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FECHA: 18 de Julio 2011.
NUMERO RAE
PROGRAMA INGENIERA AERONUTICA
AUTORES OTALORA CASTAEDA Jhonattan MONTENEGRO CRUZ Jos
Fernando
NUEZ PERDOMO Edmerson
SALAMANCA SALAMANCA Fabio Andrs
TITULO DISEO CONCEPTUAL DE UN UAV FUMIGADOR PARA PISTAS NO
PREPARADAS
PALABRAS CLAVE
UAV
Fumigacin
Diseo conceptual
Pesos
Parmetros de rendimiento crticos
Configuracin de la aeronave
Anlisis de Costos
Anlisis de Mercado
DESCRIPCIN Este trabajo de grado tiene como fin, determinar las
necesidades actuales del campo de la fumigacin en
nuestro pas, como primer objetivo para poder establecer los
requerimientos de diseo del UAV fumigador para pistas no
preparadas SPRAYCRAFT; esta aeronave no tripulada
pasar por todas las etapas necesarias del diseo
conceptual, desde la investigacin de la viabilidad del
proyecto (llevada a cabo por medio de trabajos de campo),
pasando por supuesto por el desarrollo ingenieril, hasta
llegar finalmente a obtener el diseo conceptual final que
cumpla de la mejor manera con los requerimientos
establecidos inicialmente.
FUENTES BIBLIOGRFICAS
ANDERSON, John D, Aircraft Performance and Design. United
States: Tercera edicin. Editorial Mc Graw Hill. 1999. INSTITUTO
COLOMBIANO DE NORMAS TCNICAS Y
-
CERTIFICACIN. Normas Colombianas para la presentacin de tesis de
grado. Bogot: ICONTEC., 2006, (NTC 1486 quinta actualizacin, 1487
segunda actualizacin, 1160 segunda actualizacin, 1308 segunda
actualizacin, 1307 segunda actualizacin). FAHLSTROM, Paul G,
Introduction to UAV SYSTEMS. United States. Second edition. 1998.
HOLDER, Bill, Unmanned Air Vehicles An illustrated study of UAVs,
Schiffer Military/ Aviation History. 2001. HURST, David, Unmanned
Vehicles Handbook. United States. Second edition. 2000. RAYMER,
Daniel P. Aircraft Design- A conceptual approach. Washington, D.C.
Second Edition. AIAA education Series, 2002. ROSKAM, Jan. Airplane
design. DAR Corporation, Kansas, 1997 Tomo 1. Informe Regional de
Colombia: Magdalena medio. Bogot, 28 de agosto del 2003.
Presidencia de la Repblica: Informe III. Mocoa, 2 de noviembre de
2000. Cessna 188. [online] Disponible en Internet de:
www.cessna.com Cifras de Pobreza en Colombia. [online] Disponible
en internet
de:www.presidencia.gov.co/sne/2006/enero/18/presentaci%F3ncifraspobreza2005.pdf
Fumigacin sur de Bolivar. [online] Disponible en Internet de:
www.mamacoca.org Fumigacin en Colombia. [online] Disponible en
internet de: www.aeroandina.com GARCA V, Mery Constanza, Prof. De
la Facultad de enfermera, UNAL, MEJA G, Nubia Esperanza, Qumica
farmacutica, UNAL [online] Colombia Disponible en internet de:
www.espaciocritico.com/articulos/plancol1/pclmb01c05.htm
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MACIAS, Joaquin. Sistemas UAVs, Ing. Sup. de Telecomunicacin por
la ETSITM 1981. [online] Espaa Disponible en internet de:
www.coit.es Manual del usuario ROTAX 912 ULS. [online] Disponible
en internet de: www.rotax-aircraft-engines.com Pesos de helicpteros
no tripulados. [online] Disponible en internet de:
www.dtic.mil/cgibin/GetTRDoc?AD=ADA427349 RoboCopter Unmanned
helicopter. [online] Disponible en internet de:
www.aero.pub.ro/wpcontent/themes/aero.pub.ro/uploads/JANE_S_ALL_THE_WORLD_S_AIRCRAF/JANE_S_ALL_THE_WORLD_AIRCRAF/jawa1451.htm
Unmanned Aerial Vehicle. [online] Disponible en internet de:
www.eciencia.com Unmanned Helicopter AG 120, 210. [online]
Disponible en internet de: www.agunmannedheli.com Unmanned
Helicopter RemoH-C100. [online] Disponible en internet de:
http://uconco.en.ec21.com/Agricultural_Unmanned_Helicopter_RemoH_C100--865587_2574384.html
Unmanned helicopter RPH2 [online] Disponible en internet de:
www.flightglobal.com/articles/1996/08/07/12191/japan-goes-it-alone.html
Unmanned Helicopter Yamaha R50 y RMAX. [online] Disponible en
internet de: www.jstage.jst.go.jp/article/jsdd/1/2/120/_pdf
Urdaneta y Galvez ltda. [online] Disponible en internet de:
www.1000aircraftphotos.com/Contributions
CONTENIDOS INTRODUCCION 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 ANTECEDENTES
1.1.1 Ag Truck 188
1.1.2 Piper PA-25-235 Pawnee D
1.1.3 Quicksilver GT-500
1.1.4 Yamaha R50
-
1.1.5 Yamaha RMAX
1.1.6 Yanmar AYH-3
1.1.7 Yanmar YH300
1.1.8 Fuji heavy industry RPH2
1.1.9 Kawada RoboCopter
1.1.10 Uncon system RemoH-C100
1.1.11 Agriculture unmanned helicopter LLC AG-120
1.1.12 Agriculture unmanned helicopter LLC AG-210
1.1.13 Por qu un UAV de ala fija para fumigacin?
1.1.14 Inicios de la fumigacin en Colombia
1.1.14.1 Consecuencias e impactos de la fumigacin
1.1.14.2 Efectividad de las fumigaciones y alternativas del
gobierno
1.1.15 Produccin de aeronaves en Colombia
1.2 DESCRIPCIN Y FORMULACIN DEL PROBLEMA
1.3 JUSTIFICACIN
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN
1.4.1 General
1.4.2 Especficos
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1 Alcances
1.5.2 Limitaciones
2. MARCO DE REFERENCIA
2.1 MARCO TERICO-CONCEPTUAL
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO
3. METODOLOGA
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIN
3.2 LNEA DE INVESTIGACIN DE USB/ SUB-LNEA DE
FACULTAD / CAMPO TEMTICO DEL PROGRAMA
3.3 TCNICAS DE RECOLECCIN DE INFORMACIN
3.4 HIPTESIS
3.5 VARIABLES
-
3.5.1 Independientes
3.5.2 Dependientes
4. DESARROLLO INGENIERIL
4.1 PRIMERA ESTIMACIN DE PESOS
4.1.1 Estimacin de la relacin entre / de diseo
al despegue
4.1.2 Estimacin de la relacin entre / de diseo
al despegue
4.3 ESTIMACIN PARMETROS DE RENDIMIENTO
CRTICOS
4.3.1 Seleccin del perfil aerodinmico
4.3.1.1 Seleccin del perfil de la raz del ala
4.3.1.1.1 Anlisis en Fluent del perfil AH 79-100B
4.3.1.2 Seleccin del perfil del tip del ala
4.3.1.2.1 Anlisis en fluent del perfil Eppler 399
4.3.1.3 Seleccin del perfil para el estabilizador vertical y
horizonta
4.4 DIAGRAMA DE RESTRICCIONES
4.4.1 Restriccin de aterrizaje
4.4.2 Restriccin de despegue
4.4.3 Restriccin de rata de ascenso
4.4.4 Restriccin de velocidad de stall (Clmax)
4.4.5 Restriccin de velocidad mxima en crucero
4.4.6 Restriccin de giro sostenido
4.5 POTENCIA REQUERIDA Y DISPONIBLE
4.6 CONFIGURACIN DE TAMAO Y FORMA
4.6.1 Configuracin del ala
4.6.2 Configuracin del fuselaje
4.6.3 Estimacin de la ubicacin del centro de gravedad
4.6.4 Dimensionamiento de los estabilizadores horizontal y
vertical
4.6.5 Dimensionamiento de las superficies de control
-
4.6.6 Dimensionamiento de la hlice
4.6.7 Posicionamiento del ala y el tren de aterrizaje
4.6.8 Sistema de aspersin
4.7 OPTIMIZACIN DE LA PRIMERA ESTIMACIN DE
PESOS
4.8 ANLISIS DE RENDIMIENTO
4.8.1 Curvas de potencia requerida y potencia disponible
4.8.2 Comparacin de los resultados obtenidos en los
anlisis de rendimiento
4.8.3 Velocidad de perdida
4.8.4 Distancia de aterrizaje
4.8.5 Distancia de decolaje
4.9 OPTIMIZACIN
4.9.1 Anlisis de sensibilidad
5. ANLISIS DE MERCADO Y FACTIBILIDAD
ECONMICA
5.1 ANLISIS DE COSTOS
5.1.1 Anlisis del punto de equilibrio
5.1.1.1 Costos fijos
5.1.1.2 Costos variables
5.1.1.3 Punto de equilibrio
5.1.1.3.1 Anlisis
5.2 ANLISIS DE MERCADO
5.2.1 Factores externos
5.2.1.1 Aspectos generales del sector
5.2.1.2 Clculo de la oferta (Anlisis de la competencia)
5.2.1.3 Clculo de la demanda (Clientes potenciales)
5.2.2 Factores internos
5.2.2.1 Producto
5.2.3 Barreras de entrada
6. PRESENTACIN Y ANLISIS DE RESULTADOS
7. CONCLUSIONES
-
8. RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFA
ANEXOS
METODOLOGA 1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIN La investigacin va
enfocada al desarrollo ingenieril de una aeronave no tripulada UAV
en su fase de diseo conceptual, la cual busca dar solucin a los
diferentes problemas que presenta la industria de la fumigacin area
en nuestro pas; incursionando en la posibilidad de la creacin de
una nueva tecnologa inexistente en el campo agrcola nacional. 2
LNEA DE INVESTIGACIN DE USB/ SUB-LNEA DE FACULTAD CAMPO TEMTICO DEL
PROGRAMA La lnea de investigacin de la universidad es, tecnologas
actuales y sociedad. La sub-lnea de investigacin de la facultad es,
instrumentacin y control de procesos. Y el campo temtico del
programa de ingeniera aeronutica para el cual est inscrito este
proyecto de grado es, diseo y construccin de aeronaves. 3 TCNICAS
DE RECOLECCIN DE INFORMACIN Se estudi el campo de la fumigacin area
por medio de visitas tcnicas a empresas como: ASAM- La Esmeralda,
comercializadora ECO, Faro y Fumigacin Area de Occidente en el
departamento del Meta, ESTRA Ltda., FARCA, FIBA, SAMBA y Cruz verde
en el departamento del Tolima, y por ltimo se entrevisto al dealer
de quicksilver para Colombia. En la fase de diseo se hizo uso de
libros, PDFs e informacin de internet relevante como fichas tcnicas
de aeronaves fumigadoras convencionales y de UAVS. 4 HIPTESIS El
diseo de la aeronave, que puede satisfacer con la fumigacin de
cultivos a menor altura, disminuyendo los costos operacionales y
sin poner en riesgo la vida humana, es el UAV SPRAYCRAFT que cumple
con los siguientes requerimientos:
Techo de operacin: 3657.6m (12.000 ft). Autonoma: 3 horas.
