Você provavelmente viu a notícia que recentemente, em janeiro de 2022 a ANAC concedeu a primeira Autorização de Projeto para operação comercial de delivery com drones em ambiente urbano no Brasil, não é mesmo?
Isso é sem dúvidas um grande marco para o mercado profissional de drones no país e uma grande novidade! Mas o que exatamente isso significa?
Drone delivery. Vou receber pizza por drone na minha porta agora?
Não. Com certeza não é isso que foi autorizado e não é o que o iFood pretende fazer no curto prazo. O que foi autorizado foi o transporte em um raio de 3 km, carregando cargas de até 2,5 kg somente.
O ganho de eficiência que a empresa de delivery de alimentos pretende com essa operação está na “primeira milha” e não na “última milha”. Ou seja, querem reduzir o gasto de tempo na saída dos restaurantes até o entregador (motoboy ou ciclista), criando um centro de distribuição intermediário.
Exemplo: o drone parte de um grande shopping - onde se concentram vários restaurantes, mas o estacionamento desperdiça o tempo dos entregadores - e leva até um centro de distribuição da empresa de delivery, em um local de logística planejada para os entregadores, e de escoamento mais fácil pelo trânsito da cidade.
Legal, mas porque não levar até a porta do destinatário?
O primeiro motivo é a segurança. Tanto as agências reguladoras (que vou comentar em detalhes mais pra frente nesse post) como as próprias operadoras estão adotando uma abordagem de “aproximação gradual”, aumentando a complexidade das operações gradativamente, para controle de risco.
Operar sempre entre dois pontos conhecidos, com infraestrutura fixa planejada, é um ambiente muito mais controlado do que pousar em calçadas com características desconhecidas e com possibilidade de passagem de pessoas. Então esta é a característica das operações neste estágio de maturidade da tecnologia. Operar onde se conhece e se mitiga todos os riscos.
Outra preocupação são as interferências ilícitas. O drone é um equipamento caro (valor de um carro), com peças caras, e relativamente fácil de ser derrubado por uma pessoa mal intencionada (com a tecnologia atual).
Além do fator extremamente importante do alto custo que teria uma operação com drone de porta à porta. Existe uma série de restrições técnicas neste tipo de operação, e eu detalhei algumas delas mais pra frente neste texto, e para mitigar todos os problemas de segurança para uma operação complexa dessas, a infraestrutura a ser criada e tecnologia necessária pode se tornar muito mais cara que as alternativas atuais.
Então os drones não são bons para transporte de cargas? Pelo contrário! Existe um mercado de nicho que já está demandando fortemente essa solução.
Delivery de alto valor agregado
Demandas por agilidade, suporte a locais de difícil acesso, e de cargas de alto valor agregado admitem a vantagem evidente do uso de aeronaves remotamente pilotadas (RPAs).
Alguns exemplos são: equipamentos hospitalares (instrumentação cirúrgica, remédios, vacinas, material para exame), equipamentos industriais, EPIs, amostras para testes. Vou entrar em detalhes de operações que já estão acontecendo mais abaixo.
Esse tipo de demanda é difícil de ser tratada pela logística puramente terrestre. Seja pela dificuldade de acesso de algumas regiões - como vegetação, geografia e estradas não pavimentadas - ou pelas distâncias de nosso país de dimensões continentais, ou por riscos de ilícitos em solo. E o alto valor da carga justifica o investimento em um modal de transporte também de maior valor.
Restrições técnicas - alcance
A comunicação primária entre o drone (a parte aérea do equipamento) e a estação de solo é feita por link de rádio. Comunicação via rádio permite transmissão em baixa latência (atraso de comunicação) da telemetria e das imagens de vídeo que auxiliam a navegação do drone.
O alcance do sinal de rádio depende de uma série de fatores, os principais sendo: a frequência da onda, a potência do transmissor, o quão direcional (concentradora) são as antenas (transmissora e receptora), e a altura do transmissor e receptor, ou seja, altura da antena no solo, e altura do voo da RPA.
