TREBALL FINAL DE MÀSTER

Treball realitzat per:

Juan Luis Adames Cepeda

Dirigit per:

Albert Mas Soler

Màster en:

Enginyeria Estructural i de la Construcció

Barcelona,

Octubre 2020

Departament d’ Enginyeria Civil I Ambiental (DECA)

TREBALL FI

NAL DE

MÀSTER

Utilización de sistemas aéreos no

tripulados (UAS) en el sector de la

construcción.

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Agradecimientos

Le doy mis más sincero y especial agradecimiento a mis padres, Nilsa y Jorge por haberme apoyado siempre durante esta magnífica oportunidad y experiencia de estudio en el extranjero. Así mismo como muestra de agradecimiento les dedico a ellos este trabajo de fin de máster.

De igual manera le doy las gracias a los profesores que me impartieron sus conocimientos durante las clases de este máster.

También le doy las gracias a la Universidad Politécnica de Cataluña por abrirme las puertas para poder realizar estudios en esta prestigiosa casa de estudios.

De manera especial también quiero agradecerle al profesor Albert Mas, que ha sido mi tutor durante este proceso, por su guía y consejos en la realización del presente trabajo.

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Resumen

Así como el mundo moderno va acorde con los avances tecnológicos, el mundo de la construcción cuenta con una amplia gama de tecnología que facilita el poder culminar con excelentes resultados toda obra de construcción. Estos avances incluyen el uso de tecnología avanzada como los sistemas aéreos no tripulados o mejor conocidos como drones, ya que las finalidades de esta tecnología son disminuir los costos, tiempos y riesgos dentro de las obras de construcción.

El presente trabajo nos va a dar un pantallazo de todo lo relacionado a estos sistemas, desde los inicios en el uso de esta tecnología y de cómo podemos, de manera eficiente y con el conocimiento y adiestramiento adecuado, tener el control en su totalidad de todo lo que acontece a lo largo del desarrollo de las obras de construcción. También, se hablará sobre la legislación que rige el uso de estos sistemas aéreos no tripulados dentro del territorio español.

Así mismo como existe esta tecnología en diversos proyectos de construcción a gran escala, estos sistemas facilitan y permiten tener el control de lo que representa la gestión de las obras de una manera más factible y eficiente.

También en este trabajo se hablará sobre las diversas aplicaciones que tienen estos sistemas en el sector de la construcción e igualmente se describirá el uso de estos sistemas para tener buenos resultados, como lo son los mapas o modelos tridimensionales que se pueden generar a partir de la información que recogen estas aeronaves y el uso de estos modelos en la gestión de las obras.

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Abstract

Just as the modern world is in line with technological advances, the construction world has a wide range of technology that makes it easy to complete all construction work with excellent results. These advances include the use of advanced technology such as unmanned aerial systems or better known as drones, since the purposes of this technology are to reduce costs, times and risks within construction sites.

This work will give us a glimpse of everything related to these systems, from the beginning in the use of this technology and how we can, efficiently and with the appropriate knowledge and training, have complete control of everything that happens throughout the development of the construction works. Also, the legislation governing the use of these unmanned aerial systems within Spanish territory will be discussed.

Just as this technology exists in various large-scale construction projects, these systems facilitate and allow control of what the management of the construction works represents in a more feasible and efficient way.

Also in this work we will talk about the various applications that these systems have in the construction sector and the use of these systems to have good results will also be described, such as maps or three-dimensional models that can be generated from the information collected by these aircrafts and the use of these models in the management of the construction works.

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Tabla de Contenido

4. Estado del Arte: Concepto UAV ... 13

4.1. Descripción de UAV ... 13

4.2. Descripción de UAS ... 13

4.3. Historia ... 14

4.4. Tipos de UAV ... 18

4.4.1. Sistemas de ala fija ... 18

4.4.2. Sistemas multirrotor ... 19

4.5. Partes de un UAV Multirrotor ... 21

5. Legislaciones ... 32

5.1. Legislación actual ... 32

5.1.1. Reglamento sobre uso de drones en España ... 32

5.1.2. Licencia para pilotear drones en el territorio español ... 33

5.1.3. Identificación ... 34

5.1.4. Matriculación y certificado de aeronavegabilidad ... 34

5.1.5. Requisitos para realizar vuelos de tipo de operaciones aéreas especializadas (tipo profesional) ... 34

5.1.6. Limitaciones en la operación de un vuelo... 36

5.2. Nueva legislación ... 37

5.2.1. Aplicabilidad del nuevo reglamento europeo. ... 38

5.2.2. Reglamentos Nuevos. ... 39

5.2.3. Reglamento Delegado 2019/945 ... 39

5.2.4. Clasificación de los sistemas aéreos no tripulados según su peso ... 40

5.2.5. Registro de aeronave ... 40

5.2.6. Registro para pilotos u operadores ... 40

5.2.7. Identificación electrónica remota directa ... 40

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6. Aplicaciones en el sector de la construcción ... 47

7. Ejemplo de mapeo y modelado 3D por drones con fotogrametría ... 57

7.1. Fotogrametría con drones ... 57

7.2. Creación de mapas y modelos 3D con la utilización de drones ... 58

7.2.1. Equipo necesario ... 58

7.2.2. Requerimientos que deben tener los datos (imágenes) para su debido procesamiento ………62

7.2.3. Planificación del sobrevuelo del área a mapear ... 62

7.2.4. Realización del vuelo ... 73

7.2.5. Resultado final del mapa y modelo 3D ... 78

7.2.6. Demostración de un modelo 3D sobre la construcción de un edificio. ... 80

7.2.7. Precisión de los modelos generados por drones. ... 83

7.2.8. Recomendaciones para obtener modelos 3D con drones con mayor detalle y precisión. ………85

7.3. Aplicación de los mapas y modelos 3D generados con dron para la gestión de obras de construcción ... 91

7.3.1. Uso de mapas y modelos 3D generados con dron en la etapa pre constructiva de una obra de construcción ... 92

7.3.2. Uso de mapas y modelos 3D generados con dron en la etapa constructiva de una obra de construcción ... 103

7.3.3. Uso de mapas y modelos 3D generados con dron en la etapa post construcción de una obra de construcción ... 111

7.4. Costos de Implementación ... 112

8. Inconvenientes al utilizar drones ... 113

9. Conclusiones y Futuras líneas de investigación ... 115

9.1. Conclusión general ... 115

9.2. Conclusiones específicas ... 115

9.3. Futuras líneas de investigación ... 116

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Tabla de Figuras

Figura 1. Imagen ilustrativa de los principales componentes de los sistemas aéreos no tripulados.

Fuente: Elaboración propia. ... 13

Figura 2. Imagen ilustrativa de la aeronave "Kettering Bug". Fuente: ... 15

Figura 3. Imagen ilustrativa de la aeronave "Hewitt-Sperry". Fuente: ... 15

Figura 4. Imagen del drone Parrot AR Drone. Fuente: Parrot. ... 17

Figura 5. Vehículo aéreo no tripulado de ala fija. Fuente: ... 18

Figura 6. Ejemplo de un cuadricóptero. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes. ... 20

Figura 7. Ejemplo de un hexacoptero. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes. ... 20

Figura 8. Ejemplo de un octacoptero. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes. ... 20

Figura 9. Imagen ilustrativa de un motor trifásico de dron. Fuente: Imagen obtenida de Google Imágenes. ... 23

Figura 10. Imagen ilustrativa de hélices de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes. ... 24

Figura 11. Imagen ilustrativa de una placa controladora de vuelo de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google Imágenes. ... 25

Figura 12. Imagen ilustrativa de un transmisor de video de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes... 27

Figura 13. Imagen ilustrativa de un gimbal. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes. ... 28

Figura 14. Imagen ilustrativa de un regulador de velocidad de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes... 30

