El futuro de la tecnología Dron pasa por la universidad española

Publicado el 4 septiembre 2019 por Marta Sánchez
Condividi su Facebook Condividi su Twitter Condividi su Linkedin Condividi su Linkedin Condividi su Linkedin

Manés Fernández Cabanas, gijonés nacido en 1965, es Ingeniero Industrial por la Especialidad Electrónica y Automática en la Escuela Politécnica de Ingeniería de Gijón y tiene un currículum amplísimo que certifica sus vastos conocimientos y enorme experiencia:

  • 1990-92 Consorcio EUROSAM (Madrid-París). Ingeniero de Sistemas. Proyecto OTAN LAMS (Local Area Missile System). Diseño de Sistemas antimisil para la protección de flotas de buques.
  • Doctorado Cum-Laude, Premio Extraordinario de la Universidad de Oviedo en 1995.
  • Profesor Titular de Universidad 2000.
  • Subdirector de Relaciones Internacionales de la EP de Gijón 2010-2012.
  • Director de Área de Relaciones Internacionales para Europa y Norteamérica 2012-14 –Vicerrectorado de Relaciones Internacionales y Postgrado–, Universidad de Oviedo.
  • Director del Título de Experto en Aeronaves Pilotadas Remotamente y Autónomas de la Universidad de Oviedo.
  • Profesor invitado en el Máster Universitario en Operaciones e Ingeniería de Sistemas de Sistemas Aéreos no Tripulados: Universidad de Vigo y Universidad de Santiago de Compostela.
  • Piloto de ULM (Avión deportivo monomotor, biplaza de peso máximo al despegue no superior a 450 kg), licencia obtenida 2015.
  • Piloto de RPA avanzado con habilitaciones para todas las categorías definidas por la AESA (Agencia Estatal de Seguridad Aérea) en aeronaves multirrotor y hasta 5kg en aeronaves de ala fija 2015.
  • Instructor de vuelo de RPAs en la ATO 87 –Asturavia (Authorised Training Organization – Escuela de pilotos)– 2016.
  • 18 años de investigación reconocidos oficialmente por la ANECA – Agencia Nacional de Evaluación de la Calidad y Acreditación.

Manés Fernández forma parte de un grupo multidisciplinar de 10 profesores e investigadores de diferentes Áreas de Conocimiento del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Oviedo:

  • Área de Teoría de la Señal y las Comunicaciones.
  • Área de Tecnología Electrónica.
  • Área de Ingeniería Eléctrica.

Iniciaron sus trabajos en 2013 preparando las primeras jornadas de drones de la Escuela Politécnica de Ingeniería de Gijón, abrieron una nueva de línea de investigación con financiación propia y plantearon la impartición de un título de postgrado en este campo e iniciaron diferentes proyectos.

Los investigadores del Área de Teoría de la señal y las Comunicaciones desarrollaron un nuevo sistema de georadar, patentado y actualmente parte de un contrato con el Ministerio de Defensa.

Asimismo, han diseñado una nueva topología de cargador para baterías de Litio-Ion-Polímero, analizado el comportamiento de las antenas comerciales para RPAs, realizado trabajos para la Fundación Valdés Salas en el Campo de la Arqueología, prestado asesoría a varias empresas del sector eléctrico, e iniciado una línea de investigación con el uso de súper condensadores en RPAs de las que se han realizado 5 publicaciones en revistas indexadas en el JCR (Journal Citation Report).

En la actualidad, este equipo ha iniciado un proyecto para la inspección de parques termosolares para una empresa Asturiana y tiene 2 tesis doctorales en su segundo año en este campo.

Están certificados como Operadores a través de la Fundación de la Universidad de Oviedo y disponen de una flota de aeronaves formada por:

  • 2 Equipos Multirrotor en la categoría de peso máximo hasta 5 kg.
  • 2 Equipos Multirrotor en la categoría de peso máximo hasta 15 kg
  • 1 Equipo Multirrotor en la categoría de peso máximo hasta 25 kg
  • 1 Equipos de ala fija de 2,2 m de envergadura y peso máximo hasta 5 kg.

También disponen de cámaras multiespectrales, RGB, y térmicas, antenas de tracking, sistemas de vuelo en FPV (First Person View) y todo tipo de equipamiento para trabajo en campo. Cuentan con un laboratorio principal en una nave de unos 1000 m2 dotado de máquinas de control numérico para el corte y fresado, 4 impresoras 3D, 3 de ellas profesionales, para el prototipado previo a la fabricación CNC y todo el material necesario para el trabajo en electrónica. El laboratorio de Teoría de la Señal dispone de una cámara anecoica para el estudio y diseño de antenas y colaboran con el Área de Mecánica de Fluidos del Departamento de Energía, que dispone de 2 túneles de viento para realizar estudios aerodinámicos y  de ruido.

