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miércoles, 3 de abril de 2024

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA, ¿HAY VIDA MÁS ALLÁ DE 2035? Parte I

Combustibles renovalbes,
proyecto colaboración Repsol&New Holland
PROHIBIDO VENDER VEHÍCULOS CON MOTORES CON EMISIONES

¡Prohibido vender coches con motores de combustión a partir de 2035!

La noticia ya se conocía (se votó en el parlamento europeo el pasado 14 de febrero 2023) Durante un tiempo hubo países, los más fuertes en industria automotriz como Italia y Alemania, que manifestaban dudas; otros países, los más “blanditos” fueron ratificando la decisión europea. Pero los grandes fabricantes, los fabricantes denominados de referencia, empezaron a levantar la voz disonante a esta radicalización que parece embriagar a las instituciones europeas.

Y es que los países donde los fabricantes de automoción tienen mucho peso, notan la presión de sus fábricas para que presenten “batalla”. Países como Alemania, Francia, Italia, Rumanía se descuelgan. Países como Chequia, Polonia, Eslovaquia, Bulgaria y Hungría también presentan voces disonantes con la “agenda radical” de la UE.

Hay muchas incógnitas con dicha “agenda radical” pero se hacen más numerosas al adentrarse en el sector del transporte pesado o del mundo agrícola, pero también en el sector pesquero o el de los grandes buques cargueros y de ocio …y todo ellos sin hablar de las máquinas militares… ¿o es que las máquinas de estos sectores “no contaminan”?

A favor y en contra: 340 votos a favor, 279 en contra y 21 abstenciones, ese fue el resultado de la votación en el Parlamento Europeo el pasado 14 de febrero. De esta forma quedó aprobada la prohibición de vehículos con motores que emitan gases contaminantes a partir del 2035.

Persiguiendo al diésel: La Unión Europea (UE) ha sido tradicionalmente más exigente con los propulsores de gasóleo y es que en Europa se ha perseguido más el CO (obsérvese por ejemplo como los turismos incorporan filtro de partículas DPF desde su Euro 5 cuando en realidad los motores de gasolina solo lo hicieron con la Euro 6C) Pero no se puede meter en el mismo saco a todos los motores diésel pues en nada se parecen los motores actuales, y su nivel de emisiones, con motores de hace 35 a 40 años. Los motores diésel actuales son altamente eficientes: Entre un diésel actual y uno de hace 35 años hay una disminución del 90 % de NOx en material particulado. Pero es que además un diésel actual emite menos CO2 que uno de gasolina y en PM y NOx las cifras son similares.

Teresa Ribera (ministra de Transición Ecológica): “Los coches diésel tienen sus días contados… El gasóleo durará más o menos, pero sabemos que su impacto en partículas y el aire que respiramos es suficientemente importante para ir pensando en un proceso de salida”

Agenda mundial, marcando los tempos: Me preocupa que una mezcla de intereses políticos y económicos con oportunismo, vividores y también los hay de trabajo abnegado, que la famosa agenda 2030 sea en realidad una máquina devoradora de dineros, una agenda que exige, con la espada de Damocles del cambio climático, el cambio tecnológico, pero sin dejar de recaudar para abastecer su voraz apetito de caudales.

Motor AGCO Power 8,4 AWF

Y mientras tanto, los europeos “listillos, “surfeando” la cresta de la ola verde de moda

Creo que fue Francia el primer país europeo cuya legislación estableció un fin para los coches diésel; pero en cualquier caso le siguieron países como Dinamarca, Irlanda, Países Bajos… Y sin olvidar las normativas municipales de ciudades como Copenhague, Estocolmo o Ámsterdam donde ya se prohíbe la circulación de vehículos diésel “antiguos”.

En España, que en eso de poner títulos a textos vacíos no nos gana nadie, publicó la controvertida Ley del Cambio Climático y Transición Energética; se aprobó en 2021, y según el texto en 2050 alcanzaremos la “neutralidad climática” (que no me pregunten, que no tengo ni idea de lo que significa).

¿Y EN EL 2035?

O se cambia en los años venideros, o en doce años no se podrán comprar coches con motores de combustión. Y, ojo, porque esto significa que tampoco podrá haber híbridos o híbridos enchufables… Y es que realmente lo que dice la UE es que no se podrán vender coches que emitan gases contaminantes… Si alguien “inventa” el motor de combustión, con emisiones neutras pues si se podría vender; de esta guisa se entiende que un motor de combustión funcionando con hidrógeno o con combustibles sintéticos si se podrían vender.

