““Experiencias de Diseño, Construcción y Operación de UAVs en ...

INSTITUTO UNIVERSITARIO AERONÁUTICO 

SEMINARIO: 

“Experiencias de Diseño, Construcción y 

Operación de UAVs en Argentina” 

DISERTANTES: Ing. Esteban González García 

Ing. Francisco Vigil Sisterna 

Córdoba, 26 y 27 de Agosto

INSTITUTO UNIVERSITARIO AERONAUTICO 

Seminario: “Experiencias de Diseño, Construcción 

y Operación de UAVs en la Argentina” 

OBJETIVOS: 

• Introducir a los alumnos en el campo de los Vehículos Aéreos no 

Tripulados 

• Mostrar las posibilidades de generar un proyecto tecnológico en nuestro 

país 

• Tomar conciencia de lo complejo que es un desarrollo de este tipo 

• Hacer hincapié en la planificación y organización global de todo el 

proyecto 

• Proveer a los alumnos de información general y técnica 

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TEMARIO: 

I) Introducción a los UAVs pág.4 

II) Consideraciones de Diseño pág.12 

III) Aspectos Operacionales pág.19 

IV) Integración de Pilotos Automáticos pág.24 

V) Fabricación en la Argentina pág.28 

VI) Operaciones en la práctica: Misión Fotogramétrica pág.36 

VII) Regulaciones pág.39 

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I) INTRODUCCIÓN A LOS UAVs: 

Los Vehículos Aéreos no Tripulados (UAVs – Unmanned Aerial Vehicles) 

son aeronaves autónomas diseñadas para un fin. Básicamente son robots 

creados bajo un requerimiento específico para cumplir una determinada misión. 

Existe en el mundo una gran variedad de UAVs de diferentes tamaños, 

complejidad, costo y forma. 

Si bien estas máquinas son requeridas en múltiples usos, sus orígenes 

datan de más de tres décadas, y se retraen al uso militar, básicamente como 

blancos para la calibración de baterías anti-aéreas, sistemas de misiles o 

aviones. 

Su progreso y modernización tuvo origen también en el ámbito militar, y 

luego se descubrió la potencialidad de ser utilizados para fines civiles / 

comerciales. 

Hoy en día son volados en infinidad de misiones, y cada vez más 

usuarios los utilizan, ya sea por seguridad, costo u otro motivo. 

I-1: UAV “Predator” (multipropósito de uso militar) 

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I-2: “Aerosonde”, pionero en operaciones civiles y privadas 

POR QUE UTILIZAR UN UAV 

• Se puede adaptar a un requerimiento bien específico 

• Generalmente posee un bajo costo de mantenimiento 

• Es de rápida puesta en operación 

• Puede utilizarse en misiones peligrosas, sin arriesgar vidas 

• El costo operativo suele ser inferior al de una aeronave tripulada 

• No es necesario despegar ni aterrizar desde aeródromos 

• Puede modificarse su misión desde una base en tierra en tiempo real 

• Puede operarse “in situ”, sin tiempo de vuelo (costos) para llegar al lugar 

de operación 

• Se utiliza personal reducido en comparación con una aeronave civil 

• Pueden hacerse operaciones diurnas y nocturnas 

• Posee gran autonomía de vuelo 

• Posee transmisión de datos e imágenes en tiempo real 

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TIPOS DE UAVs 

a) MUAV 

b) Tácticos 

c) Mediano alcance 

d) Largo alcance 

e) HALE 

f) UCAV 

g) Targets 

I-3: Despegue con catapulta sin necesidad de pista 

a) MUAV (Miniature UAV) 

Utilizados para espionaje y/o control en lugares o galpones cerraros. 

Poseen corto alcance y su carga útil es básicamente una cámara de 

video o microsensores. Existen una gran cantidad de modelos, 

generalmente demostradores tecnológicos utilizados por universidades. 

Actualmente su utilización está en auge. 

I-4: MUAVs de la empresa Aeroviroment 

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b) Tácticos 

Utilizados en el ámbito militar para espionaje y relevamiento del terreno 

en la corta distancia. Son de bajo costo y fácil operación. Su carga útil es 

una cámara de video. La motorización es eléctrica y son cargados 

desarmados por su operador en una mochila especial. Generalmente sus 

dimensiones no superan el metro y medio de envergadura. 

I-5: UAV táctico “Pointer” 

c) Mediano alcance 

Son los de mayor difusión en el ámbito civil y militar. Sus dimensiones y 

capacidades van entre los dos metros de envergadura y tres kilogramos 

de carga útil hasta los ocho metros y 100 kilogramos respectivamente. El 

equipamiento de carga útil incluye sistemas de video, cámaras 

infrarrojas, cámaras fotográficas, térmicas, sensores atmosféricos, 

radares, etcétera. Poseen sistemas de navegación de avanzada, y son 

monitoreados con una Estación Terrena de Control. Su autonomía 

promedia unas 7 horas de vuelo. 

I-6: “Ranger”, utilizado por numerosos ejércitos 

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d) Largo alcance 

De uso militar. Llevan todo tipo de carga útil. Poseen grandes 

dimensiones y tecnología de última generación. Su autonomía supera las 

15 horas. Se utilizan para espionaje, guerra electrónica, etcétera. 

I-7: “Global Hawk” 

e) HALE 

Vehículos de misiones de gran alcance y gran altitud, están siendo 

utilizados para monitoreos atmosféricos, retransmisión de señales. 

Algunos proyectos aspiran a reemplazar satélites de órbitas bajas por 

este tipo de UAVs. 

