983 o primeiro VANT que se tem registro. Entre 1984 a 1989 se desenvolveu o VANT referente ao Projeto Acauã realizado pelo Centro Tecnológico Aeroespacial (CTA), no entanto, o projeto foi paralisado devido à falta de recursos orçamentários, sendo este retomado por volta do ano de 2007. O Projeto Aurora, iniciado em 1997, tinha como objetivo o desenvolvimento de tecnologia em veículos aéreos não tripulados autônomos, neste caso o uso de dirigíveis para a realização de monitoramento e inspeção aérea. No ano de 2000, os VANTs ganharam maior representatividade no mercado civil, principalmente com o surgimento do Projeto Arara (Aeronave de Reconhecimento Autônoma e Remotamente Assistida) desenvolvido pela parceria estabelecida entre a Universidade de São Paulo (USP) e Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa).
A operação e uso civil de VANTs no Brasil são regulados e monitorados pela ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil). Porém, devido ao fato desta tecnologia ser relativamente nova e de que sua utilização no Brasil estar tomado maiores proporções, recentemente a ANAC publicou no dia 3 de Setembro de 2015 no Diário Oficial da União a sua proposta de regulamentação intitulada: Requisitos Gerais para Veículos Aéreos Não Tripulados e Aeromodelos, através do documento RBAC-E nº 94 (Regulamento Brasileiro da Aviação Civil Especial), a qual foi aberta para audiência pública até o dia 3 de Outubro e prorrogada até 2 de Novembro de 2015, sem data definida para sua aprovação final.
De acordo com a proposta de regulamentação da ANAC (2015), os critérios exigidos para a operação legal do VANT variam de acordo com a classificação das RPAs (Remotely-Piloted Aircraft), baseada em seu Peso Máximo de Decolagem (PMD); e com os tipos de operação, de acordo com o propósito e os critérios visuais. As RPAs são divididas em três classes: classe 1 são aquelas com PMD maior que 150Kg, classe 2 são as RPAs com PMD maior que 25Kg e menor ou igual a 150Kg, já a classe 3 são as RPAs com PMD menor ou igual a 25Kg.
Os VANTs podem operar, de acordo com os critérios visuais, de três maneiras, em Linha de Visada Visual (VLOS – Visual Line of Sight), na qual o piloto mantém
constante o contato visual com o VANT; em Linha de Visada Visual Estendida (EVLOS – Extended Visual Line of Sight), que significa a operação na qual um observador, que auxilia o piloto, mantém constante o contato visual com o VANT; ou Além da Linha de Visada Visual (BVLOS – Beyond Visual Line of Sight), onde não são atendidos os critérios para operação em VLOS ou EVLOS. De acordo com os diferentes propósitos, as operações dos VANTs são classificadas como experimentais, ou seja, sem fins lucrativos; comerciais, quando há contratação de terceirizados para realizar serviços com VANT; ou corporativas, quando a própria empresa ou instituição utiliza o VANT sem fins experimentais (ANAC, 2015).
Requisitos gerais são estabelecidos pela ANAC (2015), tais como a idade exigida ao piloto e observadores, que devem ser maiores de 18 anos, o porte do manual de voo durante a operação, a proibição da operação autônoma, a exigência de seguro com cobertura de danos a terceiros (exceto para órgão de segurança pública ou defesa civil), a proibição de cruzamento de fronteiras com o VANT, a permissão de voo apenas quando em áreas distantes de terceiros (exceto para órgão de segurança pública ou defesa civil) e o cadastro da aeronave junto a ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações), independente das classificações. Porém, critérios como, a exigência de registros dos voos junto ao DECEA (Departamento de Controle do Espaço Aéreo), limitações em relação a voos sobre áreas urbanas e aglomerados rurais, tipo de registro da aeronave (Certificado de Matrícula Experimental, Certificado de Matrícula ou apenas Cadastro junto à ANAC), aprovação do projeto de RPAS, necessidade de CAVE (Certificado de Autorização de Voo Experimental), necessidade de Certificado de Aeronavegabilidade Especial e necessidade de apresentar à ANAC uma Declaração de Inspeção Anual de Manutenção (DIAM), variam de acordo com o tipo da operação e a classe da RPA (ANAC, 2015).
A presente pesquisa dará ênfase ao uso de VANT classe 3 para monitoramento de obra, o resumo dos principais critérios quanto a regulamentação pode ser observada no Quadro 1.
