Un innovador dron de fumigación agrícola cuenta con un sistema de reabastecimiento automático

Es una tecnología brasileña desarrollada con el apoyo de la FAPESP que permite pulverizar tanto áreas extensas como focos puntuales ahorrando tiempo e insumos, aparte de achicar costos con un menor impacto ambiental

Por Fábio de Castro  |  FAPESP Investigación para la innovación – Un nuevo dron proyectado especialmente para la fumigación de insumos agrícolas y desarrollado por Model Works, una empresa con sede en la localidad de São Carlos, en el estado de São Paulo, Brasil, presenta diversas ventajas en comparación con los métodos tradicionales de aplicación de productos defensivos en los cultivos. Este aparato, que lleva a bordo un generador alimentado con combustible líquido, cuenta con un innovador sistema de reabastecimiento automático, que aumenta su autonomía y le permite fumigar tanto en áreas extensas como en focos puntuales, ahorrando así tiempo e insumos, aparte de reducir costos y disminuir el impacto ambiental.

Para desarrollar el concepto y los prototipos de este nuevo dron y de la plataforma de abastecimiento, Model Works contó con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE) de la FAPESP, tal como lo informa el ingeniero Henrique Moritz, uno de los socios fundadores de la empresa.

“Nuestro objetivo es resolver un problema importante de nuestros clientes finales, que son los productores rurales. Actualmente, casi toda la fumigación agrícola se lleva a cabo con tractores y aviones. Ambos métodos poseen sus ventajas, pero también exhiben serias desventajas que podrán superarse mediante el uso de estos drones”, dice Moritz.

Según el ingeniero, el uso de aviones tiene la ventaja de lograr una rápida cobertura de áreas muy extensas, pero no permite un control preciso de la operación y hace necesario fumigar toda el área con defensivos, lo que suele ocasionar un derroche de insumos con un alto impacto ambiental, amén del costo elevado de cada vuelo.

“Por otra parte, los tractores poseen la ventaja de permitir una aplicación localizada de los defensivos agrícolas. Como pasan lentamente sobre los cultivos, es posible fumigar únicamente en las áreas necesarias, con un ahorro de insumos. Pero los tractores aplastan los cultivos, lo que ocasiona una pérdida de productividad de alrededor de un 4 %, dependiendo de los vehículos. Asimismo, las lluvias pueden impedir su operación, por el riesgo de que los mismos queden atascados”, explica.

El uso de drones, según Moritz, elimina las principales desventajas de estos dos métodos. Es posible tener un control total de la velocidad de fumigación, sin aplastar los cultivos y dispersando los insumos de manera localizada y precisa o también en grandes extensiones. Asimismo, la operación puede realizarse independientemente de las condiciones meteorológicas y con suelos húmedos.

Una solución para el campo

Los fundadores de la empresa, Henrique Moritz y su hermano Carlos Alfredo Moritz, ambos graduados en ingeniería mecánica en la Universidad de São Paulo (USP), en São Carlos, pertenecen a una familia que trabaja en el agronegocio desde hace varias generaciones. De acuerdo con Henrique, su contacto estrecho con los productores rurales facilitó la identificación de los problemas recurrentes en los cultivos.

“Los drones tienen una aplicación sumamente útil en el campo, que consiste en la obtención de las imágenes multiespectrales de los cultivos con el fin de detectar focos de enfermedades, por ejemplo. Pero faltaba una innovación que permitiese utilizarlos para aplicar los defensivos en esos puntos precisos. No había en el mercado una aplicación adecuada que pudiera elevar al máximo la potencialidad de los drones”, comenta Moritz.

Los principales drones que se emplean en los cultivos provienen de China, de acuerdo con Moritz, y pese a que tienen una capacidad relativamente grande, al poder cargar alrededor de 40 litros de defensivos, poseen una escasa autonomía. Sus baterías permiten vuelos de alrededor de 10 minutos, lo que complica y encarece su operación.

“Los drones convencionales no son competitivos como los modelos tradicionales de fumigación. Nuestra propuesta consistió entonces en insertar innovaciones para aprovechar toda la potencialidad de estos aparatos y al mismo tiempo disminuir costos”, dice Moritz.

“Nos enfocamos en drones de gran capacidad, que llevan un generador de combustión a bordo: utilizan combustible líquido. Esto aumenta mucho la autonomía y facilita el abastecimiento.”

Según Moritz, la empresa optó por desarrollar el dron completo utilizando tecnología nacional, con pocos componentes importados a medida. Se aplicó tecnología de punta en la estructura de fibra de carbono, con el fin de obtener un aparato liviano, pero con la robustez de una máquina agrícola. El dron tiene alrededor de 3 metros de envergadura sin contar los rotores, y posee una capacidad para cargar 70 litros de defensivo.