-
Carga Paga: 120 kg. Carrera de despegue (Sg): 150 m. Rango: 400
km. Velocidad de Crucero: 140 km/h. Velocidad de Stall: 60 km/h.
Velocidad de aspersin: 100 km/h.
5 VARIABLES 5.1 Independientes
1. La irregularidad de la topografa nacional. 2. Alto impacto
ambiental de la industria en la
actualidad. 3. Limitaciones de acceso de la fumigacin area
en
gran parte de nuestro territorio. 4. Altos costos.
5.2 Dependientes
1. Capacidad de combustible. 2. Geometra de la aeronave (tamao y
forma). 3. T/W. 4. Carga alar (W/S). 5. Peso de total de la
aeronave. 6. Precio de venta al pblico.
CONCLUSIONES Se diseo conceptualmente un UAV fumigador que es
capaz de realizar tareas de aspersin con una carga paga de 120kg
que est en la capacidad de despegar de pistas no preparadas en
cualquier parte del territorio nacional, este diseo es sin lugar a
duda un prototipo UAV con muy pocos antecedente en la historia
nacional; debido a que el foco de las empresas diseadoras y
constructoras de este tipo de aeronaves difieren con el campo de la
fumigacin.
Se realizo anlisis de los perfiles seleccionados
conociendo el rendimiento aerodinmico que tienen.
Se cumplieron con los requerimientos establecidos en un
principio, con los que se concibi desarrollo al proyecto.
Se seleccion el sistema de aspersin utilizado por el
ultraliviano Quicksilver GT500, debido a que se adapta fcilmente
al diseo conceptual realizado para
-
el UAV SPRAYCRAFT y el rendimiento es el apropiado.
Se establecieron dos tipos de misin para la
aeronave, con los cuales se da cumplimiento a los requisitos que
demanda el campo de la fumigacin, especialmente en Colombia.
Se realiz un estudio de mercado y de factibilidad
econmica, con el que se corroboro que nuestro diseo realiza las
tareas de fumigacin area por debajo de los costos de las dems
aeronaves que prestan este mismo servicio, de igual forma
representa una alternativa para los muchos inconvenientes que
presenta la fumigacin area en Colombia.
Para finalizar, el diseo del UAV SPRAYCRAFT
mejorar la calidad en los servicios de fumigacin y disminuir
considerablemente los costos que demanda realizar una labor tan
dispendiosa como lo es la aspersin area de fumicidas, fungicidas y
dems.
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DISEO CONCEPTUAL DE UN UAV FUMIGADOR PARA PISTAS NO
PREPARADAS
JOS FERNANDO MONTENEGRO CRUZ EDMERSON NUEZ PERDOMO
JHONATTAN OTALORA CASTAEDA FABIO ANDRES SALAMANCA SALAMANCA
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERA INGENIERA AERONUTICA
BOGOT D.C. 2011
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DISEO CONCEPTUAL DE UN UAV FUMIGADOR PARA PISTAS NO
PREPARADAS
JOS FERNANDO MONTENEGRO CRUZ EDMERSON NUEZ PERDOMO
JHONATTAN OTALORA CASTAEDA FABIO ANDRES SALAMANCA SALAMANCA
Trabajo de grado para optar al titulo de Ingeniero
Aeronutico
Ing. Jorge Eliecer Gaitn Tutor Temtico
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERA INGENIERA
AERONUTICA
BOGOT D.C. 2011
-
Nota de aceptacin
___________________________
___________________________
___________________________
___________________________ Presidente del Jurado
___________________________ Jurado
___________________________ Jurado
___________________________ Jurado
Bogot D.C., Julio 14, 2011
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DEDICATORIAS
Quisiera dedicar este trabajo de grado principalmente a mi
familia por su incansable apoyo y por ser ese motor que me impulsa
a lograr ms y mejores cosas cada da. A mis compaeros por su valioso
respaldo durante todos estos aos de carrera. Y a todas aquellas
personas que de alguna manera contribuyeron a hacer de este gran
sueo toda una realidad.
JOS FERNANDO MONTENEGRO CRUZ
Este trabajo de grado quiero dedicrselo a DIOS por ser quien
permite que da a da podamos alcanzar nuestras metas; a mis padres,
hermanos y familia en general por brindarme su apoyo incondicional
en todo momento, sin ellos no seria lo que soy. Tambin a mis
compaeros, amigos y a todos aquellos que de una u otra forma
hicieron del sueo de ser profesional una realidad.
EDMERSON NUEZ PERDOMO
-
Quiero dedicar este proyecto de grado a Dios por haberme dado la
salud, inteligencia y sabidura para permitirme llegar a este punto
de terminar mi pregrado y por la maravillosa familia que me ha
dado. A mis padres por su apoyo, comprensin y aliento en todos los
momentos de dificultad, y porque gracias a su esmero trabajo y
sacrificio es posible lograr este objetivo tan importante en mi
vida, gracias porque sin su ejemplo de tenacidad y valores jams
hubiese conseguido lo que tengo, ni seria la persona que soy. A
ellos de corazn mis ms sinceros agradecimientos.
JHONATTAN OTLORA CASTAEDA
Esta tesis es para las personas que me apoyaron, quienes conocen
el recorrido hasta llegar a este momento, primero que todo a Dios,
gracias por la compaa y la fuerza a mi mam, Clara Salamanca, a mi
pap, Fabio Salamanca y mi hermano Sergio Salamanca, quienes siempre
me apoyaron y me brindaron mucho cario. A todos los docentes,
ingenieros que apoyaron desde siempre este proyecto. Pero sobretodo
mil gracias a mis tres compaeros de tesis, con quienes compart
cinco aos de duro trabajo para hacer realidad este proyecto.
FABIO ANDRES SALAMANCA SALAMANCA
-
AGRADECIMIENTOS
Los integrantes de este proyecto queremos extender un mensaje de
gratitud a quienes con su apoyo y tiempo hicieron posible
desarrollar este proyecto. Ingeniero Camilo Dousdebes Lloreda
Ingeniero Jorge Eliecer Gaitn
-
CONTENIDO
pg.
INTRODUCCIN 23
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
.......................................................... 24
1.1 ANTECEDENTES
........................................................................................
24
1.1.1 Ag Truck 188
............................................................................................
24
1.1.2 Piper PA-25-235 Pawnee D
.....................................................................
25
1.1.3 Quicksilver GT-500
...................................................................................
25
1.1.4 Yamaha R50
.............................................................................................
26
1.1.5 Yamaha RMAX
.........................................................................................
26
1.1.6 Yanmar AYH-3
..........................................................................................
27
1.1.7 Yanmar YH300
.........................................................................................
27
1.1.8 Fuji heavy industry RPH2
.........................................................................
28
1.1.9 Kawada RoboCopter
................................................................................
28
1.1.10 Uncon system RemoH-C100
..................................................................
29
1.1.11 Agriculture unmanned helicopter LLC AG-120
...................................... 29
1.1.12 Agriculture unmanned helicopter LLC AG-210
...................................... 30
1.1.13 Por qu un UAV de ala fija para fumigacin?
...................................... 31
1.1.14 Inicios de la fumigacin en Colombia
..................................................... 32
1.1.14.1 Consecuencias e impactos de la fumigacin
...................................... 32
1.1.14.2 Efectividad de las fumigaciones y alternativas del
gobierno ............... 34
1.1.15 Produccin de aeronaves en Colombia
................................................. 35
1.2 DESCRIPCIN Y FORMULACIN DEL PROBLEMA
............................... 36
1.3 JUSTIFICACIN
..........................................................................................
37
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN
........................................................ 38
1.4.1 General
.....................................................................................................
38
1.4.2 Especficos
...............................................................................................
38
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
..................................... 38
1.5.1 Alcances
...................................................................................................
38
-
1.5.2 Limitaciones
..............................................................................................
38
2. MARCO DE REFERENCIA
...........................................................................
39
2.1 MARCO TERICO-CONCEPTUAL
............................................................ 39
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO
................................................................
41
3. METODOLOGA
............................................................................................
47
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIN
.......................................................... 48
3.2 LNEA DE INVESTIGACIN DE USB/ SUB-LNEA DE FACULTAD/
CAMPO TEMTICO DEL PROGRAMA
...................................................... 48
3.3 TCNICAS DE RECOLECCIN DE INFORMACIN
................................ 48
3.4 HIPTESIS
..................................................................................................
50
3.5 VARIABLES
.................................................................................................
50
3.5.1 Independientes
.........................................................................................
50
3.5.2 Dependientes
............................................................................................
50
4. DESARROLLO INGENIERIL
.........................................................................
51
4.1 PRIMERA ESTIMACIN DE PESOS
......................................................... 53
4.1.1 Estimacin de la relacin entre / de diseo al despegue
.............. 54
4.1.2 Estimacin de la relacin entre / de diseo al despegue
............. 57
4.3 ESTIMACIN PARMETROS DE RENDIMIENTO CRTICOS .................
87
4.3.1 Seleccin del perfil aerodinmico
.............................................................
87
4.3.1.1 Seleccin del perfil de la raz del ala
..................................................... 88
4.3.1.1.1 Anlisis en Fluent del perfil AH 79-100B
............................................ 90
4.3.1.2 Seleccin del perfil del tip del ala
.......................................................... 98
4.3.1.2.1 Anlisis en fluent del perfil Eppler 399
............................................ 100
4.3.1.3 Seleccin del perfil para el estabilizador vertical y
horizontal ............ 107
4.4 DIAGRAMA DE RESTRICCIONES
.......................................................... 108
4.4.1 Restriccin de aterrizaje
........................................................................
