DRONES NA INDÚSTRIA
Márcio Venturelli
Coordenador Técnico do IST Instituto SENAI de Tecnologia - Professor de Pós Graduação
Como Utilizar Drones na Indústria para Ganhos de Produtividade e Aumento da Segurança
O QUE SÃO DRONES
Drones, também conhecidos como Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT) ou Sistemas de Aeronaves Remotamente Pilotadas (SARP), são aeronaves que operam sem um piloto humano a bordo. Eles podem ser controlados remotamente por um operador ou seguir rotas predefinidas através de software ou sistemas de navegação GPS.
Os drones podem variar significativamente em tamanho, desde pequenos modelos de brinquedo até grandes aeronaves utilizadas em aplicações militares ou industriais. Eles geralmente são equipados com sensores, câmeras, ou outros dispositivos para coletar dados e informações.
A EVOLUÇÃO DOS DRONES
A história dos drones remonta a várias décadas e tem suas raízes em diferentes contextos, desde fins militares até aplicações civis e comerciais.
Primeiros Conceitos (Década de 1930-1940): A ideia de aeronaves não tripuladas não é nova. Durante a Primeira Guerra Mundial, os militares começaram a explorar aeronaves controladas remotamente para fins de treinamento. Na década de 1930, o inventor britânico Reginald Denny desenvolveu um drone de rádio controlado chamado "Radioplane," que foi usado para treinar antiaéreas.
Uso Militar (Década de 1940-1970): Durante a Segunda Guerra Mundial, os drones foram usados em missões mais sérias. Os britânicos desenvolveram o "Queen Bee," uma aeronave controlada remotamente para treinamento de artilharia antiaérea. Após a guerra, os Estados Unidos continuaram a desenvolver drones para uso militar, como o "Firebee."
Guerra Fria e Avanços Tecnológicos (Década de 1950-1980): Durante a Guerra Fria, houve uma ênfase significativa no desenvolvimento de aeronaves não tripuladas para reconhecimento e espionagem. Drones como o "Ryan Firebee" foram usados extensivamente para essas finalidades.
Drones de Vigilância e Reconhecimento (Década de 1980-2000): A tecnologia de drones continuou a evoluir, com a introdução de drones mais sofisticados e capazes de realizar missões de vigilância e reconhecimento. Eles foram usados em conflitos como a Guerra do Golfo.
Expansão para Aplicações Civis (Década de 2000 em diante): À medida que a tecnologia avançava, os drones começaram a ser usados para aplicações civis e comerciais. A miniaturização de sensores e a popularização de sistemas de GPS contribuíram para essa expansão. Empresas começaram a utilizar drones para fotografia aérea, agricultura de precisão, mapeamento e muito mais.
Drones de Consumo (Década de 2010 em diante): A década de 2010 testemunhou a popularização de drones de consumo. Empresas como DJI introduziram modelos acessíveis e fáceis de operar, tornando os drones acessíveis a entusiastas, cinegrafistas amadores e até mesmo crianças.
Drones Autônomos e Inteligência Artificial (Atualidade): Com os avanços na inteligência artificial e automação, os drones tornaram-se mais autônomos. Algoritmos sofisticados permitem que eles realizem tarefas complexas sem intervenção humana direta. Isso abriu caminho para aplicações mais avançadas em diversos setores.
TIPOS DE DRONES
DRONES (Aeronaves Pilotadas Remotamente):
Este termo é uma designação ampla para aeronaves não tripuladas que são controladas remotamente por um operador humano. Drones podem ter uma variedade de tamanhos e aplicações, desde pequenos quadricópteros recreativos até grandes aeronaves usadas em missões militares ou civis.
UAS (Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas):
UAS é a sigla para "Unmanned Aircraft Systems" (Sistemas de Aeronaves Não Tripuladas). Este termo engloba não apenas a aeronave em si (o drone), mas todo o sistema que o envolve, incluindo o controle remoto, o enlace de comunicação e outros componentes. É uma designação mais abrangente que reflete a complexidade do sistema de operação do drone.
FPV (First Person View - Visão em Primeira Pessoa):
FPV refere-se a drones nos quais o operador controla a aeronave com base na visão direta da perspectiva da câmera a bordo. Geralmente, uma câmera montada no drone transmite o vídeo em tempo real para um monitor ou óculos usados pelo operador. Isso cria uma experiência imersiva, permitindo que o operador sinta como se estivesse pilotando a aeronave.
VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado):
VANT é a versão em português para UAV (Unmanned Aerial Vehicle), que se traduz como "Veículo Aéreo Não Tripulado." Este termo é frequentemente usado de forma intercambiável com "drone" e "UAS." No entanto, também pode se referir a aeronaves que têm capacidade autônoma de voar, o que significa que podem operar sem intervenção humana direta ou conexão em tempo real com uma base de controle.
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Princípio Aeronáutico:
Esse princípio refere-se aos conceitos fundamentais de aerodinâmica e controle de voo que são aplicados na concepção e operação de aeronaves, incluindo drones. Inclui o entendimento de como as forças aerodinâmicas (como sustentação e arrasto) afetam o movimento da aeronave e como os controles são utilizados para manobrar e controlar a posição da aeronave no espaço.
Controle de Propulsão e Alimentação:
Refere-se ao sistema que controla a propulsão da aeronave, ou seja, como ela se move no ar. Isso pode incluir motores, hélices, rotores ou outras formas de propulsão, bem como o sistema de alimentação de energia, como baterias ou combustíveis.
Rádio de Comunicação para Controle:
Indica o uso de comunicação sem fio, geralmente rádio, para transmitir comandos do operador (piloto remoto) para o drone. O operador utiliza um controle remoto ou outro dispositivo para enviar sinais ao drone, instruindo-o sobre como se mover, onde ir e outras ações.
Pode se Comunicar com Central:
Este princípio refere-se à capacidade do drone de se comunicar com uma central de controle ou base. Isso pode ser importante para transmitir informações sobre o status da missão, receber atualizações de software, ou até mesmo para operações coordenadas em grupos de drones.
Pode Processar Dados Locais (Edge):
Indica a capacidade do drone de realizar processamento de dados a bordo, no próprio dispositivo. Em vez de depender totalmente de uma conexão com a central, o drone pode processar informações localmente, o que pode ser útil para tomadas de decisão rápidas e eficientes.
Pode se Autoguiado Rádio/GPS:
Refere-se à capacidade do Drone de operar de forma autônoma, sem intervenção constante do operador. O uso de sistemas de navegação por satélite (como GPS) e sensores a bordo permite que o Drone siga rotas predefinidas, evite obstáculos e até mesmo retorne automaticamente à base.
BENEFÍCIOS NO USO DE DRONES
Baixo Custo de Operação:
Em comparação com aeronaves tripuladas, os Drones geralmente têm custos operacionais mais baixos. Eles não requerem tripulação a bordo, o que reduz despesas relacionadas a salários, treinamento e benefícios. Além disso, muitos Drones são movidos a eletricidade, diminuindo os custos associados ao combustível.
Aumento de Possibilidades de Operação Aérea:
Drones podem acessar áreas de difícil alcance ou locais perigosos para humanos, aumentando as possibilidades de operação aérea. Isso é particularmente útil em situações de busca e resgate, inspeções industriais, ou monitoramento ambiental, onde a presença humana pode ser desafiadora.
Segurança Operacional:
Ao usar Drones em situações de alto risco, como inspeções industriais ou operações de resposta a desastres, a segurança operacional é aprimorada. Os Drones podem realizar tarefas perigosas sem expor os operadores a riscos significativos, melhorando a segurança no local de trabalho.
Rapidez nas Operações:
Drones podem ser implantados rapidamente, realizando operações aéreas sem a necessidade de preparações extensas. Isso é particularmente vantajoso em situações de emergência, onde a rapidez na obtenção de informações ou na entrega de suprimentos pode ser crucial.
Agregação de Serviços (Transporte, Mapeamento):
Drones são versáteis e podem ser utilizados em uma variedade de serviços. Por exemplo, podem ser adaptados para serviços de transporte de pequenas cargas, realização de mapeamentos aéreos, monitoramento agrícola, entre outros. Essa agregação de serviços aumenta a eficiência e a utilidade dos Drones em diversas indústrias.
Precisão na Operação:
Drones podem ser programados para seguir rotas específicas, realizar manobras precisas e coletar dados de maneira consistente. Isso resulta em operações mais precisas, seja na agricultura de precisão, inspeções de infraestrutura ou em atividades de monitoramento ambiental.
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QUANTO AS APLICAÇÕES DOS DRONES
Inspeção Industrial:
Drones são amplamente utilizados na inspeção industrial para avaliar o estado de infraestruturas, equipamentos e estruturas. Isso inclui a inspeção de torres de energia, linhas de transmissão, instalações de petróleo e gás, chaminés, pontes, torres eólicas, entre outros. A capacidade dos Drones de acessar áreas difíceis ou perigosas sem expor os trabalhadores a riscos significativos torna-os uma ferramenta valiosa para garantir a integridade estrutural e a segurança em ambientes industriais.