¿Un Ferrari eléctrico?: Hay otra excepción, si alguna marca no supera las 1000 unidades al año, entonces la prohibición no les afecta… Lo que ocurre es que 1000 unidades son muy pocas… y, por ejemplo, un fabricante tan exclusivo como Ferrari, el pasado año vendió por encima de los 13000 coches. También Bentley, Aston Martin, Porsche… están por encima de esas raquíticas 1000 unidades.

Y no solo contaminantes postcombustión

La Euro 7 quiere (más bien quería, pues ya se ha “suavizado” su texto) también controlar emisiones de partículas que procedan del sistema de frenado o incluso de microplásticos (por ejemplo, de los neumáticos) Y es que un freno de disco también emite nanopartículas (PM2.5 se les denomina…) que es el polvo que aparece por la fricción a alta temperatura. Un polvo muy fino, con potencial peligro de entrar en los pulmones y torrente sanguíneo. La solución pasa por reducir las emisiones con pastillas de freno sin cobre y recubriendo los discos con carburo de wolframio. En el caso de los tractores agrícolas, tenemos terreno avanzado a ir los discos inmersos en aceite.

¿Y cuál es la solución?

Pues yo no lo sé (si lo supiera sería firme candidato a algún premio Nóbel), pero coincido con algún fabricante “díscolo” que afirma con rotundidad que la electricidad no es la solución

Y mientras China comiéndose el mercado: Son muchas las voces que piensan que la industria automovilística europea no podrá hacer frente a la competencia china e india para la fabricación de vehículos eléctricos asequibles.

Mientras los asiáticos disponen de unas estructuras de costes muy competitivas, Europa se ve ahogada por el corsé de su marco laboral.

¿Y SI LA ELECTRICIDAD NO ES LA SOLUCIÓN, QUÉ QUEDA?

Tractor eléctrico Fendt e100
Entiendo que algo hay que cambiar, pero de ahí a denostar por completo a los motores de combustión interna (MCI) que han acompañado al ser humano desde la revolución industrial, hay un universo.

Hipocresía: Thierry Breton, comisario de Mercado Interior de la UE desde 2019, llegó a afirmar que los fabricantes deben seguir produciendo automóviles de combustión... para venderlos fuera de Europa.

Una convivencia de 160 años hace que humanidad y los MCI intenten prolongar la etapa. Algunas soluciones podrían pasar por:

Microhibridación y electrificación de componentes: Electrificar no significa que el vehículo sea totalmente eléctrico, es más bien tener cierto grado de hibridación o incluso componentes eléctricos. Los electroventiladores, el compresor del aire acondicionado, bomba de agua, dirección asistida, frenos eléctricos… son típicos componentes que admiten ser independientes del MCI y tomar la energía de baterías que alimentan a motores y sistemas eléctricos y auxiliares. Además, estos sistemas se combinan con regeneración de frenada.

Motor rotativo: Para la microhibridación y electrificación se contempla el uso de motores rotativos que son poco pesados y poco voluminosos. Pequeños motores para dar energía a generador eléctricos. Existen algunos proyectos dignos de mención como pueden ser el exhibido por la compañía Astron Espace, o Liquid Piston:

  • El caso de Astro Espace es un motor refrigerado por aire que en poco más de 15 kg consigue 160 CV a unas 25000 rev/min
  • En cuanto a Liquid Piston ha presentado una evolución del tradicional Wankel. Pero en su motor, el pistón o estator en vez de la forma triangular pasa a ser ovalada; durante el giro del pistón se produce varias explosiones por vuelta (en el rotativo convencional solo una) Con este diseño se baja aún más el tamaño del motor. La empresa ya los vende para motorizar drones militares.
Combustibles sintéticos, E-Diesel: El combustible sintético (se le suele conocer como eFuel o eCombustible, la “e” por electrocombustible) Se trata de alternativas a los combustibles fósiles que puedan hacer funcionar a los motores de combustión tradicionales con menos emisiones contaminantes. Se producen a partir de electricidad renovable y CO2 circular o lo que es lo mismo generando hidrógeno renovable mediante electricidad renovable a través de electrólisis del agua y CO2 capturado a la atmósfera.

COMBUSTIBLES SINTÉTICOS: E-DIESEL

La idea de utilizar combustibles sintéticos no es nada nueva; el ejército alemán de la 2ª guerra mundial produjo en 1944 hasta 25 millones de barriles de combustible sintético.