Figura 15. Imagen ilustrativa de un transmisor o controlador de un dron. Fuente: Imagen obtenida de DJI. ... 31

Figura 16. Imagen ilustrativa de un receptor de señal de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google Imágenes. ... 31

Figura 17. Categorías de uso según nuevo reglamento europeo. Fuente: Imagen obtenida de AESA. ... 42

Figura 18. Subcategorías presentes en la categoría de uso Abierto. Fuente: Imagen obtenida de AESA. ... 44

Figura 19. Esquema de requisitos operacionales según la naturaleza del vuelo dentro de la categoría especifica. Fuente: Imagen obtenida de AESA. ... 45

Figura 20. Imagen ilustrativa de inspección de puente con dron. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes. ... 50

Figura 21. Imagen ilustrativa de maquinaria que se utiliza para inspeccionar puentes. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes. ... 50

Figura 22. Imagen de dron Parrot Anafi. Fuente: Imagen obtenida de Google Imagenes. ... 50

Figura 23. Imagen ilustrativa de dron Skydio 2. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes. ... 51

Figura 24. Imagen de inspección de puente capturada con dron Skydio 2. Fuente: WPRI 12 News and Mark Jones/Metropolitan Transportation Comision ... 52

Figura 25. Imagen durante inspección de puente capturada con dron Skydio 2. Fuente: WPRI 12 News and Mark Jones/Metropolitan Transportation Comision ... 52

Figura 26. Imagen de inspección de uniones en puente capturada con dron Skydio 2. Fuente: WPRI 12 News and Mark Jones/Metropolitan Transportation Comision ... 52

Figura 27. Imagen aérea de un proyecto de construcción. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes. ... 55

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Figura 29. Muestra de pantalla de aplicación móvil DroneDeploy. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 63 Figura 30. Demostración de icono para iniciar un proyecto nuevo. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 63 Figura 31. Ilustración sobre botón para crear un proyecto en aplicación móvil. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 64 Figura 32. Ventana para introducir nombre del proyecto a crear. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 65 Figura 33. Botón para crear un mapa o modelo. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 65 Figura 34. Demostración sobre definición de perímetro a mapear. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 68 Figura 35. Demostración de datos del plan de vuelo. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 68 Figura 36. Demostración de datos del plan de vuelo. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 69 Figura 37. Demostración sobre botón de configuraciones avanzadas del vuelo. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 70 Figura 38. Demostración sobre configuración de porcentaje de superposición de las imágenes. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 71 Figura 39. Botones de configuración para capturar información para modelos en 3D. Fuente:

Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 72 Figura 40. Demostración de la variación de los datos de vuelo al disminuir la altura de este. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 73 Figura 41. Fotografía aerea del sitio a mapear. Fuente: Elaboración propia... 74 Figura 42. Fotografía del dron a utilizar para el levantamiento de imágenes. Fuente: Elaboración propia. ... 74 Figura 43. Demostración del tamaño del drone utilizado. Fuente: Elaboración propia. ... 74 Figura 44. Vista de la apiclación durante la ejecución del vuelo de levantamiento de imágenes. Fuente: Elaboración propia desde aplicación móvil DroneDeploy. ... 75 Figura 45. Demostración de página principal de la plataforma DroneDeploy. Fuente: Elaboración propia desde plataforma DroneDeploy. ... 76 Figura 46. Muestra de la plataforma al seleccionar las imágenes obtenidas. Fuente: Elaboración propia desde plataforma DroneDeploy. ... 77 Figura 47. Demostración del mapa generado. Fuente: Elaboración propia desde plataforma

DroneDeploy. ... 78 Figura 48. Demostración del modelo en 3D del mapa generado. Fuente: Elaboración propia desde paltaforma DroneDeploy. ... 79 Figura 49. Demostración de modelo 3D generado. Fuente: Elaboración propia desde plataforma DroneDeploy. ... 80 Figura 50. Demostración de fotografía obtenida durante el vuelo. Fuente: Elaboración propia. ... 81 Figura 51. Demostración del modelo 3D generado sobre la edificación. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 82 Figura 52. Demostración del nivel de detalle del modelo 3D. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 82 Figura 53. Demostración del nivel de detalle del modelo 3D. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 83

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Figura 55. Medición realizada en sitio. Fuente: Elaboración propia. ... 84 Figura 56. Medición realizada en el modelo desde la plataforma Drone Deploy. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 84 Figura 57. Demostración de falta de información en el modelo 3D. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 85 Figura 58. Demostración de mejora en detalle del modelo 3D. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 86 Figura 59. Esquema sobre vuelo a realiza sobre el objeto a modelar. Fuente: Elaboración propia. .. 87 Figura 60. Esquema sobre segundo vuelo para obtener un modelo 3D de mejor calidad. Fuente: Elaboración propia. ... 88 Figura 61. Esquema sobre tercer vuelo a realizar para obtener un modelo 3D de mejor calidad. Fuente: Elaboración propia. ... 89 Figura 62. Esquema sobre este vuelo alrededor del objeto a modelar. Fuente: Elaboración propia. 89 Figura 63. Comparación del levantamiento tradicional con estación total y el levantamiento con drones. Fuente: Elaboración propia. Información: Drone Deploy. ... 94 Figura 64. Imagen satelital del área utilizada para realizar el levantamiento. Fuente: Google Maps. 95 Figura 65. Mapa de alta resolución de la zona. Fuente: Elaboración propia mediante plataforma Drone Deploy. ... 96 Figura 66. Mapa que indica las diferentes elevaciones en área del levantamiento. Fuente:

Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 97 Figura 67. Mapa con demostración de variación en el nivel del terreno. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 98 Figura 68. Datos de elevación de línea trazada en el mapa. Fuente: Elaboración propia desde

plataforma Drone Deploy. ... 98 Figura 69. Datos del perfil de elevación de la línea trazada en el mapa. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 98 Figura 70. Demostración de la vista en 3D del modelo. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 99 Figura 71. Mapa en AutoCAD obtenido de la información recopilada con dron, con curvas de nivel a cada 0,25 metros. Fuente: Elaboración propia desde AutoCAD. ... 100 Figura 72. Ejemplo de mapa con información sobre él en plataforma DroneDeploy. Fuente:

Plataforma DroneDeploy. ... 102 Figura 73. Demostración de comparación de imágenes de una obra en fechas etapas diferentes. Fuente: Plataforma Drone Deploy. ... 105 Figura 74. Muestra de conos de material en el sitio. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 106 Figura 75. Demostración de cálculo de volumen desde la plataforma. Fuente: Elaboración propia desde plataforma Drone Deploy. ... 106 Figura 76. Ejemplo de medición de área en obra. Fuente: Plataforma Drone Deploy. ... 107 Figura 77. Demostración de mapa con diferentes tipos de anotaciones. Fuente: Plataforma Drone Deploy. ... 108 Figura 78. Fotografía aérea de una obra de construcción. Fuente: Plataforma Drone Deploy. ... 109

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1. Introducción

La tecnología ha incursionado en todos los campos del quehacer humano, razón por la cual la industria de la construcción no ha sido la excepción y para ello se apoya, entre otras herramientas, con la utilización de UAS (Unmanned aerial systems por sus siglas en inglés o sistema aéreo no tripulado en español) o mejor conocidos como drones. Los UAS pueden moverse con mayor velocidad que las personas a áreas de trabajo difíciles de alcanzar y pueden equiparse con dispositivos como cámaras de video, sensores, radares y hardware de comunicación para transferir datos en tiempo real. Con la utilización de UAS se facilitará aumentar la frecuencia de las inspecciones en sitios de construcción y observar áreas de difícil acceso, con lo cual debe mejorar considerablemente el desempeño de la gestión de las obras de construcción.