108
4.4.2 Restriccin de despegue
.......................................................................
109
4.4.3 Restriccin de rata de ascenso
.............................................................
110
4.4.4 Restriccin de velocidad de stall (Clmax)
................................................ 114
4.4.5 Restriccin de velocidad mxima en crucero
........................................ 115
4.4.6 Restriccin de giro sostenido
................................................................
117
-
4.5 POTENCIA REQUERIDA Y DISPONIBLE
............................................... 122
4.6 CONFIGURACIN DE TAMAO Y FORMA
........................................... 128
4.6.1 Configuracin del ala
.............................................................................
128
4.6.2 Configuracin del fuselaje
.....................................................................
132
4.6.3 Estimacin de la ubicacin del centro de gravedad
.............................. 134
4.6.4 Dimensionamiento de los estabilizadores horizontal y
vertical ............. 137
4.6.5 Dimensionamiento de las superficies de control
................................... 141
4.6.6 Dimensionamiento de la
hlice..............................................................
143
4.6.7 Posicionamiento del ala y el tren de aterrizaje
...................................... 145
4.6.8 Sistema de aspersin
............................................................................
158
4.7 OPTIMIZACIN DE LA PRIMERA ESTIMACIN DE PESOS ...............
159
4.8 ANLISIS DE RENDIMIENTO
.................................................................
168
4.8.1 Curvas de potencia requerida y potencia disponible
............................ 169
4.8.2 Comparacin de los resultados obtenidos en los anlisis
de
rendimiento
...........................................................................................
170
4.8.3 Velocidad de perdida
.............................................................................
171
4.8.4 Distancia de aterrizaje
...........................................................................
171
4.8.5 Distancia de decolaje
............................................................................
174
4.9 OPTIMIZACIN
........................................................................................
176
4.9.1 Anlisis de sensibilidad
.........................................................................
176
5. ANLISIS DE MERCADO Y FACTIBILIDAD ECONMICA
...................... 179
5.1 ANLISIS DE COSTOS
...........................................................................
179
5.1.1 Anlisis del punto de equilibrio
..............................................................
181
5.1.1.1 Costos fijos
.........................................................................................
181
5.1.1.2 Costos variables
.................................................................................
183
5.1.1.3 Punto de equilibrio
..............................................................................
184
5.1.1.3.1 Anlisis
............................................................................................
185
5.2 ANLISIS DE MERCADO
........................................................................
187
5.2.1 Factores externos
..................................................................................
187
5.2.1.1 Aspectos generales del sector
........................................................... 187
5.2.1.2 Clculo de la oferta (Anlisis de la competencia)
.............................. 188
-
5.2.1.3 Clculo de la demanda (Clientes potenciales)
................................... 191
5.2.2 Factores internos
...................................................................................
191
5.2.2.1 Producto
.............................................................................................
191
5.2.3 Barreras de entrada
...............................................................................
192
6. PRESENTACIN Y ANLISIS DE RESULTADOS
................................... 195
7. CONCLUSIONES
.......................................................................................
202
8. RECOMENDACIONES
...............................................................................
203
BIBLIOGRAFA
................................................................................................
204
ANEXOS
..........................................................................................................
206
-
LISTA DE ANEXOS
pg.
Anexo A. Trabajo de campo Puerto Lopez-Meta
....................................... 208
Anexo B. Trabajo de campo en Espinal-Ibagu-Flandes Tolima
............... 211
Anexo C. Trabajo de campo Valle del Cauca
............................................ 223
Anexo D. Listado de precios motores ROTAX y accesorios
...................... 228
Anexo E. Tabla comparativa de las caractersticas de UAVs
................... 231
Anexo F. Metodologa del proyecto
............................................................
233
-
LISTA DE TABLAS
pg.
Tabla 1.
Para diferentes UAV con carga paga similares
.............................. 54
Tabla 2. Anlisis estadstico
...............................................................................
55
Tabla 3. Datos para la comparacin del peso vaco
.......................................... 56
Tabla 4. Sumario de pesos de la misin ms crtica
......................................... 86
Tabla 5. Cl vs ngulo de ataque del perfil AH 79-100B en XFLR5
.................... 89
Tabla 6. Cl vs ngulo de ataque del perfil AH 79-100B en Fluent
.................... 97
Tabla 7. Cl vs ngulo de ataque del perfil Eppler 399 en XFLR5
...................... 99
Tabla 8. Cl vs ngulo de ataque del perfil Eppler 399 en Fluent
.................... 105
Tabla 9. Restriccin para el despegue
....................................................... 109
Tabla 10. Potencia requerida segn variacin del
.................................... 113
Tabla 11. Restriccin para la rata de ascenso
........................................... 114
Tabla 12. Restriccin para la velocidad mxima en crucero
...................... 117
Tabla 13. Restriccin para el giro sostenido
............................................... 120
Tabla 14. Punto de diseo
..............................................................................
122
Tabla 15. Velocidad y potencia: mxima velocidad de la aeronave
.............. 125
Tabla 16. Total drag
........................................................................................
126
Tabla 17. Relacin de aspecto y taper ratio de la cola
.................................. 139
Tabla 18. Estadsticas del tamao de las llantas
........................................... 153
Tabla 19. Iteracin de pesos
..........................................................................
167
Tabla 20. Nuevo punto de diseo
...................................................................
168
Tabla 21. Sumario de parmetros y coeficientes aerodinmicos
.................. 168
Tabla 22. Comparacin de los resultados obtenidos en los anlisis
de
rendimiento
.................................................................................
170
Tabla 23. Coeficientes de rozamiento
............................................................
173
Tabla 24. Sumario del segundo anlisis de rendimiento
............................... 176
-
Tabla 25. Porcentajes de sensibilidad de las variables
dependientes
partiendo del W/S como parmetro independiente
..................... 177
Tabla 26. Porcentajes de sensibilidad de las variables
dependientes
partiendo del T/W como parmetro independiente
..................... 177
Tabla 27. Nomenclatura del sistema de propulsin y de combustible
........... 180
Tabla 28. Instrumentos, equipos y materiales para la fabricacin
de la
aeronave
......................................................................................
180
Tabla 29. Materiales de construccin para fuselaje y planos
........................ 181
Tabla 30. Trenes de aterrizaje y sistema aspersor
........................................ 181
Tabla 31. Demostracin del punto de equilibrio (Valores en USD)
............... 186
Tabla 32. Cuadro comparativo de los precios de algunos UAV
.................... 189
Tabla 33. Caractersticas de las dems aeronaves fumigadoras
.................. 192
Tabla 34. Velocidades del diagrama V-n
....................................................... 195
Tabla 35. Nuevos dimensionamientos de la aeronave
.................................. 196
Tabla 36. Ubicacin del ala y tren de aterrizaje
............................................. 198
Tabla 37. Tamao de las ruedas
....................................................................
198
Tabla 38. Resumen del anlisis de rendimiento de la aeronave
................... 201
-
LISTA DE FIGURAS
pg.
Figura 1. Ag-Truck 188
......................................................................................
24
Figura 2. Piper PA-25-235 Pawnee D.
...............................................................
25
Figura 3. Quicksilver GT-500
.............................................................................
25
Figura 4. Yamaha R50
.......................................................................................
26
Figura 5. Yamaha RMAX
...................................................................................
26
Figura 6. Yanmar AYH-3
...................................................................................
27
Figura 7. Yanmar YH300
...................................................................................
27
Figura 8. Fuji heavy industry RPH2
...................................................................
28
Figura 9. Kawada RoboCopter
..........................................................................
28
Figura 10. Uncon system RemoH-C100
........................................................... 29
Figura 11. Agriculture unmanned helicopter LLC AG-120
................................ 29
Figura 12. Agriculture unmanned helicopter LLC AG-210
................................ 30
Figura 13. Nmero de hectreas fumigadas por helicpteros
tripulados con
respecto a los no tripulados en Japn
............................................ 31
Figura 14. vs
..............................................................................................
55
Figura 15. Fraccin del peso vaco vs Wto
....................................................... 56
Figura 16. Perfil de la misin N 1
.....................................................................
60
Figura 17. Perfil de la misin N 2
.....................................................................
66
Figura 18. Perfil de la misin N 3
.....................................................................
72
Figura 19. Perfil de la misin N 4
.....................................................................
80
Figura 20. Comparacin del Cl vs alpha entre los perfiles
preseleccionados .. 88
Figura 21. Cl, Cd y Cm del perfil AH 79-100B
................................................... 90
Figura 22. Enmallado del perfil AH 79-100B
..................................................... 90
Figura 23. Zoom del enmallado del perfil AH 79-100B
..................................... 91
Figura 24. Resultados de la iteracin del perfil AH 79-100B
............................ 91
Figura 25. Coeficiente de momento del perfil AH 79-100B
............................... 92
Figura 26. Coeficiente de lift del perfil AH 79-100B
.......................................... 92
-
Figura 27. Coeficiente de drag del perfil AH 79-100B
....................................... 93
Figura 28. Contornos de presin del perfil AH 79-100B
................................... 93
Figura 29. Contornos de velocidad del perfil AH 79-100B
................................ 94
Figura 30. Vectores de velocidad por magnitud de velocidad del
perfil
. AH 79-100B
..................................................................................
94
Figura 31. Vectores de velocidad por presin esttica del perfil
AH 79-
. 100B
.............................................................................................
95
Figura 32. Vectores de velocidad por presin dinmica del perfil
AH 79-
. 100B
..............................................................................................
95
Figura 33. Lneas de trayectoria por el coeficiente de presin del
perfil AH
. 79-100B.
........................................................................................
96
Figura 34. Coeficiente de presin del perfil AH 79-100B en fluent
................... 96
Figura 35. Clmax del perfil AH 79-100B
..............................................................
97
Figura 36. Comparacin del Cl vs alpha entre los perfiles
seleccionados ........ 98
Figura 37. Cl, Cd y Cm del perfil Eppler 399
.................................................. 100
Figura 38. Enmallado del perfil Eppler 399
.................................................... 100
Figura 39. Zoom del enmallado del perfil Eppler 399
.................................... 101
Figura 40. Resultados de la iteracin del perfil Eppler 399
............................ 101
Figura 41. Coeficiente de drag del perfil Eppler 399
...................................... 102
Figura 42. Coeficiente de lift del perfil Eppler 399
......................................... 102
Figura 43. Coeficiente de momento del perfil Eppler 399
.............................. 103
Figura 44. Coeficiente de presin del perfil Eppler 399
................................. 103
Figura 45. Vectores de velocidad por la magnitud de velocidad
del perfil
. Eppler 399
..................................................................................