La gran ventaja de estos combustibles sintéticos es que su huella de carbono es nula. De hecho, emiten menos CO2 que el que se recupera durante la producción del mismo, por lo que en ese sentido “mejora” la calidad del aire.

Fabricación

El e-diésel, combustible basado en “agua y aire”, se consigue mediante el uso de agua y CO2 atmosférico; el procedimiento implica calentar el agua hasta los 800ºC, así se consigue separar oxígeno e hidrógeno del agua. El oxígeno se libera a la atmósfera, y el hidrógeno se usa para combinarlo con el anhidrido carbónico para sintetizar metano (CH4) La energía eléctrica utilizada en el proceso de electrolisis debe proceder de una fuente renovable como la solar o eólica. El resultado es un líquido de color azul, de ahí su apelativo “crudo azul”.

Nada nuevo… pero algo distinto: el pueblo alemán lleva en su ADN grabado su dependencia energética. Ocurrió en la Iª Guerra Mundial con el bloqueo británico; ocurrió durante la IIª GM y ha ocurrido con la destrucción de los oleoductos Nord Stream.

Cuando los nazis tomaron el poder en 1933 ya empezaron a trabajar con IG Farben (un gigante químico que también fabricó el gas exterminador Zyklon B) para intentar resolver la dependencia energética. En 1943, Alemania obtenía aproximadamente la mitad de su combustible del carbón licuado.

Audi&Sunfire: Con la alianza en 2014 entre Audi y la tecnológica Sunfire se inicia el e-diesel. Ambas empresas montaron una planta en Dresden. La técnica actual difiere de aquella pues consiste en extraer hidrógeno del agua y combinarlo con dióxido de carbono. Sin embargo, ambos métodos tienen sus raíces en la denominada síntesis de Fischer-Tropsch, un proceso desarrollado en la década de 1920 por dos químicos alemanes, Franz Fischer y Hans Tropsch.

En España es de resaltar la iniciativa de Repsol con Aramco con una planta proyectada en Bilbao.

Ventajas y limitaciones del e-diésel

Tractor Fendt con hidrógeno
presentado en Febrero 2023
En su fabricación se utilizan elementos "neutros" en emisiones: agua y CO2 que además son recursos abundantes. No se incrementa el CO2 puesto que se extrae directamente de la atmósfera y la cantidad extraída supera a la que posteriormente se genera en la combustión

El e-diésel es compatible con la maquinaria actual, también con las infraestructuras de distribución y repostaje existentes sin necesidad de realizar ninguna modificación

Y como gran desventaja figura el alto coste de producción en comparación a los asociados a los combustibles fósiles (pocos estudios predicen un importe menos a 2 €/litro) pero es que además es un combustible altamente ineficiente

Analizadas ventajas y limitaciones queda patente que el futuro de los sintéticos no es muy halagüeño y que quizá queden relegados a vehículos exclusivos y cuyos clientes pueden pagar una tecnología cara que está aún en desarrollo y además, ojo, los combustibles sintéticos, aunque cumplan en emisiones de CO2, no cumplirán con los límites impuestos para el NOx.

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By: Catalán Mogorrón, H.

Copyright © Más que Máquinas. Prohibida la reproducción total o parcial de este artículo sin permiso y autorización previa por parte del autor.

 

martes, 26 de septiembre de 2023

MI TRACTOR ES MÍO ¿O NO?

¿DE QUIÉN ES EL TRACTOR QUE ACABAS DE COMPRAR?

Digital Rights Management (DRM)

Hace ya años, la empresa Rolls&Royce se reservaba el derecho de “requisar” tu coche si ellos consideraban que no le dabas el trato y el mantenimiento adecuado. Desconocemos si esta cláusula del contrato de compra sigue vigente; en cualquier caso, la intención de la marca con esa cláusula era evitar que uno de sus coches pudiese vagar sucio o mal atendido por las carreteras del mundo.

El ejemplo puede ayudarnos a entender lo que se conoce como DRM (Digital Rights Management) y que se podría traducir por Gestión de Derechos Digitales.

Hasta ahora los derechos de autor se entendían en el entorno editorial y audiovisual: libros, juegos de videoconsola, música, películas… pero desde hace años se baraja el concepto también en vehículos con software.

