Drones na Engenharia

O QUE VOCÊ PRECISA SABER PARA OBTER O MELHOR DOS DRONES NOS SEUS PROJETOS DE ENGENHARIA

Os conceitos básicos da operação e regulamentação de drones e como você pode se beneficiar deles na engenharia

À medida que os drones se tornaram uma solução confiável para empresas de engenharia, seu uso se tornou cada vez mais popular. De acordo com o último relatório de Tecnologia nas Construções JB Knowledge, de 2019, 42.3% das empresas entrevistadas globalmente já reportam a utilização de drones, índice que aumentou 5% apenas no último ano.

O valor do uso de drones na Engenharia

Os drones não se limitam às atividades comerciais e demonstram numerosas possibilidades de agregar valor e oportunidades disruptivas para empresas de Engenharia e Construção. Eles podem estender as capacidades humanas, permitindo sensoriamento remoto, bem como recursos preditivos. Tais capacidades oferecem benefícios importantes, como redução de custos, mitigação de riscos e melhorias de qualidade, trazendo assim uma vantagem competitiva para as empresas que os adotam. As três principais vantagens do uso de drone na Engenharia são:

Otimizar custos de projeto e manutenção:

Drones podem ser usados para automatizar tarefas simples e reduzir custos de mão de obra significativamente, proporcionando melhor precisão através do uso de sensores. Eles já são amplamente usados para levantamentos topográficos e para medição de reservas e volumes de armazenamento.

Eles permitem avaliações de estoque mais rápidas com menos mão de obra necessária. Drones também podem substituir trabalhadores em operações que normalmente requerem o desligamento de máquinas, evitando tempo de inatividade.

Eles são usados para manutenção, operações na indústria e para manter refinarias e plataformas operacionais durante as inspeções.

Reduzir a exposição dos trabalhadores:

Drones permitem que as organizações inspecionem locais difíceis de alcançar, áreas contaminadas e façam a entrega de suprimentos sem expor os funcionários aos riscos potenciais. Por exemplo: engenheiros usaram drones para inspecionar os 343 metros de altura do Viaduto Milllau na França, controlando-os a partir do terreno e, assim, reduzindo o risco pessoal.

Um drone altamente especializado também está em desenvolvimento para realizar inspeções autônomas dentro da Usina Nuclear de Fukushima, usando lasers para detectar e evitar obstáculos em vôo e sendo capaz de pousar e substituir suas próprias baterias sem intervenção humana.

Viabilizar melhores decisões com mais qualidade

As informações em tempo real são um grande desafio para a engenharia e empresas de construção. Drones podem ajudar gerentes de projeto fornecendo uma imagem de todo o projeto e mantê-los informados sobre o progresso do dia a dia.

Eles são então capazes de tomar decisões informadas rapidamente e antecipar atrasos no planejamento. Por exemplo, drones desenvolvidos pela universidade de Illinois foram usados para capturar vídeos mostrando o andamento da construção do Novo estádio King em Sacramento – Califórnia.

Conceitos básicos e regulamentação

Um drone, por definição, é todo e qualquer tipo de aeronave que não precisa de pilotos embarcados para ser guiada. Tais equipamentos também são chamados de:

VANT (Veículo Aéreo Não Tripulado);
RPAS (Remotely Piloted Aircraft System) ou
UAVs (Unmanned aerial vehicle).

A finalidade básica de um drone é a captura de imagens aéreas, que podem ser utilizadas para vários fins na Engenharia.

Existem três tipos de drone:

Asa fixa (similar a um avião): Usado para fotogrametria, geralmente são mais rápidos e ideais para grandes áreas pois as baterias geralmente duram mais. A operação costuma ser mais complexa e não há redundância dos motores.
Multirrotores (similar à um helicóptero): são sistemas aéreos não tripulados com mais de dois motores. Esses drones são muito mais simples de operar e essa simplicidade de operação incentiva os usuários a preferi-los. Drone multirrotores são controlados alterando a velocidade relativa do rotor e ajustando o impulso produzido por cada um deles. Eles são os mais usados para fotografia, pois fornecem um trabalho de área preciso.
Híbridos: combinação dos dois sistemas.

Os vôos com drone também se dividem em três categorias:

Controlado remotamente: depende 100% da capacidade humana para operação.
Modo tarefas: O drone executa uma tarefa programada e estabelecida, podendo ter a interferência humana a qualquer momento ou não.
Vôo Semi ou 100% autônomo: O drone executa uma ou mais tarefas de forma autônoma, podendo ser programada através de inteligência artificial.