I-8: Prototipo del “Helios” de la NASA 

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f) UCAV 

Vehículos Aéreos No Tripulados para el Combate. Actualmente existen 

modificaciones de UAVs de mediano/largo alcance utilizados como 

aeronaves de combate. Son comandados desde una estación remota. En 

la actualidad se están probando prototipos específicamente concebidos 

para este tipo de operación. 

I-9: Diseños conceptuales de UCAVs 

g) Targets 

Podría decirse que los blancos aéreos son los orígenes de los UAVs. Si 

bien en sus comienzos eran radiocontrolados, en la actualidad poseen 

aviónica de navegación que permite simular un ataque con misiles 

crucero. 

I-10: Blanco aéreo BQM-74E “Chukar” 

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APLICACIONES DE USO 

Actualmente los UAVs están siendo utilizados en una gran cantidad de 

misiones, que responden a requerimientos de fuerzas armadas, de seguridad, 

organismos gubernamentales, organizaciones civiles, empresas privadas o 

universidades. Estas misiones pueden resumirse en las siguientes: 

• Monitoreo y evaluación de ataques terroristas 

• Apoyo en búsquedas y rescates en zonas montañosas 

• Alerta temprana y control de incendios 

• Monitoreo en rutas y caminos 

• Reconocimiento y patrullaje marítimo 

• Vigilancia más allá del horizonte 

• Manejo de Misiones de Paz 

• Retransmisión de información 

• Escolta de tropa en tierra 

• Monitoreo y detección de sustancias nucleares, bacteriológicas y 

químicas 

• Estudio de suelos 

• Exploración de volcanes 

• Monitoreo agrícolas y sondeo selvático 

• Estudios meteorológicos 

• Estudios ecológicos y de migración 

• Videos y fotografías aéreas 

• Relevamiento catastral 

• Deportes, publicidad y propaganda 

• Monitoreo de eventos 

• Monitoreo de gasoductos y oleoductos 

• Monitoreo de acueductos 

• Monitoreo de líneas de tensión 

• Control de Fronteras 

• Monitoreo y relevamiento de zonas inundadas 

• Detección de incendios forestales y asistencia en la toma de decisiones 

• Plataforma de prueba y test de sensores e instrumentos 

• Calibración de equipos 

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I-10: Ejemplos de aplicaciones de usos 

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II) CONSIDERACIONES DE DISEÑO: 

Como todo proyecto de ingeniería, los UAVs son creados para un fin 

determinado. La decisión de embarcarse en el desarrollo de un proyecto de 

este tipo contempla un análisis complejo de variables que van desde lo 

puramente técnico hasta lo estrictamente comercial. 

Uno de los objetivos de este seminario es hacer hincapié en el análisis de 

todos los aspectos que deben ser tenidos en cuenta a la hora de generar un 

emprendimiento de Vehículos Aéreos no Tripulados. 

Como se puede ver más adelante en la Figura II-1, el primer paso para 

comenzar un proyecto de UAVs es determinar los Requerimientos de Diseño; es 

decir qué se va a hacer. 

Encontrar los requerimientos no es tarea fácil, ya que debe incluir 

aspectos de todo tipo que deben ser evaluados por grupos conformados por 

personal técnico, comercial y contable. Un grupo multidisciplinario genera un 

análisis mucho mas global y completo del proyecto, y el riesgo de omitir 

detalles importantes disminuye considerablemente. 

Competencia 

Potenciales 

clientes 

Proveedores de 

materia prima 

Estudio de 

mercado 

Documentación 

técnica 

Seguimiento 

mantenimiento 

Ventajas y 

desventajas 

Proveedores de 

equipamiento 

II-1: Esquema de Proyecto 

Recursos 

Humanos 

Costos del 

Desarrollo 

Requerimientos 

de Diseño 

Prototipo / Demostrador 

Tecnológico 

Diseño Congelado 

Fabricación en Serie 

Operación / Venta 

Recuperación de 

la Inversión 

Capacitación 

Reinversión 

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Como se aprecia en el esquema, este grupo de personas debe Analizar el 

Mercado: 

• ver la factibilidad de utilización de UAVs en las actividades de la región 

• identificar clientes, organismos u otro tipo de institución con potenciales 

aspiraciones a la adquisición de servicios / unidades 

• analizar la existencia de competencia alguna, y en caso afirmativo 

contrastar pros y contras 

• evaluar la cercanía y calidad de los potenciales proveedores (materia 

prima – componentes – herramental – etc) 

Todo este análisis debe realizarse con un seguimiento exhaustivo de los 

costos implicados. 

Los recursos humanos son vitales en el desarrollo inicial. La correcta 

selección del personal ahorra tiempos, costos, y genera conocimiento que luego 

es transmitido a posteriores ingresantes. 

Una vez definidos los requerimientos y aprobada la inversión, el proyecto 

se pone en pié. El primer gran hito del proyecto es el prototipo (puede ser uno, 

dos o más), el cual no es más que un demostrador tecnológico. Se prueban 

métodos constructivos, equipamiento, instrumental, plantas motrices, etc. Se 

realizan ensayos, calibraciones, mediciones y se determinan cambios o 

modificaciones. 

Todo lo aprendido con el/los prototipo/s lleva a congelar un diseño, el 

cual cumple con los requerimientos iniciales y ya ha sido probado. El Diseño 

Congelado debe llevar consigo toda la documentación técnica asociada (planos, 

diagramas, manuales de fabricación, manuales de mantenimiento, manuales de 

operación, catálogo ilustrado de partes, troubleshooting, etc). 

Cabe aclarar que en cada etapa del desarrollo que se está gestando 

siempre debe controlarse que los gastos y los costos estén dentro de lo fijado. 

En función de estos controles se va reinvirtiendo o canalizando los flujos de 

fondos para determinados temas. 