104
Figura 46. Vectores de velocidad por presin dinmica del perfil
Eppler
. 399
..............................................................................................
104
Figura 47. Lneas de trayectoria por el coeficiente de presin del
perfil
. Eppler 399.
.................................................................................
105
Figura 48. Clmax del perfil Eppler 399
.............................................................
106
Figura 49. Relacin de rea mojada
..............................................................
110
Figura 50. Coeficiente skin-friction
................................................................
111
-
Figura 51. Diagrama de restricciones
............................................................
121
Figura 52. Quality Function Deployment
........................................................ 121
Figura 53. Potencia Rotax 912
.......................................................................
123
Figura 54. Potencia requerida y disponible
.................................................... 125
Figura 55. Total drag
......................................................................................
127
Figura 56. Factor de drag inducido en funcin del taper ratio
para las alas
. con diferentes relaciones de aspecto
......................................... 128
Figura 57. Longitud del fuselaje vs Wo
........................................................... 132
Figura 58. Dimensiones del motor
..................................................................
133
Figura 59. Centro de gravedad del motor
...................................................... 134
Figura 60. Esquema de los componente del UAV
......................................... 134
Figura 61. Vista vertical del UAV fumigador
................................................... 136
Figura 62. Coeficiente de volumen de cola
.................................................... 137
Figura 63. Grfica de la cuerda del alern
..................................................... 142
Figura 64. Patn de
cola..................................................................................
147
Figura 65. Ubicacin longitudinal del tren principal
........................................ 148
Figura 66. Ubicacin transversal del tren principal
........................................ 149
Figura 67. Ubicacin del patn de cola
........................................................... 150
Figura 68. Distribucin de cargas para el tamao de las ruedas
................... 151
Figura 69. Diagrama V-n
................................................................................
154
Figura 70. Diagrama de rfagas
.....................................................................
156
Figura 71. Diagrama V-n
combinado..............................................................
158
Figura 72. rea del ala
...................................................................................
160
Figura 73. Ala en vista Iso
..............................................................................
161
Figura 74. Estabilizador horizontal en vista Iso
.............................................. 162
Figura 75. rea del estabilizador horizontal
................................................... 162
Figura 76. rea del estabilizador vertical
....................................................... 163
Figura 77. Estabilizador vertical en vista Iso
.................................................. 163
Figura 78. rea lateral del fuselaje
.................................................................
164
Figura 79. rea de techo del fuselaje
.............................................................
164
Figura 80. Fuselaje en vista Iso
......................................................................
165
-
Figura 81. Nuevo diagrama de restricciones
.................................................. 168
Figura 82. Variacin del drag con respecto a la velocidad de la
aeronave ... 169
Figura 83. Variacin de la potencia requerida y la potencia
disponible con
. respecto a la velocidad de la aeronave
......................................... 169
Figura 84. Distancia total de aterrizaje
........................................................... 174
Figura 85. Distancia total de decolaje
............................................................
176
Figura 86. Diagrama del sistema de propulsin y de combustible
................ 179
Figura 87. Punto de equilibrio
.........................................................................
187
Figura 88. Nuevas curvas de potencia requerida y disponible
...................... 195
Figura 89. Nuevo diagrama combinado
......................................................... 196
Figura 90. Grficas del resultado del diseo de la aeronave
......................... 199
Figura 91. Vista tridimensional de la aeronave
.............................................. 200
-
GLOSARIO AIRBORNE DISTANCE: distancia que recorre la aeronave en
el aire cuando se encuentra realizando la maniobra de aterrizaje
y/o decolaje. ASPECT RATIO: relacin de aspecto del ala. CARBAMATOS:
son inhibidores reversibles de las colinesterasas. Los sntomas son
similares a la de los organofosforados. CG: centro de gravedad.
CORPOAMAZONIA: corporacin para el desarrollo sostenible del sur de
la Amazona. COSTOS DIRECTOS: son todos aquellos que pueden
identificarse en la fabricacin de un producto terminado, fcilmente
se asocian con ste y representan el principal costo de materiales
en la elaboracin de un producto. COSTOS FIJOS: aquellos costos cuyo
total permanece constante en un nivel relevante de produccin,
mientras que el costo unitario vara con la produccin. COSTOS
INDIRECTOS: son todos los costos que no estn clasificados como mano
de obra directa ni como materiales directos. COSTOS VARIABLES:
aquellos costos donde el total vara en proporcin directa con los
cambios en volumen y el costo unitario permanece constante. CPU:
unidad central de procesamiento (Central Processing Unit). Se
define como el componente del computador y/o otros dispositivos
programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los
programas y procesa los datos.
-
CUERDA MEDIA: cuerda promedio de todas las cuerdas. CUERDA MEDIA
AERODINMICA: es la proyeccin de la cuerda media sobre el eje
longitudinal de la aeronave. Siempre en ella se encuentra el CG.
DEALER: agente profesional que trabaja para una institucin
financiera, o bien de manera individual y acta en mercados
organizados operando por cuenta propia, como poseedor, o por cuenta
de clientes, como intermediario. DEMANDA: cantidad y calidad de
bienes y servicios que pueden ser adquiridos por un consumidor o
conjunto de consumidores. DESPLAZADO: persona que se ve obligada a
abandonar su lugar de origen o residencia debido a que su
integridad se encuentra amenazada. DRAG: resistencia al avance de
la aeronave. EL GALLINAZO: inspeccin de polica del departamento del
Putumayo, Colombia. ERUPCIN CUTNEA: enrojecimiento o inflamacin de
la piel. EXACERBAR: intensificar, extremar, exagerar. FAMLICOS: muy
delgado, con aspecto de pasar hambre. FLAP: superficie que genera
una sustentacin adicional en el ala. FLARE: accin que nivela la
aeronave antes que del touch down. FUNGICIDA: sustancia capaz de
eliminar hongos. FUMICIDA: cualquier sustancia utilizada para la
erradicacin o prevencin de plagas en un cultivo.
-
GALILEA: inspeccin de polica del municipio de Puerto Guzmn,
departamento del Putumayo, Colombia. GIS: sistema de informacin
geogrfica (Geographic Information System). Se define como una
integracin organizada de hardware, software y datos geogrficos
diseada para capturar, almacenar, manipular, analizar y desplegar
en todas sus formas la informacin geogrficamente referenciada con
el fin de resolver problemas complejos de planificacin y gestin.
GLIFOSATO: herbicida no selectivo de amplio espectro. GPS: sistema
de posicionamiento global (Global Positioning System). Se define
como un sistema global de navegacin por satlite (GNSS) que permite
determinar en todo el mundo la posicin de un objeto, una persona o
un vehculo con una precisin hasta de centmetros (si se utiliza GPS
diferencial). GROUND ROLL: es la distancia recorrida por la
aeronave antes de la rotacin en la etapa de decolaje. HERBICIDA:
producto qumico que destruye plantas herbceas o impide su
desarrollo. HIERBA GRAMNEA: malas hierbas de hoja fina, conocidas
popularmente como maleza. ICA: instituto Colombiano Agropecuario.
JOS MARA: inspeccin de polica del departamento del Putumayo,
Colombia. LIFT: fuerza de sustentacin de la aeronave. LIFT SLOPE:
pendiente de la curva de sustentacin. MAYOYOQUE: inspeccin de
polica del municipio de Puerto Guzmn, departamento del Putumayo,
Colombia.
-
MINIFUNDISTA: propietario de uno o varios minifundios.
MINIFUNDIO: finca rstica que, por su reducida extensin, no puede
ser objeto por s misma de cultivo en condiciones remuneradoras.
NEUTRAL POINT: centro aerodinmico de la aeronave. NOTAM: los NOTAM
contienen informacin temporal cuyo previo conocimiento es de vital
importancia para la realizacin del vuelo. OFERTA: aquella cantidad
de bienes o servicios que los productores estn dispuestos a vender
a un cierto precio. ORGANOCLORADO: tambin conocidos como
clorocarbonados. Compuesto qumico orgnico, es decir, compuesto por
un esqueleto de tomos de carbono, en el cual, algunos los tomos de
hidrgeno unidos al carbono, han sido reemplazados por tomos de
cloro. ORGANOFOSFATO: clase de productos qumicos
anticolinestersicos utilizados en ciertos pesticidas y
medicamentos. Actan provocando la inhibicin irreversible de la
colinesterasa. PANCOGER: cultivos que satisfacen parte de las
necesidades alimenticias de una poblacin determinada. PBMO: peso
Bruto Mximo de Operacin de una aeronave. PLANTAS DE HOJA ANCHA:
malas hierbas de hoja ancha, conocidas popularmente como maleza.
PUERTO GUZMN: municipio del departamento de putumayo, Colombia.
RAC: reglamentos Aeronuticos de Colombia.
-
RASPACHIN: persona dedicada a la agricultura ilcita
(especialmente a la coca). SAN PABLO: Municipio ubicado al sur del
departamento de Bolvar, Colombia. SHELTER: Cabina transportable de
mando en tierra. SPINNER: Cono de la hlice. SPRAY MISER: Sistema de
aspersin implementado en la aeronave. STALL: Entrada del aeronave
en perdida. STATIC MARGIN: Distancia entre el CG y el neutral
point. VELOCIDAD DE DIVE: Velocidad mxima que puede soportar la
estructura de la aeronave. TAPER RATIO: Relacin entre las cuerdas
del tip y la raz del ala de la aeronave y estabilizadores. TIP: La
punta del ala. TOLVA: Caja en forma de tronco de pirmide o de cono
invertido y abierta por debajo, dentro de la cual se echan granos u
otros cuerpos para que caigan poco a poco. TOUCH DOWN: Es el punto
en el cual el tren principal de la aeronave entra en contacto con
la pista.
