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¿Cuál es el único detalle que espera ver cuando se entera de los drones de consumo?
Hélices
La primera vez que los ves, los drones te recuerdan a los helicópteros; y eso se debe a sus rotores (o hélices).
Las hélices son el último detalle icónico de los drones en nuestra conciencia colectiva, y así es como logran sus habilidades de despegue vertical y vuelo direccional.
Incluso se podría decir que es la parte más importante del dron. Y es más vulnerable.
¿Cuántas veces hemos visto a una hélice engancharse en la rama de un árbol y luego el dron cayó al suelo?
En otros casos, el dron termina dando vueltas sin dirección, desafiando tus comandos de vuelo.
Para contrarrestar este problema, algunos fabricantes instalan protectores de hélice. Algunos de los modelos más avanzados vienen con sistemas para evitar obstáculos y tecnología para evitar colisiones.
Todo esto ayuda a evitar que las hélices de un dron se enreden.
Y funcionan con diversos grados de éxito.
Pero, ¿qué hay de sacar todas las hélices juntas?
¿Pueden los drones funcionar sin hélices?
Un estudiante del Royal College of Art, Marcus Kung, ha adoptado un enfoque para diseñar un dron que puede resultar la solución más creativa contra el enredo de hélices hasta ahora. Tu dron abandona las hélices por completo.
¿Cómo funciona este dron sin hélices?
Impeller Drone de Marcus Kung utiliza ventiladores centrífugos o impulsores en lugar de ventiladores axiales.
Los ventiladores centrífugos son del tipo que te puedes encontrar en los sopladores de hojas y los secadores de pelo. Sacan aire de la espalda. Pero en lugar de expulsar el aire por el frente como un ventilador normal, empujan el aire hacia los lados.
Los ventiladores centrífugos del Impeller Dron están dispuestos de tal manera que son como las ruedas de un automóvil.
El aire se extrae de los lados y se empuja hacia abajo. El diseño de la cubierta alrededor de los ventiladores lo hace posible al dirigir el flujo de aire hacia donde debe ir.
La cubierta también protege al impulsor de entrar en contacto con cualquier cosa del exterior, protegiendo la entrada de aire formada en el interior.
Las ventajas de esta configuración de impulsor no son difíciles de ver. Tu dron está mucho más a salvo de la colisión de objetos y daños irreversibles a componentes importantes.
La carcasa protectora alrededor del impulsor también permite que el aire sea empujado con más fuerza a través de la salida. Esto significa que el dron vuela más alto con menor potencia.
Sin embargo, la única desventaja de la que nadie puede escapar es el ruido que se hará cuando el dron funcione. Es la misma situación que cuando enciendes tu soplador de hojas, por lo que no hay sorpresas.
La ciencia detrás de los drones que no usan hélices
Así que ahora sabemos que un dron no necesita necesariamente tener una hélice para volar. Para comprender cómo esto es posible, debemos comprender cómo vuelan los drones en primer lugar.
¿Cómo vuela un dron?
Los drones son aeronaves livianas que no están tripuladas y son capaces de volar a grandes altitudes y, por lo general, aunque no siempre, se dirigen con un control remoto.
Ahora, los motores y las hélices son responsables de llevar al dron a las alturas que puede alcanzar. Y estos suelen venir en pares, aunque algunos drones vienen con 3 o menos.
¿Por qué hélices?
Es fácil subestimar el papel que desempeñan las hélices para garantizar que tu dron no se estrelle.
En el caso de los helicópteros, necesitan al menos 2 hélices, y estas deben estar montadas estratégicamente para evitar un choque.
Del mismo modo, un dron necesita al menos dos hélices para funcionar sin problemas, de lo contrario, debe haber una hélice de cola en su lugar. Por lo general, tendrán cuatro, de ahí el nombre de cuadricóptero por el que pasan la mayoría de los drones.
Cada hélice de tu dron gira en una dirección opuesta a la hélice con la que está emparejado. Esto mantiene el dron estable en el aire y mantiene una velocidad manejable.
Entonces, en el caso de que tengas 2 hélices, puedes esperar que una hélice gire en el sentido de las agujas del reloj mientras que la otra gira en el sentido contrario a las agujas del reloj. En el caso de un quadcopter, puedes esperar ver dos hélices girando en sentido horario, mientras que las otras dos giran en sentido antihorario.
¿Qué papel juega el motor en todo esto?
Las hélices giran porque los motores a los que están conectados giran.