A escolha de frequência e potência de transmissores é restrita pela ANATEL. A agência regula o uso das radiofrequências no país, de forma a permitir que os diversos demandantes tenham acesso justo às frequências, sem que um uso interfira os demais.
No caso específico dos drones, as frequências mais usadas são nas faixas de 2,4GHz, 5,4GHz e 900MHz, sendo as duas primeiras as mais comuns nos equipamentos “Consumer off-the-shelf”. Muitos transmissores de categorias superiores apresentam estas e outras frequências, e com potências de até 10W. Com specs destas, o alcance teórico pode chegar a mais de 50km.
Entretanto, essas frequências são autorizadas para uso irrestrito (sem necessidade de uma concessão específica) somente limitadas a 1W, que é o que grande parte dos equipamentos usam no Brasil. Essa restrição limitaria o alcance a menos de 10 km, mas como disse, existem outros fatores que alteram o alcance.
A primeira estratégia é aumentar a altura de voo e a altura da antena em solo, mas mesmo isso tem suas restrições, especialmente a altura de voo, como veremos logo a seguir. Especialmente para distâncias superiores a 15 km, a influência da curvatura da Terra começa ser notada, podendo inclusive bloquear a visada direta do sinal de rádio.
A uma distância de 40 km, com a antena da base próxima ao solo, um drone teria que voar acima de 400 ft somente para estar no horizonte de rádio! Isso é muito relevante, afinal 400 ft é uma restrição importante, como veremos no próximo item.
Outra alternativa muito usada para aumentar o alcance é aumentar o “ganho” da antena, um parâmetro que é medido em dBi. Antenas direcionais funcionam de forma semelhante a uma lente convergente em uma lanterna. Elas concentram o sinal que seria propagado em todas as direções, em um feixe mais concentrado. Com isso, o alcance aumenta bastante, mas é necessário apontar a antena na direção correta, o tempo todo! Para conseguir isso, usa-se um sistema chamado “tracking antenna”, que rastreia a posição da RPA e automaticamente mantém a antena apontada para ela ao longo do voo.
Essa solução é capaz de aumentar bastante o alcance usando a mesma frequência e potência no transmissor, mas tem o efeito colateral de perder amplitude, e isso pode exigir um sistema de rastreio de alta precisão (portanto caro) na antena, e ainda assim estar sujeito a perdas de sinal a baixa altura e grandes distâncias.
Ainda pode-se usar outras frequências e potências de usos restritos. Neste caso, deve-se fazer um estudo minucioso do local da operação e das várias restrições associadas a isso.
Além destas técnicas, há mais um fator muito importante a ser considerado, que é o pouso no destino. Para operação de delivery este normalmente é o caso, e estar a baixa altura e bastante distante do transmissor, é a condição mais crítica para a perda de sinal. E justamente na fase mais crítica da missão, que é o pouso. Normalmente para mitigar isso, é usado uma técnica chamada handover, que é a transferência de comando para outro controle.
Há ainda a comunicação via satélite - SATCOM - e via rede de telefonia móvel, mas estas técnicas normalmente são usadas como backup ou para cobrir trechos menores de sombreamento de sinal, em que a aeronave está voando alto e pode tolerar as maiores latências destas tecnologias.
Tudo isso deve ser analisado caso a caso, para obter a solução mais adequada e eficiente, a Certifica Drone é especialista neste tipo de análise!
Restrições de espaço aéreo - altura e proximidade de aeroportos
Temos um post inteiro sobre isso. Mas em resumo, para não conflitar com o espaço aéreo (demais aeronaves), o DECEA (Departamento de Controle do Espaço Aéreo), restringe a altura máxima de voo de drones a 120 metros, ou em muitos casos menos do que isso, em função da proximidade de aeródromos, helipontos e uma série de outros fatores.
Quando a operação precisa exceder esse limite básico de altura, o equipamento deve ter Autorização de Projeto da ANAC (que é a consultoria que nós mais fornecemos, melhor explicado mais pra frente neste texto), e o operador precisa de autorização de voo do DECEA, que envolve uma análise de risco mais aprofundada, e por isso exige dias de antecedência.