DISEÑO CONGELADO DEL UAV Strix: 

Siguiendo los pasos anteriormente mencionados, la aeronave ADS101- 

Strix ha llegado a su configuración final, cumpliendo con creces los 

requerimientos previamente definidos y fabricándose bajo un sistema de 

calidad aeronáutico. 

a) Ficha Técnica UAV ADS101 – Strix: 

Aeronave no tripulada de mediano alcance, de rápida puesta de 

operación, capaz de llevar variedad de equipamiento de carga útil en 

misiones de todo tipo: 

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• Peso max: 40 Kg 

• Carga útil: 7 Kg 

• Envergadura: 3.6 m 

• Superficie alar: 1,18 m^2 

• Planta Motriz: 10 HP, 100 cc, 2T 

• Velocidad Crucero: 110 km/h 

• Máxima Autonomía: 8 hrs. (SL, 110 km/h) 

• Máximo Alcance: 800 km. (SL, 110 km/h) 

• Consumo: 2,5 lts/hr (SL, 110 km/h) 

• Puesta en Operación: 20 min 

II-2: UAV “ADS-101 Strix” 

b) Sistemas y Equipos de Abordo: 

Sistema de Vuelo Automático: 

• Piloto Automático / Computadora de abordo 

• Sistema GPS / Plataforma Inercial 

Telemetría de Datos On Line: 

• Posición Geográfica 

• Sensores de Abordo 

• Video y/o Fotografía 

• Estación Terrena 

Sistema Eléctrico y de Comandos: 

• Alta confiabilidad individual de componentes 

• Redundancia de sistemas y controles 

• Control en tierra del sistema en tiempo real 

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Sensores de Vuelo del UAV: 

• Girómetros y acelerómetros 

• Aire: Presiones estática y total, temperatura, humedad 

• Motor: RPM, temperaturas cilindro y gases de escape, nivel de 

combustible 

• Baterías: Tensiones, temperaturas, consumos 

Equipos de Carga Útil: 

• Sensores de vuelo del UAV: 

Estudios atmosféricos y ambientales 

Estudio de fenómenos meteorológicos 

• Cámara de Navegación: 

Horizonte artificial 

Observación meteorológica y gral. 

Asistencia en vuelo manual 

Seguimiento de trazas, caminos 

• Cámara de Video: 

Filmaciones y Fotografía aérea 

Control, seguimiento, patrullaje, seguridad 

• Cámara Infrarroja: 

Imágenes térmicas del suelo 

Control, patrullaje nocturno 

c) Célula - Estructura: 

• Fuselaje monocasco fabricado en vidrio, carbono y espuma, con bahías 

bien definidas para ubicación de baterías, carga útil, rack de navegación 

y tanque de combustible 

• Ala fabricada en vidrio, carbono, espuma y kevlar, ensayada 

estáticamente 

• Empenaje en forma de “V” invertida fabricada en vidrio, carbono y 

espuma, con refuerzos metálicos 

• Booms de carbono ensayados estáticamente 

II-3: Ensayo estructural del ala 

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d) Trenes de Aterrizaje: 

• Tren principal tipo ballesta fabricado en compuesto de vidrio, carbono, 

espuma, kevlar e insertos metálicos, ensayado en forma dinámica 

• Tren de nariz metálico dual, auto-direccionable con sistema de resorte 

encapsulado 

e) Rack de Aviónica: 

II-4: Tren de Nariz con sistema de amortiguación 

Concentra todo el equipamiento electrónico de la aeronave, a excepción 

de la carga útil: 

• Piloto Automático 

• Centralinas de energía 

• Placas Sensoras varias 

• Computadora de abordo 

• Transmisor de video 

• Modem satelital 

• Puertos seriales, USB, CAN 

• Entrada y salida de energía 

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f) Sistema de Combustible: 

II-5: Rack de Aviónica 

• Tanque de goma aeronáutico con sistema rompe-olas 

• Doble sistema de filtrado de combustible 

• Válvula de carga anti-retorno 

• Conexión a tierra 

• Sensor de nivel de combustible 

g) Planta Motriz: 

• Motor comercial 2T – 100 cc – 10 HP 

• Bi-cilíndrico tipo “boxer” 

• Asentado y probado en banco 

• Refrigerado por aire 

• Bancada de compuestos ensayada en bajo cargas de tracción y torque 

• Hélices comerciales (madera – carbono) 

• Spinner de carbono 

• Sensores de RPM, temperatura en cabezas de cilindros y gases de 

escapes 

II-6: Foto del motor y el tanque de combustible 

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h) Sistema Eléctrico: 

• Cableado totalmente mallado y protegido 

• Cables de teflón 

• Conectores blindados 

• Central de masas de toda la aeronave 

• Líneas de energía diferentes para sistemas vitales, carga útil y otros 

• Sistema redundante 

• Conectores con traba y aislados de vibraciones 

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III) ASPECTOS OPERACIONALES: 

La operación de UAVs puede ser tratada como un proyecto aparte, el 

cual requiere de una planificación y logística bien estudiada. 