-
23
INTRODUCCIN
Un vehculo areo no tripulado (UAV) es una aeronave capaz de
volar sin la necesidad de un piloto humano a bordo, por el
contrario el piloto se encuentra en una estacin de control desde la
que dirige la misin y en la que se reciben los datos provenientes
de los sensores montados en la aeronave. En la actualidad las
misiones ms comunes para este tipo de aeronaves son las de
reconocimiento tanto civil como militar, los usos de estos vehculos
en el campo civil son muy numerosos: investigacin meteorolgica y
ambiental, evaluacin de recursos naturales, deteccin y seguimiento
de fuegos forestales, o de vertidos contaminantes, vigilancia de
lneas elctricas, oleoductos y en el caso que nos compete la
fumigacin de cultivos. Este trabajo de grado tiene como fin,
determinar las necesidades en el campo de la fumigacin para poder
establecer los requisitos a tener en cuenta para realizar el diseo
conceptual de un UAV fumigador para pistas no preparadas; esta
aeronave no tripulada pasar por todas las etapas necesarias desde
la investigacin de viabilidad de la introduccin en el mercado,
desarrollo ingenieril, hasta obtener el mejor diseo conceptual. La
razn que nos lleva a tener especial inters en este proyecto adems
del conocimiento que se adquiere en el mbito aeronutico, es
encontrar un mtodo de fumigacin que sea ms eficiente con respecto a
los empleados en la actualidad; dado que la fumigacin convencional
se realiza aplicando una cantidad continua de qumicos sobre una
superficie que en ocasiones no necesita ser fumigada, lo que
conlleva a un gasto innecesario de compuestos qumicos y un
respectivo dao ecolgico. Un UAV fumigador permitir obtener una
fumigacin sectorizada, ms eficiente por su tamao, que se vera
representado en un ahorro de insumos qumicos y por tanto el impacto
ambiental se reducira, adems de no necesitar a un piloto experto lo
que representa un ahorro considerable en la tarea de fumigacin.
-
24
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 ANTECEDENTES Actualmente en nuestro pas no se ha
desarrollado ningn UAV fumigador, pero se destaca que las aeronaves
utilizadas en la industria para llevar a cabo esta labor son en su
totalidad de ala fija, como se muestra a continuacin: 1.1.1
Ag-Truck 188 Figura 1. Ag-Truck 188.
Fuente: www.aviastar.org/air/usa/cessna_188
-
25
1.1.2 Piper PA-25-235 Pawnee D Figura 2. Piper PA-25-235 Pawnee
D.
Fuente: www.airliners.net 1.1.3 Quicksilver GT-500 Figura 3.
Quicksilver GT-500.
Fuente: www.hellotrade.com Por otra parte a nivel mundial, el
diseo de aeronaves UAV fumigadoras se limita a los de ala
rotatoria, dado que en el mercado no se encuentra ningn UAV
fumigador de ala fija. Los helicpteros para fumigacin no tripulados
se pueden apreciar en las siguientes imgenes:
-
1 F
1 F
1.1.4 Yam Figura 4. Y
Fuente: ww
1.1.5 Yam
Figura 5. Y
Fuente: ww
aha R50
Yamaha R5
ww.dtic.mil
aha RMAX
Yamaha R
ww.dtic.mil
50.
X
MAX
26
-
27
1.1.6 Yanmar AYH-3 Figura 6. Yanmar AYH-3
Fuente: www.logic-wizard.art.coocan.jp 1.1.7 Yanmar YH300 Figura
7. Yanmar YH300
Fuente: www.dtic.mil
-
28
1.1.8 Fuji heavy industry RPH2 Figura 8. Fuji heavy industry
RPH2
Fuente: www.dtic.mil 1.1.9 Kawada RoboCopter Figura 9. Kawada
RoboCopter
Fuente: www.dtic.mil
-
29
1.1.10 Uncon system RemoH-C100 Figura 10. Uncon System
RemoH-C100
Fuente: www.uconco.en.ec21.com 1.1.11 Agriculture Unmanned
helicopter LLC AG-120 Figura 11. Agriculture Unmanned helicopter
LLC AG-120
Fuente: www.agunmannedheli.com
-
30
1.1.12 Agriculture Unmanned helicopter LLC AG-210 Figura 12.
Agriculture Unmanned helicopter LLC AG-210
Fuente: www.agunmannedheli.com Adicionalmente se encontr
informacin de un proyecto que contempla el diseo conceptual de un
UAV fumigador de ala fija llamado XDuster: XD44X1 el cual se
encuentra en desarrollo. Por otra parte se investig acerca de la
implementacin actual de aeronaves UAV fumigadoras a nivel mundial,
y de acuerdo con la asociacin comercial Nosuikyo2 afiliada al
ministerio de agricultura, ciencias forestales y pesca de Japn
(MAFF), a marzo de 2005 el total de rea fumigada con helicpteros no
tripulados alcanzaba las 663.000 hectreas, con un total de 2005
aeronaves registradas y 10719 operadores; tanto el rea y el nmero
de operadores mantienen una tendencia de crecimiento anual entre el
10 y el 20% en aos recientes, como se evidencia en la siguiente
grfica, donde se relaciona el nmero de hectreas fumigadas por
helicpteros tripulados con respecto a los no tripulados en
Japn.
1 Conceptual Design Report for the agricultural Unmanned
Aircraft System 2 Fuente: [online] Japn Disponible en internet de:
www.ita.doc.gov
-
31
Figura 13. Nmero de hectreas fumigadas por helicpteros
tripulados con respecto a los no tripulados en Japn.
Fuente: www.barnardmicrosystems.com 1.1.13 Por qu un UAV de ala
fija para fumigacin? La principal diferencia entre las tareas de
aspersin con aeronaves de ala rotatorias y sus pares de ala fija
radica en que el primero puede realizar vuelo estacionario,
despegar y aterrizar verticalmente, por tanto sus caractersticas de
vuelo y aeronuticas son muy distintas a las de las aeronaves
convencionales (ala fija). Esto hace que el helicptero tenga una
cadencia de descarga y una versatilidad mayor y se deba, por tanto
emplear en tareas de aspersin donde se requiera una precisin de
riego mucho ms elevada del rea fumigada, en adicin, se debe tener
en cuenta que debido a las caractersticas de rendimiento propias de
estas maquinas, (antes mencionadas) generalmente la capacidad de
carga que posee este tipo de aeronaves es menor que la de sus pares
de ala fija, lo que quiere decir que el uso de los helicpteros es
ideal cuando la extensin del terreno a fumigar no es muy extensa.
Adicionalmente, se debe tener en cuenta que este tipo de aeronaves
al estar tan cuidadosamente restringida en trminos de pesos, tienen
generalmente una capacidad del tanque de combustible reducida, lo
que se traduce en una reduccin significativa en la autonoma y
rango, lo cual hace que estas mquinas no sean las ms apropiadas
para operar con sistemas de vuelo autnomos. Otro factor diferencial
entre la fumigacin con estos dos tipos de aeronaves es el modo de
atomatizacin, debido a que el helicptero realiza la tarea de
aspersin a velocidades bajas, donde se hace necesario utilizar
dispositivos ms elaborados (y generalmente ms robustos) para que el
espectro y la gota de riego sean los ideales, lo cual no ocurre con
las aeronaves de ala fija, puesto que estas propiedades se logran
fcilmente (sin necesidad de estos dispositivos) gracias a su
velocidad relativa con respecto al viento.
-
32
Son por estos motivos, y teniendo en cuenta que nuestra aeronave
tambin debe estar en la capacidad de hacer aspersiones sobre
cultivos ilcitos (con todas las implicaciones que esto conlleva),
que se llega a la conclusin de que el tipo de aeronave que debe ser
implementado en nuestro proyecto es el de ala fija. 1.1.14 Inicios
de la fumigacin area en Colombia En cuanto al contexto nacional la
fumigacin area tuvo sus inicios en el ao de 1964 con la creacin de
la compaa AEROFUMIGACIONES CALIMA S.A. en el valle del cauca,
ofreciendo como servicio la fumigacin area en toda clase de
cultivos en diferentes zonas agrcolas del pas. Posteriormente en el
ao de 1969 canalizo su capacidad y conocimientos en la aspersin de
cultivos de banano y pltano en el rea del uraba. En el ao de 1971
surge la empresa AGROCOPTEROS Ltda. (Hoy llamada AEROANDINA S.A3.),
la cual adopto como primer producto de desarrollo un autogiro
mono-plaza para fumigacin area, introduciendo as por primera vez en
Colombia, la fumigacin a ultra bajo volumen lo cual reduca en un
60% los costos de aplicacin de insumos agrcolas para el agro
Colombiano, con excelentes resultados para los agricultores. Se
produjeron un total de 8 unidades. En 1977, AGROCOPTEROS Ltda.
Desarroll el SCAMP una aeronave de ala fija biplano con el objetivo
de suplementar la aspersin area; esta aeronave era metlica,
monoplaza, en versin agrcola y a Ultra Bajo Volumen. De esta
aeronave se construyeron dos en versin agrcola y cuatro en versin
turismo. 1.1.14.1 Consecuencias e impactos de la fumigacin Segn un
informe regional de Colombia, en el Magdalena medio:
La fumigacin area ha venido a exacerbar las dificultades
econmicas, ha ocasionado una crisis humanitaria y tambin ha
significado que muchas personas se han visto obligadas a abandonar
el rea. Durante mucho tiempo se ha cuestionado el impacto que
tienen las polticas de fumigacin en la seguridad alimentaria, el
medioambiente y la salud, as como su relacin con el desplazamiento
forzado. Aunque se han hecho amplios estudios sobre el impacto de
la fumigacin area, los gobiernos de Estados Unidos y de Colombia no
han tomado en cuenta esas evaluaciones.
3 Fuente: [online] Disponible en internet de:
www.aeroandina.com
-
33
La fumigacin de cultivos legales e ilcitos ha dejado un paisaje
con manchas amarillas de platanales podridos y de campos de maz,
yuca, arroz y tambin de coca, completamente secos. Es irnico que en
algunos casos los cultivos de coca sobrevivieron intactos tras la
fumigacin a pesar de que, a inicios del 2003, el gobierno aument la
concentracin de glifosato de 8 a 10.4 litros por hectrea. Gran
parte de las tierras agrcolas quedaron estriles, al menos
temporalmente, dicen los campesinos. La devastacin de las cosechas
y del ganado ha creado escasez de alimentos y desnutricin, por lo
menos en el rea rural de San Pablo. Algunos campesinos sostienen
que ya no pueden enviar a sus hijos a la escuela debido a que no
pueden brindarles un desayuno. De la noche a la maana, los
campesinos han perdido todos sus ingresos provenientes de
actividades lcitas e ilcitas. El rea rural de San Pablo se est
convirtiendo poco a poco en un cinturn de hambre donde pobladores
famlicos sobreviven consumiendo productos agrcolas contaminados con
glifosato. El gobierno insiste en que el glifosato no es daino y
que incluso es seguro beberlo en grandes cantidades, pero los
pobladores han experimentado efectos adversos para la salud como
consecuencia directa de la fumigacin area. La poblacin local
reporta sntomas que incluyen erupciones cutneas, vmitos, fiebre,
mareos y diarrea. Los nios han sido los ms afectados. Un miembro
del hospital de San Pablo explic que desde que iniciaron las
fumigaciones, se han atendido en el hospital cada da entre tres y
cuatro personas intoxicadas con glifosato. Las personas han
reportado suministros de agua contaminados y han expresado
preocupacin sobre el impacto en la industria pesquera y sobre el
consumo de agua contaminada.
