Misión imposible: drones que vuelan con pericia por los conductos de ventilación
Parecía ciencia ficción, pero ya es realidad: un dron del tamaño de una mano humana puede recorrer los estrechos y turbulentos conductos de ventilación sin chocar con sus paredes. Gracias a sensores láser e inteligencia artificial, esta nueva tecnología promete revolucionar la inspección de espacios confinados.
Por Enrique Coperías
Los drones pequeños y autónomos, como este francés, están emergiendo como herramientas clave para la inspección técnica de espacios confinados, especialmente en conductos de ventilación, redes de metro, hospitales y edificios industriales. Cortesía: Inria Nancy Grand Est
Los drones están redefiniendo el alcance de la exploración humana, y ahora tienen un nuevo terreno de conquista: los estrechos conductos de ventilación que recorren hospitales, oficinas, estaciones subterráneas y viviendas modernas.
Allí donde antes no se podía mirar ni acceder sin desmontar techos o interrumpir la actividad de un edificio, estos pequeños vehículos aéreos autónomos comienzan a abrirse paso, literalmente.
Un equipo de investigadores franceses liderado por Jean-Baptiste Mouret, del Instituto Nacional de Investigación en Informática y Automatización (Inria) y la Universidad de Lorraine, en Francia, ha conseguido una hazaña notable: diseñar y probar un sistema que permite a drones de tan solo 18 centímetros de ancho volar de forma autónoma y estable dentro de conductos de aire de entre 35 y 56 centímetros de diámetro.
Este logro no solo es un avance tecnológico, sino también una puerta abierta a aplicaciones industriales, urbanas y de seguridad pública.
¿Por qué usar drones en conductos de ventilación?
Los conductos de aire son parte fundamental del diseño arquitectónico moderno. Transportan aire para la ventilación, la calefacción y la refrigeración, y están presentes tanto en edificios como en infraestructuras subterráneas. Pero, debido a su tamaño reducido y su fragilidad estructural, resultan imposibles de inspeccionar manualmente. Ni los seres humanos ni muchos los robots convencionales pueden acceder a ellos.
«La inspección de estos espacios es esencial para detectar problemas como fugas, obstrucciones, acumulación de polvo e incluso contaminantes peligrosos —explica Mouret—. Pero hasta ahora era extremadamente difícil llevarlo a cabo sin recurrir a intervenciones costosas, lentas y muchas veces destructivas».
Algunos intentos previos incluían robots con ruedas o de tipo oruga que se arrastran por las tuberías de redes de agua o gas. Pero estos dispositivos no logran adaptarse bien a tramos verticales o ascendentes, y suelen quedarse atrapados ante cualquier obstáculo. Por el contrario, un dron puede flotar por encima de escombros, cambiar de nivel fácilmente y llegar a rincones imposibles para los robots terrestres.
¿Qué dificulta el vuelo de drones en conductos?
Aunque los drones son altamente maniobrables en espacios abiertos, su comportamiento cambia drásticamente en lugares cerrados. El principal problema radica en los flujos de aire que generan sus hélices. Dentro de un conducto, ese aire rebota contra las paredes, el suelo y el techo, regresando en forma de turbulencias que empujan al dron en direcciones impredecibles.
«Es como intentar mantenerse de pie en una pequeña habitación donde las corrientes de aire te golpean desde todos los lados —explica Adrien Guénard, coautor del estudio. Y añade—: Eso hace que sea muy difícil mantener una posición estable, y basta con una pequeña desviación para que el dron colisione con una pared».
Para entender cómo afecta esta recirculación del aire al dron, el equipo de investigación diseñó un sistema robótico que permitía simular el vuelo del aparato en distintos puntos del conducto sin hacerlo volar realmente. Utilizando un brazo robótico de alta precisión y sensores de fuerza, midieron las turbulencias en 192 posiciones diferentes dentro de un tubo circular de 40 centímetros de diámetro.
Pruebas del dron en vuelo estacionario a altitudes de 11,5 cm y 15,5 cm. En este gráfico se muestran dos vuelos de 2 minutos: el círculo rojo representa el conducto de aire de 35 cm. Cortesía: npj Robotics
Un mapa de fuerzas invisibles
Lo que obtuvieron fue una especie de mapa aerodinámico invisible: una representación de las fuerzas aerodinámicas que afectan al dron dependiendo de su ubicación dentro del conducto. Este mapa reveló que el centro geométrico del tubo, el lugar que uno podría considerar más seguro, es en realidad una zona inestable.
«El aire que empujan las hélices choca contra el suelo y vuelve a subir por los laterales —detalla Franck Ruffier, especialista en aerodinámica y miembro del equipo. Y añade—: Esto genera fuerzas que tienden a empujar el dron hacia los costados, y a hacerlo volar a la deriva. También identificamos zonas donde el dron es literalmente succionado hacia las paredes superiores del conducto».
Sin embargo, el mapa también reveló un hallazgo esperanzador: existe una franja de aproximadamente 10 centímetros por encima del suelo del conducto donde las fuerzas se equilibran y la recirculación tiene un impacto mínimo. Esta zona verde se convierte así en el lugar ideal para volar con mayor estabilidad.