En nuestras calles y carreteras hay varios ejemplos de ello. El primero que consideramos es el que nos ha ofrecido Renault con la comercialización, sin mucho éxito por cierto, de su modelo Twizy. Al adquirir un Twizy se expresa que la compra del coche no es una compra del “vehículo completo”. Una cláusula asevera que la batería no es del comprador, sino que este debe pagar un alquiler por el uso de la misma (la cláusula dice que el fabricante se reserva el derecho de evitar la recarga de la batería al final del periodo de alquiler)

Otros ejemplos similares en este tipo de política de ventas son el del también Renault ZOE, el Nissan LEAF o el Smart ForTwo Electric Drive

Además de lo que se paga por el coche, se debe tener en mente que hay que pagar una cuota mensual por el alquiler de la batería: o pagas esa mensualidad o se bloquea la capacidad de recargar la batería.

En resumen, este tipo de políticas es lo que se conoce como DRM y que viene a ser un derecho que se reserva el fabricante para parte del vehículo. Puede parecer extraño, pero no lo es. En realidad, estamos muy acostumbrados a este tipo de contratos, por ejemplo, los de suministro telefónico, gas o electricidad: “si no pagas te desenchufo”

Solo el uso: El DRM gestiona “los derechos de propiedad” sobre un componente que el fabricante no te ha vendido, solo te ha vendido el uso del mismo.

¿Y QUÉ PASA CON MI TRACTOR DE 120.000 €?

Seguro que te lo vendieron como la repera: “mira Manolo, con esta centralita siempre tendremos, información actualizada; conoceremos tu forma de conducir, te podremos aconsejar en como hacerlo mejor, en qué punto óptimo del motor te interesa trabajar en esta u otra labor; Y para ti, todo ventajas. Desde tu teléfono inteligente podrás gestionar el cuaderno de campo…y además, lo mejor de todo, ¡no te lo podrán robar porque entonces lo desconectaremos!”

Está claro que el anterior es un prisma que otorga una visión determinada. Pero si se ve desde otro ángulo, observas que en realidad el fabricante podrá “hackear” tu tractor y meterse en sus tripas cuando y como quiera.

Yo pago las letras, luego yo soy el propietario

Veamos esta anécdota de un amigo nuestro. Resulta que este amigo se compra un tractor de última, ultimísima, generación. Un día trabajando en una parcela a más de 20 km del casco urbano, se quedó sin urea en el equipo de postratamiento SCR. Inmediatamente el tractor se pone en “modo Eco”, baja las revoluciones y la potencia para permitir que puedas llegar al punto de suministro de urea, pero no es posible trabajar.

El problema es que quedaba menos de media hora para acabar la parcela… Comiéndose su rabia se tuvo que marchar al pueblo y volver a la parcela, ¡20 km de distancia!, al día siguiente.

Mientras rumiaba su cabreo esgrimiendo “¡yo puedo decidir si trabajar con el tractor sin urea por una hora!”

La anécdota podría haber acabado aquí, pero no fue así. Resulta que nuestro amigo tenía un conocido que era un cerebrito super tecnológico que trabajaba con programas informáticos. Le contó lo que había pasado y el conocido le dice que él le hackea la centralita y en paz. Así que en ello quedaron.

A los pocos días aparece el programador con su ordenador; abreviando diremos que tras dos días de infructuoso trabajo y jurar en arameo, no consiguió modificar la TECU (Tractor´s Engine Control Unit) del tractor.

Nuestro amigo aún más mosqueado se fue al servicio técnico, les dijo que su tractor era suyo y que quería poder hacer lo que quisiera en él… El servicio oficial le dejó bien claro que eso era vado permanente, “cualquiera” no podía alterar los parámetros del tractor. Por supuesto que nuestro amigo esgrimió que él no era “cualquiera”, era el dueño… pero le volvieron a decir que “verdes las han segado

DERECHO A REPARAR

¡Liberad los tractores!, ¡Queremos poder reparar las máquinas cuando se estropean!

Los fabricantes punteros intentan que su software dificulte reparar el tractor salvo que se haga en taller oficial. Esto siempre ha sido así, pero con la introducción masiva de electrónica programable en las máquinas, la cosa se ha “salido de cauce”.

La polémica está servida, porque este tipo de política limita al máximo el derecho a reparar de los compradores; además se impide la libre competencia que siempre es conveniente para abaratar el precio de las reparaciones.

Ejecutando el juego Doom en la consola de un tractor
Lo que dicen los fabricantes: Ellos argumentan que sus sistemas informáticos son secreto profesional, que no puede abrirse a todo el mundo porque se podrían producir problemas importantes en su máquina (tractor, cosechadora...)