La inmensa mayora de la poblacin migrante de jvenes muchachos
trabajadores o raspachines, que antes trabajaban en el rea rural de
San Pablo ha abandonado la regin tras la fumigacin en busca de
trabajo en otras regiones coqueras. La mayora de los minifundistas
han permanecido en el rea, pero muchos temen que es slo cuestin de
tiempo antes de que agoten sus mecanismos de supervivencia. Muchos
de ellos ya se han endeudado y se han visto obligados a vender su
ganado y otras pertenencias apenas para sobrevivir y ahora no
tienen fondos para volver a empezar a cultivar las cosechas
alimentarias. La infertilidad de la tierra causada por el glifosato
impide que crezcan nuevos cultivos. Los campesinos temen que tendrn
que abandonan sus hogares si en un futuro prximo hay ms
fumigaciones. Los campesinos tambin afirman que debido a la falta
de opciones alternativas, se vern obligados a trasladar el cultivo
de la coca a las junglas despobladas del sur de Bolvar,
contribuyendo as a la destruccin de la ecologa colombiana4.
4 Informe Regional de Colombia: Magdalena medio. Bogot, 28 de
agosto del 2003.
-
34
1.1.14.2 Efectividad de las fumigaciones y alternativas del
gobierno Teniendo como referencia un informe de la presidencia de
la Repblica del ao 2000:
Las consecuencias de la erradicacin de coca por fumigacin area
con glifosato son desastrosas; principalmente est generando un
nmero cada vez ms elevado de desplazados que no son atendidos por
el Estado, ya que su condicin jurdica no es clara; tambin se da un
fenmeno, que consiste en que el pequeo cultivador se desplaza a
otra tierra y all vuelve a sembrar coca; esto quiere decir que se
est expandiendo a otras regiones el cultivo ilcito llevando consigo
todas sus consecuencias negativas. Antes los cultivos estaban en el
sur del departamento del Putumayo; hoy en da estn en el medio y
bajo Putumayo y se estn asentando desplazados en Nario y Cauca. Si
a todo esto sumamos los resultados mnimos obtenidos con el
glifosato en reas de siembra de coca, y el agravante de evidencia
de que la fumigacin area, en Puerto Guzmn no es glifosato solamente
ya que existen innumerables quejas en Corpoamazonia y en Defensora
del Pueblo que prueban la actual destruccin del medio ambiente, de
flora, fauna y poblacin. Un recorrido por las inspecciones de
Mayoyoque, Gallinazo, Jos Mara y Galilea muestran un panorama
desolador: de boca de sus habitantes se cuentan historias de
fumigaciones que por esos das afectaron gravemente la salud de los
pobladores y que otro tanto hicieron con el suelo, los cultivos de
pancoger y los animales domsticos; el ro y sus fuentes de agua
tampoco se salvaron. Los campesinos tienen miedo, no sienten la
presencia del Estado; lo que les aqueja es el ruido de los aviones
que pasan fumigndolos, escoltados por helicpteros. Ven sus parcelas
acabadas y saben por qu es, pero no saben cmo romper esa cadena de
desastres. Slo unos pocos se atreven a quejarse ante la Defensora
del Pueblo y narran los daos causados a su salud, a los cultivos de
pancoger. Las poblaciones afectadas se estn quedando sin comida,
mueren sus animales y se afecta el medio ambiente. En varias
veredas e inspecciones de Puerto Guzmn se evidencian problemas de
seguridad alimentaria que tratamos de aliviar mediante el
acompaamiento a esa poblacin vulnerable a travs de la implementacin
de pequeos proyectos productivos, pero, en este momento, estn a la
espera de que la situacin de orden pblico se normalice. Sin
embargo, cuando se dictaban talleres en el municipio de Puerto
Guzmn, escuchbamos y veamos los aviones fumigando en las
inspecciones de Galilea y Jos Mara, principalmente. Esto es algo
que parece incoherente: Cmo tratar
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35
de asegurar una dieta mnima si mientras se est pensando en
recuperar cultivos de pancoger se contina fumigando
indiscriminadamente en ese territorio?5.
Con estos relatos se evidencia la problemtica provocada por las
fumigaciones en el Putumayo: -Genera desplazados; se aumenta en
nmero los ya existentes por el conflicto armado. -Traslado del
cultivo a otras zonas; esto es lo mismo que trasladar y expandir
hacia otros territorios y otras poblaciones la problemtica
ambiental, econmica y social que ello acarrea. -Alteracin del orden
pblico. -Incoherencia e irracionalidad con el desarrollo de las
propuestas alternativas; se est fumigando simultneamente los
cultivos alternativos y los de pancoger. Esos factores contribuyen
directamente al deterioro de la calidad de vida y la salud pblica
de la comunidad del Putumayo6.
1.1.15 Produccin de Aeronaves en Colombia En 1973 Urdaneta y
Glvez Ltda7 de Bogot, Colombia (distribuidor de Cessna desde 1961)
inicio el ensamble y construccin parcial del Ag Wagon 188 y otros
modelos de Cessna. En 1978 la compaa cambio su nombre por Aviones
de Colombia (tambin llamada Aviodeco). En 1985 Cessna suspendi la
produccin del modelo 188; desde el primer vuelo del prototipo en
febrero 19 de 1965, miles de estos modelos como el Ag Wagon, Ag
Pickup, Ag Truck, y Ag Husky haban sido producidos. Aviones de
Colombia continu la produccin del modelo 188 agrcola bajo la
designacin AC-05 Pijao propulsado por un motor Continental IO-520
de 285 hp, su primer vuelo tuvo lugar el 10 de abril de 1991 luego
de que este fuera registrado bajo matrcula HK-3631-E. El Pijao
difiere ligeramente del Cessna original, y solamente 15 unidades
fueron construidas; antes que la compaa cerrara actividades a
finales de los 90s. Los derechos de la compaa fueron vendidos a
Texlond Corp. SA, una divisin de Siper Aviation de Buenos Aires,
Argentina. Texlond abri una planta en Fray Bent, Rio negro, Uruguay
en 2001.
5 Presidencia de la Repblica: Informe III. Mocoa, 2 de noviembre
de 2000 6 GARCA V, Mery Constanza, Prof. De la Facultad de
enfermera, UNAL, MEJIA G, Nubia Esperanza, Qumica farmacutica,
UNAL. 7 Fuente: [online] Disponible en internet de:
www.1000aircraftphotos.com/Contributions
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36
1.2 DESCRIPCIN Y FORMULACIN DEL PROBLEMA Este proyecto surge con
la idea de dar solucin a algunos de los problemas que estn
padeciendo actualmente dos grandes e importantes sectores de la
sociedad colombiana, como lo son la agricultura y la erradicacin de
cultivos ilcitos por parte del estado. En primera instancia, se
debe tener en cuenta que Colombia es un pas en el cual el 23% de su
fuerza laboral se dedica a la agricultura8, lo cual hace que el
trabajo de fumigacin area recobre una importancia significativa
dentro de nuestra sociedad. Es por esto que se quiso profundizar en
el tema e investigar a fondo por medio de un extenso trabajo de
campo para determinar el estado del arte de esta actividad en
nuestro pas. Gracias al trabajo de campo se establecieron los
siguientes problemas:
1. El simple hecho utilizar aeronaves tripuladas, representa un
detrimento en la utilidad de alrededor del 20%.
2. Debido a la antigedad en gran parte de la flota que utilizan
las empresas de fumigacin, los costos de mantenimiento son
realmente elevados con respecto a la utilidad neta que esta
generando la actividad.
3. Dado que estas aeronaves (convencionales) requieren de pistas
largas para despegar (entre 800 y 1000m), se ve con frecuencia que
la aeronave debe despegar lejos del cultivo, lo cual significa que
se deben recorrer trayectos largos para llegar al rea de trabajo,
lo cual se refleja en un mayor consumo de combustible.
En cuanto a la fumigacin de cultivos ilcitos tambin se determino
lo siguiente:
1. Al utilizar aeronaves tripuladas se esta corriendo un altsimo
riesgo de tener prdidas humanas al hacer este tipo de misiones,
pues las reas donde se encuentran acentuados estos cultivos
normalmente estn custodiadas por los diferentes grupos insurgentes,
los cuales hostigan fuertemente a estas aeronaves.
2. Debido a esta situacin, la fuerza pblica debe hacer grandes
despliegues de tropas por tierra y aire con el objetivo de proteger
a estas aeronaves, lo cual hace que este tipo de misiones sean muy
costosas para el estado y por ende, para nosotros mismos.
Adicionalmente se determino un problema comn, el cual se debe a
caractersticas propias de la geografa nacional, debido a la
irregularidad de esta, muchos de los cultivos (lcitos e ilcitos) se
encuentran acentuados en reas de difcil acceso para este tipo de
aeronaves, lo cual implica que la aspersin deba hacerse a una
altura mayor que la ideal (entre 1.5 y 2.5m), y si se suma que en
este tipo de zonas (laderas, colinas, etc.) las corrientes de
8 Fuente: [online] Disponible en internet de: www.cia.gov
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viento son mucho ms pronunciadas, el resultado es un desperdicio
innecesario del fumigante (puesto que este no cae directamente en
el cultivo sino que se esparce en el entorno), que a su vez se
refleja en prdidas econmicas, y en un alto riesgo para la
integridad del medio ambiente. Si se logran mitigar todas las
problemticas expuestas, se lograra que este proyecto tenga un
verdadero impacto socio-econmico en el pas, y a su vez se estara
contribuyendo a la modernizacin e innovacin del campo tanto
aeronutico como agrcola, debido a que prototipos no tripulados con
este tipo de misin no existen en el pas. Cul debe ser la
configuracin adecuada de la aeronave no tripulada SPRAYCRAFT para
satisfacer con la fumigacin de cultivos y con los requerimientos de
diseo?