Mapeamento Agrícola:
Drones são utilizados na agricultura para realizar mapeamentos precisos de campos e cultivos. Equipados com câmeras e sensores, os drones podem coletar dados sobre a saúde das plantas, identificar áreas com necessidade de irrigação ou tratamento, monitorar o crescimento das colheitas e criar mapas de produtividade. Essas informações ajudam os agricultores a otimizar o uso de recursos e aprimorar a eficiência na gestão agrícola.
Monitoramento de Área:
Drones são empregados para monitorar vastas áreas geográficas, como florestas, reservas naturais, zonas costeiras e áreas urbanas. A capacidade de sobrevoar extensas regiões permite o monitoramento de mudanças ambientais, detecção de incêndios florestais, acompanhamento de atividades de fauna e flora, além de fornecer informações cruciais para a gestão ambiental e conservação.
Vistoria de Segurança para Operação:
Em ambientes industriais, como refinarias, plantas químicas ou fábricas, os Drones são utilizados para realizar vistorias de segurança. Isso inclui a inspeção de tubulações, equipamentos de alto risco e áreas potencialmente perigosas. Os Drones podem identificar vazamentos, danos estruturais e outros problemas de segurança, proporcionando uma abordagem eficiente e segura para avaliação de riscos.
Supervisão de Produção/Estoque:
Drones podem ser empregados para monitorar processos de produção em tempo real e para realizar inventários em grandes instalações de armazenamento. Essa aplicação é particularmente útil em setores como logística, manufatura e distribuição, onde a supervisão eficiente de processos produtivos e o gerenciamento de estoques são essenciais para a eficiência operacional.
Visualização de Status de Movimentação:
Drones são utilizados para monitorar e visualizar a movimentação de mercadorias, veículos e pessoas em ambientes industriais. Em locais como portos, aeroportos ou grandes instalações logísticas, os drones podem fornecer uma visão aérea abrangente, otimizando o fluxo de tráfego, identificando áreas de congestionamento e auxiliando na gestão de operações logísticas.
COMO IMPLANTAR UM PROJETO DE USO DE DRONES
Definir Propósito:
O primeiro passo é identificar claramente o propósito do projeto de uso de drones. Isso envolve determinar os objetivos específicos que os drones ajudarão a alcançar. Por exemplo, se o propósito é a inspeção de infraestruturas, agricultura de precisão ou monitoramento ambiental, esses objetivos devem ser claramente definidos desde o início.
Analisar Área de Atuação:
Realizar uma análise da área de atuação é crucial para entender as características do local onde os drones serão utilizados. Isso inclui avaliar o terreno, as condições meteorológicas, regulamentações locais, restrições de espaço aéreo e outros fatores que possam influenciar as operações dos drones.
Testar Modelos (PoC - Prova de Conceito):
Antes de implementar em larga escala, é aconselhável realizar uma PoC para testar modelos de drones e validar a viabilidade do projeto. Essa fase envolve a escolha de drones adequados às necessidades do projeto, a realização de testes de desempenho, a avaliação da qualidade dos dados coletados e a identificação de eventuais desafios operacionais.
Treinar Operação:
Treinar a equipe operacional é essencial para garantir o uso eficiente e seguro dos Drones. Isso inclui treinamento no manuseio dos equipamentos, operação de software, compreensão das regulamentações locais, procedimentos de segurança e conhecimento das melhores práticas para maximizar a eficácia das operações.
Adquirir Licença de Uso:
Dependendo da região e do propósito do projeto, pode ser necessário obter licenças e autorizações para operar drones legalmente. Isso geralmente envolve a conformidade com regulamentações de aviação civil e outros requisitos locais. Obter as licenças necessárias é crucial para evitar problemas legais e garantir operações seguras.
Colocar em Operação:
Após a conclusão bem-sucedida das etapas anteriores, o projeto está pronto para ser colocado em operação. Isso envolve a execução das operações planejadas de acordo com os objetivos definidos. A equipe deve seguir os procedimentos operacionais padrão, garantindo a segurança, eficiência e a coleta adequada de dados.
Fazer Gestão da Manutenção do Serviço:
A gestão da manutenção é uma parte crucial da implantação contínua do projeto. Isso inclui a implementação de planos de manutenção preventiva para garantir que os drones estejam sempre em condições ideais de funcionamento. A manutenção regular ajuda a evitar falhas inesperadas e a prolongar a vida útil dos equipamentos.