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2. Objetivos

2.1. Objetivo general

- Estudiar, explorar, analizar y presentar los usos y el potencial que ofrecen los sistemas aéreos no tripulados en el sector de la construcción.

2.2. Objetivos específicos

- Exponer una descripción general sobre los sistemas aéreos no tripulados.

- Revisar la legislación española existente sobre el uso de los sistemas aéreos no tripulados.

- Explorar los diferentes usos que tienen los sistemas aéreos no tripulados en el sector de la construcción.

- Estudiar las ventajas e inconvenientes que tienen el uso de estos sistemas en las obras de construcción.

- Poner en práctica una de las aplicaciones que proporcionan los sistemas aéreos no tripulados en la construcción.

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3. Metodología

Para la realización de este trabajo de investigación se ha optado por recopilar información a partir de conferencias en línea y webinars sobre el tema en estudio, así como también de la recopilación de información de diversas fuentes bibliográficas.

Adicionalmente, también se ha puesto a prueba las posibilidades que ofrecen los drones en el sector de la construcción. A través de la utilización de un dron para recopilar información en imágenes y posteriormente hacer su debido procesado utilizando la plataforma Drone Deploy, que es una de las varias plataformas que existen para el procesado de este tipo de información para generar mapas y modelos 3D a partir de las imágenes obtenidas.

En total se realizaron 3 levantamientos con dron de 3 sitios diferentes, los cuales se mostrarán a lo largo de este trabajo para demostrar el uso de esta tecnología y su utilidad.

Se tuvo la intención de realizar levantamientos en una obra de construcción concretamente, pero debido a la pandemia del COVID-19 no se pudo conseguir la oportunidad de realizar esta tarea, ya que las obras de construcción estuvieron suspendidas debido a la pandemia.

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4. Estado del Arte: Concepto UAV

4.1. Descripción de UAV

Un vehículo aéreo no tripulado (UAV, por sus siglas en ingles de unmanned aerial vehicule), o mejor conocido como dron, es una aeronave sin piloto humano a bordo y un tipo de vehículo no tripulado. En otras palabras, es la aeronave que realiza el sobrevuelo para recopilar los datos e imágenes requeridas en la misión de vuelo y son el principal componente de un sistema aéreo no tripulado (UAS).

4.2. Descripción de UAS

Un sistema aéreo no tripulado (UAS, por sus siglas en ingles de unmanned aerial system) es el paquete completo necesario para poder operar el sistema. Este sistema incluye el vehículo aéreo no tripulado (UAV), el sistema de control desde la tierra, un sistema de comunicaciones entre los dos componentes mencionados anteriormente, el sistema de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en ingles de global positioning system) que comúnmente viene incorporado en el vehículo aéreo no tripulado, todo el software requerido para el funcionamiento de la aeronave, las habilidades necesarias para operar el sistema completo y las herramientas necesarias para el mantenimiento del mismo.

. 4.3. Historia

La palabra en inglés “drone” quiere decir en español “zumbido”, ya que el sonido que emite un “drone” con sus rotores al volar es muy parecido a un zumbido. Sin embargo, la palabra “drone” es utilizada actualmente para referirse a los vehículos aéreos no tripulados o UAV, que se refiere a Unmanned aerial vehicule por sus siglas en ingles.

Los vehículos aéreos no tripulados tienen su origen en el año 1849 cuando las tropas del ejército austriaco lanzaron un ataque compuesto por doscientos globos aerostáticos, no tripulados y cargados con explosivos, sobre la ciudad de Venecia en Italia.

En el año 1896, Samuel P. Langley creó unos modelos de aeronaves que funcionaban con el impulso de motores de vapor, que eran no tripulados por pilotos y consiguieron realizar un vuelo exitoso en Washington D.C..

En 1898, el ejército estadounidense ató una cámara a una cometa y creó las primeras fotos de reconocimiento aéreo de la historia. Y seguido en el mismo año, el inventor Nikola Tesla patentó el primer vehículo a control remoto. Estos hechos serían fundamentales para el desarrollo de los UAV.

Durante la Primera Guerra Mundial, la tecnología de cometas y cámaras se usó sin éxito, mientras que inventores y científicos como Elmer Ambrose, Archibald Low y Charles Kettering buscaban formas de crear un vehículo aéreo no tripulado que pudiera atacar y espiar al enemigo. Construyendo aeronaves como el “Kettering Bug” (Figura 2), el avión automático “Hewit-Sperry” (Figura 3) y el “Ruston Proctor Aerial Target”. El “Kettering Bug” fue el proyecto más exitoso de los tres prototipos y era capaz de volar hasta 80 kilómetros con 82 kilogramos de explosivos de carga. Sin embargo, nunca fueron utilizados en un campo

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de batalla y al final de la guerra en 1918, los programas de desarrollo de UAV fueron cancelados.

La Marina de los Estados Unidos experimentó con aeronaves a control remoto en la década de 1930 al inventar el Curtiss N2C-2, una aeronave que fue pilotada desde otra aeronave tripulada y que entró en servicio en el año 1938.

Durante la Segunda Guerra Mundial en 1941, la Fábrica de Aviones Navales de la Marina de los Estados Unidos fabricó una aeronave no tripulada de ataque que incorporaba una cámara de televisión. Y un año después, la misma aeronave no tripulada lanzó un ataque exitoso contra los destructores enemigos.

En 1943, el “Fritz X”, un arma de control remoto utilizada por el ejército alemán, asustaba a Europa desde los campos de batalla europeos. Posteriormente en 1944, las tropas estadounidenses y alemanas implementaron cuidadosamente torpedos completamente controlados por ondas de radio. Cabe señalar que, durante la Segunda Guerra Mundial, las aeronaves no tripuladas causaron una gran controversia, porque aunque estas aeronaves demostraron ser efectivas, las potencias participantes de esta batalla decidieron no invertir

Figura 3. Imagen ilustrativa de la aeronave "Kettering Bug". Fuente:

Figura 2. Imagen ilustrativa de la aeronave "Hewitt-Sperry". Fuente:

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en el desarrollo de estas aeronaves, por el temor que tenían a que la producción en masa de estas provocaran una guerra mucho más complicada y violenta. Sin embargo, cuando el conflicto terminó en 1945, la gran cantidad de pilotos muertos en la batalla hizo que las milicias cambiaran de opinión, con la esperanza de utilizar vehículos no tripulados para salvar vidas.

Durante la Guerra Fría, el gobierno de los Estados Unidos fabricó aeronaves no tripuladas llamadas "Lightning bug" en inglés o luciérnagas en español, que fueron ampliamente utilizados como armas en la Guerra de Vietnam y como espías en la Cuba comunista.

En las décadas de 1970 y 1980, los drones se consideraban una tecnología viable, y se crearon modelos como los drones “Aquila RPV Drone” y el “F-4 Phantom”, que eran más rápidos que cualquier dron visto hasta esa fecha. Siendo más manejables, más efectivos y basados en el desarrollo de drones depredadores diseñados en la década de 1990, podían realizar espionaje, tomar fotografías y atacar al enemigo.

Un hecho elemental que hizo que los drones, especialmente los drones depredadores, llamaran la atención del mundo en el año 2002, fue cuando los drones estadounidenses capturaron imágenes presuntamente de Osama Bin Laden. Esto condujo a una operación militar a gran escala y fallida, tratando de capturarlo, y al mismo tiempo demostrando el uso potencial que podían alcanzar los vehículos aéreos no tripulados al mundo entero.

En el año 2006, la Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos (FAA) emitió las licencias necesarias para comercializar drones al público en general. Por supuesto, estos no tenían armas y se lanzaron con el fin para obtener imágenes y videos aéreos

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Además, el diseño de drones comerciales es muy diferente del diseño de drones militares, porque el primero suele ser un es un sistema pequeño con cuatro hélices en cada extremo, mientras que el segundo se parece más a un avión en miniatura, generalmente con alas fijas.