Como esse tipo de operação ainda é recente no Brasil, e ainda não há uma tecnologia comum entre as aeronaves e drones para compartilhamento de dados, com maturidade e abrangência de uso, a coordenação do espaço aéreo entre aeronaves tripuladas e não-tripuladas ainda não consegue ter larga escala, o que faz com que operações de drones acima de 400 pés (120 m) aconteçam hoje somente em espaço aéreo segregado, que é quando se “reserva” um espaço exclusivo para aquela operação, através da emissão de NOTAM, que é um aviso geral sobre a restrição a todos os demais pilotos.
Controle de risco - peso
O peso máximo de decolagem é o que define as categorias de peso. No Brasil, a categoria menos burocrática, que engloba 99% dos drones em uso hoje, é limitada a 25 kg.
Este quesito é um dos maiores causadores de dúvidas! Mas vou explicar de uma forma intuitiva.
Vou fazer uma analogia…Por que enquanto uma moto é tratada como um carro, uma bicicleta não tem placa e é menos fiscalizada? Porque uma moto leve, de baixa cilindrada, com uma pessoa em cima, pesa muito mais e atinge velocidades superiores às de uma bicicleta, e portanto sua energia cinética máxima é muito maior. Mesma coisa acontece no caso dos drones, por isso as categorias de peso e os limites de velocidade.
O potencial destrutivo em caso de colisão é diretamente proporcional a essa energia!
E no caso das aeronaves (qualquer coisa que voe), diferente dos veículos terrestres, ainda tem mais um componente na energia total da colisão, que é a Energia Potencial, que aumenta com a altura.
Ou seja, naturalmente a preocupação dos reguladores ao redor do mundo é aumentar o rigor, conforme o risco potencial aumenta. Uma abordagem bastante razoável.
A maior dúvida é relativa a “como a fiscalização vai saber o peso do drone? vai levar uma balança?”, e a resposta é que não interessa qual o peso atual do drone no momento do voo, e sim o Peso Máximo de Decolagem, que é um parâmetro e uma limitação do projeto. É um valor que (deveria) está descrito no manual de voo do equipamento.
Mas de onde vem os 25 kg? Assim como boa parte dos parâmetros arbitrários, isso foi estudado conjuntamente por várias agências reguladoras do mundo, em uma comissão chamada JARUS. A maior parte dos países no mundo adota esse mesmo limite de peso como critério para a isenção da certificação aeronáutica (Autorização de Projeto), desde que cumpridos os demais limites (distância em linha de visada e altura máxima).
Entretanto, vários países têm classificações intermediárias diferentes, e abordagens diferentes para tratar os casos em que o peso supera os 25 kg. Enquanto aqui no Brasil é exigido obrigatoriamente um processo de certificação, em muitos países basta um waiver (medida de flexibilização) específico para um projeto e operação. O processo de obtenção de waiver é mais rápido (embora mais limitado) do que uma certificação completa.
Restrições regulatórias - controlar o risco a terceiros
Outra exigência da ANAC é a distância, ou proteção, a pessoas que não tenham envolvimento nem anuência da operação. Essa distância normalmente é de 30 m laterais, embora seja maior em casos específicos, e seja dispensada quando há uma barreira física que impeça o risco aos terceiros.
Imagine o seguinte cenário: uma centena de drones sobrevoando a cidade todos os dias, e um deles apresenta um defeito e cai com seus rotores ainda girando em alta velocidade, em cima de uma pessoa. É isso que os reguladores em todo o mundo não querem! E com certeza, o mercado profissional também não quer, por isso a prudência no avanço da complexidade das operações, e por isso a importância dos requisitos de segurança que compõem uma base de certificação aeronáutica, e a importância da engenharia de ensaios em voo (nossa especialidade).
