Diseño conceptual y preliminar de un UAV fumigador para cultivos de papa en Úmbita – Boyacá

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dc.contributor.advisorAldana Rodriguez, Didier
dc.contributor.authorEspitia Romero, Yeison Ferney
dc.contributor.authorSantiago Montaño, Stivent Alfonso
dc.creator.emailespitia94@hotmail.esspa
dc.date.accessioned2022-08-08T15:59:36Z
dc.date.available2022-08-08T15:59:36Z
dc.date.created2022
dc.descriptionColombia posee tres sectores económicos que son el soporte primordial del desarrollo del país. Sector primario, sector secundario y sector terciario. Para fines de este trabajo de grado se enfocará en el sector primario, siendo la agricultura la principal actividad que se desarrolla dentro de este sector conformado por un 6% de la producción económica del país. Por ello, la aplicación de pesticidas y fungicidas en áreas agrícolas es de primordial importancia para el rendimiento y producción de los cultivos. Numerosos agricultores continúan utilizando métodos tradicionales de fumigación, utilizando fumigadora de espalda, las cuales puede ser manual o motor y la fumigadora estacionaria (motor) como herramienta de cuidado de las plantaciones de cultivos de papa. El cual unos de los aspectos que más inconvenientes le producen al momento de realizar la fumigación en el cultivo es el tiempo de demora en dicho proceso y contacto con el producto fitosanitario, provocando enfermedades por toxicidad y envenenamiento por contacto con productos fitosanitarios a corto o largo plazo. El principal aporte expuesto en este trabajo de investigación consiste en el diseño conceptual y preliminar de un UAV multirrotor para fumigación de cultivos de papa, equipado con un sistema de pulverización automatizado capaz de sobrevolar y fumigar áreas de cultivos de papa en general en la ciudad de Úmbita - Boyacá. Se diseñó un UAV fumigador aéreo no tripulado con configuración de hexacoptero, carga útil de 20 kg; una tasa de pulverización de 3.6 litros por minuto; una franja de pulverización de 5-6 metros y 15 minutos de tiempo de vuelo. Para el diseño se realizó un análisis de los requerimientos primordiales que requiere este tipo de sistemas de pulverización. Primordialmente se seleccionó los componentes de pulverización, luego, con respecto al peso de la carga útil y los componentes de pulverización, se seleccionó los componentes de propulsión. Posteriormente, se calculó el requerimiento de empuje, velocidad horizontal, velocidad vertical, tiempo de vuelo y finalmente, se diseña la estructura del multirrotor determinando la longitud de los brazos y la aplicación de la carga útil. El diseño del pulverizador fue asistido por computadora o CAD por sus siglas en ingles computeraided design. El aluminio aeroespacial de grado 6061-T6 fue una elección natural para el marco estructural junto con los brazos pagables. El diseño se simulo en el software XCalc Copter para validar si se hizo una correcta elección de los componentes de propulsión. Esto nos permitió crear rápidamente un prototipo del pulverizador, obteniendo un hexacoptero pulverizador de 48 kg de peso, incluida la carga útil de 20 kg. El pulverizador puede generar un empuje total de 480 N, lo que proporciona una relación de empuje y peso de 2.0. El sistema de pulverización consta de 4 bombas y 8 boquillas ubicado en los brazos (1, 2, 4, 5) conformado por 2 boquillas ubicadas en cada brazo a 50 cm entre sí. Finalmente, teniendo en cuenta las características seleccionadas en la línea base para UAV y los cálculos efectuados. Se obtuvo una autonomía de vuelo de 15 minutos con motores al 75% de operación y con una batería de 18000 mA/hora, lo cual permite el recorrido de los 130m^2 (metros cuadrados) del área propuesta. La simulación en el programa XCalc Copter ayudó a demostrar la factibilidad del diseño del UAV y ayudó a contrastar los datos calculados de forma teórica para conseguir el factor de diseño equilibrado que facilito la validación del desempeño. Permitiendo maximizar el rango de fumigación para el cultivo de papa y permitiendo minimizar los tiempos de fumigación, así como disminuir la carga laboral y el contacto directo con los productos fitosanitarios.spa