En el año 2010, la compañía francesa Parrot lanzó el “Parrot AR Drone” (Figura 4), el primer UAV que podía ser controlado a través de Wi-Fi y una aplicación móvil, ya que antes todos estos vehículos de manejaban con radio control.

En 2016, el dron “Phantom 4” de la compañía china DJI integró la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. Lo que les dio a los drones las capacidades de evitar obstáculos y rastrear personas y animales sin la necesidad de una señal GPS que lo guie.

Durante los últimos años los drones se han hecho increíblemente populares y todo tipo de asombrosos modelos han salidos a la venta, como el mini drone DJI Mavic Spark que se puede controlar con los movimientos de la mano. Así como también el “Parrot Anafi” capaz de captar imágenes increíbles en 4K.

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Se ha podido observar que el origen de este maravilloso invento se encuentra en la guerra. Sin embargo, actualmente estas aeronaves se han convertido en herramientas muy útiles en diversos sectores y uno de los que más se ha beneficiado de estas herramientas es el sector de la construcción.

4.4. Tipos de UAV

Entre los principales tipos de vehículos aéreos no tripulados se encuentran los de sistema de ala fija y los de sistema multirrotor. La mayoría de estas aeronaves existentes se pueden clasificar dentro de estos dos tipos mencionados. Adicionalmente existen otros tipos como los sistemas híbridos y ornitópteros.

4.4.1. Sistemas de ala fija

El termino de “ala fija” es utilizado principalmente en la industria de la aviación para definir a las aeronaves que utilizan alas fijas, como lo expresa literalmente su nombre, y estáticas en combinación con la velocidad para generar elevación. En la figura 5 se puede observar un ejemplo de estos tipos de aeronaves con sistema de ala fija.

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4.4.2. Sistemas multirrotor

Los sistemas multirrotor son un subconjunto de las aeronaves que utilizan rotor como principal medio de propulsión para poder generar elevación. Un ejemplo común de estos tipos de aeronaves que son propulsados por medio de un rotor, es el helicóptero. Los vehículos aéreos no tripulados que utilizan sistemas de rotor como propulsor suelen equipar múltiples pequeños rotores, que son necesarios para su estabilidad durante el vuelo, y por consiguiente se les conoce con el nombre de sistemas multirrotor. Comúnmente estos UAV mulitrrotor incorporan al menos cuatro rotores para mantenerse con estabilidad durante el vuelo.

En estos tipos de UAV el ángulo de los rotores no varía y el control de los movimientos de la aeronave se genera por medio de la variación de velocidad de rotación en cada uno de los rotores de la aeronave, para así cambiar el empuje y el par que produce cada rotor.

De estos tipos de sistemas multirrotor comúnmente existen de cuatro, seis y ocho hélices, que son conocidos con los nombres de cuadricópteros, hexacópteros y octacópteros respectivamente. (Figuras 6, 7 y 8)

Estos tipos de sistemas multirrotor, junto con una cámara incorporada, son los más utilizados actualmente para la realización de tomas fotográficas y videográficas aéreas, y por consiguiente los más utilizados para realizar inspecciones y recopilar información desde tomas aéreas en la construcción.

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Figura 6. Ejemplo de un cuadricóptero. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes.

Figura 7. Ejemplo de un hexacoptero. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes.

. 4.5. Partes de un UAV Multirrotor

Como todo aparato que tiene partes mecánicas o electrónicas se debe de conocer muy bien sus componentes y partes, para poder realizar un debido uso del mismo y de manera segura. Además, es importante conocer sus componentes y funcionamiento para tener una mayor confianza a la hora de volar el dron y lograr tener una mayor comodidad al momento de realizar los sobrevuelos.

Como operador de un dron, se deberá de realizar inspecciones de manera periódica y antes de realizar cualquier vuelo con este y ver que todas sus partes y componentes estén en un óptimo estado. Por ende, se debe de tener un conocimiento básico sobre sus componentes y que función tiene cada uno de ellos.

A continuación, se mencionarán los principales componentes que forman parte de un dron multirrotor, qué son los tipos de drones que habitualmente se utilizan con mayor frecuencia en el ámbito de la construcción, y su correspondiente función.

- Chasis

Es la estructura principal o el cuerpo del dron. Se encarga de soportar todos los demás componentes de la aeronave. Esta estructura principal puede ser de diferentes formas y precisamente por la forma del chasis es que el dron puede ser denominado como cuadricóptero, hexacóptero u octocóptero. Esto es porque dependiendo de la forma va a tener los brazos para la cantidad de motores que tiene.

El chasis de un dron se suele encontrar fabricado con tres tipos de materiales diferentes. Estos tres materiales son la fibra de carbono, la fibra de vidrio y el plástico.

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Los chasis fabricados con fibra de carbono son los más resistentes y pesados comparados entre los demás materiales y a la vez son los más costosos. Por lo general los drones fabricados con un chasis de este material suelen ser los más robustos y duraderos, hechos para desarrollar trabajos de carácter profesional de distintas industrias.

Los fabricados con fibra de vidrio no poseen una resistencia tan alta como los de fibra de carbono, estos son un poco más débiles y menos resistentes. Sin embargo, los de fibra de vidrio son más ligeros y tienen un menor costo debido al material.

También, se encuentran los chasis fabricados de plástico, los drones más comerciales suelen tener un chasis de plástico debido a su bajo costo de fabricación y por esto son los que comúnmente se pueden encontrar en el mercado.

Además, los drones de carácter más profesional suelen tener un chasis fabricado de fibra de carbono, combinando este en formas de tubos o placas uniéndolos con tornillos y demás componentes.

- Motores

Estos son los que se encargan de mantener al dron en el aire al proporcionarle la rotación requerida a las hélices. Esta rotación se produce cuando los motores transforman la energía eléctrica, que reciben, en un movimiento circular y como resultado produce la rotación de las hélices que produce un empuje vertical que permite que el dron alcance elevarse. Los más utilizados en el mundo de los drones suelen ser los motores eléctricos, que utilizan una bobina para hacer fluir la corriente eléctrica.

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• Trifásicos o mejor conocidos por su nombre en inglés como motores tipo “brushless” son más costosos en comparación a los bifásicos, pero al mismo tiempo son más potentes, más precisos y más eficientes, ya que generan una mayor duración de la batería con la misma potencia. Además, tienen un rango de velocidad de giro o de rotación más amplio y generan menos interferencias electromagnéticas. Y cuentan con un mayor tiempo de vida útil. La mayoría de los drones actuales utilizan estos tipos de motores trifásicos.

• Bifásicos o conocidos en inglés como motores tipo “brushed” son más económicos y cuentan con escobillas fabricadas con un material conductor que transfiere la electricidad a la bobina para generar un campo magnético y así provocar la rotación del motor. Estos tienen hasta tres veces el peso de un motor sin escobillas (bifásico) siendo esto contraproducente al tener que elevar más peso en el sistema del dron y sus escobillas se desgastan con el uso, generan más calor y generan corrientes parásitas que pueden generar interferencias.

Figura 9. Imagen ilustrativa de un motor trifásico de dron. Fuente: Imagen obtenida de Google Imágenes.

. - Hélices

Estas se encargan de elevar y mantener al dron en el aire al igual como en los helicópteros. Las mismas van adheridas a los motores y son giradas por la potencia que generan los motores. Existen hélices de dos aspas y de tres aspas, las hélices de dos aspas son las más utilizadas comúnmente al utilizar menos energía y hacen un papel más eficiente que las de tres aspas. Sin embargo, las hélices de tres aspas le proporcionan una mayor estabilidad al dron, pero consumen más energía. También, entre mayor sea la longitud de la hélice, mayor es el empuje que genera, pero mayor es el consumo de corriente eléctrica en el motor.

