Multirotores ou Asa Fixa? Onde aplicá-los?
Nos ramos florestais e cartográficos já não é mais novidade que o advento dos Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs), aliados ao avanço tecnológico das câmeras digitais de pequeno formato, representam uma grande revolução no mercado da geotecnologia. É fato que o setor de VANTs está em pleno crescimento no Brasil, pois inúmeras notícias são propagadas diariamente, principalmente no que concerne à utilização na área de defesa, segurança e meio ambiente. Segundo relatos da empresa americana TealGroup, que analisa o mercado aeroespacial, as despesas com aeronaves controladas remotamente deverão dobrar nessa próxima década, saltando de 5 bilhões de dólares para 11 bilhões em todo o mundo. Em 2020, cerca de 50 países, incluindo o Brasil, investirão juntos mais de 94 bilhões de dólares nessa tecnologia, estima o relatório.
O tipo de equipamento que se pretende desenvolver tem uma estreita correlação com as suas principais aplicações, onde os investimentos podem variar de 25 a 500 mil reais, até os VANTs de grande porte que pode chegar a milhões de reais. No desenvolvimento dessa tecnologia, é muito importante definir de forma clara os objetivos e finalidades do uso, focando em três pontos principais:
• Defesa e Segurança;
• Inspeção e Monitoramento Aéreo; ou
• Cartografia.
Uma vez definida a área de atuação, os VANTs devem ser estruturalmente construídos levando-se em consideração os tipos de equipamentos e componentes que serão embarcados para que possa atender as mais diversas situações ambientais a que serão submetidos. Por exemplo, o uso de VANTs multirotores esbarra muitas vezes na baixa autonomia das baterias e capacidade de carregamento de peso (payload) que o impede de atingir o recobrimento de grandes áreas. O uso mais adequado, nesse caso, deve ser voltado para o monitoramento ambiental ou inspeções aéreas pontuais nas áreas de segurança ou geração de energia.
Por outro lado, os VANTs denominados de Asa Fixa possuem uma autonomia superior de voo e maior capacidade de carregamento de peso em virtude do seu tamanho e conceito estrutural. As diferenças conceituais desses equipamentos puderam ser testadas na prática pela empresa Softmapping, quando lançou em 2010 seu primeiro equipamento na Feira Top Innovation, promovida pela Federação das Indústrias do Estado do Paraná (Fiep), denominado Hexacóptero HMP-I, composto por seis hélices, seis motores, GPS e câmera digital de 12 Mp. Esse equipamento foi concebido inicialmente para o mapeamento de grandes áreas florestais, entretanto, por conta da sua baixa autonomia, seu uso foi restrito ao monitoramento ambiental e inspeção aérea de postes e torres de linhas de distribuição de energia, além de filmagens para grandes eventos no setor florestal.
Para restabelecer o conceito inicial na área de mapeamento, foi desenvolvido um novo equipamento com dois metros de envergadura, com materiais que possuem dois componentes com propriedades físicas e químicas nitidamente distintas. Os materiais compósitos mantém suas características, porém quando misturados eles formam um composto com propriedades impossíveis de se obter com apenas um deles, a exemplo entre os metais e polímeros, utilizados na construção do SmartBird X-200 de propriedade da Softmapping. A aplicação desses materiais é uma realidade, hoje, nas indústrias de ponta, com destaque no segmento aeronáutico e aeroespacial. Diversos projetos já foram desenvolvidos considerando-se suas propriedades, tais como: F-18 e F-22 no segmento militar; e Airbus 380 e Boeing 787 no segmento civil.
Multirotor no Monitoramento Ambiental
A versatilidade do equipamento multirotor pôde ser comprovada no desastre ambiental ocorrido em 2010 nas cidades de Antonina, Morretes e Paranaguá, no estado do Paraná, causado pelas fortes chuvas no período, onde foram constatados diversos deslizamentos de encostas, principalmente na região urbana de Antonina. Naquele momento foram feitos vários vídeos e fotos aéreas utilizando um VANT multirotor nos locais mais críticos de difícil acesso e com perigo eminente de deslizamentos das encostas e desmoronamento de edificações. Todo o material foi disponibilizado para a Defesa Civil do Paraná, bem como para Mineropar, para estudos de fissuras no solo e avaliação das áreas de risco.
Naquela ocasião, o Hexacóptero HMP-I sobrevoou cerca de 20 locais atingidos pelas chuvas, com alturas que variaram entre 50 e 200 metros. As missões tinham duração de 15 minutos cada uma, sendo o equipamento embarcado com câmera de vídeo, GPS, sistema de vídeo em tempo real e demais sensores de alta tecnologia. Em relação à segurança, os sobrevoos foram comandados via rádio controle e acompanhados por técnicos da Defesa Civil e da Mineropar, presentes no local.
Outro exemplo de aplicação dos VANTs multirotores pode ser o sobrevoo em áreas sujeitas a inundação. Hoje, as cidades vêm passando por sérios problemas relacionados às enchentes. Vários são os motivos, mas pode-se dizer que o principal agente causador de uma cheia é o homem, através da ocupação indiscriminada das áreas de várzea. O mapeamento completo dessas áreas sujeitas a inundação é fundamental para que a Defesa Civil estadual possa, em conjunto com as Defesas Civis municipais, desenvolver plano emergencial para minimizar as consequências dos alagamentos que podem, na maioria das vezes, causar danos irreparáveis, com a perda de vidas humanas.