Generalmente los UAVs trabajan en lugares de difícil acceso: regiones 

inhóspitas, desoladas, sin comodidades y casi siempre con condiciones 

climatológicas extremas. Por ello se debe puntualizar en los siguientes 

aspectos: 

a) Reconocimiento del terreno y perfil de la misión: 

• Inspección de la región de trabajo 

• Identificación de zonas de asentamiento 

• Zonas pobladas más cercanas 

• Localización de claros / zonas de despegue-aterrizaje 

• Rápido acceso a caminos 

• Identificación de zonas de aterrizaje de emergencia 

• Caminos alternativos 

• Climatología de la región / vientos-lluvias 

• Tráfico aéreo 

III-1: Búsqueda de claros y caminos como posibles lugares de operación 

b) Recursos Humanos: 

• Cantidad mínima necesaria para la operación 

• Responsabilidades y tareas definidas 

• Tiempo de estadía en zona 

• Inmunización 

• Personal capacitado y capaz de resolver problemas 

• Experiencia en campo 

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• Total conocimiento del sistema 

• Comunicación con el exterior 

• Sin inconvenientes físicos 

c) Logística de Equipamiento: 

• Manuales de Troubleshooting 

• Kit de repuestos 

• Kit de reparación en campaña 

• Taller móvil (mecánico – eléctrico – electrónico) 

• Telefonía satelital u otro dispositivo para asegurar comunicación 

• Generadores de energía 

• Rampas de lanzamiento / Catapultas 

• Utilajes de armado / ensamblaje /mantenimiento 

III-2: Mantenimiento en operaciones 

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d) Logística de Misión: 

• Abundante agua para los días de estadía 

• Elementos de higiene y aseo personal 

• Comida para los días de estadía 

• Kit de primeros auxilios 

• Indumentaria acorde a la climatología 

• Combustible para transporte, aeronaves y generadores 

• Repelentes y protectores de sol 

• Elementos de seguridad personal 

• Números telefónicos y contactos de la zona 

• Elementos de seguridad en general 

• Medicamentos 

• Kit de repuestos para generadores, vehículos 

• Sistema de iluminación artificial 

• Elementos para acampar en terreno 

• Mapas y cartas geográficas de la zona 

• Sillas, mesas 

III-3: Base de operaciones / taller-laboratorio móvil 

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e) Estación Terrena (GS): 

La GS es el lugar físico desde donde se comanda al UAV durante la 

misión. Es un vehículo, oficina móvil, casilla y/o trailer ubicado en la 

zona de operaciones (generalmente en lugar de despegue). Está 

equipada con todo el instrumental y sistemas necesarios para poder 

comandar la aeronave durante el vuelo (dependiendo de la 

complejidad de la aeronave). Se comunica en tiempo real con el UAV 

en forma radial o vía otro sistema de comunicación. 

La base terrena debe poder albergar cómodamente a todo el personal 

de la misión, protegiéndolos de condiciones climatológicas adversas. 

Debe poder ser trasladada con facilidad a terrenos inhóspitos. Los 

sistemas eléctricos e instrumental deben ser probados y confiables, 

ya que el mal funcionamiento puede truncar toda la operación. 

Generalmente para misiones prolongadas (UAVs de mediano y largo 

alcance) la GS posee tres puestos de trabajo bien definidos: 

Puesto del Piloto 

• Posee sistemas de comunicación aeronáuticos 

• Puede contar con sistemas de video en posición de vuelo con o 

sin HUD 

• Debe poseer instrumental básico completo de vuelo 

• Posibilidad de control manual, semiautomático o automático 

Puesto del Navegante 

• Posee un sistema de navegación apropiado 

• Posee sistemas de emergencia y búsqueda preprogramados 

• Información con cartas de navegación, imágenes satelitales, 

elevación digital del terreno y GIS 

Puesto del Observador 

• Planificación de la Misión 

• Posee control de Carga Útil, sistemas de videos 

• Posee sistema de información del terreno, registro de posición 

• Asiste para la conducción y control del vuelo 

• Posibilidad de cálculo de posición y trayectoria de objetivos 

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III-4: Puestos de Comando en Estación Terrena 

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IV: INTEGRACION DE PILOTOS AUTOMATICOS 

Si bien la carga paga es el principal equipo en un UAV dado que es su 

razón de ser, el autopiloto es lo que diferencia a un UAV de un vehículo 

tripulado, dándole su capacidad de maniobrar y navegar de manera autónoma. 

Hasta hace algunos años existían pocas opciones entre las cuales elegir y la 

mayoría de las empresas desarrollaban autopilotos propietarios para sus UAVs. 

Hoy en día existe una amplia gama de autopilotos comerciales disponibles, 

desde baratos sistemas de código abierto (Paparazzi, ArduPilot, etc.), los 

autopilotos comerciales estándar para pequeños UAVs (Piccolo, Micropilot, UAV 

Navigation, Kestrel, etc.) hasta los caros sistemas para UAV de mediano y gran 

porte (Athena, Geneva, etc.). 

La elección del sistema depende de muchos factores, pero en todos los 

casos se debe enfrentar la crítica fase de integración a la aeronave y su ensayo 

en vuelo. Como veremos, este es un proceso que si es llevado a cabo con 

correctamente es simple y satisfactorio. Por la experiencia en el UAV ADS101- 

Strix, a continuación se describe un proceso típico de integración siguiendo las 

recomendaciones de la empresa CloudCap para su autopiloto Piccolo II. 

El objetivo es integrar satisfactoriamente una unidad Piccolo II de la 

empresa CloudCap en el vehículo en el menor tiempo posible y minimizando el 

riesgo que esto conlleva. El control del Piccolo esta basado en PID y su 

integración se realiza en los siguientes pasos: 

• Integración física del equipo a la aeronave 

• Simulación Hardware-in-the-loop para ajuste de ganancias 

• Ensayos en vuelo 

Integración física del equipo a la aeronave: La instalación del 

equipo a bordo debe planificarse desde el diseño de la aeronave, ya que este 

equipo es sensible y debe ser ubicado preferentemente cerca del centro de 

gravedad. Su montaje debe ser realizado sobre aislantes de vibraciones, con la 

alineación correcta y alejado en lo posible de fuentes de interferencias 

electromagnéticas (por Ej., un transmisor de video). También debe tenerse en 

cuenta que su ubicación y montaje debe priorizar, ante un accidente, su 

supervivencia dado su alto costo. Tan importante como el equipo es su 

cableado, que debe ser de calidad y prolijamente fabricado e instalado. La 

alimentación del equipo debe ser prevista en el diseño del sistema eléctrico 

como independiente de otros sistemas y redundante. 