Quadro 1: Resumo dos principais requisitos para o uso de VANT (Classe 3)
REQUISITOS VLOS BVLOS
Até 400ft > 400ft Até 400ft > 400ft
Aeronavegabilidade Cadastro Registro Registro Registro
Licença/ habilitação piloto Não Sim Não Sim
CAVE - Certificado de Autorização
de Voo Experimental Não Sim Não Sim
Homologação e cadastro da aeronave na ANATEL
Sim Sim Sim Sim
Certificado Médico Não Não Não Não
Pilotos e observadores <18 anos Sim Sim Sim Sim Pilotos e observadores com no
mínimo, ensino médio completo Sim Sim Sim Sim
Operação autônoma Não Não Não Não
Seguro contra danos a terceiros Sim Sim Sim Sim
Operar a uma distância > 5 Km
(raio) de aeroportos, aeródromos Sim Sim Sim Sim
Operar a uma distância de 30m de terceiros (exceto pessoas envolvidas e anuentes)
Sim Sim Sim Sim
Operar em área urbana (limitado até 200ft)
Sim Não Sim Não
Fonte: O autor
2.2.2 Internacional
Apesar da utilização do VANT para fins civis ser recente e ainda em processo de desenvolvimento em todo o mundo, ela se encontra em estágios diferentes a depender do país. A maioria dos países tem se visto obrigado a buscar solucionar o uso do drone para fins civis, dado ao crescimento do mercado. Dessa maneira, alguns países, tais como, Reino Unido, França, Suécia, Canadá, Austrália, Nova Zelândia, Estados Unidos, Chile, México, Cingapura, Japão e Coréia já possuem regulamentações para o uso do drone, umas mais estruturadas e desenvolvidas do que outros. Para fins de ilustrar algumas regulamentações, escolheram-se alguns países para dar maior profundidade ao assunto, tais quais, Estados Unidos já que os dados coletados neste trabalho serão comparados com estudos realizados nos EUA, o Reino Unido, visto que representa os países da Europa que opera sobre a jurisdição da Agência Europeia para a Segurança da Aviação ( EASA), e por fim, o Chile por representar a América do Sul e por compartilhar problemas políticos e sociais semelhantes ao Brasil.
Nos Estados Unidos, por exemplo, onde a utilização desta tecnologia é muito mais difundida do que no Brasil, a instituição que regulamenta a utilização de VANTs é a Administração de Aviação Federal (FAA – Federal Aviation Administration).
De acordo com a FAA (2015), voos comerciais com VANTs só são permitidos mediante a aprovação do Certificado de Isenção ou Autorização (COA – Certificate of Waiver or Authorization), além do que, certos requisitos de voo são exigidos pela instituição, como por exemplo, voar em linha de visada visual, sob luz solar, até certo limite de altitude e manter a distância de algumas áreas, como aeroportos e aeródromos.
Porém, devido a algumas exceções de certos requisitos de aeronavegabilidade exigidos anteriormente, com base na seção 333 da Lei de Reforma e Modernização, publicada pela FAA em 1012 e que tem por objetivo a integração de VANTs no espaço aéreo americano, o processo de aquisição do COA tem se tornado mais acessível.
No Reino Unido, a operação de VANTs é regulada pela EASA (European Aviation Safety Agency) e pela Autoridade de Aviação Civil do Reino Unido (CAA UK – Civil Aviation Authority-United Kingdom), e de acordo com a norma CAP 722. Neste país, os VANTs são classificados em três categorias de acordo com a massa: SUA (Small Unmanned Aircraft) com até 20Kg; Light UAS (Unmanned Arial System), que pesam mais de 20Kg e até 150Kg; e UAS, que pesam mais de 150Kg. Com base em tal classificação, as exigências de alguns requisitos podem variar, como por exemplo, a aprovação da aeronavegabilidade e registro do VANT, que não são exigidos para SUAs, ou a permissão de operação e a qualificação do piloto, que são exigidos para todas as categorias (CAA, 2015).
A operação de VANT no Chile é regulada por meio da norma DAN 151, intitulada: Operações de Aeronaves Pilotadas a Distância (RPAS) em Assuntos de Interesse Público, que se efetuam em áreas povoadas; e ministrada pela Direção Geral da Aeronáutica Civil (DGAC – Direccion General de Aeronautica Civil). Segundo a referida norma, toda pessoa ou instituição que pretenda realizar operações com qualquer tipo de VANT deve obter a autorização de operação de RPAS outorgada pela DGAC, a credencial do operador do VANT e um cartão de registro do RPA. Além de tais documentos, alguns critérios são exigidos, como a operação apenas em linha de visada visual e em boas condições meteorológicas, não sendo permitido operar o VANT a
noite (exceto em casos de autorizações especiais), ou voos a uma distância menor que 2 Km do eixo da pista de aeródromos e só podem ser realizados voos com altura de até 400ft da superfície (DGAC, 2015).