Dependendo do tipo de serviço a ser realizado, esse equipamento pode ser programado para decolar e pousar em locais de difícil acesso, pois é comandado por um moderno sistema de navegação via GPS, através da inserção e programação de waypoints.
Multirotor na Inspeção Aérea
Este é mais um caso particular da aplicação dos VANTs multirotores. O setor de geração de energia está buscando, no mercado, novas ferramentas para subsidiar a inspeção aérea, seja em postes de distribuição de energia ou torres de transmissão. Em 2011, a empresa Softmapping assinou um contrato com a Elektro, de São Paulo, para realização de um projeto piloto que tinha como principal objetivo a inspeção em 20 quilômetros de linha de distribuição de energia no município de Atibaia. Esse projeto fez parte da política de inovação tecnológica da empresa para garantir um padrão de excelência em seus processos gerenciais. Nesse mesmo ano, a Softmapping foi contratada pela Eletrosul para fiscalizar elementos estruturais em 70 torres de transmissão localizadas próximo a cidade de Joinville (SC). Em 2012, um novo projeto piloto foi elaborado junto à empresa Ampla – Grupo Endessa Brasil, sediada em Niterói (RJ). Foram fiscalizados 146 postes a partir da tomada de imagens digitais em diversos ângulos de interesse da equipe de inspeção terrestre.
Por que utilizar os VANTs de Asa Fixa?
Com baterias de alta densidade de energia, que permitem longo alcance e baixo consumo, micro dispositivos de rádio, fuselagens, motores e poderosos micro-processadores, os VANTs de Asa Fixa se tornaram aplicáveis em diversas circunstâncias na área do sensoriamento remoto, mapeamento, monitoramento de tráfego para fins de pesquisa, salvamento, etc.. Por serem equipamentos leves feitos de materiais compósitos, sua construção é complexa e de difícil operação. A maior parte deles pode ser operado por uma ou duas pessoas e até mesmo serem lançados por uma só pessoa. Entretanto, os VANTs de pequeno porte são projetados para voar em baixa altitude – normalmente menos de mil metros – para fornecer uma estreita observação dos objetos terrestres. Segundo estudos recentes, na prática, uma boa altura de voo para o uso de VANTs de pequeno porte deve ser de no máximo 500 metros.
O SmartBird X-200, projetado e construído pelo engenheiro Eduardo Lavratti, associado à empresa Softmapping, possui sistema de piloto automático, indispensável para executar com êxito tarefas com baixa altitude para fins de mapeamento cartográfico. Com dois metros de envergadura, o SmartBird X-200 foi construído com material compósito que permite maior resistência, leveza e durabilidade. Possui uma autonomia de voo entre 40 e 50 minutos, dependendo das condições atmosféricas locais. Em função de sua área alar, permite maior estabilidade de voo, gerando imagens verticais de alta qualidade, necessárias para a construção de mosaicos ortorretificados georreferenciados.
A operação do sistema tem início com a elaboração do plano de voo sobre a área de interesse. Em função da altura de voo, calcula-se a distância entre faixas, isto é, mantendo-se um recobrimento lateral de 40% entre elas. O recobrimento longitudinal é calculado com base no tempo entre os disparos da câmera que normalmente gira em torno de 70 a 80% de recobrimento entre imagens. Uma vez checados todos os parâmetros de voo na estação em terra, dá-se início à decolagem que é feita a partir de um sistema denominado “bungee”, que permite ao VANT maior capacidade de empuxo na decolagem. Ao atingir uma altura de aproximadamente 30 metros, o operador aciona o “piloto automático” e, a partir daí, toda missão é realizada de modo autônomo até o recobrimento total da área.
Exemplos de produtos finais são mosaicos ortorretificados e georreferenciados, Modelos Digitais de Elevação (MDE) e mapas temáticos do uso da terra. No exemplo a seguir demonstra-se uma área de 16 quilômetros quadrados, localizada em General Carneiro (PR), sobrevoada em duas missões de uma hora cada, com altura de 300 metros que resultou num produto com cinco centímetros de resolução geométrica e MDE com equidistância de cinco metros. Esse projeto faz parte de um contrato assinado entre as empresas Softmapping e VPC/Brasil, empresa contratada para realização do mapeamento do uso do solo em diversos assentamentos do Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (Incra) em todo o Brasil.
Marcio Polanski
Engenheiro Florestal formado pela Universidade Federal do Paraná – Especialista em Sensoriamento Remoto. Há 14 anos exerce o cargo de Diretor Geral da empresa Softmapping – Engenharia Ltda., que atualmente desenvolve VANTs para diversas aplicações na área de geotecnologia
marcio@softmapping.com.br
Eduardo Reginato Lavratti
Programador – Especialista em Micro Eletrônica de Sistemas Embarcados – UAV/VANT na Propeller Aerials Brasil. Há cinco anos exerce o cargo de Diretor Operacional da empresa que atualmente desenvolve VANTs para diversas aplicações na área de geotecnologia
agressiva@hotmail.com