AUTORIZAÇÃO DA ANAC
A regulamentação da Agência Nacional de Aviação Civil (ANAC) para o uso de Drones é necessária por várias razões, visando garantir a segurança operacional, a integração adequada com o espaço aéreo e o cumprimento de normas legais.
Segurança Aérea:
A principal preocupação é garantir a segurança no espaço aéreo. Drones compartilham o espaço com aeronaves tripuladas, e regulamentações são necessárias para evitar colisões e minimizar riscos. A ANAC estabelece regras para o uso seguro de Drones, especificando altitudes permitidas, restrições de voo e outras diretrizes para mitigar potenciais ameaças à segurança aérea.
Proteção de Privacidade:
O uso indevido de Drones pode representar uma ameaça à privacidade das pessoas. Regulamentações podem incluir restrições sobre o uso de Drones em áreas sensíveis, como residências, e a coleta de imagens ou informações pessoais sem consentimento adequado. A ANAC, em coordenação com outras agências reguladoras, pode estabelecer diretrizes para garantir o respeito à privacidade durante as operações de Drones.
Padronização e Integração:
A regulamentação padroniza as práticas e procedimentos relacionados ao uso de Drones. Isso é crucial para garantir a integração harmoniosa dessas aeronaves no espaço aéreo compartilhado com aeronaves tripuladas. A padronização facilita a comunicação entre operadores de drones e controladores de tráfego aéreo, minimizando potenciais conflitos e garantindo a segurança global do sistema de aviação.
Identificação e Rastreamento:
Regulamentações podem exigir sistemas de identificação e rastreamento para Drones. Isso é importante para garantir que os operadores sejam responsáveis por suas aeronaves, facilitando a identificação de Drones em caso de incidentes ou violações das regras estabelecidas.
Licenciamento e Treinamento:
A ANAC pode estabelecer requisitos para o licenciamento de operadores de drones, garantindo que eles possuam as habilidades necessárias para operar suas aeronaves de forma segura e responsável. Isso pode incluir a necessidade de treinamento específico e certificação para operar Drones em diferentes cenários.
Prevenção de Abusos e Uso Irresponsável:
Regulamentações ajudam a prevenir abusos e usos irresponsáveis de drones. Isso pode incluir restrições sobre voos em áreas sensíveis, altitudes máximas permitidas, proibições durante eventos especiais e outras medidas destinadas a evitar a interferência ou riscos desnecessários.
A regulamentação da ANAC, portanto, desempenha um papel crucial em equilibrar a integração eficiente dos drones em nosso espaço aéreo com a necessidade de proteger a segurança, privacidade e outros interesses legítimos.
TENDÊNCIAS FUTURAS PARA USO DE DRONES
Uma tendência significativa é o crescente uso de Drones na indústria, especialmente para atividades de manutenção e inspeção. Drones oferecem eficiência e segurança, permitindo que profissionais realizem inspeções visuais de infraestruturas, equipamentos e instalações industriais. Isso ajuda a identificar problemas precocemente, reduzir custos de manutenção e evitar a exposição de trabalhadores a ambientes perigosos.
A integração de inteligência artificial (IA) com capacidade de processamento "Edge" é uma tendência notável. Os Drones estão sendo equipados com algoritmos de aprendizado de máquina e processadores locais (Edge Computing) para análise de dados em tempo real. Isso permite que os Drones tomem decisões autônomas com base em informações capturadas, como a identificação de defeitos durante uma inspeção ou a adaptação a mudanças nas condições ambientais.
A integração de Drones dentro do ecossistema digital de uma empresa é uma tendência que visa otimizar processos e melhorar a eficiência operacional. Drones não são mais vistos como dispositivos isolados, mas como componentes integrados em sistemas mais amplos. Eles interagem desde o planejamento, onde são usados para mapeamento e modelagem, até a operação em tempo real, transmitindo dados para sistemas de gestão que possibilitam tomadas de decisões mais informadas.
Essas tendências refletem uma evolução no uso de Drones, indo além das aplicações iniciais para se tornarem partes essenciais das operações industriais. A combinação de Drones com tecnologias avançadas, como IA e Edge Computing, proporciona maior autonomia e capacidade de processamento, tornando-os mais eficazes em tarefas complexas. Além disso, a integração dos Drones no ecossistema digital da empresa cria uma sinergia entre os dispositivos e os sistemas existentes, resultando em operações mais inteligentes e eficientes. Essas tendências prometem continuar moldando o cenário do uso de Drones na indústria nos próximos anos.