Hay que entender el enorme coste de desarrollo de software en máquinas como los actuales tractores autónomos, drones para sembrado, robots de recolección, maquinaria con múltiples sensores, cámaras, radares, LiDAR, receptores GPS, sistemas de monitorización remota, inteligencia artificial (IA)

Efectivamente es normal que el fabricante quiera proteger su inversión.

¿Propiedad o el copyright?: Esta es la clave, ¿dónde está la frontera de la propiedad, de la patente? Los derechos de autor son sagrados; pero la propiedad también. Son una especie de universos paralelos; no se puede decir quien está por encima de cual.

EL SOFTWARE COMO FUENTE DE FACTURACIÓN

El desarrollo de un robot recolector, capaz de distinguir obstáculos, diferenciar entre malas hierbas y cultivo, capaz de recolectar un fruto maduro y dejar los otros, con procesos de aprendizaje automático… son procesos muy costosos, pero que en realidad al desarrollo de la parte mecánica hay que sumar un alto porcentaje en programación de sus componentes electrónicos. En la industria del tractor pasa igual: el tractor cada vez importa menos; el futuro pasa por el software. Los fabricantes lo saben.

John C. May, director ejecutivo de John Deere, lo expresa sin tapujos cuando habla de la esperanza de que su compañía genere alrededor del 10 % de sus ingresos vía el uso del software.

No es comparable el margen de beneficio de la venta de una máquina, a la de un software. Las escuelas de negocios enseñan que la venta de “suscripciones de software” es, por margen comercial, un buen negocio.

Fabricantes como AGCO, John Deere o CNH pueden, por dar alguna cifra, conectar a 1 o 2 millones de máquinas a su Centro de Operaciones basado en la nube y controlar 100 o 200 millones de hectáreas… Eso es poder.

Desde hace una década este tipo de empresas han empezado a comprar compañías de software, algunas consagradas otras startup, para desarrollo de su propio software (algún ejemplo puede ser la adquisición de Bear Flag Robotics por John Deere o la china Hemisphere GNSS por New Holland) Dentro de sus departamento de I+D se están creando grandes secciones relacionados con la programación informática.

Pero es que al final todo se puede “hackear”

En ese complicado mundo del “hacking”, habrá cosas más complicadas que otras, pero en el caso de John Deere que ha sido el fabricante más controvertido por la protección de su software, se han “hackeado” sus centralitas y además se ha hecho de forma pública y notoria.

Diferentes expertos en software han conseguido hackear las centralitas de los tractores para demostrar que, a la postre, se puede, que todas son vulnerables.

El caso de John Deere ha sido muy comentado porque en el actual conflicto bélico Rusia-Ucrania, se aireó mucho la noticia de que se habían robado tractores John Deere nuevos y se habían transportado a Rusia. El fabricante de forma inmediata aseguró que sus tractores se desconectarían y quedarían inservibles. Algunas risas todavía se escuchan tras aquella aseveración, puesto que a los pocos días los tractores estaban trabajando en campos lejanos (¿hackeo, recableado y anulación de centralitas…?)

Y ES QUE SE HAN CEBADO CON JOHN DEERE

Y es que el fabricante norteamericano es un indiscutible líder, y en esta ocasión ejercer tal liderazgo le ha traído quebraderos de cabeza.

Quizá la famosa carta enviada por los responsables de ventas en EEUU a sus concesiones fue el detonante de lo que a la postre han sido cientos de denuncias de usuarios ante la Comisión Federal de Comercio norteamericana (FTC) Aquellas denuncias ya han llegado a los tribunales y las sentencias han sentado jurisprudencia.

Navegando por la Red: En cuanto se navega por la red se encuentran decenas de ejemplos de quejas, denuncias, opiniones, de agricultores y técnicos hablando del tema (consultar en las fuentes bibliográficas)

Tras casi 8 años de conflictos, parece que se firma la paz. Deere&Co y la American Farm Bureau Federation (AFBF, traducido por Federación Estadounidense de Oficinas Agrícolas) han firmado un acuerdo que intenta garantizar el derecho de un cliente a reparar sus propios tractores.

Quizá este acuerdo se ha acelerado cuando la propia Casa Blanca norteamericana organizó una Comisión Federal para desarrollar las reglas, el acuerdo marco, Enel cual el cliente disponga del derecho a reparar.

