AvibrasPrimera versión del Falcão en los laboratorios de Avibras. Prototipo utilizado para la adecuación a los requisitos del Ministerio de DefensaAvibras
Un proyecto ambicioso, desarrollado con fines militares, podrá llevar a Brasil a erigirse en un importante polo de investigación, desarrollo y producción de nuevas tecnologías relacionadas con vehículos aéreos no tripulados, los vants, también conocidos con el nombre de drones. Concebido para su uso en las Fuerzas Armadas, el Falcão [Halcón], tal como se lo bautizó, será el mayor vant militar nacional. Si el proyecto avanza, esa aeronave tendrá 11 metros de envergadura, de un extremo a otro del ala, con una autonomía mínima de 16 horas de vuelo. Podrá prestar servicios en operaciones de vigilancia marítima y fronteriza, misiones de búsqueda y rescate, en la lucha contra el narcotráfico y los delitos ambientales y en la seguridad y monitoreo de grandes eventos, tales como los Juegos Olímpicos de 2016, en Río de Janeiro, el año en el que la aeronave estará lista. Hasta ahora, la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep), institutos de investigación y la propia industria llevan invertidos alrededor de 85 millones de reales.
El Falcão comenzó a ser desarrollado por la empresa Avibras al final de la década pasada. Esta empresa brasileña con sede en São José dos Campos, en el interior paulista, en colaboración con el Departamento de Ciencia y Tecnología Aeroespacial (DCTA) dependiente de la Aeronáutica, contó con los sistemas de navegación y control aportados por Flight Technologies, otra empresa de la misma localidad, incubada en el Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). A partir del mes de febrero de este año, el Falcão integra la línea de productos de Harpia Sistemas, una empresa surgida a partir de la asociación entre Embraer Defesa & Segurança, el brazo militar de Embraer, y AEL Sistemas, con sede en Porto Alegre, Rio Grande do Sul, subsidiaria de Elbit Systems, una de las mayores fábricas de productos militares de Israel, la misma que suministró los primeros drones para el uso de la Fuerza Aérea Brasileña (FAB) en 2010. En enero de este año, Avibras también se convirtió en accionista de Harpia. “Desde entonces hemos realizado estudios de configuraciones para atender los requisitos operativos de las Fuerzas Armadas para un sistema de vant capaz de cumplir misiones de inteligencia, vigilancia y reconocimiento”, dice Rodrigo Fanton, presidente de Harpia. El primer prototipo del Falcão se está utilizando como punto de partida para su adecuación a los requisitos requeridos por el Ministerio de Defensa, que incluyen un conjunto de sensores, sistema de comunicación de datos y una estación de control en tierra.
DCTAAcauã: Proyectado por el DCTA para demostrar en vuelo nuevas tecnologías para vantsDCTA
La aeronave pesará unos 800 kilogramos (kg), y podrá transportar más combustible y equipos que otros drones de su misma categoría a una altura de 5 mil metros. En el interior del vehículo aéreo, en el sitio del piloto, podrán instalarse sensores, cámaras y radares, entre otros instrumentos. Gran parte de la estructura del Falcão se desarrolló con tecnología nacional, como en los casos de los sistemas electrónicos de a bordo, control y navegación. “Contará con dimensiones equivalentes al Super Tucano, el avión táctico de asalto turbohélice de Embraer”, comenta Flavio Araripe d’Oliveira, coordinador del proyecto vant del DCTA. “Los drones de medio y gran porte, tales como el Falcão, son controlados desde tierra por técnicos, en módulos equipados con computadoras y sistemas de comunicación”, añade.
El Falcão se vale de otro vant brasileño como plataforma de pruebas para el sistema de navegación y control: el Acauã, un drone con 150 kg de peso y 5 metros de envergadura, desarrollado en 2010. Éste fue concebido por el DCTA, centros de investigación del Ejército (CTEx) y de la Marina (IPqM) (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 185) y por Avibras. Se llevaron a cabo decenas de vuelos experimentales en la Academia de la Fuerza Aérea, en Pirassununga, en el interior de São Paulo. Actualmente, al Acauã lo utilizan el DCTA, el Ejército y la Marina, y las empresas Flight Technologies y Bossan Computaçao Científica (BCC), de Río de Janeiro, para un nuevo proyecto, enfocado ahora en la concepción de una tecnología de aterrizaje y despegue automático, que ya logró buenos resultados en los primeros experimentos en pista realizados durante el mes de agosto. El proyecto cuenta con financiación de la Finep por un monto de 4 millones de reales. “Desarrollamos un sistema con sensores de aproximación con DGPS, que asegura un posicionamiento satelital muy preciso, y un radar altímetro capaz de calcular la altura de la aeronave con respecto al suelo. Hasta ahora, el aterrizaje y el despegue se realizaban solamente bajo el comando de un operador”, explica d’Oliveira.