O Quadro 2 apresenta um resumo dos requisitos necessários para o uso do VANT no Brasil, Estados Unidos, Reino Unido e Chile.
Quadro 2: Resumo dos principais requisitos para o uso de VANT em nível Internacional
REQUISITOS BRASIL EUA REINO
UNIDO CHILE Aprovação de
Aeronavegabilidade (cadastro ou registro)
Cadastro da aeronave
Cerificado Civil de Renúncia ou Autorização (COA)
Necessita de Permissão
da CAA
Necessita de Permissão da
DGAC Licença ou habilitação
para piloto Não Sim Sim *
Operação autônoma Proibido Proibido Proibido Proibido
Distância mínima para operar próximos a aeroportos e aeródromos
5 Km 8,8 Km 5 Km 2Km
Operar a que distância de terceiros, imóveis e embarcações
30 metros 50 metros 50 metros Restrições para operar em
área urbana
Abaixo de
200ft Proibido Proibido
Operação em BVLOS Necessita
permissão Necessita permissão Necessita permissão
Voos Noturnos Proibido Proibido Proibido Proibido
Fonte: Brasil (ANAC, 2015); Estados Unidos (FAA, 2014); Reino Unido (CAP 393, 2015).
2.3 Aplicações dos VANTs
A possibilidade de acoplar aos VANTs diversos tipos de dispositivos tecnológicos, principalmente GPS, giroscópios, scanners e câmeras digitais de alta resolução, transforma essa nova tecnologia em uma plataforma móvel com alta capacidade de sensoriamento e aquisição de dados, extremamente útil para diferentes atividades dentro da engenharia civil (SIBERT; JOCHEN, 2014). Apesar de sua utilização na engenharia civil ser muito recente, uma série de pesquisas e estudos vem sendo desenvolvidos com o intuito de introduzir essa tecnologia nesta área. Tais estudos apontam o aumento da adoção da tecnologia no setor, esse futuro promissor está diretamente associado ao menor custo dos equipamentos, e a eficiência no processamento dos dados.
A seguir são apresentados alguns dos estudos desenvolvidos com a proposição ou avaliação da utilização de VANTs em áreas da engenharia civil. Dentre as quais, podem-se destacar as aplicações na área de transportes, seja para monitoramento e manutenção de pavimentos e de grandes estruturas, como pontes, avaliação das condições de rodovias não pavimentadas, e até mesmo uma avaliação da potencial utilização desta ferramenta pelos Departamentos de Transporte dos Estados Unidos (DOTs – Departments of Transportation); na área de inspeção de estruturas, para monitoramento de patologias e manutenção de fachadas; na área de modelagem 3D de prédios, que podem ser usados para fins arquitetônicos e para planejamento urbano;
além da área de monitoramento de obras, voltado para inspeção de segurança e logística.
2.3.1 Transportes
Devido ao contínuo aprimoramento de suas diferentes capacidades, os VANTs têm sido utilizados por agências de transporte e controle de tráfego, como por exemplo, alguns Departamentos de Transporte dos Estados Unidos (DOTs – Departments of Transportation). Entre as diferentes aplicações dos VANTs nesta área destacam-se: o monitoramento das condições ambientais do entorno das rodovias, controle de avalanches ao longo das mesmas, monitoramento de acidentes e resgate, mapeamento, rastreamento, inspeção de segurança, monitoramento de estruturas e pavimentos, coleta de dados em reformas e manutenções e vigilância para controle de tráfego (PURI, 2005;
MCCORMACK, 2008; KARAN et al., 2014).
Como forma de avaliar as potenciais aplicações dos VANTs pelos Departamentos de Transporte dos Estados Unidos (DOTs), Karan et al. (2014) apresenta em seu estudo uma investigação para determinar os requisitos operacionais exigidos na utilização de VANTs por diferentes divisões dos Departamentos, as quais possuem potencial para implementar essa tecnologia, com o objetivo de ajudar em suas operações diárias. Após uma série de entrevistas com especialistas responsáveis por atividades de gerenciamento e atividades operacionais, análises e investigações, o estudo desenvolvido no Departamento de Transporte do Estado da Georgia-EUA (GDOT) culminou na construção de uma matriz com os requisitos tecnológicos e técnicos para o uso do VANT por algumas atividades realizadas pelas diferentes divisões do DOT.
