¿Qué es el electromagnetismo?

Empecemos por conocer los diferentes campos que actúan en la naturaleza:

Campos eléctricos tienen su origen en la presencia de cargas eléctricas, por las diferencias de voltaje, sin que exista una corriente o movimiento de estas cargas. Entre más elevado sea el voltaje, más fuerte será el campo que resulta. 

Campos magnéticos se producen cuando estas cargas eléctricas entran en movimiento, es decir, se crea una corriente eléctrica continua o existe un imán permanente, en este caso, una corriente más fuerte da lugar a un campo más fuerte. Al contrario que los campos eléctricos, los campos magnéticos sólo aparecen cuando se pone en marcha un aparato eléctrico y fluye la corriente. Cuanto mayor sea la intensidad de la corriente, mayor será la intensidad del campo magnético.

Campos electromagnéticos variables se producen cuando las cargas eléctricas se mueven de forma no uniforme, es decir, con corriente alterna, aquí se encuentran la mayoría de los aparatos eléctricos, la radiofrecuencia, las microondas y algunos tipos de rádares.

Radiación ionizante: Algunas ondas electromagnéticas transportan tanta energía que son capaces de romper los enlaces entre las moléculas. De las radiaciones que componen el espectro electromagnético, los rayos gamma que emiten los materiales radioactivos, los rayos cósmicos y los rayos X tienen esta capacidad.

Con esto podemos deducir que un campo eléctrico existe, aunque no haya corriente, y cuando hay corriente, aparecerá, además, el campo magnético, es decir, una lampara apagada tiene un campo eléctrico a su alrededor y al encenderla encontraremos tanto el campo eléctrico, que seguirá siendo el mismo, como el campo magnético que variará según la intensidad de corriente, pero no tendrá fuerza suficiente como para emitir radiación ionizante.

¿Cuáles son las fuentes de campos electromagnéticos que pueden afectar a mi dron?

Existen diferentes fuentes que varían los campos electromagnéticos, tanto naturales como artificiales.

Se producen campos eléctricos por la acumulación de cargas eléctricas en determinadas zonas de la atmósfera por efecto de las tormentas, así los rayos de tormentas o derivados de los cables eléctricos, son la principal fuente de campos eléctricos.

Entre los campos magnéticos más importante encontramos el campo magnético terrestre, el cual provoca la orientación de las agujas de las brújulas en dirección Norte-Sur y muchos animales los utilizan para orientarse.  El campo magnético puede verse distorsionado por las interferencias de otras fuentes de corrientes eléctricas de alta tensión, por imanes permanentes o por elementos que alteren el campo magnético natural, como pueden ser los metales, ya sean en rocas de forma natural o derivados de la actividad humana.

Por supuesto, la radio frecuencia es muy utilizada en elementos de comunicación, radares o aeronaves y pueden interferir en nuestra comunicación con el dron, aunque lo más frecuente es que la comunicación entre piloto y dron se vea afectada únicamente por la orografía del terreno, que impide el paso de las ondas correctamente .

Por último, la radiación ionizante la encontramos de forma natural en más de 60 materiales presentes en el suelo, proveniente de rocas como el granito, sin embargo, esta radiación natural raramente interfiere con los aparatos eléctricos que podamos utilizar. Sin embargo, hay otras fuentes naturales como la radiación solar, rayos cósmicos, o radiación de fuentes artificiales como la existente en dispositivos médicos como los rayos X o en centrales nucleares, que tienen una mayor fuerza ionizante, por suerte, es difícil encontrarse accidentalmente con este tipo de radiación mientras volamos nuestro dron.

En algunas ocasiones, las tormentas solares que llegan hasta nuestra atmósfera pueden variar el campo magnético de la tierra, son las denominadas tormentas geomagnéticas y tienen un carácter global, es decir se inicia en todos los puntos del planeta a la vez, aunque se observan con mayor amplitud en latitudes altas, siendo comunes la formación de auroras boreales. Para medir los efectos magnéticos de estos eventos solares se creó una escala logarítmica conocida como índice Kp con un rango de 0 (sin actividad) a 9 (máxima actividad), de forma habitual llegan hasta nuestra tierra con un índice kp=5, creando preciosas auroras boreales. En el caso de nuestros drones, aunque es raro que pueda llegar a afectar directamente al aparato, si podrá tener problemas intermitentes en la navegación por satélite y en los sistemas de comunicación de baja frecuencia a partir de un índice Kp mayor a 7, especialmente cuanto más cerca de los polos nos encontremos.

¿A qué elementos de un dron afectan las ondas electromagnéticas?

Para saber cómo afectan estas ondas, tenemos que conocer el funcionamiento de los drones, que generalmente utilizan diferentes elementos para poder guiarse. Las partes más importantes para la orientación de un dron son las siguientes:

En primer lugar, tenemos la brújula o compás: como todas las brújulas de mano, esta se orienta a través del campo magnéticos terrestre y le permite conocer hacia donde realiza los desplazamientos.

GPS o GNSS: los drones estabilizados y algunos de FPV, se guían también por la señal GPS, que al igual que un GPS de coche o móvil, utilizan las señales por satélite para triangular la señal que llega hasta ellos y posicionarlos en el mapa. Su geolocalización dependerá del tipo de satélite que utilice (GPS, Glonass, Galileo…) y del número de satélites disponibles en ese momento que le estén mandando señal.

 Por último, tenemos la IMU (Unidad de Medición Inercial). Se trata de las unidades electrónicas, se encargan de conocer sus aceleraciones y desplazamientos y por tanto su posición relativa desde el punto desde el que despegó, mediante dispositivos como acelerómetros, giroscopios.