Para que as agências reguladoras liberem o voo de drones sobre pessoas, elas exigirão que estes equipamentos tenham o mesmo nível de segurança operacional que a aviação tripulada tem hoje, o que envolverá sistemas redundantes, várias proteções a falhas e um histórico operacional maduro, que ainda está sendo desenvolvido.
Além da preocupação com a segurança de voo (safety), há a preocupação com os riscos de ilícitos (security), por isso, nos EUA por exemplo, onde os orçamentos são mais fartos, e já houveram tentativas mais enfáticas de escalar operações de delivery, já entrou em vigor uma norma exigindo Remote ID para todos os drones.
O que já foi feito no mundo
Grandes empresas de tecnologia como Google, Amazon e AliBaba, assim como grandes operadores logísticos como FedEx, DHL e UPS tentam desenvolver e certificar sistemas de delivery urbano com drone desde 2014. Até hoje todos eles operam em caráter experimental e em baixa escala. Como disse anteriormente, operar no cenário urbano com o transporte de ponta-à-ponta é com certeza a operação mais desafiadora para esta tecnologia, e por isso, levam anos para amadurecer a tecnologia.
Outras empresas focaram no transporte de alto valor agregado em áreas pouco habitadas, e neste cenário operacional, pelo menor risco e maior ganho à sociedade, os reguladores são mais tolerantes, e temos mais exemplos de operações comerciais já em prática em outros países. Exemplos mais notáveis são: Zipline, que opera há mais de 5 anos no continente Africano levando vacinas, remédios e material médico; Wingcopter, que também começou operações no continente Africano e na Europa, e que agora está expandindo fortemente pelo mundo todo, inclusive em breve no Brasil; Drone Delivery Canada também é uma das pioneiras; e a SwoopAero, que ganhou destaque durante a recente pandemia.
A maior parte dessas operações levam materiais relacionados a saúde, como bolsas de sangue, vacinas, medicamentos, etc. Entregas urgentes, que envolvem o risco da vida humana, em locais com logística terrestre lenta, e tráfego aéreo pouco movimentado. O cenário ideal para começar esse tipo de operação! E nesse tipo de cenário já foram alcançadas distâncias consideráveis, alguns beirando 200 km de distância.
Aqui no Brasil, vários projetos estão em fase de desenvolvimento e operações experimentais, alguns sob responsabilidade técnica da Certifica Drone, e em janeiro de 2022 tivemos a primeira autorização de projeto pela ANAC. Muito em breve teremos operações de transporte de alto valor agregado operando em escala!
Quanto custa fazer delivery com drones?
Acredito que você já deve estar percebendo (e verá ainda mais) que esse tipo de operação é mais complexa e envolve ainda mais tecnologia do que os drones “de consumo” ou mesmo os profissionais que costumamos ver, não é mesmo? De fato, algumas tecnologias envolvidas são tão caras quanto (e às vezes mais caras que) as embarcadas em aeronaves tripuladas de pequeno porte! E isso faz com que o valor desses equipamentos seja de fato, mais comparável com aviões, do que com drones que vemos nas lojas de varejo.
A título de comparação, em 2022, o drone de consumo mais simples da DJI (líder de mercado neste segmento) custa 500 dólares (no Brasil, adicione o câmbio, taxas e impostos), e os profissionais mais caros, em torno de 15 mil dólares. Já drones com capacidades de delivery custam na faixa entre 100 mil e 5 milhões de dólares (a depender das capacidades, dificuldades operacionais, distâncias, etc).
Fora isso, existe todo o custo operacional que envolve logística, transporte, treinamento, manutenção, suprimento, abastecimento/recarga, armazenamento de baterias, etc.
Ou seja…bem mais caro que um motoboy mas mais barato que um helicóptero.
Como disse no começo do texto, esse modal de transporte tem várias vantagens, mas o baixo custo de forma absoluta com certeza ainda não é uma delas. Mas quando o tempo é mais valioso que o custo de transporte, essa é uma opção revolucionária.
O que é Autorização de Projeto?