Dessa maneira, tal estudo reafirma o grande desenvolvimento da aplicação desta tecnologia nessa área, destacando uma a matriz de atividades que pode ser utilizada como instrumento para nortear a incorporação do VANT nas atividades de Departamentos de Transporte (KARAN et al., 2014).
Dentre as aplicações de VANTs para monitoramento, estudos realizados por Themistocleous et al. (2014) e Zhang (2008) apresentam a utilização desta tecnologia para avaliação de pavimentos e para avaliação das condições de rodovias não pavimentadas. Ambos os estudos destacam que o método comumente usado para esses tipos de avaliação baseia-se principalmente em inspeções visuais de campo, sem uma avaliação aprofundada da severidade dos danos. Zhang (2008) afirma que o VANT, por sua vez, é capaz de coletar imagens com excelente resolução, a baixo custo, de maneira mais rápida e segura, oferecendo detalhamento suficiente para identificar e extrair parâmetros para avaliação de rodovias não pavimentadas, além de posteriores geração de ortoimagens e avaliação e medição automatizada das patologias, através do desenvolvimento de algoritmos e modelagens 3D da superfície da rodovia. Já Themistocleous et al. (2014) apresenta em seu estudo a integração entre tecnologias de sensoriamento remoto não-destrutivas e não-invasivas, como diferentes radares e sensores associados a um VANT, utilizadas para obter informações sobre danos presentes na superfície e sub-superfície de pavimentos rodoviários, incluindo rachaduras e falhas profundas.
Outra importante utilização do VANT na engenharia civil voltada para transportes é no monitoramento e manutenção de grandes estruturas, como é o caso das pontes. Metni e Hamel (2007) destacam em seu estudo que o uso do VANT para inspeção de pontes, por meio de dispositivos visuais acoplados, trazendo vantagens em comparação a métodos tradicionais, como por exemplo, a redução do risco de acidentes, pois a inspeção é realizada em menor tempo e exige uma logística mais simples, o tráfego ao longo da ponte não precisa ser bloqueado, além da possibilidade de utilizar técnicas não destrutivas para a detecção de danos. No referido estudo, foi realizado um experimento para avaliar a viabilidade da aplicação proposta no viaduto Saint Cloud em Paris, França. Durante o experimento, uma sequência de vídeos foi obtida através da câmera a bordo, e uma série de fotos, posteriormente extraídas desses vídeos foi mostrada para especialistas nesse tipo de inspeção para que pudessem ser avaliadas
(METNI e HAMEL, 2007). A análise das imagens mostrou o grande potencial do uso de VANTs para a realização de tarefas deste tipo, uma vez que, após um tratamento adicional e devido à boa resolução das fotos, foi possível a identificação de rachaduras de até 0,1mm (METNI e HAMEL, 2007).
2.3.2 Inspeção de Estruturas
Convencionalmente, o monitoramento e inspeção de estruturas são realizados por meio de investigação visual, o que oferece certas limitações de acesso aos técnicos responsáveis, especialmente em caso de estruturas como barragens, torres, locais de refrigeração, igrejas, e até mesmo em prédios com muitos andares, no qual são necessários equipamentos de elevação para realizar o serviço. Dessa forma, o uso de VANTs para a realização deste tipo de inspeção se mostra promissor, já que elimina a necessidade de equipamentos de elevação e operadores especializados, além de garantir o aumento da segurança durante o processo de inspeção e realizar a atividade de maneira mais eficiente e econômica (ESCHMANN et al., 2012; MORGENTHAL e HALLERMANN, 2014).
Eschmann et al. (2012) propõe em seu trabalho a utilização de VANTs de asa rotativa para escanear as fachadas de prédios, por meio de uma câmera digital de alta resolução. Para tal, o método utilizado foi dividido em dois processos. No primeiro, realiza-se a aquisição de dados, no qual uma série de fotos são tiradas, recobrindo toda a fachada do prédio. Já no segundo, é realizado o processamento digital das imagens, em que as fotos obtidas são unidas e montadas de forma a se obter uma completa visualização 2D da fachada, com uma resolução que permite que danos e rachaduras sejam observados em precisão de milímetros. De acordo com testes realizados, os resultados obtidos mostraram que a utilização de VANTs associados a câmeras de alta resolução geram uma base de dados importante para inspeção visual de prédios, mesmo sendo identificados alguns problemas com a estabilização do drone durante o voo.
