Drones autónomos detectan humo para combatir incendios forestales

Un grupo de investigadores de la Universidad de Minnesota lanzó recientemente un proyecto innovador que utiliza drones autónomos para detectar y analizar el humo generado por incendios forestales y quemas controladas. Este avance se produce en un contexto donde los incendios se vuelven más frecuentes y devastadores debido al cambio climático.

Durante una prueba en el Cedar Creek Ecosystem Science Reserve, al norte de las ciudades gemelas, cinco drones negros sobrevolaron una pradera de 30 acres en llamas. El estudiante de investigación Nikil Krishnakumar controló los drones, que operaban de manera completamente autónoma. "No estoy haciendo nada", comentó Krishnakumar, refiriéndose a la capacidad de los drones para realizar su misión sin intervención humana.

La misión de estos drones es recopilar datos sobre el humo y enviarlos a una computadora en tierra, donde se analizan para comprender los patrones de flujo del fuego. Este enfoque se enmarca dentro de un esfuerzo más amplio por utilizar inteligencia artificial para detectar y rastrear incendios, una necesidad creciente a medida que los incendios forestales se intensifican.

El sistema de detección de incendios de la NOAA, que incluye dos satélites en órbita, ha sido fundamental para identificar nuevas fuentes de calor y prevenir daños significativos. En un caso reciente, estos satélites ayudaron a detectar 19 incendios en Oklahoma, evitando daños por valor de 850 millones de dólares.

En Minnesota, la empresa Xcel ha instalado cámaras de alta definición equipadas con inteligencia artificial cerca de líneas eléctricas, y se planea instalar 36 más. Estas cámaras alertan a los departamentos de bomberos locales cuando se detecta un incendio.

El equipo de investigación de la universidad realizó su undécima prueba en la estación de campo de la universidad en East Bethel, donde se observaron mejoras significativas en comparación con intentos anteriores. Los drones de primera generación habían sufrido varios accidentes en pruebas previas, lo que llevó al equipo a actualizar los sensores y mejorar la propulsión de los drones.

"El objetivo es que estos drones se utilicen para entender hacia dónde se dirigen los incendios, cómo se comportan y para realizar una vigilancia a gran escala de los incendios", explicó Krishnakumar. Uno de los principales desafíos es comprender hasta dónde pueden ser transportadas las partículas de humo y a qué altitudes pueden llegar.

La investigación también se centra en el comportamiento de partículas como las brasas, lo que puede ayudar a los bomberos a prevenir la propagación de incendios. Yue Weng, otro miembro del equipo, destacó la importancia de este conocimiento.

Aunque el proyecto aún tiene un largo camino por recorrer antes de ser utilizado en incendios a gran escala, representa un paso significativo hacia el uso de sistemas de drones completamente autónomos para misiones de respuesta a emergencias y de investigación científica, según Jiarong Hong, profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la universidad.

Hasta la fecha, se han registrado 1,200 incendios forestales en Minnesota en lo que va del año, según el Departamento de Recursos Naturales del estado. La tecnología también podría ser útil para gestionar mejor las quemas controladas, que entre 2012 y 2021 causaron 43 incendios en todo el país.

"Caracterizar y medir el transporte de partículas en el campo real es muy desafiante. Tradicionalmente, se realizan experimentos en laboratorio a pequeña escala, pero esto no captura la complejidad del entorno real", comentó Hong.

Los drones, que pesan 11 libras, fueron diseñados por los estudiantes para recopilar datos sobre partículas de manera autónoma. Las mejoras futuras incluirán la recolección de más datos y la extensión de la duración de la batería de los drones, que actualmente pueden operar durante aproximadamente 25 minutos, menos en temperaturas frías.

"Estamos volando drones a diferentes alturas, por lo que podemos medir la composición de partículas a diferentes elevaciones al mismo tiempo", agregó Hong.

"Las partículas tienen formas muy irregulares y algunas son porosas con diferentes niveles de densidad. Pero hemos podido caracterizar su morfología y forma por primera vez", concluyó.