Con el mundo en aislamiento social para evitar la propagación del virus corona, muchos están descubriendo cómo hacer que casi cualquier cosa llegue a su puerta con solo hacer clic en un botón. Hoy en día, esas entregas se nos traen en un camión o camioneta y se llevan físicamente desde la calle hasta nuestra dirección por una persona de entrega. En un futuro no muy lejano, muchas de esas entregas podrían realizarse a través de vehículos de entrega autónomos. La velocidad y la comodidad de la entrega de drones aéreos son atractivas, y también podría ser una forma de proteger al personal de entrega y a las personas vulnerables de la propagación de la infección.
El otoño pasado escribí un artículo para el boletín del Consejo Nacional de Consultores Acústicos (NCAC) sobre el tema del ruido de los drones. En este editorial para colegas de la industria de la consultoría acústica, discutí los conceptos básicos de los sonidos que provienen de pequeños drones de reparto y los desafíos que estos sonidos pueden presentar en su aceptación generalizada en nuestra vida cotidiana. Este blog es un recuento de ese artículo.
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El número de drones en nuestros cielos ha aumentado drásticamente en los últimos años. En la última década se han logrado enormes avances en su tecnología, de manera que estos vehículos aéreos están ahora ampliamente disponibles para el público. En su infancia, los drones se utilizaron en gran medida con fines militares, pero hoy en día muchas pequeñas y grandes empresas están encontrando usos comerciales para sus capacidades. Los aficionados también están recogiendo drones en un número creciente. La seguridad y la privacidad han sido las principales preocupaciones en el desarrollo y la ampliación del uso de drones. Su ruido, sin embargo, es una preocupación que está relativamente desatendida y puede convertirse en un problema para su desarrollo continuo y para aquellos que pueden ser sensibles a su sonido.
Características del sonido de los drones
Los drones en este contexto se consideran pequeños vehículos aéreos no tripulados (sUAV). Algunos son aviones de ala fija,pero la gran mayoría de ellos emplean múltiples sistemas de rotor que permiten el despegue vertical, el aterrizaje y el vuelo estacionario. Estos maniobran manipulando la velocidad de cada rotor individual, lo que altera las fuerzas de elevación y rotación en cada rotor, controlando así el guiñado, el paso y el giro del vehículo. Debido a su pequeño tamaño, las hélices giran muy rápido y cambian de velocidad rápidamente.
Se han realizado varios estudios para caracterizar los espectros de sonido emitidos por drones. Al igual que los ventiladores, los niveles de sonido dominantes (no ponderados) se producen en las frecuencias de paso de las palas de la hélice, que están en el rango de 100 a 300 Hz para la mayoría de los drones pequeños. Las fuentes de sonido secundarias pueden provenir de los motores eléctricos y de la vibración del fuselaje. Los armónicos fuertes de las frecuencias de paso de la cuchilla se han medido hasta varios kHz, y a menudo pueden ser los tonos dominantes sobre una base ponderada A. La manipulación individual de cada rotor de vez en cuando establece una condición de latido cuando las frecuencias de paso de la cuchilla son solo ligeramente diferentes entre sí. Las velocidades de rotor asíncronas y que cambian rápidamente, necesarias para maniobrar o incluso flotar en condiciones de viento, pueden presentar fluctuaciones significativas de amplitud de sonido. Todos estos mecanismos se combinan para producir lo que la gente percibe como un» zumbido » similar a un enjambre de abejas. Este video proporciona un buen ejemplo del sonido de un dron de 4 rotores «quadcopter».
Las mediciones de Acentech y otros artículos publicados confirman que los drones pueden considerarse una fuente puntual, por lo que una reducción de 6 decibelios por cada duplicación de la distancia al receptor es una aproximación adecuada para la propagación de la fuente al receptor. Los niveles de sonido generales producidos por drones comerciales más grandes son casi los mismos que muchos electrodomésticos, por lo que incluso a distancias cortas los sonidos que escuchamos son relativamente bajos. El riesgo de daño auditivo no es la preocupación de los drones; son sus características de sonido únicas. Sus sonidos son diferentes a la mayoría de los demás en nuestro entorno, por lo que captan nuestra atención y conducen a la distracción y/o la molestia.