IAETurbina para vants de gran porte en el DCTA 2 VSX, nueva aeronave de las empresas AGX y Aeroálcool para transporte de radarIAE
Investigadores del Instituto de Aeronáutica y Espacio (IAE), también en el DCTA, en colaboración con profesores del ITA e ingenieros de la empresa TGM Turbinas, con sede en Sertãozinho, en el interior paulista, trabajan en otro proyecto que podrá dar impulso al sector de drones brasileño. Se trata de un motor turbojet impulsado por combustible de aviación que puede utilizarse en vants con un peso máximo de 1,2 toneladas. La Turbina Aeronáutica de Pequeña Potencia (TAPP) es la primera que se fabrica en Brasil con características de durabilidad y una potencia de 5 mil newtons (N), una fuerza capaz de impulsar a una aeronave con un peso de hasta 1,5 toneladas. “Concebimos un grupo de turbinas que puedan tener aplicaciones en vants, misiles y una línea para la generación de energía”, dice Alexandre Roma, de TGM, uno de los ingenieros encargados del proyecto. Roma comenta que este artefacto no se utilizará en el Falcão, sino que se instalará inicialmente en blancos aéreos para el entrenamiento de pilotos en aviones de combate.
Producción en serie
En el mes de julio, la turbina se testeó por primera vez en el banco de pruebas del IAE. Según informa el ingeniero mecánico José Francisco Monteiro, coordinador del proyecto, todos los componentes de la TAPP se fabricaron en Brasil, excepto el rodamiento que sostiene a su eje. Uno de los objetivos consiste en capacitar mano de obra brasileña para su producción en serie. “Como esta turbina puede instalarse en misiles de largo alcance, su comercialización ha sido dificultosa, debido a los tratados de no proliferación de armas nucleares. La alternativa consiste en fabricar la turbina en Brasil”, analiza Monteiro. Y hay nuevos test programados hasta fin de año, con el objetivo de alcanzar la rotación máxima de 28 mil revoluciones por minuto. El proyecto cuenta con financiación de la Finep por valor de 30 millones de reales. La agencia ya ha firmado 23 contratos y convenios por un valor total de 69 millones de reales, que avalan el trabajo de investigación y desarrollo tecnológico de vants en Brasil, según informa William Respondovesk, jefe del Departamento de Industria Aeroespacial, Defensa y Seguridad de la Finep.
Las ventajas inherentes al uso de drones en operaciones militares ‒sobre todo en Estados Unidos, luego de los atentados del 11 de septiembre de 2001‒ ha concitado cada vez más la atención de diversos países. Entre 2005 y 2012, por ejemplo, la cantidad de naciones que adquirieron esa tecnología creció de 41 a 76. En ese mismo período, el número de programas de investigación enfocados en esa área en tales países trepó de 195 a 900, dando impulso a un mercado en permanente evolución. Los estadounidenses aún controlan buena parte de dicho mercado. En conjunto, las empresas North Grumman y General Atomics Aeronautical Systems poseen el 63% de toda la producción mundial de drones, según el Government Accountability Office de Estados Unidos.
Los gastos anuales en investigación, desarrollo y comercialización de esas aeronaves también se duplicarán durante la próxima década, sumando 12 mil millones de dólares ‒que totalizan 90 mil millones de dólares para los próximos 10 años‒, tal como lo muestra el informe World unmanned aerial vehicles systems, market profite and forecast 2013, dado a conocer en junio por la consultora estadounidense Teal Group, especializada en las áreas aeroespacial y de defensa. El Departamento de Defensa de Estados Unidos seguirá liderando el sector. Inmediatamente detrás aparece Israel. El país fue responsable por el 41% de los drones exportados entre 2001 y 2011, según el Stockholm International Peace Research Institute, una organización dedicada a la realización de investigaciones en temas ligados a conflictos y seguridad internacionales.
XMOBOTSApoena: Empleado para la monitorización ambiental en la hidroeléctrica de Jirau, en RondôniaXMOBOTS
Obtención de datos
Recientes avances en las áreas de tecnología computacional, sumados al desarrollo de materiales más livianos y de avanzados sistemas globales de navegación, también han atraído la atención de los investigadores, que utilizan drones para recabar datos en zonas de difícil acceso. El 13 de junio, la revista Nature publicó un artículo que revela cómo ese tipo de tecnología puede ser de utilidad en el ámbito académico. Investigadores de la Universidad de Colorado, en Estados Unidos, por ejemplo, han utilizado vants para medir corrientes en chorro de vientos que soplan en el continente antártico. Esto podrá colaborar en la comprensión de la dinámica que originó la formación de los glaciares marinos en torno de la Antártida. Los biólogos también recurrieron a los vants para sus trabajos de campo. En la India, la World Wildlife Fund (WWF) ha utilizado los drones para detectar la presencia de cazadores.