Morgenthal e Hallermann (2014) discutem as propriedades dos sistemas de voo dos VANTs, os fatores que influenciam em seu movimento, e os métodos que avaliam a qualidade das fotos obtidas durante a realização de inspeções visuais, em condições ambientais adversas. Emelianov et al. (2014), por sua vez, estuda um método teórico que melhora a estabilidade de VANTs do tipo quadricóptero, enquanto inspecionam estruturas. Dessa maneira, a qualidade de imagens e vídeos capturados com o drone será
melhorada, podendo ser utilizados para geração de modelo 3D, com a finalidade de avaliar o estado de conservação das fachadas dos prédios.
2.3.3 Modelagem 3D
Segundo Kung et al. (2011), ainda hoje é comum a reconstrução de modelos 3D de prédios manualmente, por meio de softwares de CAD e uma combinação de imagens terrestres, de dados obtidos com LIDAR* e de plantas baixas, tornando isso uma tarefa difícil, longa e onerosa.
O VANT, por ser uma ferramenta de baixo custo, simples de manipular, flexível, rápida e que pode capturar imagens de diversos ângulos, alturas e perspectivas, com alta resolução de detalhes e texturas, e cobrindo todas as partes das edificações, tem se mostrado uma eficiente ferramenta para aquisição de imagens usadas em modelagens 3D de prédios (WEFELSCHEID et al., 2011; JIZHOU et al., 2004; KUNG et al., 2011). Dessa forma, a utilização de VANTs para aquisição de imagens dentro do processo de modelagem 3D torna esse trabalho mais fácil e rápido, já que elimina a necessidade do LIDAR e de plantas baixas.
Como forma de avaliar o potencial do VANT para este tipo de aplicação, Wefelscheid et al. (2011) propõe o desenvolvimento do processo de modelagem 3D de prédios por meio de uma câmera de alta resolução acoplada a um VANT, para aquisição de toda a base de dados e, posterior, processamento das imagens. Com o resultado, foi realizada uma avaliação de um modelo 3D gerado a partir de imagens obtidas com o drone, através de um conjunto de dados de referência, mostrando que a precisão deste modelo compete com a do obtido através de dados gerados pelo sistema LIDAR.
2.3.4 Monitoramento de Canteiro de Obras
Devido ao restrito uso e incorporação dos VANTs para monitoramento de obra, ainda são poucos os estudos nesta área (IRIZARRY et al., 2012; IRIZARRY et al., 2015; KIM E IRIZARRY, 2015)
Irizarry et al. (2012) realizam uma avaliação inicial da utilização do VANT como uma ferramenta para auxiliar na gestão da segurança dentro do canteiro de obras.
* LIDAR (Light Detecting and Ranging) é uma tecnologia de sensor remoto capaz de medir a distância através da analise da luz refletida após se iluminar o alvo com um laser.
No qual, através de uma câmera de vídeo acoplada ao drone, que pode ser remotamente pilotado usando tablete ou smartphone, diversas imagens e vídeos podem ser capturados ao longo do canteiro, de diversos ângulos e perspectivas, como forma de melhorar e facilitar o serviço de inspeção de segurança. Neste estudo, o drone é considerado uma ferramenta para auxiliar no processo de inspeção. A fim de avaliar o drone, os autores realizaram duas análises distintas, no qual, uma baseia-se na avaliação heurística que visa à análise da interface (design e sistema) e uma avaliação com participação do usuário que se optou pela análise da quantidade de capacetes visualizados nas imagens, como item inspecionado. No geral, as avaliações obtiveram bons resultados quanto à eficácia durante o processo de visualização, mostrando eficiente para atuar no processo de inspeção.
Com um enfoque mais geral, levando em consideração toda a área de monitoramento e gestão das construções, Irizarry et al. (2015) apresentam em seu estudo exploratório uma identificação e avaliação das potenciais aplicações de recursos visuais (fotos e vídeos), obtidos através de VANT, envolvendo a coleta de dados em quatro diferentes canteiros de obras, três nos Estados Unidos e um no Brasil. A partir dos ativos coletados realizou-se uma seleção dos mais representativos (8 vídeos e 7 fotos), que posteriormente serviram de instrumentos para análise por meio de entrevistas com s responsáveis pelos canteiros, onde foram coletados os dados. Foi então, coletados a percepção dos entrevistados sobre o potencial dos recursos visuais coletados, destacando-se as atividades de acompanhamento do avanço físico do projeto, avaliação da logística do canteiro, monitoramento das condições de segurança, e inspeção da qualidade dos serviços realizados.