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IV-1: Montaje mecánico antivibratorio 

Simulación Hardware-in-the-loop: La simulación del sistema en un 

ambiente virtual es la clave para una integración exitosa y de mínimo riesgo. En 

una simulación del tipo Hardware-in-the-loop lo único simulado es la aeronave y 

su entorno, ya que el resto de los equipos son realmente usados y funcionan 

como lo harían en vuelo. Esto requiere de un detallado modelo matemático de 

la aeronave que la represente en términos de aerodinámica, propulsión e 

inercia. 

IV-2: Simulación Hardware-in-the-loop 

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El modelo matemático está dividido en dos partes. Una representa el 

sistema propulsivo y la otra las cualidades de vuelo (aerodinámica e inercia). 

Tratándose en este caso de un motor de combustión interna, el modelo 

propulsivo puede ser un desafío en cuanto a la precisión, pero afortunadamente 

el éxito de la simulación no depende fuertemente de esto, por lo que un 

esfuerzo moderado es suficiente. 

El modelo aerodinámico es más complejo y el fabricante provee dos 

maneras de generarlo. La primera es utilizar estimación automática de 

derivativas, lo que funciona bien para aeronaves de configuración clásica. No es 

el caso del ADS101-Strix, por lo que se opta por el segundo método que 

consiste en un código de red de vórtices, en una versión adaptada del código 

AVL del MIT. 

La parte inercial del modelo (masa, inercias, centro de gravedad) fue 

estimada con el modelo de CAD de la aeronave. 

Con el modelo matemático listo las simulaciones son llevadas a cabo y 

los parámetros del sistema de control ajustados según requerimiento. Una 

diferenciación con el procedimiento propuesto por el fabricante del autopiloto 

es que el modelo matemático es primero ajustado mediante la apreciación 

cualitativa del piloto humano, que previamente ha volado la aeronave real en 

forma manual. De esta manera el modelo se ajusta aún más a la realidad. 

El procedimiento completo es realizado primero en una aeronave de 

prueba mas pequeña y manejable para luego pasar al UAV. 

IV-3: Aeronave de prueba 

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IV-4: Strix UAV 

Ensayos en vuelo: Tras varias horas de entrenamiento en simulador 

para los sistemas normales y los procedimientos de emergencia, se realizan las 

pruebas de campo. Estas pruebas comienzan con extensos chequeos de 

equipos en tierra, incluidos ensayos de vibraciones, alcance de equipos de 

transmisión e interferencias. 

El ensayo de la aeronave de prueba demuestra que el procedimiento 

completo vale la pena, ya que desde el primer ensayo el vuelo automático se 

lleva a cabo sin problemas y con mínimos ajustes. A pesar de ser una aeronave 

mucho mas pesada, la correcta modelación matemática rinde sus frutos y la 

aeronave también ejecuta su primer vuelo automático sin sobresaltos y con 

mínimos ajustes posteriores. 

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V: FABRICACION EN LA ARGENTINA 

El gran paso que se debe dar en este tipo de proyectos en cuanto a la 

fabricación es identificar y comprender las limitaciones que se tiene a la hora de 

disponer de ciertos componentes / materia prima. Estas limitaciones van de la 

mano de los costos, facilidades de adquisición, calidad de los proveedores, 

ubicación geográfica, etcétera. Llegar a una buena relación entre costos, 

métodos de fabricación y resultados finales es el camino ideal para llegar a un 

producto que satisfaga todas las necesidades del proyecto. 

a) Fabricación de la Célula: Numerosas y conocidas son las técnicas de 

fabricación de aeronaves convencionales. Como es sabido, en aviación se 

debe ser lo más liviano posible, y al mismo tiempo lo más robusto posible, lo 

que lleva siempre a una relación de compromiso entre peso / resistencia 

estructural. Dentro del proyecto del UAV ADS101-Strix se plantearon 

numerosos objetivos, entre ellos hacer experiencia en nuevas tecnologías y 

métodos de fabricación. Esto incluye la utilización de materiales actuales 

utilizados en la industria aeroespacial. 

Previamente es necesario (tal cual se mencionó anteriormente) hacer un 

análisis completo de la situación. Completo implica marcar bien las etapas 

dentro del proceso de fabricación: 

1ª Etapa: Diseño Preliminar: se definen las formas y dimensiones 

generales de la aeronave (perfiles, envergadura, configuración de 

empenaje, etc). Es de gran ayuda la utilización de la computadora para 

asistir al diseño, ya que permite rápidamente realizar modificaciones, sin 

tener que modelar. 

2ª Etapa: Fabricación de los Modelos: los modelos son las formas 

originales que van a servir para fabricar las matrices. Deben ser sólidos, 

resistentes, de muy buena terminación superficial y reutilizables. Existen 

muchos métodos y materiales para fabricar modelos, que dependen de la 

mano de obra (modelistas), tiempos, costos y requerimientos 

(durabilidad o terminación del modelo). 

Particularmente en esta experiencia se utilizó un modelo de 

aluminio de fundición para el ala. El aluminio fue colado en molde 

de arena. El tocho fue fresado hasta las dimensiones 

especificadas. Ventajas de este método: durabilidad del modelo, 

escaso error geométrico (error de apreciación de la fresa), 

posibilidad de hacer más de una matriz. Desventajas: costo 

excesivo, modelo pesado (difícil de manipular), suciedad en el 

proceso de fundición (poros, inclusiones), tensiones de 

fabricación. 