Desde niño, Manés sintió interés por las aeronaves, pero su familia no pudo costearle estudios de Aeronáutica, aunque sí obtuvo una beca para estudiar Electrónica. Desde los 12 años formó parte de clubes de aeromodelismo, llegando a ser instructor y compitiendo en varios concursos. Al aparecer los primeros equipos con propulsión eléctrica, la electrónica y el vuelo pasaron a tener una relación muy estrecha. Esto permitió que Manés empleara sus conocimientos en electrónica para abordar su interés en la aeronáutica de un modo más profesional. Obtuvo su primera licencia para una aeronave pilotada y ahora ve cómo el tiempo y la tecnología le han permitido disfrutar de todo aquello que le ilusionaba de niño.

Su área de especialización son los sistemas de propulsión y almacenamiento de energía y la construcción de aeronaves, tanto multirrotores como de ala fija, pero en el equipo los diversos especialistas acumulan conocimientos sobre ámbitos muy diferentes y complementarios.

¿Qué es lo que más os fascina de desarrollar, diseñar e instalar RPAs en Drones Uni Ovi? ¿Qué significan estos equipos para vosotros?

Tras 27 años en la Universidad puedo deciros que el perfil de los investigadores es diferente: hay personas que disfrutan del trabajo en laboratorio y otras que prefieren el desarrollo de modelos matemáticos, simulaciones, etc. Aunque, en la práctica, tanto unos como otros debemos hacer ambas cosas, aparte de la docencia, lo que más satisfacción nos produce a todos los miembros del grupo es el trabajo en laboratorio. En este sentido, esta línea de investigación es realmente interesante porque hemos tenido que aprender y utilizar técnicas bastante inusuales en otros trabajos más convencionales de la Ingeniería. Quizás la transversalidad de conocimientos que implica trabajar con RPAs sea lo más interesante.

Respecto del significado de los equipos, basta con que os imaginéis muchos cientos de horas de trabajo para poner algo en el aire que, además, tiene un elevado valor económico. El primer vuelo, Maiden Flight como dicen los anglosajones, provoca temblores de piernas y de manos a los mandos y normalmente una discusión entre compañeros tratando de pasarnos la pelota del vuelo de prueba e intentando coger la cámara de vídeo para la grabación en vez de los mandos. Cuando se trata de una reparación o modificación que se nos ha encargado, el pánico es todavía mayor.

Si pasáis por el laboratorio, veréis el mimo con el que están cuidados todos los equipos.

¿Qué parte de vuestro equipo de trabajo es esencial? ¿Hay algún elemento que nunca debería faltar?

No me atrevería a darle más importancia a ninguna de las partes de nuestro equipo humano o técnico frente a las demás. Es cierto que en términos de equipamiento se podría trabajar con menos material, pero, en cuanto a recursos humanos, es necesario cubrir todas las áreas que están asociadas al funcionamiento de un vehículo pilotado remotamente o autónomo: radioenlace, sistema de almacenamiento de energía y propulsión, equipamiento electrónico y comportamiento aerodinámico.

¿Qué es la propulsión híbridos para RPAs multirrotor? ¿Cómo lo desarrolláis?

En los RPAs, la mayor limitación que existe en la actualidad, al igual que ocurre con los coches eléctricos, es su autonomía. En otra de nuestras tesis hemos hecho varios cientos de ensayos con las marcas más conocidas de baterías del mercado y nos hemos encontrado con 2 problemas realmente serios: por un lado, las baterías para aeronaves grandes prometen unas ratios de descarga que no son reales o no permiten el vuelo. Los resultados, que hemos hecho públicos, demuestran que las descargas prometidas en valores de 15 veces la capacidad nominal (en baterías de 10 Ah en adelante), en términos reales, se quedan en una tercera parte.

En segundo lugar, la idea de incrementar la autonomía de estos equipos añadiendo más baterías no es válida, ya que el peso adicional incrementa el consumo y se puede llegar a situaciones en las que aumentar la capacidad de la batería reduce la autonomía o impide el vuelo.

En la actualidad, la autonomía de los equipos comerciales no sobrepasa los 30 minutos.

Los sistemas de generación termoeléctrica o híbridos, se basan en el uso de un motor de explosión que mueve un generador al que se acopla un sistema electrónico para reproducir el comportamiento de la batería. La autonomía puede prolongarse mientras se disponga de combustible para mantener en marcha el motor.

Por desgracia, existen muy pocos sistemas de estas características en el mercado. El más conocido es uno fabricado por una empresa China que, lamentablemente, algunas empresas del sector montan sobre chasis comerciales vendiendo el producto como suyo y afirmando la posibilidad de vuelo durante un número de horas que el propio fabricante del generador, con el que mantenemos una relación fluida, nos ha confirmado que no son posibles y ni siquiera se han intentado probar en fábrica.