Normalmente están fabricadas con material plástico, pero también se pueden encontrar de fibra de carbono, que son más resistentes en caso de accidente. Siempre se recomienda tener varios juegos de repuestos de hélices, ya que son el componente más expuesto y susceptible a recibir daños en caso de que el dron tenga algún tipo de accidente.

- Placa controladora de vuelo

La placa controladora de vuelo es el cerebro de un dron. Es un ordenador integrado que se encarga de controlar y dar órdenes a todos los movimientos del dron. Estas órdenes son enviadas por el operador del dron desde el control remoto y la placa controladora se encarga

Figura 10. Imagen ilustrativa de hélices de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes.

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de recibirlas y enviárselas a los demás componentes del dron, como por ejemplo la potencia de cada uno de los motores para aumentar o disminuir la velocidad o altitud del dron, o incluso para cambiar la dirección de vuelo.

Esta placa controladora también se encarga de recoger todos los datos del sistema del dron demandados por los demás componentes del mismo, ya sea la posición del dron en coordenadas GPS, la velocidad, la altitud y demás datos.

- GPS o Sistema de posicionamiento global

GPS quiere decir sistema de posicionamiento global por sus siglas en inglés. El sensor GPS en un dron se encarga de recoger los datos sobre la ubicación de éste, proporcionando la latitud, longitud y elevación en cada momento, es decir en tiempo real, de un vuelo. Esta información la recibe por vía satélite y es transferida a la placa de control de vuelo. Con esta información sobre la posición en tiempo real la placa controladora de vuelo puede enviar información a los motores para que el dron pueda mantener su posición con precisión y no desplazarse. Por ejemplo, al volar con viento el GPS se encarga de amarrar al dron a la posición en la que se encuentra y evitar de que el viento lo desplace en el aire.

Figura 11. Imagen ilustrativa de una placa controladora de vuelo de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google Imágenes.

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También el GPS se encarga de registrar la ubicación exacta desde donde despega el dron para que este pueda volver y aterrizar en su ubicación de despegue de forma autónoma. Adicionalmente, funciona para los drones que tienen la capacidad de realizar vuelos programados para que la misión se realice con éxito, ya que la programación del vuelo está basada en posiciones con coordenadas previamente fijadas y el GPS hace posible que el dron siga estos puntos durante el vuelo.

En conclusión, este componente permite que los vuelos a realizar sean mucho más seguros y precisos. Actualmente todos los drones de uso profesional suelen tener GPS.

- Acelerómetro

El acelerómetro es el componente que se encarga de medir y registrar la aceleración estática y la aceleración dinámica del dron. La aceleración estática la registra sobre el eje vertical de la aeronave y la aceleración dinámica la mide en el eje horizontal de este, es decir en el plano horizontal “X” y “Y”.

- Altímetro

Este sensor se encarga de regular de manera automática la altura durante el vuelo. Con este regulador de altura el dron puede ser capaz de mantener su altura y desplazarlo a diferentes direcciones o incluso girar y el altímetro se encarga de que se mantenga en la altura que haya seleccionado el operador.

- Giroscopio

Es el componente del dron que se encarga de medir y registrar los ángulos de ubicación de éste con respecto al horizonte. Comúnmente, este componente trabaja en conjunto con

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el acelerómetro, el acelerómetro se encarga de estimar la posición del dron y el giroscopio calcula el ángulo en el que se encuentra con respecto al horizonte.

- Brújula

Los drones tienen incorporados entre sus componentes una brújula electrónica que se encarga de registrar el rumbo y medir la dirección del campo magnético de la tierra para proporcionar la orientación del dron con respecto al norte magnético.

La brújula electrónica generalmente se coloca apartada de la batería y de los cables que distribuyen la energía, puesto que la corriente que pasa a través de estos generan un campo magnético que puede provocar interferencias en la brújula.

- Transmisor de video

El transmisor de video se encarga de mandar las imágenes de lo que observa la cámara del dron en tiempo real. Le permite al operador observar todo lo que ve el dron como si estuviera dentro de él. El transmisor va conectado a la cámara y a la fuente de alimentación del dron, que es la batería, para transmitir al receptor de video. El receptor de video se encuentra en tierra junto con el operador del dron y tiene la función de recibir la señal transmitida por el transmisor desde el dron.

Figura 12. Imagen ilustrativa de un transmisor de video de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes.

. - Gimbal

Es el componente que conecta la cámara al dron y se puede observar en la figura 13. Su función es mantener a la cámara estabilizada y nivelada en sus tres ejes durante el vuelo. Permite controlar el giro de la cámara en sus ejes x, y y z desde el control remoto. Adicionalmente, evita de que los movimientos del dron, las vibraciones de los motores y el empuje del viento alteren la estabilidad de la cámara.

- Cámara

Este elemento se encarga de capturar las fotografías y videos aéreos que generan los drones. La cámara en conjunto con el transmisor de video permite tener una visual en un plano de primera persona durante el vuelo del dron en tiempo real. Actualmente existen drones que poseen cámaras de muy alta resolución y calidad. También, la cámara puede venir ya integrada con el dron o hay drones que tienen la posibilidad de montarle una cámara en caso de querer imágenes de mayor calidad.

Figura 13. Imagen ilustrativa de un gimbal. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes.

. - Batería

La batería es uno de los componentes más importantes, ya que estas le dan la energía que requieren todos los componentes del dron para funcionar, desde los motores hasta la cámara. Las baterías para drones generalmente están fabricadas de polímero de litio conocidas como baterías de Li-Po, estas las hace muy delicadas ya que son inflamables y muy susceptibles a daños si no se cuidan adecuadamente. Siempre es recomendable tener varias baterías de repuesto para poder tener más tiempo de vuelo.

- Tren de aterrizaje

El tren de aterrizaje es una de las partes importantes para evitar daños en los demás componentes. Este permite que el dron se apoye y hace que se mantenga una distancia segura con el suelo y así evitar daños, por ejemplo, a la cámara que es un componente que está expuesto en la parte inferior del dron. Usualmente el tren de aterrizaje viene siendo en forma de patas y en estas se suelen incorporar las antenas del dron.

Estas patas pueden encontrarse de forma retractiles en algunos drones pero usualmente suelen ser fijas.

- Regulador de velocidad

Se encarga de asegurar a que los motores del dron giren a la velocidad requerida a través de un circuito eléctrico. También, regula la velocidad y dirección de los motores e incluso los frena si es requerido para hacer algún movimiento durante el vuelo.

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- Receptor y emisor de señal

El receptor de señal tiene la función de recibir todos los comandos o instrucciones y transmitírselas al controlador de vuelo y este último se lo transmite a los demás componentes, por ejemplo, a los motores en caso de que la instrucción sea elevar la potencia para alcanzar una mayor elevación. Estas instrucciones son enviadas desde el emisor de señal, que en este caso será el control remoto, que se encuentra en tierra controlado por el operador del dron. Los comandos o instrucciones a transmitir pueden ser cualquier tipo de movimiento del dron, tomar una fotografía, iniciar una grabación de video e incluso controlar los movimientos de la cámara.

Los controles remotos de drones que se utilizan para realizar trabajos relacionados a la ingeniería tienen incorporados una pantalla o se les conecta un móvil o tablet para poder ver en tiempo real las imágenes que ve el dron.

Figura 14. Imagen ilustrativa de un regulador de velocidad de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes.

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Figura 16. Imagen ilustrativa de un receptor de señal de un dron. Fuente: Imagen obtenida de Google Imágenes.

Figura 15. Imagen ilustrativa de un transmisor o controlador de un dron. Fuente: Imagen obtenida de DJI.

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5. Legislaciones

En este apartado se presentan las normativas o legislaciones que regulan el uso de los sistemas aéreos no tripulados dentro del territorio español. En el mismo se presentan dos legislaciones ya que actualmente el uso de estos sistemas está regulado por una legislación española emitida por el Real Decreto 1036/2017.