Kim e Irizarry (2015) buscou avaliar o potencial, a utilização e o desempenho do drone para atividades de monitoramento de canteiros em obras de construções de estradas. Como forma de aprimorar o entendimento inicial do uso desta tecnologia em diferentes ambientes da construção civil, o estudo elenca alguns fatores críticos que contribuem ou influenciam no desempenho de VANTs para inspeção de segurança. A partir de uma revisão bibliográfica e levantamentos de dados, foi desenvolvido um modelo dos fatores que influenciam o desempenho dos VANTs. Um total de 46 potenciais fatores foi levantado, dos quais 29 eram fatores que impactam no desempenho da ferramenta, e 17 eram potenciais benefícios que podem ser considerados
quando se avalia o desempenho do VANT para a realização do monitoramento de segurança em canteiros de construções de estradas (KIM e IRIZARRY, 2015). Estes fatores e outros fatores levantados na revisão bibliográfica serão discutidos no item 2.5.
2.3.5 Considerações sobre os estudos com VANTs
Em geral, ainda que exploratórios, os estudos com VANTs têm apresentado bons resultados, para isso a maioria dos pesquisadores tem investido em sensores acoplados ao VANT (infravermelho, laser scanner), assim como no uso de algoritmos para o processamento de dados (THEMISLOCLEOUS et al., 2014; ZHANG et al., 2008; EMELIANOV et al., 2014; ESCHMANN et al., 2012; MORGENTHAL et al., 2014). Dessa maneira, os estudos tem alcançado alta acurácia dos resultados, sendo possível identificar fissuras em estrutura de concreto (ESCHMANN et al., 2012), desgastes de pavimentos (ZHANG et al., 2008) e vistoriar o uso de equipamento de segurança (capacete) em canteiro (IRIZARRY et al. 2015).
Kim e Irizarry (2015) observou que embora 80% dos entrevistados apresentem expectativas positivas quanto ao uso de VANTs para monitoramento de segurança, algumas limitações foram observadas, tais como a grande influência que as características do sistema do VANT e da equipe envolvida em sua operação exercem sobre seu desempenho, e a falta de experiência para avaliar os benefícios envolvidos na atividade, uma vez que, ainda não se tem muitas aplicações reais desta tecnologia com este propósito. Devido ao caráter incipiente dos estudos, algumas questões são levantadas por Irizarry et al. (2015), tais como os impactos do ambiente regulatório sobre o uso dos VANT para a construção civil, a influência sob as atividades desenvolvidas em campo, a preocupação quanto a privacidade e os problemas de segurança que podem estar relacionados ao uso do VANT em canteiros de obra.
Entretanto, diante dos estudos apresentados, observa-se a lacuna no entendimento do uso particular e do valor destes ativos visuais coletados a partir dos VANTs para apoiar no monitoramento de tarefas gerenciais, tais como acompanhamento de avanço físico, logística de canteiro, inspeção de qualidade e segurança, bem como para as built de levantamento topográfico (mapeamento).
2.4 Fatores básicos, barreiras e benefícios para a avaliação do VANT
A revisão da literatura e os estudos de campo tornou possível identificar os principais fatores, barreiras e benefícios que influenciam na avaliação do VANT para monitoramento de canteiro de obra. Dentre os fatores identificados na literatura destacam-se:
! a facilidade de uso do equipamento (JANG et al. 2012; KIM e IRIZARRY, 2015).
! agilidade no processo de coleta e eficiência no processamento de dados de grandes quantidades de informações (JANG et al., 2012).
! interferência na comunicação devido a obstruções, tais como materiais equipamentos, e estruturas no canteiro e congestionamento da rede afetam a confiabilidade da transmissão de dados em canteiro (JANG et al. 2012), o alcance da comunicação (KIM e IRIZARRY, 2015).
! a alta resolução das imagens ajuda a fornecer uma visão mais próxima, colaborando no processo de tomada de decisão (JANG et al. 2012), a capacidade de zoom interativo permite a análise remota dos processos (GOLPARVAR-FARD et al. 2011), geração de modelos 3D com maior precisão (ROCK et al., 2011; SIEBERT e JOCHEN, 2014)
! a utilização de diferentes meios de transmissão de dados (wireless, rádio frequência, entre outros) (JANG et al. 2012).