Estos generadores comerciales tienen, además, varias limitaciones: funcionan con el motor térmico a una velocidad constante, algo equivalente a que uno conduzca su vehículo sin cambiar de marcha y siempre a 6000 RPM. Además, utilizan una electrónica en la conversión que tiene menor coste, menor complejidad y, por supuesto mucho menor rendimiento energético.

Nuestro sistema funciona a velocidad variable ahorrando combustible. Es decir, cuando la aeronave se desplaza lentamente el motor de combustión baja de revoluciones y cuando es necesario realizar una maniobra brusca acelera, aportando la energía instantánea necesaria durante el tiempo de aceleración a partir de un banco de súper condensadores que se carga antes del despegue y se recarga en las etapas de vuelo más relajadas.

La rectificación se realiza con transistores MOSFET de forma activa, en vez de emplear diodos, con un rendimiento próximo al 99% y el conjunto dispone de lazos de control que regulan la ventilación forzada, no disponible en los equipos comerciales, del motor térmico.

La potencia de salida de nuestro prototipo es más del triple de la correspondiente al generador más grande disponible en el mercado.

En este momento, los trabajos realizados están protegidos, mantenemos contacto con varias empresas interesadas en el sistema pero faltan al menos 3 años hasta llegar a algo que pueda ser producido industrialmente. Estamos muy satisfechos porque en poco más de año y medio hemos conseguido que el trabajo fuese premiado en unas jornadas internacionales de Doctorado.

También hacéis integración de todo tipo de sensores en RPAs, ¿qué tipos de sensores integráis? ¿Qué funciones cumplen estos sensores?

Hasta la fecha, hemos instalado todo tipo de instrumentos a bordo. Desde los convencionales: cámaras térmicas, de espectro visible, multiespectrales y equipos LIDAR, hasta sensores para la medida de la contaminación ambiental, toma de muestras de agua, sistemas de megafonía y paneles de señalización luminosa.

La instalación de cualquiera de estos instrumentos en la aeronave no presenta mayor dificultad. El punto realmente complejo es hacerlo integrándolos con los sistemas de vuelo del equipo. Esto era antes imposible salvo en los autopilotos de código y hardware abiertos. Sin embargo, en la actualidad, que el mercado está dominado por la empresa China DJI, estamos comenzando a trabajar con las plataformas DJI ha desarrollado (On-Board SDK y Mobile SDK) para tener acceso a todos los parámetros de vuelo y a los sensores externos.

Antes de finalizar, me gustaría aclarar que la actividad de nuestro grupo es de innovación e investigación y no tiene entre sus objetivos prestar servicios como la realización de modelos tridimensionales del terreno, el análisis de cultivos en agricultura de precisión o cualquier tipo de inspección industrial, puesto que entendemos que esas tareas son propias de las empresas y emprendedores del sector.

Si bien hemos tardado 5 años en llegar hasta aquí y utilizado presupuesto de otras líneas de investigación que teníamos consolidadas, los recursos de los que dispone una Universidad y la ausencia de costes sociales haría que nuestra entrada en la prestación de servicios fuese una competencia realmente desleal con empresas y emprendedores. Somos muy cuidadosos de no entrar en el ámbito empresarial, siempre hemos trabajado de esta manera.

Podemos prestar servicios que para una PYME son imposibles por su coste, por ejemplo una empresa no puede permitirse disponer de los equipos para procesamiento de datos que nosotros tenemos y, en esos casos, sí trabajamos en colaboración con ella o lo hacemos en el asesoramiento en la selección o modificación de equipos comerciales para las funciones que cualquier empresa o entidad nos solicite, pero sólo desde el punto de vista de la innovación o investigación dejando el desarrollo de los trabajos a las empresas del sector, que no lo tienen especialmente fácil para salir adelante.

Innovación e investigación para adelantarse al futuro

La inversión en conocimiento siempre es la antesala de la innovación. Pero además de invertir recursos y tiempo, la innovación y el desarrollo requiere de profesionales capacitados y con una sed inextinguible de nuevos descubrimientos. En la Universidad de Oviedo encontramos a este amplio equipo de expertos cualificados trabajando en sincronía para que España no se quede atrás en el desarrollo de las tecnologías que marcan la evolución del sector de los drones, siempre trabajando con un escrupuloso respeto a la investigación que en paralelo pueda desarrollarse en el ámbito empresarial.

Si quieres saber más sobre Drones Uni Ovi visita su website.

Comparte el artículo:
Condividi su Facebook Condividi su Twitter Condividi su Linkedin Condividi su Linkedin Condividi su Linkedin
Publicado el 4 septiembre 2019 por Marta Sánchez
Últimos Artículos:

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Cómo funciona ProntoPro

Haz una solicitud
1

Haz una solicitud

Dinos que te hace falta en pocos clics
Compara los presupuestos
2

Compara los presupuestos

En poco tiempo recibirás 5 presupuestos personalizados.
Elige al profesional
3

Elige al profesional

Elige al profesional más adecuado para ti después de haber comparado las ofertas y consultado los perfiles.