Por supuesto, hay muchos más elementos que conforman nuestro dron, pero estos son los más importantes para su orientación.

¿Cómo afectan las corrientes electromagnéticas a los drones?

Cómo has podido comprobar, existen diferentes corrientes electromagnéticas y tenemos diferentes componentes que se pueden ver afectados, por tanto, hay muchos factores que influyen en la perdida de ubicación o de señal que el dron recibe y su comportamiento.

En el caso de las corrientes eléctricas, tenemos que tener en cuenta que el propio dron produce corrientes eléctricas que, al ser de bajo voltaje, generalmente no afectarán al funcionamiento de la brújula ni al posicionamiento GPS, sin embargo, una alta corriente eléctrica que atraviese los circuitos del dron, puede provocar un sobrecalentamiento con consecuencia más o menos graves. En el siguiente estudio podéis ver un video que muestra los efectos de una corriente eléctrica atravesando un dron.

Es más fácil que el dron se vea afectado en el caso de existir un campo magnético, ya que las brújulas son muy sensibles, y pueden hacer que la brújula “se vuelva loca” y no sepa en qué dirección está apuntando, no obstante, estos campos magnéticos no harán “caer” al dron, pero es posible que te den una mala orientación y el dron se pierda o se aleje cuando piensas que se está acercando, por eso, es importante, en el caso de que se detecte este problema, aterrizar lo antes posible para evitar pérdidas mayores, en especial si el dron no cuenta con posicionamiento GPS. No obstante, este problema pasará en cuanto nos alejemos del campo magnético o los metales que puedan afectar al funcionamiento de la brújula o en casos extremos desmagnetizando la brújula, por lo que el dron no sufrirá ningún daño por el campo magnético.

Cuando se trata de un campo electromagnético como la radiofrecuencia, es posible que haga interferencias con nuestras señales y que perderemos o nos llegue errónea la señal que enviamos a nuestro dron desde el mando, o la que el dron nos envía a nosotros, por lo que lo mejor en este caso es realizar un RTH autónomo ya que es fácil que el dron continúe con su señal GPS y sus componentes electrónicos intactos y pueda volver sin problemas.

Si hablamos de radiaciones ionizantes como las derivadas de una tormenta solar habitual, no afectarán directamente a nuestros drones, ya que, en la mayoría de los casos, nuestra atmósfera sirve de protección, sin embargo, si puede afectar a los satélites que orbitan en capas más altas de la atmósfera, produciendo interferencias en la señal GPS, en este caso, el dron puede no ubicarse correctamente y realizar un RTH puede suponer un peligro, lo mejor es traerlo de vuelta de forma manual si tenemos contacto visual con él o aterrizarlo en caso de estar volando en BVLOS ya que sus componentes electrónicos estarán intactos y en cuanto vuelva a coger una señal GPS correcta volverá a funcionar perfectamente. Es decir, la radiación Ionizante proveniente del sol, no afecta directamente a nuestros drones, si no que afecta a los satélites que los geoposicionan, por tanto, en caso de que exista esta radiación, este podrá seguir volando sin problemas, pero lo haremos sin un GPS fiable. Por este motivo es recomendable que a la hora de despegar lo hagamos recibiendo la señal del máximo número posible de satélites, de esta forma, en el caso de fallar un satélite o no llegar correctamente su señal, podrá captar la señal del siguiente y así evitaremos problemas.

Entonces, ¿Puedo volar si hay campos electromagnéticos cerca?

Lo ideal siempre es evitar cualquier fuente natural o artificial de campos electromagnéticos, en especial si estamos empezando, pero esto no significa que el dron no pueda volar.

Si bien es cierto que como hemos visto los sistemas automáticos pueden dar errores, en su mayoría no afectan al movimiento de los motores que hacen que las hélices giren para que el dron vuele correctamente, por eso, en el caso de tener que volar en una superficie afectada por estos campos, debemos conocer qué tipo de fuente puede afectar a nuestro dron para asegurarnos de la forma de vuelo. Podemos volar perfectamente sobre un campo eléctromagnético, como ocurre en las revisiones de las torres de alta tensión, pero debemos tener en cuenta que el vuelo autónomo puede verse afectado dependiendo de qué sistemas estemos utilizando para guiarnos, igualmente podremos despegar desde una superficie metálica, pero deberemos tener en cuenta que el RTH puede variar y será mejor aterrizarlo de forma manual. En el caso de no existir señal GPS, como es el caso de muchos drones FPV, solo tendremos en cuenta que el posicionamiento es relativo al lugar de despegue y si falla la brújula podemos tener más problemas para volver.

En definitiva, los campos electromagnéticos pueden afectar a los sistemas de posicionamiento de los drones y por este motivo puede fallar la vuelta a casa, los vuelos autónomos, o las señales que nos indica el mando, pero, salvo en el caso de rayos eléctricos o una tormenta solar que llegase a atravesar la atmósfera (en cuyo caso, el dron debería ser lo menos importante, ya que afectaría a todos los sistemas de comunicación y sistemas eléctricos que nos rodean, lo cual supondría un caos en la sociedad actual), los campos electromagnéticos no afectan a los sistemas mecánicos de vuelo del dron y por tanto, el dron podrá volar perfectamente siempre que el piloto lo lleve de forma manual.

Pese a ser un simple resumen de un tema mucho más complejo, espero que con esta explicación haya servido para diferenciar un poquito mejor las diferentes radiaciones y campos electromagnéticos que pueden interferir en nuestro vuelo, y sirva para conocer mejor cómo afectan a nuestros drones y ayude a planificar mejor los vuelos. ¡Os espero en nuestro próximo post!