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Para el caso del fuselaje, el modelo fue fresado en un tocho de 

MDF, que luego fue protegido por una capa de resina con carga 

(gel-coat). Ventajas: costo comparativamente menor, posibilidad 

de tornearlo en numeroso tipos de fresas. Desventajas: 

durabilidad limitada (gran sensibilidad a la humedad), sensible al 

calor. 

Con el empenaje se probó otro método mucho más artesanal: un 

modelista que trabaja en madera. Ventajas: buena terminación 

superficial, menor costo que los casos anteriores. Desventajas: 

poca vida útil del modelo debido a la poca resistencia a la 

temperatura y humedad. Errores del modelista. 

V-1: Modelo del ala recién salido de la fundición 

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V-2: Fresado del modelo de ala a su tamaño real 

V-3: Modelo del fuselaje fabricado en MDF 

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V-4: Modelo del Empenaje fabricado en madera 

En síntesis, el mejor método es el que mejor se ajusta a la relación 

costo-tiempo-requerimiento (gastar lo menos, fabricar lo antes posible, 

cumplir con las especificaciones). 

3ª Etapa: Fabricación de las Matrices: con los modelos construidos se 

inicia la fabricación de las matrices. Generalmente en esta etapa todavía existe 

la posibilidad de hacer grandes cambios de forma en la aeronave, por lo que se 

suele fabricar matrices con poca vida útil, o matrices para prototipos. Estas 

matrices suelen fabricarse con la cantidad necesaria de material como para 

fabricar dos o tres piezas, y luego ser desechadas por degradación 

(deformación, agrietamiento, etc.). 

V-5: Matriz de Prototipo de Fuselaje 

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4ª Etapa: Fabricación de las Piezas: ya con la matricería para prototipos 

se comienza la fabricación de las piezas. En esta etapa se prueban métodos 

constructivos, se hacen probetas, se prueban diferentes tipos de materiales y 

se evalúan los resultados. 

V-6: Cáscara de Fuselaje fuera de su matriz 

5ª Etapa: Análisis del Diseño y Métodos Constructivos: una vez 

construida la primer célula y evaluado los resultados obtenidos, es hora de 

revisar la geometría original, recalcular estructuras, definir procesos 

constructivos, seleccionar proveedores de materia prima y capacitar al personal 

para fabricación. 

6ª Etapa: Fabricación de las Matrices de Producción: en función de la 

estimación de células a producir, se fabrica la matricería de serie, que a 

diferencia de la de prototipos es mucho más robusta y posee las modificaciones 

hechas (o no) luego del análisis del diseño preliminar. El costo de producción de 

esta matricería es notoriamente mayor que el anterior, y debe ser tenido en 

cuenta con antelación. 

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V-7: Matriz para producción en serie de alas 

7ª Etapa: Fabricación de la piezas: ya con la matricería de producción se 

comienza con la fabricación de las piezas. Estas piezas van a ser 

intercambiables, identificadas, ensayadas (en caso necesario), y producidas 

bajo un método y proceso estipulados. 

PROCESO DE FABRICACIÓN DE PIEZAS DEL UAV ADS101-Strix: 

• Fabricación de piezas laminadas en compuesto de fibra y resina 

• Proceso de fabricación documentado, bajo sistema de aseguramiento de 

la calidad 

• Más de 150 matrices para la fabricación de célula, piezas y componentes 

• Trazabilidad de la materia prima 

• Seguimiento de proveedores 

• Método de laminado: a mano (“hand lay up”) con pincel/rodillo 

• Sala “blanca” de laminado, con temperatura, humedad y polvo en 

suspensión controlados 

• Extracción de excedente de resina con vacío (dos etapas) o con contramatriz, 

dependiendo de la pieza 

• Curado en horno con temperatura programable según especificaciones 

de proveedores de resinas 

• Personal con experiencia, capacitado y evaluado en procesos de 

fabricación 

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• Elementos de seguridad e higiene 

• Sala de pintura cerrada con extracción de polvos/gases 

• Pañol para el guardado e identificación de las piezas 

• Trazabilidad de las partes fabricadas 

V-8: Laminado de intradós de ala 

V-9: Utilización de vacío en fuselaje 

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b) Fabricación de Componentes Metálicos: todo componente estructural 

metálico también debe poseer su documentación de producción 

correspondiente. La materia prima debe ser criteriosamente seleccionada. Gran 

cantidad de estos componentes son ensayados y testeados. Cada uno es 

codificado y guardado en pañol hasta su utilización. El UAV ADS101-Strix posee 

insertos metálicos, tuercas ancladas en el laminado, ejes de acero en trenes de 

aterrizaje, masas de ruedas de aluminio, bujes de bronce, planos de tierra de 

cobre, etc. Es decir el material seleccionado acorde a la función de la pieza. 

c) Fabricación de Componentes Eléctricos/Electrónicos: no hay que 

olvidar que el UAV no es más que una plataforma autónoma que lleva 

equipamiento electrónico para un determinado fin. Como se analizó en la 

sección anterior, hay equipamiento adquirido que ya viene “enlatado”: 

simplemente se monta, conecta y funciona. No obstante, todo el cableado, 

placas sensoras, de adquisición de datos y de administración de energía pueden 

ser (en este caso particular lo son) de fabricación propia. La logística referida a 

los componentes eléctricos-electrónicos es sumamente importante y compleja. 

