Estudiamos el uso de una flota homogénea de drones para diseñar un sistema de patrullaje basado en drones persistente y desatendido para vastas áreas circulares. Los drones siguen misiones de vuelo apoyadas por estaciones de carga auxiliares en tierra, cuya ubicación y número deben determinarse. Para ello, primero presentamos un modelo de programación no lineal entera mixta para definir horarios cíclicos de vuelos de drones considerando la selección del modelo de dron de un conjunto de plataformas de drones candidatas. Al imponer un tiempo mínimo aceptable entre visitas consecutivas a cualquier punto de perímetro, el objetivo consiste en minimizar el costo total de implementación del sistema de vigilancia. La solución proporciona la mejor plataforma, la ubicación de las estaciones base y el número de drones necesarios para monitorear el perímetro, así como la misión de vuelo para cada dron. Probamos cinco plataformas comerciales en seis escenarios diferentes cuyos radios varían entre 1196 y 1696 m. En cinco de ellos, el modelo de Microdrones MD4-100 logra la solución de menor costo, con valores de EUR 66,800 y 83,500 para Escenarios 1 y 2 y EUR 116,900 para Escenarios 3, 4 y 5, mejorando a sus rivales en porcentajes promedio que varían entre 8.46% y 70.40%. En el Escenario número 6, la solución de menor costo es proporcionada por el modelo TARTOT-500, con un costo total de EUR 168,000, mejorando en un 20% la solución proporcionada por el MD4-100. Después de obtener la solución óptima, para evaluar la robustez del sistema, proponemos un modelo de simulación de eventos discretos que incorpora tiempos de vuelo inciertos teniendo en cuenta la posibilidad de agotamiento acelerado de las baterías de polímero de litio-ion (Li-Po) de los drones. En general, nuestra investigación investiga cómo varios factores, como el número de drones en la flota y la división del perímetro en sectores, impactan en la fiabilidad del sistema. Utilizando el Escenario número 3, nuestras pruebas demuestran que bajo un riesgo de fallas de batería del 2.5% y tres UAV por estación, el sistema de vigilancia alcanza un porcentaje global de sectores patrullados puntualmente del 92.6% y limita el número de sectores retrasados (el UAV de relevo llega al perímetro ligeramente por encima del tiempo requerido, pero restablece positivamente el patrón cíclico para el patrullaje) a solo un 5.6%. Nuestros hallazgos proporcionan información valiosa para diseñar sistemas de patrullaje con drones más robustos y rentables capaces de operar de forma autónoma en horizontes de planificación amplios.