! a autonomia da bateria satisfaz as necessidades do projeto (SIEBERT e JOCHEN, 2014; KIM e IRIZARRY, 2015).
! A capacidade de voo autônomo (KIM e IRIZARRY, 2015).
! a estabilidade de voo (KIM e IRIZARRY, 2015).
! os sensores disponíveis na aeronave (KIM e IRIZARRY, 2015), e a possibilidade de inserir novos sensores conforme a necessidade (EMELIANOV et al., 2014; THEMISLOCLEOUS et al., 2014)
! a presença de dispositivos de controle contra falhas (KIM e IRIZARRY, 2015), problemas de segurança associado ao uso do da tecnologia ainda desconhecido (IRIZARRY et al., 2015).
! o impacto do processo regulatório na adoção da tecnologia (IRIZARRY et al., 2015).
! as inserções das tecnologias da informação, em um contexto prático, ainda não são bem compreendidas, o que dificulta o processo de adoção (SOLIS et al., 2014).
! o respeito ao limite da privacidade dos indivíduos (IRIZARRY et al., 2015)
! o fornecimento de recursos para apoiar os processos de engenharia e gestão de canteiro na tomada de decisão (SOLIS et al., 2014; GOLPARVAR-FARD et al., 2009).
! a redução do tempo e agilidade na disponibilidade das informações quando adotadas as tecnologias de informação (HAAS et al., 2002)
! a agilidade no processo de identificação e informação dos riscos relacionados a problemas de segurança (HAN et al,. 2009; GOLPARVAR-FARD et al., 2009).
! o conhecimento prévio da plataforma e habilidade de controle do usuário (IRIZARRY et al., 2015).
! a compatibilidade entre o tipo de aeronave e as características do projeto (área a ser coberta, área disponível para decolagem e pouso, altitude máxima, existência de obstáculos, necessidade de observador, entre outros) (SIEBERT e JOCHEN, 2014).
3 SEGURANÇA DO TRABALHO E LOGISTICA NO CANTEIRO DE OBRA Este item apresenta uma breve revisão da literatura, no qual, serão discutidos os principais referenciais ao tema em estudo, abordando de forma sucinta a segurança do trabalho na construção, a gestão da saúde e segurança do trabalho, a logística de canteiro, dando um enfoque ao processo de inspeção e ao uso de novas tecnologias para monitoramento da segurança.
3.1 Segurança do Trabalho na Construção
De um ponto de vista prático, a saúde e a segurança na construção referem-se ao uso de meios adequados para garantir que os trabalhadores tenham as condições de trabalho seguras. Porém, no ambiente de construção, a situação é ainda mais difícil, em que projetos diferem consideravelmente em termos de dimensão, localização e complexidade. Além disso, a segurança pode influenciar todas as fases de um projeto, desde o planejamento e operacionalização (AKSORN e HADIKUSUMO, 2008).
A gestão da SST requer um esforço sustentado e coordenado (FINNERAN e GIBB, 2013). Para Choudhry e Fang (2007), o caráter inseguro apresentado pela indústria da construção se deve a algumas características intrínsecas pelo setor, tais como: operações em campo aberto, trabalho em altura, distribuição complexa de maquinário e equipamento em sua planta de trabalho, além das atitudes e comportamento dos trabalhadores em relação à segurança.
Todavia, na construção, as empresas são muitas vezes descentralizadas, o que significa que uma cultura ou crenças e atitudes comuns não são facilmente desenvolvidas entre projeto e partes interessadas. Segundo Cox e Cox (1991)† apud Finneran e Gibb (2013) a cultura de segurança é a maneira na qual a segurança é gerenciada no local de trabalho e, muitas vezes, refletem as atitudes, crenças, percepções e valores que os empregados partilham em relação à segurança.
Toole (2002) apresenta as principais causas dos acidentes do trabalho na construção civil, sendo elas: a falta de treinamento adequado, ineficiente execução das
† Cox, S. e Cox, T. (1991) The structure of employee attitudes to safety - a European example Work and Stress, 5, 93 - 106.
práticas de segurança, definição de métodos ou sequenciamento de atividades inseguras, condições de espaço inseguro, não utilização dos EPI (Equipamentos de Proteção Individual) pelos operários, falta de postura adequada relacionada à segurança, desvio de comportamento dos funcionários quanto às práticas de segurança. Dessa forma, o autor, discute que muitos acidentes são ocasionados devido a falhas ou desvios no comportamento individual dos funcionários, entretanto, especialistas afirmam que os acidentes são evitáveis e que é resultado de um processo de gestão ineficiente. Sendo assim, Dias (2009) ressalta que quando acontece um acidente, todos concordam que, algo falhou.