Pero ojo porque como decimos en España, hecha la ley, hecha la trampa. Con este acuerdo en realidad lo que se recoge es que bien los propietarios o bien técnicos independientes, tendrán acceso a software de diagnosis, manuales, herramientas y componentes necesarios para intervenir en la máquina, pero eso no significa que puedan poner en peligro las medidas de seguridad y los protocolos de los equipos; es decir que el software seguirá protegido.

En cuanto a la “lenta” Europa, pues también se mueve, más bien llevada por la inercia de los norteamericanos. El Parlamento Europeo aprobó en noviembre de 2020 una ley para permitir el “derecho a reparar” y luchar contra la obsolescencia programada.

MI OPINIÓN

Entendemos el punto de vista del fabricante “Manolo, el tractor es tuyo porque tú pagas las letras; pero eso no significa que nuestro software, el que controla tu tractor, sea también tuyo” Lo entendemos porque el software se ha desarrollado para una gama completa y el cliente solo ha comprado un tractor.

Por otra parte, también entendemos la frustración de un cliente que ya ni tan siquiera es capaz de cambiar el aceite de su tractor porque la “centralita” no se entera de que lo ha hecho.

Los hechos son los hechos; hay que plantearse las razones por las que cada día se valoran más los antiguos, y aún no viejos, tractores. Seguro que una razón es que el agricultor, al igual que el automovilista o camionero, quiere tener la facultad de poder cambiar su aceite.

El fabricante tiene derecho a su software, pero no tiene derecho a imponer un coto de caza, a encerrar a su cliente en su ecosistema. El fabricante no puede usar la propiedad intelectual como una forma de amarrar, de impedir o frenar al cliente.

Y también las diferentes Administraciones, que por fin, parece, que contemplan el alargamiento de la vida útil de las máquinas; evitar que máquinas que disponen de su parte mecánica casi nueva queden inutilizadas, y en el vertedero, por unas pocas líneas de software. Se debe poner límite al consumismo continuado y además venderlo con la “bandera del ecologismo”: el último producto siempre es más ecológico… cuando la realidad es que no hay nada más ecológico que poder usar una misma máquina 30 años.

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Fuentes consultadas

By: Catalán Mogorrón, H.

Copyright © Más que Máquinas. Prohibida la reproducción total o parcial de este artículo sin permiso y autorización previa por parte del autor.

sábado, 10 de abril de 2021

DRONES COMO HERRAMIENTAS EN LA AGRICULTURA

La autora del artículo usando cámara
MicaSense en Dron
Todo un placer presentar esta entrada realizada con la colaboración de la profesora
Michele Fornari de la Universidad de Passo Fundo (Brasil); ella es la que me ha abierto la curiosidad por el uso de los drones en la agricultura y en concreto por el uso del dron en las aplicaciones de fitosanitarios en cultivos leñosos.

¿QUÉ ES UN DRON?

Popularmente se denomina drone a los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANT o UAV en inglés) y que pueden ser manejados a distancia o incluso trazar su propia ruta guiados automáticamente por GPS.

Los inicios: Una vez más los actos bélicos, o belicosos, determinan el inicio de una tecnología. El dron se desarrolló inicialmente durante el periodo de “guerra fría”. En ese periodo se usaban aeronaves no tripuladas, equipadas con cámaras de fotos, para poder tomar instantáneas del territorio e instalaciones del otro bando.

Ala fija o rotatoria: Los primeros drones eran de “ala fija”, como “aviones”. En la actualidad se siguen utilizando estos “aviones diminutos”, sobre todo en aplicaciones militares, pero en aplicaciones "civiles" son más populares los de hélice axial.

Ala fija: Aportan la ventaja de que pueden planear, eso les confiere un menor consumo que se traduce en más autonomía, llegan a triplicar la de "ala rotatoria" y son más veloces.

Ala rotatoria: Presentan una enorme facilidad en operaciones de despegue y aterrizaje, además de su capacidad para moverse en todas las direcciones y permanecer estático en el aire o volar a velocidades muy bajas; en definitiva son mucho más maniobrables.

Dentro de ala rotatoria, el número y disposición de las hélices, define su clasificación: tricópteros, quadricópteros, hexacópteros y octacópteros.

Dron pulverizador T16 de DJI

Sistema de alimentación: Pueden incorporar motores de combustión interna, gasolina, o eléctricos con batería de ion Litio, o incluso sistemas híbridos (gasolina-eléctrico o solar-eléctrico e incluso algún modelo de gasolina-solar-eléctrico) aunque los más habituales son los eléctricos.