Sin embargo, a partir del 31 de diciembre de 2020 entrará a regir el reglamento europeo que uniformará y regulará toda la materia relacionada a las aeronaves no tripuladas dentro del territorio europeo, el cual reemplazará el Real Decreto 1036/2017.

5.1. Legislación actual

En este apartado se hablará sobre la legislación que actualmente regula el uso de UAS dentro del territorio español.

5.1.1. Reglamento sobre uso de drones en España

En España la entidad a cargo del control y regulación del manejo de los vehículos aéreos no tripulados es la Agencia Estatal de Seguridad Aérea (AESA). Esta agencia estatal es la encargada de la seguridad de la aviación civil en el ámbito de todo el territorio español. Actualmente, AESA regula el uso de los drones dentro del territorio español mediante el Real Decreto 1036/2017 del 15 de diciembre. El mencionado Real Decreto modifica al anterior Real Decreto 552/2014 del 27 de junio previamente existente.

Este nuevo Real Decreto 1036/2017 permite un mayor grado de posibilidades para realizar vuelos de carácter profesional, precisamente en vuelos realizados sobre zonas urbanas y para la posibilidad de realizar vuelos nocturnos. Puesto que la normativa anterior, el Real Decreto 552/2014, establecía requerimientos muy estrictos para realizar vuelos de

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carácter profesional y no contemplaba a los vuelos realizados de tipo recreativos. Además, dejaba muchos vacíos al no contemplar una gran cantidad de los posibles escenarios que se podían presentar a la hora de realizar un vuelo.

5.1.2. Licencia para pilotear drones en el territorio español

Para poder realizar vuelos de estas aeronaves de carácter profesional, es obligatorio poseer una licencia para pilotar drones en España y estar registrado como operador oficial de drones en el registro que lleva la Agencia Estatal de Seguridad Aérea.

Así como es obligatorio tener una licencia para drones, también es obligatorio tener un certificado médico de clase LAPL si el peso de la aeronave a operar es menor a 25 kg y se requiere un certificado de clase II si la aeronave tiene un peso mayor a 25 kg.

El certificado médico clase LAPL consiste en una exploración física con electrocardiograma, una exploración visual, un examen otorrinolaringológico y un examen de análisis de sangre completo junto con detección de drogas en la orina. En este caso solo trataremos este tipo de examen ya que para el sector de la construcción generalmente se utilizan drones con peso menor a los 25 kg.

Sin embargo, la normativa indica que para los vuelos de drones para usos recreativos solamente se requiere tener los conocimientos básicos para manejar el dron de manera segura. Estos conocimientos se validan por medio de una organización de entrenamiento aprobada por la Agencia Estatal de Seguridad Aérea. Para que un vehículo aéreo no tripulado sea considerado para uso de tipo recreativo debe tener un peso inferior a 2 kg.

Al utilizar como herramienta un dron en la construcción, su uso es considerado como un tipo de uso profesional según la normativa y por esto para poder utilizarlo en el sector de

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la construcción se deben de cumplir los lineamientos y requisitos establecidos en la normativa para el uso adecuado de estas aeronaves de carácter profesional.

5.1.3. Identificación

Las aeronaves pilotadas a control remoto (RPA) deberán incorporar en su estructura una placa de identificación que sea ignífuga, en la misma deberá constar la identificación de la aeronave con los siguientes datos:

• Nombre del fabricante • Tipo de aeronave • Modelo de la aeronave

• Número de serie de la aeronave

• Nombre del operador o piloto de la aeronave

• Datos de contacto del operador o piloto de la aeronave

5.1.4. Matriculación y certificado de aeronavegabilidad

Las aeronaves pilotadas por control remoto (RPA) con un peso máximo al momento del despegue que no sea superior a 25 kg quedan exceptuadas sobre los requisitos de inscripción en el Registro de Matrícula de Aeronaves Civiles y de la obtención del certificado de aeronavegabilidad.

5.1.5. Requisitos para realizar vuelos de tipo de operaciones aéreas especializadas (tipo

profesional)

Entre los parámetros requeridos a cumplir para realizar vuelos de tipo profesional en zonas sobre aglomeraciones de edificios como en ciudades, pueblos, lugares habitados o

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sobre reuniones de personas al aire libre, en espacio aéreo no controlado y fuera de una zona de información de vuelo se encuentran los siguientes:

• El peso máximo de la aeronave no deberá de ser mayor a 10 kg, por motivos de seguridad civil, patrimonial y estructural en caso de accidente.

• El vuelo deberá realizarse dentro del alcance visual del piloto (VLOS), este parámetro es a fin de evitar errores durante el vuelo y evitar cualquier tipo de accidente.

• La aeronave durante el vuelo solo podrá tener una altura máxima de 120 metros sobre el nivel del terreno o sobre el obstáculo más alto situado dentro de un radio de 600 metros de la aeronave.

• El vuelo deberá realizarse sobre una zona debidamente acotada en la superficie en la que se haya limitado el paso de personas y vehículos, manteniendo una distancia horizontal mínima de 50 metros respecto de edificios, estructuras y cualquier persona, con excepción al personal que esté involucrado en el desarrollo del vuelo.

• Se deberá de tener una autorización aprobada por parte de la Agencia Estatal de Seguridad Aérea para realizar este tipo de vuelos en zonas urbanas. El desobedecer este requisito podría incurrir en la aplicación de multas y restricción de licencia.

• La aeronave deberá tener algún dispositivo o sistema de amortiguación de caída en caso de accidente y así poder minimizar los posibles daños que podría causar.

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5.1.6. Limitaciones en la operación de un vuelo

No se podrán realizar vuelos de aeronaves pilotadas por control remoto (RPA) desde un vehículo en movimiento, con la excepción de que se tenga una previa planificación de la operación a realizar que garantice que en ningún momento se interponga cualquier obstáculo entre el piloto y la aeronave. Adicionalmente, que la velocidad del vehículo permita al piloto mantener la conciencia sobre la posición de la aeronave en el espacio aéreo y en relación con otros tráficos aéreos.

El piloto no podrá realizar sus funciones respecto a más de una aeronave al mismo tiempo.

En relación a las aéreas de protección y zonas de recuperación de la aeronave al momento de realizar un vuelo, el operador deberá establecer un área de protección para el despegue y aterrizaje de manera que en un radio mínimo de 10 metros, para aeronaves de aterrizaje y despegue vertical, no hayan personas que no estén en relación directa con la operación.

Por motivos de seguridad está prohibido llevar a bordo de una aeronave pilotada por control remoto (RPA) objetos y sustancias peligrosas.

Por último, está prohibido, sin permiso previo y expreso por el responsable de la infraestructura, el sobrevuelo por aeronaves pilotadas por control remoto (RPA) de instalaciones que tengan relación con la defensa nacional o seguridad del Estado, así como las actividades dentro de su zona de seguridad y sobre plantas nucleares.

Así como también el sobrevuelo por estas aeronaves de las instalaciones e infraestructuras críticas de la industria química, transporte, agua, energía y tecnologías de la

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información y comunicaciones tendrán prohibiciones y limitaciones que serán establecidas por el Secretario de Estado de Seguridad del Ministerio del Interior. Y, en cualquier caso, el sobrevuelo de estos tipos de instalaciones deberá realizarse a una altura mínima de 50 metros por encima de ellas y a una distancia horizontal mínima de 25 metros desde el eje en el caso infraestructuras lineales y a una distancia mínima de 10 metros al perímetro exterior en el resto de tipos de infraestructuras, a menos que se cuente con un permiso expreso por el responsable de la infraestructura.