Este crecimiento allende el ámbito militar también se ha visto reflejado en Brasil. En los últimos años, al menos cinco empresas han comenzado a invertir en investigación y desarrollo de nuevas aeronaves. AGX es una de ellas. Radicada en São Carlos, interior paulista, la empresa trabaja desde 2009 junto al Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Sistemas Embarcados Críticos (INCT-SEC), con sede en la Universidad de São Paulo (USP) de São Carlos, en la concepción de soluciones dirigidas al uso de vants en la agricultura, medio ambiente y minería. “Éste es el sector más dinámico, y el de mayor crecimiento, dentro de la industria aeroespacial y de defensa a nivel global”, dice Adriano Kancelkis, presidente del directorio de AGX, empresa que contó con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe) de la FAPESP.
AGXTurbina para vants de gran porte en el DCTA 2 VSX, nueva aeronave de las empresas AGX y Aeroálcool para transporte de radarAGX
Con características disímiles, pero con varias posibilidades de adaptación para misiones agrícolas, dos de sus drones, Tiriba y Arara II, poseen tecnología nacional. Pueden utilizarse para mapeos aerofotográficos con cámaras convencionales de alta definición, sensores y cámaras infrarrojas y multiespectrales. “Esta tecnología es capaz de identificar con precisión la existencia de plagas y fallas en cultivos y áreas afectadas por la erosión y la agradación de ríos”, explica Kancelkis. El Tiriba, que opera desde 2011, cuenta con motor eléctrico y puede alcanzar una velocidad de 100 km/h, con una autonomía de hasta media hora. Ese drone se está utilizando en un proyecto piloto de monitorización ambiental en colaboración con la Policía Militar Ambiental del Estado de São Paulo. “Ya realizamos algunos vuelos, aunque el vant todavía se encuentra en fase de certificación a cargo de la Agencia Nacional de Aviación Civil [Anac], la institución responsable de la emisión de autorizaciones para los vuelos de esas aeronaves”, agrega.
Agricultura de precisión
La empresa también ha invertido en nuevos modelos, tales como el VSX, una aeronave desarrollada en colaboración con Aeroálcool, con sede en la localidad de Franca, en el interior paulista, y el INCT-SEC. Con una autonomía de vuelo de 20 horas, el vant puede cumplir misiones de hasta 4 mil km de alcance a una velocidad de 200 km/h. “El VSX fue concebido para transportar un radar del tipo SAR que permite mapear, en el caso de una selva, no sólo la copa de los árboles, sino también lo que se encuentra por debajo de ellas, en el suelo”, informa Kancelkis. El proyecto contó con el aporte de 2 millones de reales de la Finep. La idea consiste en que el VSX sea utilizado por el fabricante del radar, Orbisat, con sede en Campinas, en áreas de conflicto urbano, desastres y monitoreo de fronteras. AGX también acaba de suscribir un convenio con la Universidad Purdue, de Estados Unidos. “El objetivo es prestar servicios en el segmento de la agricultura de precisión en aquel país, además del desarrollo de nuevas tecnologías para monitoreo remoto”, añade.
EmbrapaImagen captada por vant: informes sobre fallas en cultivos y para estimar la producciónEmbrapa
Entre 2010 y 2013, XMobots, una empresa radicada en São Carlos, llevó a cabo un trabajo de mapeo y cuantificación del desmonte en torno de la Usina Hidroeléctrica de Jirau, que se está construyendo sobre el río Madeira, en el estado de Rondônia. “La meta era que nuestro vant, el Apoena, realizara la captación de imágenes que revelaran si la actividad realizada por las empresas cumplía con las leyes ambientales”, explica Giovani Amianti, uno de los socios de XMobots, que también recibió financiación del Pipe en 2007. Al cabo de algunos meses, las imágenes producidas por el drone comenzaron a utilizarse como parámetro para determinar los metros cuadrados que cada empresa había talado. El Apoena cumplió misiones durante 18 meses e inmediatamente fue reemplazado por el modelo Nauru durante otro año. “Ahora el Apoena se encuentra en fase de perfeccionamiento tecnológico. Pensamos lanzar una nueva versión a comienzos de 2014; una aeronave mayor, con autonomía de vuelo superior a 8 horas, más segura y capaz de operar en ciudades”, dice Amianti.
