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

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.

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

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

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.

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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.

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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

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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.

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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

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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.

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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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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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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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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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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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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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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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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