Uma das atribuições da ANAC é garantir a segurança das pessoas e bens em solo, e das demais aeronaves, contra qualquer objeto construído pelo homem, que voe em espaço aéreo brasileiro. Para fazer isso, ela impõe uma série de requisitos de segurança, baseados em mais de 100 anos de história e experiência da indústria aeronáutica, e exige que os fabricantes certifiquem que seus projetos cumpram estes requisitos, através de uma série de testes, análises e ensaios em voo.
Na aviação tripulada, esse processo é chamado de Certificação de Tipo, ou TC (na sigla em inglês). Costuma ser levado em paralelo ao próprio desenvolvimento da aeronave, e leva em torno de 10 anos para ser concluído. É um processo que demanda milhares de homem-hora de engenharia, tanto do lado do fabricante, quanto do órgão regulador.
A Autorização de Projeto é a equivalente desse processo para aviação remotamente pilotada (também conhecidos como RPAS, UAS, ou drones). É um processo que tem uma base de requisitos específica, muito mais simples que a de um avião tripulado, mas que se assemelha a esta, por compartilhar de vários dos mesmos riscos. Mesmo sendo mais simples, ainda exige uma quantidade razoável de trabalho de engenharia, e de testes em solo e em voo. Normalmente esse processo leva de 1 a 3 anos.
Essa autorização (certificação) é relativa ao projeto como um todo: conjunto de aeronave, controles, antenas, estação de solo, softwares, firmwares, etc. em uma configuração e versão específica, e ao final a ANAC emite um documento chamado DADS (Design Authorization Data Sheet), e o torna público (veja aqui todos os projetos já autorizados).
Uma vez que o projeto é certificado (autorizado), cada unidade produzida deve portar um documento que o identifica como sendo conforme o projeto autorizado, este documento se chama CAER, e é diferente do cadastro simplificado de drone, que é feito na maioria dos casos (o Sisant).
Vale lembrar, no entanto, que esta certificação, e todos estes requisitos não são cobrados dos drones de uso popular (abaixo de 25 kg, 120 m de altura e voo em linha de visada), que precisam de um simples cadastro no órgão regulador.
Quanto custa certificar um drone?
A ANAC não cobra taxas para protocolar um processo de Autorização de Projeto, porém cobra taxa para abertura de processo de Certificação de Tipo (aeronaves tripuladas e drones acima de 150 kg).
Entretanto, cada interação com a agência (como envio de documentos e relatórios) leva alguns meses para ser respondida, pelo tempo de análise dos poucos especialistas disponíveis no órgão. E aprender o processo ao longo do mesmo frequentemente se torna mais caro, pelo custo de oportunidade do mercado.
É neste cenário que a Certifica Drone agrega valor ao fabricante ou importador do drone. Como especialistas em certificação aeronáutica, especialmente nos processos de RPAS, poupamos muitos meses do processo, evitando algumas idas e vindas desnecessárias de documentos, negociando meios de cumprimento de requisitos adequados e otimizando as campanhas de ensaios.
O custo da nossa consultoria é dominado pelo valor do homem-hora deste serviço altamente especializado, mas com certeza é muito mais barato do que o custo de oportunidade que poupamos!
Conclusão
Você agora tem uma grande noção de como o mercado está se desenvolvendo, o que está acontecendo, o que é mais rentável (e o que é mais marketing), quais as principais restrições técnicas e limites regulatórios. Já sabe mais do que a maioria, com certeza, e tem uma pequena noção da profundidade técnica e das soluções de compromisso envolvidas nessa tecnologia.
Agora você entendeu porque a maioria dos drones não precisam ser certificados, mas porque alguns nichos específicos (como os de delivery) precisam! E sabe que pode ficar sossegado que a segurança da população vai sempre ser prioridade, mesmo com as pressões vindas do avanço tecnológico.
Se você for um importador interessado em trazer um equipamento desses para o Brasil, ou desenvolver aqui mesmo, entre em contato conosco pois estamos prontos para ajudar. E qualquer um que tiver dúvidas, fale com a gente que ficaremos felizes em responder!