5.2. Nueva legislación

En el presente año 2020 se comenzará a implementar el nuevo reglamento europeo que intenta normalizar las diversas normativas actuales de los países miembros a la Unión Europea y a la vez busca regular el uso civil de los sistemas aéreos no tripulados sin tener en cuenta el tamaño o peso de las aeronaves.

Con este nuevo reglamento podrá ser posible tener un regulador común que incluya la mayor cantidad de escenarios de operación de estas aeronaves y a la vez un reglamento que vaya acorde a la tecnología actual de estos sistemas.

En comparación a la regulación española vigente, este nuevo reglamento europeo dispone diferentes requisitos para la capacitación de operadores de estas aeronaves, sobre el proceso de registro para operadores nuevos y también sobre las características técnicas que requieren tener estas aeronaves para adquirir la certificación de conformidad europea (CE).

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5.2.1. Aplicabilidad del nuevo reglamento europeo.

Inicialmente, el cambio inicial estaba previsto para el 1 de julio de 2020, pero debido a la crisis sanitaria del CODVID-19, esta situación se ha visto obligada a posponerse, como es el caso de la mayoría de los eventos a nivel mundial.

Las nuevas fechas de implementación de este nuevo reglamento están establecidas en el Reglamento de Ejecución 2020/746, que actualiza las fechas previamente indicadas en el Reglamento de Ejecución 2019/947 y a la vez fija los nuevos plazos de adaptación.

Por consiguiente, las nuevas fechas de aplicación para el nuevo reglamento europeo sobre estos sistemas es el siguiente:

• A partir del 31 de diciembre de 2020 empieza la implementación parcial del nuevo reglamento europeo 2019/947 y también el nuevo registro europeo de operadores que en España deberá ser ante la AESA y EASA (European Union Aviation Safety Agency).

• A partir del 1 de enero de 2022 la actual normativa española (Real Decreto 1036/2017) dejará de estar vigente. Adicionalmente, esta fecha será el límite para realizar el cambio del registro de operador y la certificación de piloto al nuevo estándar que se impone en el nuevo reglamento.

• A partir del 1 de enero de 2023 solo se permitirá la comercialización de este tipo de aeronaves que dispongan el marcado de conformidad europea (CE) y será, también, la fecha límite para las operaciones de drones en los clubes y asociaciones de aeromodelismo de acuerdo con la normativa nacional.

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las aeronaves y personal de tipo militar, salvamento y búsqueda, agentes de aduanas, control de fronteras, guardacostas, policías, bomberos y los demás miembros de seguridad.

5.2.2. Reglamentos Nuevos.

Los nuevos reglamentos que entrarán en vigor en las fechas previamente mencionadas son los siguientes:

• Reglamento Delegado 2019/945, del 12 de marzo de 2019, que es enfocado en la regulación de las especificaciones y requerimientos que deben tener este tipo de aeronaves.

• Reglamento de Ejecución 2019/947, del 24 de mayo de 2019, está enfocado en regular los usos de las aeronaves no tripuladas por parte de los pilotos, tanto de carácter profesional o recreativo.

• Reglamento de Ejecución 2020/746, del 4 de junio de 2020, que modifica las fechas originales de implementación de estos nuevos reglamentos indicados en el Reglamento de Ejecución 2019/947.

5.2.3. Reglamento Delegado 2019/945

En este reglamento se detallan y normalizan las especificaciones técnicas y requisitos que deben tener, obligatoriamente, los sistemas aéreos no tripulados dentro de los tipos de uso según las categorías abierta, especifica y certificada.

También, se incluyen los sistemas, aplicaciones y accesorios que vienen con el dron. Adicionalmente, incorpora toda la información sobre seguridad y navegación que debe incluirse en el manual del dron.

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5.2.4. Clasificación de los sistemas aéreos no tripulados según su peso

El nuevo reglamento 2019/945 incluye una nueva clasificación de drones según su masa máxima al despegue, que se mencionan a continuación:

• C0: masa máxima al despegue menor a 250 gramos. • C1: masa máxima al despegue menor a 900 gramos. • C2: masa máxima al despegue menor a 4 kilogramos. • C3: masa máxima al despegue menor a 25 kilogramos. • C4: masa máxima al despegue mayor a 25 kilogramos.

5.2.5. Registro de aeronave

Todas las aeronaves no tripuladas que tengan un diseño que este sujeto a certificación según el anexo 7 de la OACI, deberán de registrarse.

5.2.6. Registro para pilotos u operadores

Según el nuevo reglamento europeo todos los pilotos que se encuentren dentro de las operaciones de la categoría específica y la categoría certificada deberán de tener registro como operador. Así como también deberán tener registro, dentro de la categoría abierta, los operadores de drones con peso mayor a 250 gramos y los que contengan cámara u otro tipo de sensores y que no sean considerados como juguetes.

5.2.7. Identificación electrónica remota directa

En el nuevo Reglamento Delegado 2019/945 se incorpora el nuevo requisito para las nuevas aeronaves que se vayan a comercializar dentro de la Unión Europea y este es el nuevo sistema de emisión en tiempo real durante la realización de un vuelo. Esta emisión incluirá un protocolo especifico que presentará lo siguiente:

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• Número de registro del piloto u operador del dron. • Número de serie del dron.

• Ubicación geográfica y altura sobre el nivel del suelo. • Rumbo y velocidad del dron.

• Ubicación con coordenadas del sitio de despegue.

5.2.8. Zonas geográficas para drones

Dentro del nuevo reglamento europeo se incluye un criterio más extenso sobre los diferentes tipos de zonas geográficas en donde se permita o restrinja el uso de este tipo de aeronaves.

Que a la vez ayuda a evitar riesgos en la seguridad pública, controlar la privacidad y protección de datos e incluso minimizar los riesgos medioambientales que pueden ocasionar estos sistemas.

Dentro de los parámetros según el tipo de zona geográfica se pueden encontrar los siguientes:

• Algunas o todas las operaciones podrían prohibirse.

• La posibilidad de restringir los vuelos a ciertos tipos de aeronaves. • Se establecen regulaciones ambientales especificas según la zona.

• Se requiere autorización especifica o condiciones específicas según la zona. • Modificar los requisitos generales para operar en la categoría abierta.

• Se permite volar aeronaves que contengan determinados sistemas inteligentes o funciones específicas.

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5.2.9. Reglamento de Ejecución 2019/947

Este reglamento se encarga de regular el uso de las aeronaves no tripuladas pilotadas a distancia y dentro de él, se establecen las nuevas categorías de operación de estos sistemas que van de acuerdo al nivel de riesgo que tenga la operación de vuelo a realizar.

Esta clasificación queda de la siguiente forma:

• Categoría abierta es para las operaciones que presenten un riesgo bajo durante el vuelo.

• Categoría especifica es destinada para las operaciones que tenga un tipo de riesgo medio.

• Categoría certificada, en esta se encuentran las operaciones que expongan un tipo de riesgo alto.

A continuación, se expondrán con mayor detalle cada una de estas categorías.

Figura 17. Categorías de uso según nuevo reglamento europeo. Fuente: Imagen obtenida de AESA.

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1. Categoría Abierta

Dentro de esta categoría se encuentran los vuelos que representen un riesgo bajo y por lo tanto no necesitarán autorización previa, ni declaración por parte del piloto del dron.

En esta categoría se encuentran las siguientes prohibiciones para la operación de estas aeronaves:

- Vuelos sobre grupos de personas. - Vuelos autónomos.

- Transporte de materiales o sustancias peligrosas con el dron.

Adicionalmente, dentro de esta categoría se implementan tres subcategorías que van de acuerdo con las limitaciones de vuelo, requerimientos de los operadores y requerimientos técnicos de las aeronaves.

- Subcategoría A1: se establece para los drones que tengan un peso menor a los 250 gramos que sean de construcción privada previa a la norma o que sean tipo C0 y C1 según la clasificación que va de acuerdo al peso de la aeronave, que realicen vuelo sobre grupos de personas que sean ajenas a la operación del dron, se les impone tener que conocer el manual del dron.