La cantidad de pines, conectores diversos, tipos de cables y demás 

componentes que el UAV ADS101-Strix lleva abordo es seguido mediante un 

sistema de trazabilidad que permite conocer el stock remanente y avisa si hay 

algún faltante. Esto se da gracias a que los procesos de fabricación de cables y 

placas se realizan bajo estrictos procedimientos. Cada mazo o placa fabricada 

es codificado/a y guardado/a en pañol hasta su disposición. 

Tener un buen control de Stock permite planificar compras, sobretodo de 

componentes que no se fabrican en el país, que tienen sus tiempos de entrega 

y costos adicionales. 

PROCESO DE FABRICACIÓN DE COMPONENTES ELECTRICO- 

ELECTRONICOS DEL UAV ADS101-Strix: 

• Fabricación de mazos de cables con codificación de colores y grosor 

• Proceso de fabricación documentado, bajo sistema de aseguramiento de 

la calidad 

• Fabricación de mazos en laboratorio de electrónica, con instrumental y 

herramental necesario 

• Todos los mazos y placas fabricados/as son testeados/as antes de ser 

ingresados/as al sistema 

• Documentación y planos de corte de cables y armado de mazos 

• Diagramas unifilares y pin-out de cada conector de cada mazo 

• Elementos de seguridad e higiene 

• Trazabilidad de los mazos y placas fabricadas 

• Seguimiento y continua comunicación con proveedores 

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VI: OPERACIONES EN LA PRACTICA: MISION FOTOGRAMETRICA 

Uno de los requerimientos iniciales del proyecto del UAV ADS101-Strix 

fue contar con capacidad de llevar diversos tipos de cámaras fotográficas. 

En función de los pedidos de varios clientes se optó por desarrollar una 

plataforma estabilizada capaz de portar una cámara. Esta plataforma fue 

testeada y probada en vuelo, para luego estar lista para operar. 

PLATAFORMA ESTABILIZADA: 

Básicamente es un sistema móvil de tres ejes, comandados por 

servomotores independientes. El movimiento de la plataforma es impuesto por 

una SBC (computadora de abordo) que toma los ángulos de posición de la 

aeronave a través de la IMU del Piloto Automático. De esta manera se asegura 

que el objetivo de la cámara esté siempre apuntado al suelo en forma 

perpendicular, disminuyendo notoriamente errores o deformaciones en las 

imágenes. 

SOFTWARE DE PLANIFICACION DE MISIÓN: 

La misión fotográfica no puede ser improvisada, y debe estar respaldada 

por una organización previa que determine a dónde se va a volar, a que altura, 

velocidad, que superficie se quiere cubrir, con qué tipo de objetivo y cadencia 

de disparo que se necesita. 

Toda esta información no puede improvisarse. Para ello es necesario 

contar con un software que gestione la misión y determine como va a ser 

llevada a cabo. 

La Base Terrena de Control posee el Puesto del Observador, quien 

utilizando un software específico genera los planes de vuelo en función de los 

requerimientos de la misión. Las variables o datos requeridos para generar el 

plan de vuelo son los siguientes: 

• Superficie a fotografiar 

• Ubicación geográfica de la superficie 

• Altura de vuelo 

• Tipo de objetivo 

• Superposición entre fotos (lateral y longitudinal) 

• Cantidad estimada de fotos a sacar 

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• Velocidad de vuelo 

• Estimación de intensidad y viento en altura 

• Ubicación de la zona de despegue 

• Ubicación de la zona de aterrizaje 

Con todos estos datos cargados, el programa devuelve un plan de vuelo 

que es cargado al piloto automático del UAV. Este plan de vuelo especifica los 

puntos geográficos o “way points” por donde la aeronave va a pasar. Define el 

trazado que va a hacer y en qué momento va a sacar fotos con una 

determinada cadencia, asegurando el solapamiento entre fotos previamente 

definido. También se calcula el combustible requerido para la misión y el tiempo 

total de vuelo de la misma. Durante la ejecución de la misión, el programa 

recibe telemetría de la aeronave, indicándole y mostrando al observador: 

• Fecha y hora de la fotografía 

• Altura de vuelo en el momento del disparo 

• Posición GPS en el momento del disparo 

• Ángulos de corrección de la plataforma estabilizada en el 

momento del disparo 

• Grafica el solapamiento entre fotografías 

• Telemetría general del vuelo 

• Estado de memoria de la cámara fotográfica 

VI-1: Visualización de la aeronave tomando fotografías 

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Las fotografías pueden ser guardadas en la memoria de la cámara o en el 

disco duro de la SBC. Estas imágenes son guardadas y almacenadas para post 

procesarlas y generar un mosaico orto-rectificado. 

LOGÍSTICA PREVIA: 

Realizar una operación con un UAV no consiste sólo en volar, sino que como 

se expresó antes debe haber una logística y planificación previas. 

• Se deben hacer todos los “check lists” pre vuelo y registrarse las 

novedades surgidas 

• El personal que participe en la misión debe tener cierta experiencia 

meteorológica (si conoce la zona mejor), para poder adelantarse a algún 

fenómeno climático 

• La Base Terrena de Operaciones debe tener una estación meteorológica 

portátil, para poder registrar vientos, temperaturas y presiones, con el 

fin de analizar tendencias del clima 

• Hay que saber “leer” el cielo, para poder inferir altura de nubes, cercanía 

de tormentas, o gestación de ellas. Sobretodo si se va a operar a 

distancias considerables respecto a la base 

• Los planes de emergencia en caso de falla de sistemas o inclemencia del 

tiempo también deben ser analizados y previamente cargados en la 

aeronave, evitando cualquier tipo de improvisación 

• Es de gran utilidad llevar abordo sensores atmosféricos y/o cámaras de 

navegación para tener una imagen en tiempo real de la región donde se 

está volando 

VI-2: Retirada por amenaza de tormenta 

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VII: REGULACIONES 

Con el crecimiento exponencial de la utilización de los vehículos aéreos 

no tripulados también ha crecido un vacío en cuanto a cuestiones del tipo 

regulatorias. Encuadrar a los UAVs dentro de una categoría de aeronave o crear 

una nueva categoría no es posible, debido a la gran variedad en cuestiones de 

tamaño, equipamiento y utilización. 