Diseño: Son aparatos mecánicos diseñados para tener una fácil reparación y mantenimiento. Se suelen fabricar con materiales aeroespaciales: poliestireno, composites, fibra de carbono, fibra de vidrio, kevlar…; esto significa que tendrán bajo peso y alta resistencia.

Sensores: El primer “sensor” que se incorporó en un dron fue una cámara de fotos y vídeo. Dotar de mayor capacidad óptica, zoom, a esas cámaras ha ido perfeccionando técnicas y capacidades.

A finales de los 90 se incorpora el sistema de posicionamiento GPS. En la actualidad pueden llevar multitud de sensores, en función del trabajo apra el que se destine: cámara RGB, infrarrojos, térmica, multiespectral…

Se pueden usar sensores capaces de realizar mediciones de distancia mediante eco ultrasónico o láser (alcance de luz o LiDAR) y así permitir que el dron ajuste su altitud a la topografía y obstáculos.

Cámara multiespectral: Son cámaras que se integran fácilmente en cualquier drone; capaces de capturar cinco bandas espectrales en un mismo vuelo y así generar índices de vegetación (capa NVDI para comparar reflectancia entre banda roja y banda infrarroja; o mapa de imágenes RGB para procesar imágenes)

Programando el plan de vuelo con Pix 4D Capture

LOS DRONES EN APLICACIONES AGRARIAS

El uso del dron en diferentes actividades agrícolas, ganaderas y forestales, se está convirtiendo en tan habitual que incluso encontramos estadísticas que afirman que, en algunos países como Japón, los tratamientos fitosanitarios de su superficie arrocera se hacen ya en más del 50 %. Además, el mismo dron es una herramienta polivalente. Capaz de ser usado para pulverizar o para hacer un mapeo del cultivo con cámaras multiespectrales.

Normativa española: La recoge el RD 1036/2017 y en resumen se permite el vuelo en espacio aéreo no controlado, con distancia superior a aeropuertos y aeródromos de mas de 8 km, no sobrepasando los 120 m de altura y en condiciones de visibilidad adecuadas

ADQUISICIÓN DE INFORMACIÓN: TELEDETECCIÓN

La teledetección se usa para la recogida de información que permita analizar los cultivos sin tener que estar en contacto directo con el terreno.

Volocopter John Deere

Captación de imágenes: Se debe disponer de sensores para captar diferentes longitudes de onda tanto de la luz absorbida como reflejada por las plantas. De esta forma se generan imágenes de contraste de color. La técnica tiene pocas limitaciones salvo las meteorológicas (lluvia, vientos superiores a 10 km/h, frío extremo)

Previo a la toma de imágenes se deben colocar unos paneles de referencia para medir los cambios de luz en diferentes rangos de reflectancia del rango visible y en diferentes fechas de vuelo. Lo habitual es colocar paneles, blanco, negro y gris, de unos 0.5 m2. También se toman unos puntos de control mediante GPS RTK (cinemático en tiempo real) y así poder obtener una precisión suficiente tanto en planimetría como altimetría.

Un uso habitual es la vigilancia y el conteo de ganado; incluso, siguiendo en aplicación para la ganadería, es muy útil para la vigilancia de depredadores que amenacen al rebaño (se les dota de cámaras termográficas)

Diferenciación de vigor en plantas: Uso para la denominada agricultura de precisión (AP) utilizando el drone para realizar mapeo de los cultivos, adquiriendo información (captación de imágenes con diferentes cámaras y sensores) para posterior análisis de la misma. Con diferentes cámaras fotográficas, incluso con cámaras convencionales, cámaras RGB (rojo-verde-azul) o NIR (infrarrojo cercano) se pueden tomar fotografías multiespectrales y caracterizar fenotipo de cultivos: detectar anomalías nutricionales; mapear la densidad de flores; cuantificar el volumen de copa; estudiar la arquitectura del árbol (la geometría de un olivo o de un almendro depende mucho de su geometría, es decir, de su volumen para capturar la luz…)

El sistema consiste en hacer “nubes de color” en 2D y en 3D (cuando se trata de árboles) que se pueden analizar con técnicas de fotogrametría (por ejemplo, con el software Agisoft PhotoScan de patente rusa para generar nubes de puntos 3D) y modelos digitales de superficie (MDS)

Con el Índice de Vegetación de Diferencia Normalizada, NVDI, se obtiene información muy valiosa. El índice NVDI se basa en la diferencia de radiación entre el infrarrojo cercano y la luz visible; una hoja estresada porque esté deshidratada, o una hoja muerta, reflejan de forma diferente la luz a como lo hace una hoja en buen estado puesto que no absorben igual la luz visible, reflejando el verde clorofílico, ni el infrarrojo cercano.