Apesar dos esforços para reduzir os acidentes fatais em canteiros de obras, tais acidentes continuam a ocorrer. Em particular, acidentes provenientes de queda constituem a maioria desses acidentes, e medidas de gestão adequadas, portanto, são necessárias (LEE et al., 2009).
Para isso, a indústria da construção necessita integrar a SST, visto sua importância na tomadas de decisões, no qual, cada tentativa é feita para eliminar os perigos ou minimizar os riscos usando soluções tecnológicas. Entretanto, recomenda-se não deixar de lado as questões culturais e motivacionais que são essenciais para incentivar o bom desempenho da SST (LINGARD; ROWLINSON, 2005).
As medidas de segurança devem ser metodicamente programadas e integradas na gestão da empresa. Esta integração exige um elevado grau de organização da Segurança e Higiene da empresa com vista a uma metodologia de trabalho consequente, sem intervenções ou correções isoladas (MIGUEL, 2010).
3.2 Normas e Regulamentações de Segurança
O Ministério do Trabalho publica a Portaria n. 3214, de 08 de junho de 1978, no qual estabelece Normas Regulamentadoras. As Normas têm como funcionalidade estabelecer uma série de obrigatoriedade relativa à medicina, higiene e segurança do trabalho para empresas, ou seja, as normas regulamentadoras (NR´s) dão um direcionamento para o desenvolvimento das ações e obrigações das empresas.
Especialmente, no que se refere às ações relativas às medidas de prevenção, controle e eliminação de riscos, inerentes ao trabalho e à proteção da saúde do trabalhador (BRASIL, 1978).
Dentre as normas mais representativas em termos de prevenção de acidentes e as relacionadas diretamente com as atividades de construção civil, destaca-se: a NR 04- Serviços Especializados em Engenharia de Segurança e em Medicina do Trabalho (BRASIL, 2014a), NR 05- Comissão Interna de Prevenção de Acidentes (BRASIL, 2011), NR 06 – Equipamento de Proteção Individual (BRASIL, 2015a), NR 07 – Programa de Controle de Médico de Saúde Ocupacional (BRASIL, 2013), NR 09 – Programa de Prevenções de Riscos Ambientais (BRASIL, 2014b), NR 15 – Atividade e operações Insalubres (BRASIL, 2014c), NR 16- Atividade e operações Perigosas (BRASIL, 2015b), NR 18 – Condições e Meio Ambiente de Trabalho na Indústria da Construção (BRASIL, 2015c) e NR 35- Trabalho em Altura (BRASIL, 2014d).
Como mencionado, a NR-18 tem como finalidade estabelecer diretrizes de ordem administrativa, de planejamento e de organização que objetivam a implementação de medidas de controle e sistema preventivos de segurança nos processos, nas condições e nos meios ambiente de trabalho na Indústria da Construção.
(BRASIL, 2015c). De acordo com a referida norma, é vedado o ingresso ou a permanência de trabalhadores no canteiro de obras, sem que estejam assegurados pelas medidas previstas nesta NR e compatíveis com a fase da obra.
Entende-se então, que é da responsabilidade da obra, cumprir os requisitos expostos nesta NR, a fim de preservar a saúde e segurança do trabalhador, para isso é necessário promover o planejamento da segurança juntamente com o planejamento das atividades a serem realizadas em canteiro (SAURIN, 2002), no qual é indispensável à realização de visitas e inspeções periódicas ao canteiro a fim de assegurar os requisitos estabelecidos pela norma e pela GSST da obra (AKSORN e HADIKUSUMO, 2008).
Dentre as competências da NR-18, nota-se que durante o processo de inspeção alguns itens acabam por passar despercebidos, seja pela dificuldade em observa-los, ou seja, pelo tempo corrido que acarreta na definição de prioridades na coleta das informações.
A fim de tornar mais eficiente o processo de inspeção, e tomando como base a norma, buscaram-se selecionar os itens que podem ser visíveis situados na área externa do canteiro, relevantes para a prevenção dos acidentes, tais quais, equipamentos, atividades construtivas (telhado, fachada, alvenaria), equipamentos de proteção coletiva, armazenamento e estocagem de materiais, entre outros. No entanto, vale ressaltar, que