Obviando el sector militar, históricamente algunos países han generado 

algún tipo de normativa de fabricación y de operación, para casos o 

configuraciones de UAVs específicas. Esto se ha dado en Australia, Inglaterra, 

Francia, y con el correr de los tiempos se han hecho esfuerzos para tratar de 

generar regulaciones regionales que permitan la operación y uso civil de este 

tipo de vehículos. 

Por el lado de Estados Unidos, también se trabajó en formulaciones de 

normas para obtener certificados de aeronavegabilidad, pero para casos muy 

específicos. 

Actualmente existen numerosas asociaciones cuya búsqueda es definir 

una norma que sea aplicable a todo tipo de UAVs, y que permita la operación 

de este tipo de vehículo en todo tipo de espacio aéreo. El objetivo de formular 

esta norma es garantizar un status de seguridad similar al de una aeronave 

convencional. 

El gran problema que se tiene es qué criterio tomar para poder clasificar 

los diferentes tipos de UAVs. Al día de hoy los avances son importantes, pero 

todavía hay mucho trabajo por hacer. 

Una caracterización general pero que se está considerando en gran parte 

del planeta es trazar una raya entre vehículos línea de separación entre 

vehículos de más de 150 Kg de peso máximo al decolaje y vehículos de menor 

peso (surge de un estudio de la energía cinética que poseen, y el daño que 

pueden hacer si caen al suelo). Para los primeros se exigen ciertos requisitos de 

cumplimientos, que básicamente surgen de adaptar la normativa análoga a la 

FAA Part21 de cada región. Para los vehículos de menos de 150 Kg se realiza 

un estudio específico para certificarlos. 

EL CASO DEL UAV ADS101-Strix: 

El proyecto del UAV ADS101-Strix data de comienzos del año 2005, 

cuando el tema regulación estaba recién en consideración. Unos de los planteos 

iniciales fue encarar el proyecto tal cual es: un avión real. Por ello se buscaron 

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las normativas de UAVs existentes, y se planteó implementar un sistema de 

calidad aeronáutico para la producción de cada componente de la aeronave. 

Se trabajó bajo los lineamientos de una norma Australiana, que 

básicamente es una adaptación de la Parte 21 de la FAA: 

• Todo cálculo pedido por la norma está documentado en su respectiva 

memoria de cálculo, cumpliendo factores de diseño (en algunos casos 

incrementándolos) 

• Se han registrado ensayos de vuelo, que han sido contrastados con 

cálculos previos 

• La aeronave posee manuales de operación, mantenimiento, producción, 

wiring, IPC, troubleshooting, etc. 

• Las piezas estructurales son ensayadas bajo requerimientos, como es el 

caso de los trenes de aterrizaje, el ala, booms de cola, etc. 

• Los componentes electrónicos son testeados y ciclados asegurando una 

determinada vida útil 

• Se tiene una línea principal de energía, al cual se conectan los sistemas 

vitales de la aeronave 

• Los comandos son redundantes garantizando maniobrabilidad ante la 

falla de una de las líneas de energía 

• El sistema de vuelo manual es redundante 

• Se han caracterizado los componentes como Hard Time, Condition 

Monitoring y All Condition 

• Todo vuelo es cargado en el historial de cada aeronave 

• Todo arranque y vuelo es cargado en el historial de cada motor utilizado 

La motorización que utiliza el UAV ADS101-Strix (100cc – 10 HP – 2T) no 

viene provista de documentación alguna. Motores de estas características no 

son certificados. Otro de los objetivo iniciales ha sido el de conocer al máximo 

el motor, con el fin de obtener confiabilidad, definir un plan de mantenimiento y 

obtener información técnica (curvas y diagramas del motor). Para ello ha sido 

necesario testear en banco de pruebas un motor. Actualmente se esta en 

proceso de ensayo. 

En síntesis, el tema regulatorio ha sido planteado desde la concepción 

misma del vehículo, con la intención de poder cumplir con los requerimientos 

que surjan una vez que los organismos e instituciones aeronáuticas definan y 

encuadren un camino a seguir. 

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CONCLUSION: 

Como síntesis de este Seminario, es sumamente importante poder 

transmitir a los futuros ingenieros las posibilidades reales que existen en 

nuestro país de embarcarse en proyectos de ingeniería de avanzada. No es 

obligatorio viajar a otras latitudes para estar en contacto con este tipo de 

vehículos. 

Los vehículos aéreos no tripulados están en auge en todo el mundo, y 

nuestro país y Sudamérica aún son terreno no explorado en este tema. El 

camino es costoso, sacrificado y lento, pero sumamente gratificante. 

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REFERENCIAS: 

• Archivo de Imágenes de AeroDreams (www.aerodreams-uav.com) 

• “UAV stability derivatives estimation for hardware-in-the-loop simulation 

of Piccolo autopilot by qualitative flight testing” (Ing.Esteban González 

García) 

• “HIL/SIL simulator for the Piccolo avionics (Vaglienti – Niculescu – 2006 

– www.cloudcaptech.com) 

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““Experiencias de Diseño, Construcción y Operación de UAVs en ...

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