Análisis e interpretación de imágenes: Los sensores miden la longitud de onda de la radiación reflejada (terreno, plantas…) y posteriormente, en la oficina (por ejemplo con el software Python) se puede crear un modelo digital de superficie en el cual es posible estimar parámetro como altura; volumen de copa de un árbol o el Índice de Área Foliar (LAI)

Uno de los análisis de imágenes que ya han demostrado sobradamente su eficiencia es el denominado Análisis de Imágenes Basado en Objetos (OBIA, Object Based Image Analysis) Con este tipo de técnicas se puede extraer y clasificar muchísima información de las imágenes tomadas. El algoritmo OBIA se desarrolla con un lenguaje de programación (por ejemplo eCognition Developer) y lo que consigue es analizar grupos de píxeles adyacentes con unos valores espectrales determinados. Incluso el análisis de imágenes OBIA se aplica incluso a nubes de puntos que no han sido obtenidas por imágenes si no por rádares LiDAR o nubes de puntos fotogramétricos.

TRATAMIENTOS FITOSANITARIOS

La técnica de la fumigación aérea a través de dron está marcando tendencia en el mercado. Varios son los beneficios por usar esta técnica: optimización de los tiempos; ahorro de costes; mayor cobertura en diversos tipos de terrenos; poder ser usado en plantaciones de leñosos altos; no dañar a las plantas por pasos sucesivos de maquinaria rodada…

Yamaha Fazer 32 L

Otros usos son la siembra (arroz, pratenses, invernaderos…)  o incluso como polinizadores mecánicos, esparciendo polen en la época y condiciones metereológicas que más interese.

¡Y más usos!: Por ejemplo, en el reconocimiento de malas hierbas, un dron puede llegar a distinguir si “lo verde” que está viendo es malahierba a combatir o no. Una de los métodos utilizados para ello es el análisis de imágenes mediante OBIA, un algoritmo capaz de filtrar del “color verde” la mala hierba por parámetros como la forma.

Siembra (arroz, pratenses, invernaderos...) o como agentes polinizadores (esparciendo polen)

Algunos drones en el mercado

Volocopter John Deere: Muy comentada fue la presentación en la pasada Agritechnica de Hannover del dron pulverizador que ha desarrollado Volocopter y John Deere. Se trata de un “gigante” de 18 hélices, 9 baterías, 30 minutos de autonomía y que es capaz de cargar 200 kg de peso. El Volocopter es capaz de cubrir 9,20 m de ancho de trabajo para cubrir hasta 6 ha/h. Puede volar una ruta automáticamente o bien ser controlado de forma remota.

YMR-08 de Yamaha: Yamaha Motor, con más de 25 años de experiencia en la pulverización mediante dron, dispone de un dron, modelo Fazer, de un único rotor (helicóptero) o también modelos multirrotor como el YMR-08 también basado en un sistema multirrotor. Mientras que la empresa japonesa recomienda el tipo helicóptero para grandes superficies, en aquellas con peor acceso o problemas para un vuelo libre recomienda el YMR.

El YMR se ha fabricado con fibra de carbono, dispone de 8 rotores, peso máximo de despegue 25 kg (depósito de tratamiento de 10 L), ancho de trabajo de 4 m y con una capacidad de 4 ha/h

Preparando un dron para volar sobre viñedo

Agras MG-1S y T16: Son dos modelos de la empresa china DJI. El MG-1S dispone de 3 rádares para “leer” el terreno y ajustar la altura de forma automática. Carga 10 L de líquido y puede cubrir 4 ha/h Se colocan tres radares de microondas de alta precisión en la parte delantera

En cuanto al T16 dispone de un tanque de 16 L, ancho de trabajo 6,5 m; incorpora 8 boquillas de 4,8 L/min y, según el fabricante, puede tratar hasta 10 ha/h

Agro Hopper de Drone Hopper: La firma española dedicada a la fabricación de drones para el combate de incendios también ha lanzado un modelo para la agricultura. El principio de funcionamiento es el mismo que el desarrollado para apagar fuegos. El modelo, Agro Hopper, lleva un tanque de 60 L. Utiliza motores híbridos (térmicos de gasolina y eléctricos). Además, un sistema de descarga que es capaz de crear líquido nebulizado.

 By: Catalán Mogorrón, H.