También se indica que para las aeronaves de tipo C1 según la clasificación por el peso, se debe de realizar un curso de formación en línea y posteriormente aprobar un examen teórico en línea.

- Subcategoría A2: Esta subcategoría está destinada para los drones de tipo C2, según la clasificación por peso, que tengan identificación electrónica, velocidad baja y sistema Geo-Awareness que es una función que detecta las posibles limitaciones del

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espacio aéreo. Esta subcategoría indica que se permitirá el vuelo cerca de personas que sean ajenas a la operación del dron, manteniendo una distancia segura de como mínimo 5 metros de estas.

Además, para la operación de aeronaves dentro de esta subcategoría se debe conocer el manual del dron y se debe de tener un certificado que se obtiene a través de la formación y aprobación de un examen teórico-práctico.

- Subcategoría A3: Esta subcategoría está destinada para los drones de construcción privada o previa a la norma que tengan un peso menor a los 25 kilogramos. Indica que se pueden realizar operaciones en sectores alejados a zonas residenciales, comerciales o industriales y recreacionales con una distancia mínima de 150 metros. Para la operación dentro de esta subcategoría se debe de tener conocimiento del manual del dron, realizar un curso de formación en línea y aprobar un examen en línea.

Figura 18. Subcategorías presentes en la categoría de uso Abierto. Fuente: Imagen obtenida de AESA.

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2. Categoría Especifica

La categoría especifica está destinada para las operaciones que no estén contempladas en la categoría abierta, debido a los riesgos que implican.

Entre estos usos se encuentran los siguientes:

- Vuelos a más de 120 metros de altura.

- Aeronaves con un peso mayor a 25 kilogramos. - Vuelos que se realicen más allá de la visual del piloto. - Vuelos sobre aglomeraciones de personas.

- Vuelos sobre zonas urbanas con aeronaves que tengan un peso superior a los 4 kilogramos.

El piloto del dron deberá tener una autorización operacional en caso de volar la aeronave fuera de un escenario estándar a los que se mencionan en el apéndice 1 del reglamento nuevo.

En la siguiente figura 19 se muestran los requerimientos operacionales que aplican según la naturaleza de cada vuelo.

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3. Categoría certificada

Dentro de esta categoría están incluidas los siguientes requisitos generales para realizar vuelos que se encuentren en esta categoría.

- Se deben de realizar con drones certificados según el Reglamento Delegado 2019/945. - Dentro de esta categoría se encuentran los vuelos realizados sobre aglomeraciones de personas, vuelos realizados con el transporte de sustancias peligrosas con alto riesgo en caso de tener un accidente o en caso de que implique el transporte de personas.

En caso de que un estudio previo de seguridad indique la necesidad de que se tenga que certificar la aeronave, al operador y se requiera la licencia de piloto.

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6. Aplicaciones en el sector de la construcción

Mientras docenas de diferentes industrias están implementando el uso de drones en sus actividades, la industria de la construcción es el sector económico con mayor crecimiento en la implementación del uso de drones dentro de sus diferentes actividades.

En la construcción se está utilizando la tecnología de drones para realizar un sinfín de tareas, tales como recolectar información en tiempo real sobre las obras, viendo y entendiendo que está pasando en los diferentes sitios de trabajo e identificando posibles potenciales problemas antes de que estos puedan llegar a ocurrir y no lleguen a generar altos costos a los proyectos.

Actualmente, muchos proyectos de construcción llegan a finalizar sus obras con un retraso en su cronograma y con sobrecostos, los cuales son inconvenientes que no sorprenden mucho en un proyecto de construcción, ya que al gestionar cualquier tipo de proyecto de esta envergadura es necesario manejar muchas partes que están constantemente en movimiento y se pueden presentar varios desafíos o dificultades durante su ejecución. Es aquí en donde la información que se puede recolectar con un dron en obra entra en juego para mejorar la gestión del proyecto u otros aspectos de éste.

Lo que hacen los drones en los proyectos de construcción es algo fantástico, como realizar imágenes de alta resolución o modelos en 3D del sitio de obras a partir de un simple vuelo y obtención de las imágenes necesarias. Con estas imágenes es posible comparar con la planificación de la obra como deberían de estar los trabajos en cierta fecha y comparar como están en ese momento desde una perspectiva aérea o incluso a partir del modelo 3D.

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A partir de la información que puede ser recolectada con un dron se logra aumentar el poder de comunicación con todos los involucrados en la obra, incluso sin tener que estar físicamente en la obra. Además, se puede inspeccionar todos los aspectos de seguridad en obra y poder entender si los trabajos se están realizando de una manera adecuada. Incluso, permite registrar y verificar temas de calidad en obra.

Actualmente el uso de los drones en el sector de la construcción está abarcando una variedad de funciones y tareas útiles para la industria como lo son las siguientes:

- Levantamiento del terreno

El uso de estos tipos de aeronaves en los proyectos de construcción tiene una gran funcionalidad al momento de tener que realizar levantamientos del terreno, ya que estos sistemas permiten, a través de la fotogrametría, realizar levantamientos precisos y en un corto periodo de tiempo, que es de gran funcionalidad en la construcción. Estos tipos de levantamientos es útil realizarlos con drones, puesto que al utilizar fotografías para crear el modelo de la superficie hace que el levantamiento resulte más preciso al tener prácticamente cada punto sobre la superficie y con esto generar el modelo.

- Inspección de las obras

Los drones permiten realizar las inspecciones en las obras de una manera más practica y eficiente, al poder hacer estas tareas con menos recurso humano y en menor tiempo. Ya que actualmente las inspecciones de obra se realizan por medio de un recorrido a pie por toda la obra y esto suele tomar tiempo en obras que son de gran tamaño. Sin embargo, al realizar estas inspecciones con drones se puede agilizar esta tarea ya que estas aeronaves pueden desplazarse más rápido por la obra y a la vez van capturando

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información importante como lo son fotografías o videos de las zonas o actividades de interés en dicha inspección.

- Inspección de estructuras

Con el uso de estos sistemas es posible hacer inspecciones de estructuras sin tener que recurrir a colocar medios auxiliares para poder llegar a sitios de altura o de difícil acceso, como por ejemplo en la inspección de torres de transmisión eléctricas. Al utilizar drones en estos tipos de inspecciones también se eliminan los riesgos de accidentes laborales como lo son las caídas de altura, al no exponer a una persona a realizar dicha tarea. Actualmente los drones son capaces de tomar fotografías y videos de muy alta resolución que funcionan perfectamente para realizar inspecciones y de igual manera es posible hacer zoom a estas fotografías para poder tener un acercamiento más preciso del elemento a examinar.

También, al utilizar drones para ejecutar inspecciones de puentes se reducen los costos de inspección, así como también los tiempos que puede tomar dicha inspección. Los costos se reducen debido a que se evita el tener que utilizar maquinarias especiales como la que se muestra en la figura 20 y de igual manera se evita el tener que exponer a personas en riesgo al utilizar este tipo de equipos. Adicionalmente, con los drones se logra hacer inspecciones con mayor frecuencia sin tener problema alguno.

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Actualmente existen drones como el Parrot Anafi (figura 22) el cual es una herramienta útil para la inspección de puentes, ya que su cámara se puede apuntar completamente hacia arriba como se muestra en la figura 22 y así inspeccionar las partes inferiores de los puentes.

Figura 21. Imagen ilustrativa de maquinaria que se utiliza para inspeccionar puentes. Fuente: Imagen obtenida de Google imágenes.

Figura 20. Imagen de dron Parrot Anafi. Fuente: Imagen obtenida de Google Imagenes. Figura 20. Imagen ilustrativa de inspección de puente con dron. Fuente: