Estudio de las características físicas y geométricas de la llama en los incendios forestales

Abstract

La tesis doctoral propone como objeto de estudio las llamas de un incendio forestal (forma, tamaño, intensidad de radiación, temperatura, etc.). Mediante su modelización matemática se propone la aplicación de un problema práctico (zonas de seguridad). Para ello se basa en la experiencia previa con incendios de balsas de hidrocarburos de gran tamaño y a la relativa similitud en el comportamiento de las llamas de incendios de hidrocarburos y de incendios forestales. <br/><br/>Se han analizado diversos modelos de radiación térmica y de vulnerabilidad. Como parte de dicho análisis se han estudiado las diversas ecuaciones existentes para el cálculo del factor de vista correspondiente a distintas situaciones, relativas básicamente a frente de llama plano y diversas posiciones de la superficie irradiada; también se ha analizado el caso de cuerpo irradiante cilíndrico, de utilidad para estudiar la radiación desde el propio incendio a una parte del combustible. El estudio comparativo efectuado ha permitido seleccionar las ecuaciones más adecuadas para el cálculo del factor de vista para las disposiciones geométricas llama/objetivo más frecuentes y características; las ecuaciones seleccionadas han sido las de McGuire, cuyo carácter analítico garantiza una mayor exactitud que en el caso de las metodologías numéricas.<br/><br/>La utilización del conjunto de modelos y ecuaciones seleccionados, junto con la aplicación de los valores de vulnerabilidad, ha permitido el establecimiento -para unas condiciones meteorológicas rigurosas y para las trece tipologías de combustible de Rothermel- de distancias de seguridad. Estos valores pueden aplicarse en el establecimiento de zonas de seguridad, vías de acceso y escape, etc., pudiendo ser de gran utilidad tanto en la planificación de tipo preventivo como en las actuaciones en emergencias

This doctoral thesis is focussed on the study of the forest fire flames (shape, size, radiation intensity, temperature, etc.). A proposal of a practical application (security zones) is carried out by the mathematical modelling of the flames. In order to attain such a goal, the previous experience in hydrocarbon pool fires of big size and the relative similarity between the behaviour of the hydrocarbon and forest fire flames have been very useful.<br/><br/>Several thermal radiation and vulnerability models have been analysed. One of the main parts of such analysis has been the study of diverse existing equations for the calculation of the view factor corresponding to a different situations basically related to the plane flame front and to the diverse positions of the irradiated surface; moreover, the case of the irradiating cylindrical shape has been analysed, being very useful in order to study the radiation from the very fire to a part of the fuel. The comparative study carried out has allowed to choose the proper equations for the view factor calculation and also for the most common geometrical and characteristic flame/target dispositions; the McGuire equations have been selected, whose analytic character guarantees higher accuracy than the ones used in numerical methodologies.<br/><br/>The use of the set of the selected models and equations together with the application of the vulnerability values have allowed the establishment -for strict meteorological conditions and for the thirteen Rothermel fuel categories- of safety distances. These values can be used to establish safety zones, access and escape routes, etc, and can be very useful not only in the preventive planning but also in the emergency response.