1.3 JUSTIFICACIN El mercado agrcola en Colombia presenta muchas
falencias debido a los mtodos de fumigacin que se emplean, donde se
evidencia mal gasto de lo fumicidas (consecuencia de la altura de
aspersin); lo que conlleva a un impacto ambiental negativo y altos
costos operacionales. Adicionalmente se pretenden solucionar los
problemas de la industria como lo son, la altsima irregularidad de
la topografa nacional, dado a que por esta causa el alcance de la
fumigacin area es muy limitada, por otro lado se debe tener en
cuenta que la gran mayora de cultivos en nuestro pas se encuentran
asentados sobre alti-planos lo cual motiva a buscar alternativas de
fumigacin area que nos permitan operar sobre distancias
pista-cultivo ms cortas. La introduccin de un UAV fumigador al
mercado beneficiaria en primera instancia a la humanidad, gracias a
que se podra realizar el proceso de aspersin a baja altura lo que
con llevara que los fumicidas caigan directamente al cultivo y no
queden en el ambiente generando prdidas econmicas y un impacto
ambiental desfavorable, posteriormente se beneficiaran los
agricultores dado que se reduciran significativamente los costos de
produccin que se vern reflejados en mayores ganancias, generando
desarrollo tanto en la industria aeronutica como agrcola.
Finalmente, se concluye que utilizar un UAV de ala fija para tareas
de fumigacin es una idea original, lo cual es un argumento muy
bueno para el desarrollo del proyecto porque se estara
introduciendo un producto nuevo a la industria agrcola y a su vez
creando una nueva herramienta aplicable a la lucha contra el
narcotrfico que es de inters mundial.
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38
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN 1.4.1 General
Disear conceptualmente un vehculo areo no tripulado (UAV)
fumigador que este en la capacidad de operar en pistas no
preparadas.
1.4.2 Especficos
Efectuar estudio de mercado y factibilidad econmica. Establecer
la misin de la aeronave. Elaborar el diseo conceptual de un UAV
fumigador. Establecer el sistema de aspersin apropiado.
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 1.5.1 Alcances Con este
proyecto de grado se puede obtener una visin clara del papel que
puede desempear una aeronave de este tipo en el mercado colombiano,
y con base en esto se puede disear un UAV fumigador que satisfaga
las necesidades del entorno al que llegara a ser introducido. El
principal objetivo a alcanzar es disear conceptualmente una
aeronave teniendo en cuenta la metodologa de John Anderson9 que
pueda cumplir tareas de fumigacin de una forma eficiente y con la
mayor reduccin de costos posible, lo que es muy probable lograr con
el diseo del SPRAYCRAFT10. 1.5.2 Limitaciones
El anlisis estructural de la aeronave, instrumentos, estudio de
materiales, estabilidad y control, etc., hacen parte del diseo
preliminar y detallado, por ende no sern tenidos en cuenta en el
desarrollo del proyecto.
Los sistemas de la aeronave tales como, el de aspersin y
propulsivo, no sern diseados, solamente establecidos.
El estudio de mercado no representa las proyecciones reales,
sino el costo hipottico de cuanto costara fabricar en el 2011
nuestra aeronave.
9 ANDERSON, John D, Aircraft Performance and Design. United
States: Tercera edicin. Editorial Mc Graw Hill. 1999. 10 Nombre del
diseo conceptual del UAV fumigador para pistas no preparadas.
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39
2. MARCO DE REFERENCIA 2.1 MARCO TERICO - CONCEPTUAL La
implementacin de los sistemas UAV ha tenido gran acogida en los
ltimos aos, dado a que es un referente de las tecnologas duales,
que no son ms que tecnologas de aplicacin tanto en el campo civil
como militar. Los sistemas UAV se componen de dos segmentos, como
lo son el de vuelo y el de tierra.
Segmento de Vuelo: formado por el subsistema Vehculo Areo y el
subsistema de Recuperacin. Segmento de Tierra: formado por el
subsistema Estacin de Control y el Subsistema Lanzador El
subsistema Vehculo Areo consta de la cdula, el motor, el sistema de
navegacin y guiados (generalmente un GPS DGPS y a veces un sistema
inercial, adems de un ordenador), sistema de radiocomunicaciones y
la carga de pago. El subsistema de Recuperacin puede ser de
diversos tipos: aterrizaje sobre ruedas o patines, red, cable,
paracadas. El subsistema estacin de control se basa en shelter
(cabinas transportables) que alojan en su interior los equipos para
comunicaciones, proceso de datos, clculo, visualizacin,
monitorizacin y control, etc. El subsistema lanzador consta de una
plataforma que lanza el vehculo mediante diferentes tcnicas:
catapulta, neumtica, hidrulica, cohete11.
Dado que el uso de los sistemas UAV est en continuo crecimiento,
es importante conocer las aplicaciones donde se emplean:
Investigacin meteorolgica y ambiental. Evaluacin de recursos
naturales.
11MACIAS, Joaquin. Sistemas UAVs, Ing. Sup. de telecomunicacin
por la ETSITM 1981. [online] Espaa Disponible en internet de:
www.coit.es
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40
Deteccin y seguimiento de fuegos forestales. Vigilancia de lneas
elctricas. Vigilancia de oleoductos. Control y fumigacin de
cultivos. Etc. Conociendo en que sectores se emplean los UAV, y
dado que la fumigacin de cultivos es una de las aplicaciones de los
sistemas UAV que menos explotacin ha tenido, se investigo cuales
son los factores del medio que afectan a los cultivos y hacen de la
fumigacin una herramienta ms que necesaria para contrarrestarlos,
por consiguiente hay que tener en cuenta que:
Los insectos son los que ms plagas ocasionan. Escarabajos,
orugas, moscas y mosquitos, y muchos otros tipos de insectos causan
grandes daos en las cosechas y transmiten enfermedades. Ms de la
mitad de los pesticidas son del grupo de los insecticidas.
Desde hace milenios los hombres utilizan sustancias como
cenizas, azufre, compuestos arsenicales, tabaco molido, cianuro de
hidrgeno, compuestos de mercurio, zinc y plomo, etc. para luchar
contra los insectos. Forman el grupo de los llamados insecticidas
de la 1 generacin. Son productos en general muy txicos, poco
efectivos en la lucha contra la plaga y muy persistentes en el
ambiente (hasta 50 aos). Hoy da se usan muy poco y bastantes de
ellos estn incluso prohibidos por su excesiva toxicidad.
Los avances de la ciencia y de la industria qumica hicieron
posible la aparicin de mejores insecticidas que se suelen denominar
de la 2 generacin. Son un variado conjunto de molculas que se
clasifican en grupos segn su estructura qumica. Las tres familias
ms importantes son los organoclorados (clorocarbonados), los
organofosfatos y los carbamatos.
Los organoclorados (DDT, aldrin, endrin, lindano, etc.) son
txicos, su persistencia en el ambiente sin ser destruidos llega a
ser de aos y se bioacumulan, es decir, van aumentando su
concentracin al ir ascendiendo en la cadena trfica.
Los organofosfatos (malation, paration, etc.) son poco
persistentes (das) y se eliminan en la orina. Muy txicos para el
hombre, tanto como los ms conocidos venenos como son el arsnico, la
estricnina o el cianuro. Fueron desarrollados a partir del gas
nervioso preparado por los alemanes en la 2 Guerra Mundial. Se usan
mucho en agricultura.
Los carbamatos (por ejemplo el carbaril, de nombre comercial
Servin; o el propoxur, llamado Baygon, etc.) son poco persistentes
(das) y se eliminan en la orina. Son poco txicos para el hombre
pero menos eficaces en su accin como pesticidas que los
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41
organofosfatos. Se usan menos en agricultura y ms en interiores,
como insecticidas caseros, etc. Las plantas no deseadas que crecen
en los cultivos son uno de los problemas clsicos en agricultura.
Los herbicidas se han desarrollado para destruir estas malas
hierbas. Desde el punto de vista de su naturaleza qumica hay ms de
12 familias de compuestos qumicos que se usan como herbicidas. Hay
herbicidas selectivos que solo matan algn tipo de plantas y otros
no selectivos que matan toda la vegetacin. Entre los selectivos los
hay que eliminan las plantas con hoja ancha mientras que otros
eliminan las hierbas gramneas12.
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO El marco legal que rige la aviacin
agrcola en Colombia; se basa en la parte cuarta de las normas RAC
que se deben tener en cuenta cuando se desea prestar algn servicio
de fumigacin area.
4.21.2 NORMAS ESPECIALES PARA LAS DIVERSAS MODALIDADES DE
TRABAJO AREO ESPECIAL 4.21.2.1 Aviacin Agrcola El presente captulo,
determina las normas establecidas que debern cumplir las empresas
adscritas en la modalidad de aviacin agrcola de trabajos areos
especiales. 4.21.2.1.1 Definicin Son trabajos areos especiales que
consisten en la aplicacin o aspersin desde aeronaves en vuelo de
sustancias para la proteccin de cultivos o para el control de
plagas, malezas o enfermedades de las plantas o la aplicacin de
reguladores fisiolgicos, ejecutados por empresas autorizadas al
efecto por la Autoridad Aeronutica y por las dems autoridades
competentes en materia agrcola, sanitaria o ambiental. 4.21.2.1.2
Estadsticas Toda empresa de trabajos areos especiales en la
modalidad de aviacin Agrcola debe enviar oportunamente a la
Aeronutica Civil la informacin sobre las actividades aero-agrcolas
que desarrolla, tal como se exige en la Parte Tercera de este
Manual.