Mediciones de ruido de drones
Regulaciones actuales para Drones
En 2016, la Administración Federal de Aviación (FAA) publicó regulaciones completas para el uso rutinario no recreativo de sistemas de aeronaves pequeñas no tripuladas. Las principales estipulaciones son las siguientes:
- Solo línea de visión visual
- Un piloto por aeronave
- Operaciones de solo luz diurna
- Altitud máxima de 400 pies sobre el nivel del suelo
- Se debe operar solo en un área escasamente poblada
Estas reglas permiten un uso comercial creciente en los campos de la construcción, la agricultura y la inspección, donde el cumplimiento es relativamente sencillo. Sin embargo, limitan severamente el alcance previsto para la entrega autónoma de paquetes por drones a los consumidores. Empresas como Amazon, Google, UPS y otras están trabajando para lograr entregas totalmente autónomas. Antes de que eso suceda en los Estados Unidos, se debe implementar un sistema completo de reglas de seguridad, control de tráfico aéreo de drones y estándares de comunicación de drones a drones. La NASA y la FAA están trabajando actualmente en la creación de un sistema estandarizado de gestión del tráfico aéreo de sistemas de aeronaves no tripuladas (UTM, por sus siglas en inglés) que proporcionará seguridad en áreas pobladas. Se espera que las nuevas reglas de la FAA para UTM salgan en los próximos años, lo que permitirá entregas generalizadas de drones. Hasta entonces, no debemos esperar que las compañías entreguen nuestros paquetes a través de drones a menos que se cumplan las reglas actuales de la FAA o se otorguen exenciones para casos especiales. Esto da a los especialistas en acústica un poco de tiempo para considerar los impactos de ruido de este nuevo servicio futuro y ponerse en posición para ayudar a la coexistencia de la fuente y los receptores.
Estudio de la NASA sobre el ruido de los drones
En 2017, la NASA publicó una investigación que investigaba las propiedades psicoacústicas del ruido de los drones para su entrega a los consumidores. Su premisa probó si el ruido de los drones era comparable en aceptabilidad a otras máquinas ya utilizadas en el proceso de entrega, como camiones y automóviles. Se pidió a un total de 38 sujetos que calificaran su molestia con grabaciones de sonido de diferentes operaciones de vuelo con drones y con varios vehículos de carretera encontrados en vecindarios residenciales. Las conclusiones indicaron que los sonidos de los drones calificaban de molestia al sujeto más alta que los vehículos de carretera, particularmente para los sonidos de «merodeo» (es decir, flotando). Este hallazgo sugiere que simplemente mantener los niveles de ruido de los drones para que no sean más altos que los producidos por los equipos de entrega de paquetes convencionales sería recibido con oposición basada en el ruido. La NASA concluyó que aún queda trabajo por hacer para mejorar nuestra comprensión de las características acústicas que impulsan esta diferencia de molestias para que pueda predecirse con mayor precisión. Cabe señalar que los sujetos en esta prueba no sabían que estaban escuchando sonidos de drones. Es muy posible que los factores no acústicos solo aumenten la sensibilidad al ruido de aquellos que se oponen a las entregas generalizadas de drones. Por ejemplo, simplemente escuchar el ruido puede llevar a las personas a creer que están siendo espiadas, o que están en peligro por una máquina sobre sus cabezas.
¿Qué sigue?
Actualmente no hay regulaciones en los Estados Unidos que limiten específicamente el ruido de los drones. Otras reglas, como las ordenanzas de ruido de la comunidad que incorporan frases como «disfrute tranquilo y pacífico de la propiedad», pueden ser citadas por vecinos descontentos con el uso de drones cercanos. Los niveles medios de sonido (DNL) día-noche utilizados por la FAA para aeronaves grandes pueden no ser adecuados. El estudio psicoacústico de la NASA sugiere que se necesita más trabajo para predecir con precisión la respuesta de las personas al ruido de los drones. Los impactos ambientales más amplios del ruido de los drones para otras especies animales también están aún por comprender, lo que en parte explica por qué todos los parques nacionales de los Estados Unidos han prohibido el uso privado de vehículos aéreos no tripulados.
Hay muchas posibilidades emocionantes por delante para el uso de drones en nuestras comunidades. Sin embargo, los científicos, ingenieros, consultores y legisladores tienen mucho trabajo por delante para abordar estos desafíos, y el ruido es solo una de las muchas cosas a considerar. Acentech se posiciona para ser un contribuyente en este campo en desarrollo. Nuestro propio David Bowen ha sido aceptado para presentar en la primera conferencia de drones silenciosos en París, Francia, un simposio que cuenta con el apoyo del Instituto Internacional de Ingeniería de Control de Ruido. Esperamos que la situación pandémica actual disminuya y permita que expertos de todo el mundo intercambien sus conocimientos sobre el ruido de los drones. (https://www.quietdrones.org/conferences/1-quiet-drones/)