El Nauru es un drone menor que el Apoena, con una autonomía de 5 horas, 15 kg de peso y una envergadura de 2,3 metros. Desde el mes de mayo, ese vant cuenta con la Certificación de Autorización de Vuelo Experimental de la Anac. “A partir de entonces nos convertimos en la única empresa autorizada por la Anac para realizar vuelos enfocados en la investigación y desarrollo de drones. Hasta entonces, solamente la Policía Federal poseía vants civiles aptos para volar en Brasil”, comenta Fábio Henrique Assis, director de XMobots. Pero Assis explica que el trámite legal para el empleo de esa aeronave es incluso más sencillo, puesto que el Nauru se utilizará con fines agrícolas, en espacios aéreos aislados. En junio, en el marco de una exposición de geotecnología realizada en São Paulo, la empresa presentó al Echar, un nuevo modelo con 2,1 metros de envergadura, 6 kg y una autonomía de 60 minutos de vuelo. Sus aplicaciones varían desde la monitorización de la minería ilegal, la extracción irregular de madera y invasión de áreas ambientales hasta la previsión de la producción agrícola. “El Echar fue concebido a partir de la demanda de nuestros clientes”, comenta Amianti.
Infografía: Ana Paula Campos / Ilustración: Alexandre AffonsoEn la localidad de Gavião Peixoto, un municipio cercano a São Carlos, interior de São Paulo, investigadores de Embrapa Instrumentación utilizan drones en el área de agricultura de precisión. Un modelo distinto, similar a un minihelicóptero, realiza sobrevuelos periódicos sobre plantaciones de naranjos para detectar el greening, una enfermedad con efectos sobre la maduración de los frutos, que torna amarillentas a las hojas de las plantas. “Utilizamos vants en actividades agrícolas desde 1998, en el marco del proyecto de la Aeronave de Reconocimiento Asistida por Radio y Autónoma (Arara), en colaboración con el profesor Onofre, de la USP” (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 123), relata el ingeniero electrónico Lúcio Jorge, de Embrapa. “Invertimos en el desarrollo de metodologías de procesamiento de imágenes para drones de bajo costo”. El minihelicóptero sin piloto, que se utiliza en la fumigación para el control de plagas en cultivos de arroz, soja y trigo, fue adquirido por Embrapa a la empresa Rotomotion, de Estados Unidos. “Este proyecto nos permitió desarrollar software y sistemas de captura de imágenes para las diferentes aplicaciones agrícolas en Brasil”, dice el investigador. “Pero el proyecto requiere mayor inversión, sobre todo por el hecho de que Rotomotion es una empresa pequeña, y afronta dificultades para dar cuenta de las demandas existentes en Brasil, tales como la capacitación y los ajustes en el sistema”. Embrapa cuenta incluso con sistemas multirrotores, los denominados multicópteros, con software libre, que constituyen una opción tecnológica más barata.
Aun con el desarrollo acelerado del sector, los vuelos de los vants todavía carecen de reglas específicas. “Nos basamos en las normas existentes para las aeronaves tripuladas”, explica Assis, de XMobots. En la actualidad, los principales factores de riesgo asociados con el vuelo de drones en el mundo tienen que ver con la seguridad de las personas en las áreas sobrevoladas, la posible colisión con aeronaves que comparten el mismo espacio aéreo y los daños materiales provocado por una eventual caída. “Debe tratárselos como aviones, y no como juguetes”, dice João Batista Camargo Júnior, docente de la Escuela Politécnica (Poli) de la USP. Camargo Júnior opina que deben establecerse reglas específicas de acuerdo con la aplicación que tendrán los drones. Según Nei Brasil, presidente de Flight Technologies ‒la empresa que ya desarrolló y entregó al Ejército y la Marina tres drones de pequeño porte‒, la Anac pretende reglamentar el vuelo de los vants civiles para 2014. “La Anac sigue las recomendaciones de la Organización de Aviación Civil Internacional, que formó grupos de trabajo para debatir las reglas para el uso de vants en el mercado civil”, dice. Camargo Júnior sostiene que el país deve estar atento. “Las autoridades aeronáuticas deben velar por la seguridad de la población en relación con los vants sin poner en riesgo la investigación y el desarrollo de la industria nacional”.
Proyectos
1. Un sistema de mapeo automático de la productividad agrícola (nº 2005/04485-2); Modalidad Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coord. Rafael Alexandre Ferrarezi/ AGX; Inversión R$ 52.152,00 (FAPESP).
2. Proyecto de un sistema de aviación certificable para vehículos aéreos no tripulados (vants) de aplicación civil (nº 2007/55661-0); Modalidad Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (Pipe); Coord. Giovani Amianti/ XMobots; Inversión R$ R$ 56.940,84 y US$ 16.670,37 (FAPESP).