12 Fuente: [online] Espaa Disponible en internet de:
www.tecnun.es
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42
4.21.2.1.3 Requisitos Especiales Para Pilotos y Otro Personal
Todos los pilotos al servicio de actividades aero-agrcolas,
cumplirn los siguientes requisitos: a) Contar con licencia de
piloto comercial de aviones o helicpteros, y habilitacin en aviacin
agrcola, en la modalidad de la aeronave correspondiente, de
conformidad con la Parte Segunda del Manual de Reglamentos
Aeronuticos, que resulte aplicable. b) Adems de los requisitos
propios del certificado mdico de la 1a. categora, debern someterse
a un examen semestral que determine su nivel de colinesterasa, para
lo cual las empresas de aviacin agrcola estn obligadas a facilitar
los medios y ejercer el control respectivo. c) Tener vigente su
autonoma de vuelo, en razn de haber cumplido con los exmenes de
tierra y control de vuelo anuales. 4.21.2.1.4 Adems de lo anterior
se debe cumplir con lo siguiente: El programa de instruccin en
tierra y vuelo que han de seguir los pilotos destinados a efectuar
aplicaciones areas con aeronaves autorizadas para dicho propsito,
se determina mediante el equipo de instruccin adecuado (doble
comando) y facilidades aplicables, que deber presentar cada una de
las empresas constituidas en esta modalidad, previamente
habilitadas. Dichos equipos debern ser adicionalmente avalados por
la Divisin Tcnica de las entidades gubernamentales que regulan esta
actividad de aplicacin de insumos (ICA). Dicho programa deber
ajustarse a los requerimientos de la Parte Segunda del Manual de
Reglamentos Aeronuticos, que resulte aplicable. El personal de
vuelo en modalidad de aviacin agrcola que pretenda ser habilitado
como instructor de vuelo en aeronaves autorizadas para dicho
propsito, deber cumplir a cabalidad lo exigido en la Parte Segunda
del Manual de Reglamentos Aeronuticos, debiendo acreditar como
mnimo 300 horas de vuelo en el equipo, adjuntando el soporte tcnico
y operacional que acredite dicha idoneidad, avalado por personal
competente (Instructores), para posterior aprobacin por parte del
Inspector de Operaciones de la Autoridad Aeronutica, adscrito a la
modalidad de aviacin agrcola. La habilitacin de instruccin otorgada
a las empresas constituidas en modalidad de aviacin agrcola se
restringe nicamente al personal de operaciones vinculado al
servicio de la empresa, previo cumplimiento de los tems descritos
anteriormente y aplicables a esta modalidad, garantizando as un
programa de entrenamiento y actualizacin permanente del personal de
operaciones. Las empresas que cuenten con la certificacin de
instruccin para formacin del personal de vuelo en la modalidad de
aviacin agrcola en aeronaves autorizadas para dicho propsito, podrn
impartir los
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servicios de instruccin a terceros siempre y cuando se cuente
previamente con el cumplimiento y el aval por parte de la autoridad
aeronutica de los requisitos establecidos para esta finalidad.
Cualquier cambio del personal de operaciones o tcnico
(Instructores, Jefe de Operaciones, Jefe de Mantenimiento, etc.)
Vinculado a la empresa, se deber notificar por escrito al Inspector
de Operaciones o de Aeronavegabilidad de la Autoridad Aeronutica,
segn el caso; el nuevo personal deber contar con visto bueno y
aprobacin, previa evaluacin de su idoneidad para el cargo a
desempear. El personal de vuelo que pretenda habilitarse como
piloto fumigador en aeronaves debidamente autorizadas, deber
cumplir en su totalidad el plan de instruccin certificado y avalado
previamente por el Inspector de Operaciones asignado a la empresa
constituida en la modalidad de aplicacin de insumos agrcolas con
dichos equipos, determinado mediante un total de 40 horas de vuelo.
El personal de vuelo que presente licencia con adicin de piloto de
fumigacin agrcola en equipos convencionales y que pretenda
habilitarse como piloto fumigador en aeronaves especiales adaptadas
y autorizadas para este propsito, deber cumplir en su totalidad el
plan de instruccin certificado y avalado previamente por el
Inspector de Operaciones asignado a la empresa constituida en la
modalidad de aplicacin de insumos agrcolas con dichos equipos,
determinado mediante un total de 20 horas de vuelo. 4.21.2.1.5
[Reservado] 4.21.2.1.6 Informacin Para Procedimientos Aero-Agrcolas
Cada empresa debe disponer de la informacin necesaria sobre
procedimientos para uso de los pilotos. La informacin deber estar
incluida en su Manual de Operaciones y mantenimiento, integrando el
captulo correspondiente a Informacin y Procedimientos Especiales,
segn el tipo de trabajo areo autorizado, conteniendo las
disposiciones de la autoridad aeronutica referentes a la operacin
aero-agrcola autorizada, tomando en consideracin los siguientes
aspectos: a) Anlisis y clculo del rea de trabajo antes de iniciar
la operacin. b) Informacin sobre el manejo de los diferentes
productos de aplicacin. c) Efectos que los diferentes productos de
aplicacin tienen sobre las plantas, animales o personas y las
precauciones que deben observarse para la conveniente y segura
aplicacin. d) Informacin sobre los sntomas de intoxicacin por
efecto de contaminacin de algunos productos y las medidas de
auxilio aconsejables. e) Rendimiento y limitaciones de operacin de
las aeronaves utilizadas.
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f) Tcnicas de vuelo y de aplicacin de los productos para una
operacin segura. g) Guas referentes a la labor aero-agrcola de cada
aeronave en operacin con un peso mximo para despegue o con carga
mxima para las condiciones siguientes: 1. Despegues en campos
cortos y pistas blandas. 2. Procedimientos de aproximacin a las
reas de trabajo. 3. Procedimientos de salida y de pasada. 4.
Procedimientos para las pasadas y aplicacin. 5. Tcnicas de ascensos
rpidos y virajes. El personal tcnico, operativo y de apoyo en
tierra, igualmente estar convenientemente instruido sobre los
aspectos anteriores que sean propios de sus funciones. 4.21.2.1.7
Requisitos Sobre Aeronaves Las aeronaves para operacin aero-agrcola
debern estar especialmente fabricadas o adaptadas con este
propsito, y debidamente autorizadas por esta Autoridad Aeronutica,
para el efecto debern contar un certificado de aeronavegabilidad
para esta modalidad de operacin, expedido en cumplimiento de: a)
Para aeronaves convencionales, con base en su certificacin de tipo
original y modificaciones posteriores autorizadas. b) Para
aeronaves especiales, enmarcadas dentro del siguiente rango de
PBMO: de 1100 Lbs hasta 1800 Lbs, se determine el cumplimiento
de:
(i) Las aeronaves especiales que cuenten previamente con una
certificacin tipo original en la categora que corresponda y/ de
origen experimental (aeronaves que no presentan una base de
certificacin tipo), sern autorizadas por esta Autoridad Aeronutica
por Marca y Modelo, previa autorizacin o aval emitido por parte de
una Autoridad Aeronutica de un pas miembro de OACI, que determine
su capacidad de vuelo en la actividad propuesta y que a juicio de
la UAEAC cumpla los requisitos establecidos en el presente captulo
para tal finalidad.
Dichas aeronaves debern cumplir con los siguientes requisitos
especiales:
a) Tener cabina cerrada. b) Estar equipadas con una compuerta
ventral para descarga de emergencia. c) Estar dotadas de equipos de
aplicacin debidamente calibrados y aprobados por el ICA conforme a
lo de su competencia. d) Si el equipo ha de ser utilizado para
instruccin de vuelo en aviacin agrcola, deber ser doble
comando.
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Las alteraciones a que haya lugar como consecuencia de la
utilizacin de una aeronave en aviacin agrcola, debern ser
previamente aprobadas por la Autoridad Aeronutica. (Instalacin de
equipo de aspersin y dems aplicables a dicha modalidad). 4.21.2.1.8
Luces de Posicin Las aeronaves de empresas aero-agrcolas deben
operar con luces de posicin encendidas, en todo momento.
4.21.2.1.9 Visibilidad y Techo No podrn ejecutarse labores
aero-agrcolas cuando la visibilidad sea inferior a tres (3) millas
o el techo de nubes inferior a trescientos (300) pies. 4.21.2.1.10
Informacin a las Empresas El Director de Operaciones de cada
empresa, o la persona designada para el efecto, visitara al menos
mensualmente, la Oficina o Servicios de Informacin Aeronutica ms
cercana con el fin de enterarse sobre pilotos, empresas, aeronaves
y pistas autorizadas, suspendidas o canceladas, NOTAMs que llegasen
a afectar sus operaciones, directivas de aeronavegabilidad y dems
informacin divulgada a las actividades de aviacin agrcola o a la
seguridad area.
4.21.2.1.11 Reservado
4.21.2.1.12 Reservado13
Las normas que establece la UAEAC para realizar trabajos de
aspersin a lo largo y ancho del territorio nacional para la
proteccin de cultivos o para el control de plagas, son sin duda las
necesarias para vigilar los trabajos de fumigacin, dado que sus
tipos de maniobra semi-acrobtica la sitan en una de las ms
criticas; brindando seguridad en la operacin de este tipo de
aeronaves, y por ende mitigando los posibles incidentes o
accidentes que se puedan presentar. Dentro de las normas que
estipula la aeronutica civil colombiana aplicable a la fumigacin
area se destaca la 4.21.2.1.7 que determina los requisitos sobre
las aeronaves del operador donde deben contar con un certificado de
aeronavegabilidad para que queden autorizadas y en la facultad de
realizar las tareas de aspersin; de igual forma cualquier alteracin
a la aeronave deber ser aprobada directamente por la aerocivil
13 Reglamento Aeronutico Colombiano RAC, Parte cuarta Normas de
Aeronavegabilidad y operacin de aeronaves Apndice A p. 534-538
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como por ejemplo podra ser la instalacin del equipo aspersor o
dems implementos utilizados en la aero-fumigacin. Aunque la
aeronutica civil colombiana establece los reglamentos a cumplir
para realizar trabajos especiales como la fumigacin area, no
contempla en ninguna parte la certificacin de aeronaves UAV
fumigadoras como tampoco da ningn punto de partida para el diseo de
estas ltimas; concluyendo as que las normas establecidas son solo
para asegurar que la operacin de estas aeronaves se realiza
adecuadamente.
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3. METODOLOGA A continuacin se presenta el paso a paso por el
cual se rigi el desarrollo de este proyecto, donde se tuvo en
cuenta desde el estudio del mercado para establecer los
requerimientos de diseo hasta realizar el anlisis de costo de la
implementacin del UAV SPRAYCRAFT en Colombia en el ao en curso.
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.
Para informacin ms detallada ver anexo F. 3.1 ENFOQUE DE LA
INVESTIGACIN La investigacin va enfocada al desarrollo ingenieril
de una aeronave no tripulada UAV en su fase de diseo conceptual, la
cual busca dar solucin a los diferentes problemas que presenta la
industria