Esto provoca un desplazamiento del viento hacia abajo. La fuerza del viento que sopla hacia abajo es capaz de empujar la aeronave hacia arriba ya que de acuerdo con las leyes de la física, para cada fuerza en cualquier dirección, hay una fuerza igual que empuja en la dirección opuesta.
Así es como se crea la fuerza de sustentación que lleva a tu dron a las alturas que te encantan para volarlo.
Al volar tu dron a estas alturas, puedes controlar su dirección gracias a las hélices.
Para hacer que tu dron descienda, todo lo que tienes que hacer es reducir la velocidad de los motores, lo que hará que las hélices también disminuyan la velocidad.
Esta desaceleración significa que se enviará menos viento hacia abajo y la fuerza de elevación del dron será menos poderosa que las fuerzas gravitacionales que lo empujan hacia abajo. Esto hace que el dron descienda.
De esta manera, las hélices y los motores de un dron son absolutamente cruciales para su vuelo y control.
¿Importa el material y el diseño de las hélices?
El material, el diseño e incluso la longitud de las hélices son importantes y tienen un impacto directo en la forma en que vuela un dron.
Las hélices de los drones de alto rendimiento no se fabrican simplemente por capricho. Se piensa mucho en esta parte del dron porque los fabricantes comprenden el impacto de estos factores en el rendimiento y el vuelo.
Por ejemplo, puedes darte cuenta de que algunas hélices están hechas de fibra de vidrio dura, como las del Phantom 4. Otras hélices están hechas de fibra de carbono como las del Matrice 600 industrial. Todos estos materiales se eligen por su alto rendimiento.
En cuanto al diseño, generalmente se decide después de que se han realizado muchos modelos y simulaciones para garantizar la eficiencia aerodinámica y el máximo empuje.
El papel de la fabricación
El proceso de fabricación está diseñado para garantizar que se produzcan hélices de la más alta calidad para mejorar el rendimiento del dron durante el vuelo.
La uniformidad y el control de calidad se refuerzan mediante el uso de moldes de inyección.
Cada hélice debe estar perfectamente equilibrada con las demás y seguir siendo lo suficientemente dinámica para funcionar libremente. Esto es esencial para el máximo rendimiento durante el vuelo.
El control de vibraciones también se suaviza durante el proceso de fabricación para garantizar una vibración mínima cuando el dron está en funcionamiento. Esto asegura que la calidad de la imagen y el video no se vea comprometida durante el vuelo.
La importancia de una fabricación adecuada realmente pasa a primer plano cuando el dron tiene que volar durante un clima severo. Por ejemplo, algunos drones están hechos específicamente para tareas rigurosas como perseguir tornados y otras condiciones climáticas naturales, proporcionando cobertura en vivo.
Drones que operan sin hélices
Ya hemos visto un diseño de dron que existe sin el uso de hélices. Ese es el Impeller Drone de Marcus Kung.
Pero, ¿qué pasa con un dron que funciona sin cuchillas?
Un dron sin cuchillas.
¿Qué es un dron sin cuchillas?
El dron sin cuchillas fue diseñado por Edgar Herrera y apareció en Yanko Design.
La tecnología detrás de este dron utiliza hélices, pero no necesita las palas para vuelos de drones.
Este diseño aerodinámico es similar a cómo se diseñan los aviones modernos, pero con un cuerpo algo diferente.
El cuerpo principal está equipado con un gran conducto de aire que ayuda a ascender y descender.
La utilización del aire ocurre a través de los conductos internos. Las hélices más pequeñas a cada lado del cuerpo succionan el aire a través de las cuatro válvulas de admisión, que luego se dirigen para ayudar al dron a ascender.
Cuando el dron está en el aire, las tres hélices más pequeñas se utilizan para generar un flujo descendente que mantiene el dispositivo a flote.
Como puedes imaginar, la ausencia de cuchillas significa que este dron hace mucho menos ruido del que normalmente asociaría con un dron. La contaminación acústica realmente podría mitigarse si este diseño se generalizara entre los aficionados y los pilotos comerciales de drones.
Militarmente, también mejoraría la capacidad de sigilo de los drones que se envían para infiltrarse en territorio hostil.
Por su diseño, Edgar Herrera ganó un premio internacional de diseño conceptual, el Red Dot Award.
Pero la tecnología aún no se ha incorporado a los drones que se utilizan en la actualidad. Hasta que esa situación cambie, puedes esperar seguir viendo drones que te recuerdan a los helicópteros debido a sus palas de hélice.