dc.description.abstractColombia has three economic sectors that are the primary support for the country's development. Primary sector, secondary sector and tertiary sector. For purposes of this degree work, it will focus in the primary sector, with agriculture being the main activity carried out within this sector made up of 6% of the country's economic production. For this reason, the application of pesticides and fungicides in agricultural areas is of paramount importance for the yield and crop production. Many farmers continue to use traditional methods of spraying, using a back sprayer, which can be manual or motorized, and the sprayer stationary (motor) as a care tool for potato crop plantations. Which one of the aspects that produce the most inconveniences at the time of carrying out the fumigation in the cultivation is the delay time in said process and contact with the phytosanitary product, causing diseases due to toxicity and poisoning due to short or long term contact with plant protection products long term. The main contribution exposed in this research work consists of the conceptual design and preliminary study of a multirotor UAV for fumigation of potato crops, equipped with a automated sprayer capable of flying over and spraying areas of potato crops in general in the city ​​of Umbita - Boyacá. An unmanned aerial fumigation UAV was designed with a hexacopter, 20 kg payload; a spray rate of 3.6 liters per minute; a strip of spray of 5-6 meters and 15 minutes of flight time. For the design, an analysis of the essential requirements that this type of spraying system requires. primarily spray components were selected, then, with respect to payload weight and spray components, propulsion components were selected. Subsequently calculated thrust requirement, horizontal speed, vertical speed, time of flight and Finally, the structure of the multirotor is designed, determining the length of the arms and the payload application.Colombia has three economic sectors that are the primary support for the country's development. Primary sector, secondary sector and tertiary sector. For purposes of this degree work, it will focus in the primary sector, with agriculture being the main activity carried out within this sector made up of 6% of the country's economic production. For this reason, the application of pesticides and fungicides in agricultural areas is of paramount importance for the yield and crop production. Many farmers continue to use traditional methods of spraying, using a back sprayer, which can be manual or motorized, and the sprayer stationary (motor) as a care tool for potato crop plantations. Which one of the aspects that produce the most inconveniences at the time of carrying out the fumigation in the cultivation is the delay time in said process and contact with the phytosanitary product, causing diseases due to toxicity and poisoning due to short or long term contact with plant protection products long term. The main contribution exposed in this research work consists of the conceptual design and preliminary study of a multirotor UAV for fumigation of potato crops, equipped with a automated sprayer capable of flying over and spraying areas of potato crops in general in the city ​​of Umbita - Boyacá. An unmanned aerial fumigation UAV was designed with a hexacopter, 20 kg payload; a spray rate of 3.6 liters per minute; a strip of spray of 5-6 meters and 15 minutes of flight time. For the design, an analysis of the essential requirements that this type of spraying system requires. primarily spray components were selected, then, with respect to payload weight and spray components, propulsion components were selected. Subsequently calculated thrust requirement, horizontal speed, vertical speed, time of flight and Finally, the structure of the multirotor is designed, determining the length of the arms and the payload application.spa
dc.formatPDFspa
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11371/4898
dc.language.isospaspa
dc.publisherFundación Universitaria Los Libertadores. Sede Bogotá.spa
dc.rights.accesoAbierto (Texto Completo)spa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.subject.lembAgricultura sosteniblespa
dc.subject.lembElección naturalspa
dc.subject.lembProductos fitosanitariosspa
dc.subject.lembManejo ambientalspa
dc.subject.proposalAgriculturaspa
dc.subject.proposalAluminio aeroespacialspa
dc.subject.proposalElección naturalspa
dc.subject.proposalSustancias toxicasspa
dc.subject.subjectenglishAgriculturespa
dc.subject.subjectenglishAerospace aluminumspa
dc.subject.subjectenglishNatural choicespa
dc.subject.subjectenglishToxic substancesspa
dc.titleDiseño conceptual y preliminar de un UAV fumigador para cultivos de papa en Úmbita – Boyacáspa
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisspa
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