Cómo lograr que el dron se mantenga en la zona segura
Saber dónde se encuentra el dron dentro del conducto es clave para que pueda mantenerse en esa zona segura. Pero esto es más fácil decirlo que hacerlo. Los conductos suelen estar completamente a oscuras y no tienen referencias visuales. Las técnicas tradicionales de navegación por visión artificial o SLAM no funcionan bien en estos ambientes sin textura y con escasa iluminación. Además, los drones pequeños no pueden cargar con computadoras potentes para procesar imágenes complejas.
La solución del equipo fue combinar sensores de distancia láser —conocidos como sensores de tiempo de vuelo o ToF— y una red neuronal artificial entrenada con datos reales de vuelo. Estos sensores emiten rayos láser que rebotan en las superficies cercanas y permiten medir distancias con gran precisión.
«Entrenamos una red neuronal para que aprendiera a deducir la posición lateral y vertical del dron dentro del conducto a partir de las lecturas de los sensores y datos de movimiento —explica Vladislav Tempez, desarrollador del sistema de localización. Y añade—: Este modelo es capaz de compensar los errores de medición y entender el contexto incluso cuando las lecturas son ambiguas».
Una vez entrenada, la red neuronal se integró directamente en el microcontrolador del dron, lo que permitió ejecutar una navegación autónoma. Durante las pruebas, el dron pudo mantenerse estable dentro de la franja verde durante vuelos estacionarios de hasta dos minutos, e incluso recorrer tramos de hasta cuatro metros de longitud, avanzando y regresando con precisión milimétrica.
Los conductos de ventilación, presentes en la mayoría de los edificios modernos, son esenciales para la calidad del aire y la climatización, pero representan un entorno complejo para los drones. Este estudio busca permitir que pequeños cuadricópteros de 18 cm (con hélices de 7,6 cm) puedan volar y mantenerse estables en conductos de tan solo 35 cm de diámetro. Cortesía: Cortesía: npj Robotics
Resultados que abren nuevas posibilidades
El estudio, publicado en la revista npj Robotics, representa un importante paso hacia la inspección autónoma en infraestructuras confinadas. El sistema desarrollado demuestra que es posible volar con seguridad dentro de conductos estrechos, sin necesidad de grandes estructuras protectoras, sensores voluminosos ni intervención humana constante.
«Nuestro enfoque es más ligero, más fácil de miniaturizar y más estable que otras soluciones industriales basadas en drones con jaulas protectora—afirma Mouret. Y continúa—: Además, al reducir el tamaño y el peso, se libera capacidad para incorporar sensores útiles, como cámaras térmicas o detectores de gases».
Los investigadores señalan que el siguiente paso será desarrollar prototipos orientados a la aplicación práctica. Esto incluye añadir cámaras de inspección, sensores de calidad del aire y sistemas de transmisión de datos para permitir la supervisión en tiempo real.
Aplicaciones prácticas: mantenimiento, seguridad y monitoreo ambiental
Las aplicaciones acorto plazo del nuevo dron incluyen:
🔍 Inspección técnica sin desmontaje
🌡 Detección de fugas térmicas o de gases
📸 Captura de imágenes para mantenimiento predictivo
🚨 Evaluación de seguridad en instalaciones industriales o subterráneas
Retos técnicos pendientes
Aunque el sistema ha demostrado su eficacia en condiciones controladas, su implementación en escenarios reales aún presenta desafíos. Uno de ellos es la acumulación de polvo, especialmente en los tramos inferiores de los conductos. Este polvo puede afectar la precisión de los sensores o entorpecer el vuelo si se remueve con el movimiento del dron.
«La solución a largo plazo probablemente pase por reducir la velocidad de rotación de las hélices o aumentar su tamaño para generar el mismo empuje moviendo menos aire —apunta Ruffier. También será clave diseñar drones más ligeros, pero robustos».
Otro gran desafío es la navegación autónoma en redes complejas de conductos, con bifurcaciones, curvas y obstáculos inesperados. Si bien es posible controlar el dron a distancia (teleoperación), mantener una conexión estable por radio en estos entornos metálicos es complicado. Como solución, los investigadores proponen usar cadenas de drones que actúen como repetidores, o incluso que uno de ellos transporte físicamente la información hasta un punto de conexión (data muling).
Un hito en la robótica aérea
Este proyecto es un ejemplo paradigmático de cómo la robótica, la inteligencia artificial y la ingeniería pueden converger para resolver problemas concretos del mundo moderno.
Gracias a una combinación precisa de sensores, mapas aerodinámicos y algoritmos de aprendizaje automático, estos pequeños drones están a punto de convertirse en los nuevos centinelas invisibles de nuestros edificios.
«Volar dentro de un conducto de 35 cm con un dron de 18 cm no solo es posible: ahora es seguro y preciso —dice Mouret. Y concluye—: Esto abre la puerta a una nueva generación de robots voladores que podrán explorar, inspeccionar y monitorear espacios donde antes solo llegaban el polvo y la oscuridad». ▪️
Información facilitada por el Center Inria University De Lorraine
Fuente: Thomas Martin, Adrien Guénard, Vladislav Tempez, Lucien Renaud, Thibaut Raharijaona, Franck Ruffier & Jean-Baptiste Mouret. Flying in air ducts. npj Robotics (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s44182-025-00032-5