Regulamentação no Brasil

O uso de drones tornou-se regular no Brasil em Maio de 2017, tendo como agências regulamentadoras:

1. ANATEL

Controla a frequência do rádio controle que está operando o drone. Grande parte dos equipamentos já vêm de fábrica com o símbolo da Anatel e homologado. Caso o equipamento não seja homologado de fábrica é necessário possuir um documento de homologação para operar.

2. ANAC

Qualquer drone operado em solo brasileiro deve possuir o Cadastro Sisante na ANAC.

A ANAC classifica os drones em 3 tipos:

Classe 1 – Peso máximo de decolagem maior que 150 kg
Classe 2 – Peso máximo de decolagem maior que 25 kg e até 150 kg
Classe 3 – Peso máximo de decolagem de até 25 kg
- - - Aeromodelos ou RPA com peso máximo de decolagem de até 250g
    - RPA com peso máximo de decolagem maior que 250g e até 25 kg

As 2 primeiras classes de drones necessitam de Registro de Aeronave, Aprovação do projeto, Idade mínima do condutor (18 anos), Certificado médico, Licença/Habilitação e seguro contra terceiros.

Já a classe 3, que contempla os drones recreativos pode ser mais branda com algumas das exigências, dependendo da modalidade de vôo.

É importante observar que, para todos os vôos, deve-se tomar uma distância de, no mínimo 30 metros, a menos que haja uma barreira física entre elas e o drone.

Outra exigência importante é o seguro contra terceiros, obrigatório para todos os drones a partir de 250g.

3. DECEA

DECEA é o Departamento de Controle do Espaço Aéreo brasileiro.

Todos vôos em áreas que não são consideradas fechadas necessitam de autorização do DECEA.

O processo é online através do sistema SARPAS e leva até 45min para ser aprovado em vôos de até 30m. A autorização é gratuita e todo vôo em áreas abertas necessita de autorização de vôo.

Mesmo com autorização emitida, não se deve voar próximos a locais de risco como: redes elétricas, aeroportos, locais com aglomerações de pessoas, além de observar sempre as leis de privacidade. Os drones DJI já possuem sensor de geolocalização que não levanta vôo em áreas consideradas de risco.

O descumprimento das normas pode implicar em processos civis, administrativos e criminais.

O guia prático da operação de Drones no Brasil

Ainda que o profissional não opere um drone em campo, ao coordenar uma atividade com drones algumas informações relevantes a considerar são:

Componentes de um drone

Drone;
Rádio controle;
Bateria;
Câmera;
Estabilizador;
Transmissor de vídeo/receptor, monitor FPV, também pode ter óculos Goggle, dispositivos e aplicativos adicionais.

Funcionalidades comuns dos drones:

Monitoramento ao vivo;
Streaming ao vivo com link;
Home point – ponto de casa (de onde o drone decolou);
Return to home – retorno para casa (de onde o drone decolou);
Sensores de anti-colisão (previne alguns acidentes);
Configuração da câmera (ISO, zoom, abertura, etc.);
Mapa ao vivo e radar;
Log de vôo (similar à caixa preta do avião);
Replay de vôo;

Checklist de condições de vôo:

Treinamento – certifique-se de que o piloto é um profissional habilitado;
Mau-tempo: nunca voar com chuva, neblina e vento;
Interferências devem ser evitadas: Wifi da GoPro por exemplo;
Prefira áreas abertas e sem obstáculos e analise o local de vôo previamente para prever pontos de interferência;
Evitar conversas com quem pilota o drone;

Checklist de vôo do equipamento:

Atualização da Firmware;
Checklist 100% da bateria;
Encaixe das hélices;
Ligar o drone no modo controle;
Posicionar as antenas de forma correta na vertical sem cruzamento;
Ligar a bateria do drone;
Ativar o modo de busca por satélites e os sensores de posicionamento.
Calibrar a bússola antes (principalmente se a última calibração foi realizada em local distante do vôo);
Decolar sempre de uma superfície plana;
Verificar se o rádio controle está comunicando com o drone;
Aguardar o drone localizar homepoint e satélites;

Aplicações do uso de Drones na Engenharia

Contando com custo relativamente baixo e uma resolução muito superior do que as imagens que os satélites fornecem, os drones se tornaram populares e confiáveis na Engenharia. Dentre suas principais aplicações podemos citar:

Engenharia Civil e Arquitetura

Avaliações e perícias em imóveis urbanos;
Avaliações e perícias em imóveis rurais;
Inspeção de fachadas de edificações para identificação de patologias: infiltrações, fissuras e trincas estruturais, entre outras;
Topografia: Ortomosaico georreferenciado, curvas de nível, nuvem de pontos com coordenadas, modelos 3D;
Análise de infiltrações em paredes com câmeras termais;
Georreferenciamento de imóveis rurais: forma, dimensão, localização, limites, características e confrontações, por meio de métodos de levantamento topográfico.
Entender a tipologia dos terrenos e integrá-la a um software BIM;

Engenharia Agronômica ou Agronomia

Aerofotogrametria e Geoprocessamento;
Identificacao de pragas;
Estresse hídrico;
Análise de erosão;
Contagem de plantas;
Mapas de Reflectância das plantações;
Mapas de Vigor da vegetação, otimizando o tempo gasto em exploração;

Engenharia Eletrotécnica, Eletrônica e Telecomunicações

Inspeção de equipamentos: Torres de transmissão e comunicação, entre outros equipamentos;

Inspeção de Painéis Solares: termografia, integridade dos trackers, mau isolamento térmico, necessidade de manutenções corretivas.

Engenharia Naval, Oceânica, Petróleo e Gás

Inspeções para refinarias de petróleo e gás utilizando drones térmicos;
Avaliar a funcionalidade de sistemas em refinarias, flare por exemplo;
Avaliar sistemas de vapor;
Identificar pontos fracos em estruturas;
Identificar falhas em flanges;
Inspecoes termográficas;
Revelar deformacoes;
Investigar a necessidade manutenções corretivas necessárias;
Inspeção de dutos e oleodutos quanto à corrosão, identificar vazamentos e possíveis defeitos potenciais;
Levantamentos fotográficos de operações Offshore;

Vantagens competitivas no mercado

Dados recentes do Stratistics MRC, um notável relatório de pesquisa de mercado global, o mercado de drones que movimenta hoje 1.9 bilhões de US$ deve ultrapassar os $8.27 bilhões em 2027.

A estimativa de crescimento, que se aproxima de expressivos 20% ao ano, se deve à:

Ampliação do uso de drones na área logística em entrega e distribuição;
Ampliação do uso de drones em setores como Engenharia, Agricultura e Indústrias;
Desenvolvimento de aplicações militares e policiais;
Drones devem se beneficiar em breve de um sistema ultraveloz de carregamento da bateria, reduzindo o tempo de duração da carga em até 18x.

Quero usar drones nos meus projetos

A AXIOMA Engenharia recomenda que nossos clientes reinventem seus processos a fim de integrar a tecnologia de drones.

Para que uma empresa de engenharia se mantenha atualizada, os drones devem integrar o seu ecossistema e processos. Drones são apenas um meio, o segredo está nos dados fornecidos por eles e na multiplicação de capacidade de negócios que eles proporcionam dentro das empresas.

Se você busca uma solução eficaz e confiável de utilizar drones, acomodando as diretrizes e regulamentações para os mesmos, nós podemos te ajudar.

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Referências

USING automated industrial drones to improve safety in oil & gas. [S. l.], 18 ago. 2020. Disponível em: https://www.engineerlive.com/content/using-automated-industrial-drones-improve-safety-oil-gas. Acesso em: 18 ago. 2020
DRONES. [S. l.], 18 ago. 2020. Disponível em: https://www.anac.gov.br/assuntos/paginas-tematicas/drones. Acesso em: 18 ago. 2020.
GLOBAL Multirotor Drones market is expected to reach $8.27 billion by 2027. [S. l.], 18 ago. 2020. Disponível em: https://www.prnewswire.com/news-releases/global-multirotor-drones-market-is-expected-to-reach-8-27-billion-by-2027–301106678.html. Acesso em: 18 ago. 2020.
MAPEAMENTO de queimadas com drones. [S. l.], 18 ago. 2020. Disponível em: https://store.dji.com/br/guides/mapeamento-de-queimadas-com-drones/. Acesso em: 18 ago. 2020.
COMO OS drones estão remodelando o setor de mineração. [S. l.], 18 ago. 2020. Disponível em: https://store.dji.com/br/guides/drones-setor-mineracao/. Acesso em: 18 ago. 2020.
AMPLIANDO as operações de inspeção de linhas de transmissão com tecnologia de drones. [S. l.], 18 ago. 2020. Disponível em: https://store.dji.com/br/guides/operacoes-inspecao-linhas-transmissao-tecnologia-drones/. Acesso em: 18 ago. 2020.
STATEGYMRC. [S. l.], 19 ago. 2020. Disponível em: https://www.strategymrc.com/. Acesso em: 19 ago. 2020.
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