“Como el combustible líquido tiene una alta densidad energética, es necesario cargar unos pocos litros para realizar el vuelo. El combustible se emplea para alimentar al generador, que produce la energía eléctrica necesaria para volar. En el resto del funcionamiento es similar a un dron eléctrico, pero la fuente de energía es el generador en lugar de ser una batería”, explica el ingeniero.

Versatilidad y autonomía

Con esta solución, la autonomía del dron posee una gran flexibilidad, de acuerdo con Moritz. De ser necesario que permanezca en el aire durante una hora, por ejemplo, se le carga más combustible y menos defensivo. Por otra parte, si se necesita esparcir 70 litros de defensivo en pocos minutos, se le carga menos combustible. Esta versatilidad se potencia también mediante el innovador sistema de reabastecimiento, que es uno de los principales desarrollos tecnológicos del proyecto.

“Procuramos desarrollar un sistema de reabastecimiento con la menor complejidad posible, para disminuir las chances de que surjan problemas”, explica Moritz.

Se trata de una plataforma análoga a un helipuerto, en donde el dron aterriza de manera sumamente precisa, orientado vía GPS. Ali, las boquillas se acoplan automáticamente al dron. El sistema detecta el acoplamiento y bombea el combustible y el defensivo dentro de la aeronave.

“Es una plataforma sumamente versátil, que va acompañada por un tráiler y puede transportársela de un sitio a otro en busca del lugar más favorable para realizar la operación. Con ella la fumigación queda totalmente automatizada y no es necesario que los operadores entrar en contacto con el combustible ni tampoco con el defensivo”, afirma.

El sistema de control del dron también se desarrolló en Model Works, y se basa en el relevamiento del área. El operador puede delimitar la superficie de fumigación a través del software de control del dron, y así también detectar obstáculos, áreas que no pueden fumigarse –zonas de cursos de agua o manantiales y de preservación ambiental– con base en un mapeo previo.  El operador diseña entonces una especie de plan de vuelo y con base en el mismo el dron realiza la operación en forma autónoma.

“Aparte de todo el impacto económico del proyecto, nuestra solución tiene también un impacto ambiental potencialmente enorme. La dispersión de defensivos en áreas vecinas, contaminando cursos de agua o manantiales y áreas protegidas, se evita con precisión merced al sistema de GPS. Los operadores quedan ubicados lejos del aparato, sin exponerse a riesgos. Asimismo, puede impulsarse el dron con etanol, lo que reduce las emisiones de contaminantes y elimina también el problema ambiental del desechado de baterías”, sostiene Moritz.

El mercado y las patentes

Model Works fue fundada en 2016, y a partir del año siguiente, los hermanos Moritz empezaron a dedicarse exclusivamente a la empresa. Pusieron en marcha enseguida la búsqueda de potenciales productos y se abocaron al desarrollo del dron.

“Como la idea era desarrollar una tecnología totalmente brasileña, contamos con una colaboración muy estrecha de la USP de São Carlos, mediante convenios con la universidad y el apoyo de varios profesores. Y la empresa formó un equipo multidisciplinario que cuenta también con ingenieros electricistas y mecatrónicos”, dice Moritz.

En 2018 llegaron al primer prototipo del dron, y lo presentaron ese mismo año en la Expo Londrina (en el estado de Paraná, región sur de Brasil), a los efectos de sondear la receptividad del mercado. “Nos sorprendimos bastante durante la feria con la enorme repercusión en los medios y con el interés de los productores. Vimos que había demanda y empezamos a trabajar en el desarrollo del concepto; y solicitamos las primeras patentes del proyecto”, comenta.

Dos años después, obtuvieron la patente del innovador sistema de reabastecimiento del dron. “A partir de esa patente que le dio a base a nuestra solución, logramos entrar en el proyecto PIPE. Pero hemos presentado solicitudes de otras cuatro patentes del desarrollo del dron que esperan su análisis”, subraya.

El ingeniero estima que la conclusión del producto tardará alrededor de un año tras la puesta en marcha del proyecto PIPE Etapa II, y para que los primeros contactos de comercialización puedan concretarse. Aparte de los productores rurales, otros potenciales consumidores son las empresas especializadas en fumigaciones con drones.

“Todo nuestro plan de negocio se basa en obtener un costo final igual o inferior al de los métodos tradicionales de fumigación. Hemos establecido contacto con prestadores de servicios que utilizan drones y la receptividad ha sido enorme. Se entusiasman con la innovación que esta solución hace posible”, afirma Moritz.