Contribució a l'estudi de l'efecte del canvi d'escala en l'experimentació en incendis forestals

• Autores: Yolanda Pérez Ramírez
• Directores de la Tesis: Eulàlia Planas Cuchi (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2010
• Idioma: catalán
• Tribunal Calificador de la Tesis: Joaquim Casal Fàbrega (presid.), Elsa Pastor Ferrer (secret.), Mercedes Guijarro Guzmán (voc.), Albert Simeoni (voc.), Guillermo Rein Soto-Yarritu (voc.)
• Materias:
  • Ciencias agrarias
    • Ciencia forestal
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología químicas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • Any rere any milions d'hectàrees són destruïdes pels incendis forestals, no només a Europa sinó arreu del món, tan sols cal recordar els dramàtics episodis viscuts a Califòrnia i Austràlia recentment. A banda de l'evident impacte mediambiental que això provoca -emissió de gasos d'efecte hivernacle, pèrdua de biodiversitat, acceleració de l'erosió del sòl, etc.- els incendis són també un problema social de primer ordre, que posa en perill a les persones i els seus béns. Davant d'aquesta situació, en les darreres dècades s'ha impulsat fortament la recerca en l'àmbit dels incendis forestals. Tanmateix, l'estudi dels incendis forestals és certament complex per les condicions i l'entorn on aquests es desenvolupen, a banda també del gran nombre de fenòmens -físics, químics i socials- que interaccionen al llarg de diferents escales espacials i temporals, per a donar lloc a l'inici i propagació del foc. És per això que bona part de la recerca sobre el comportament dels incendis forestals ha tingut lloc bàsicament al laboratori, tot i que qüestions com ara com traslladar aquests resultats experimentals als incendis reals, o bé fins a quin punt aquest tipus d'experimentació és útil o què és el que realment es pot extrapolar i què no, no han tingut encara cap resposta clara.L'objectiu d'aquesta tesi ha estat doncs el de contribuir a l'estudi del canvi d'escala en l'experimentació en incendis forestals pel què fa al comportament del foc, mitjançant les tècniques de l'anàlisi dimensional i de semblança. En primer lloc s'ha realitzat una extensa revisió bibliogràfica centrada bàsicament en aquells treballs que havien aplicat d'alguna manera o altra l'anàlisi dimensional i de semblança a l'estudi dels incendis i en particular dels incendis forestals. S'ha vist que no es possible realitzar un escalatge complet d'aquest fenomen i que el més utilitzat ha estat l'escalatge de Froude. A més s'ha detectat que mai abans s'ha aplicat aquest tipus d'anàlisi als models que s'utilitzen normalment avui dia en l'experimentació de laboratori. A continuació s'ha fet doncs una anàlisi exhaustiva de totes les variables que determinen el comportament d'un incendi forestal en els diferents escenaris experimentals (de laboratori i de camp). A partir d'aquestes variables s'ha realitzat una anàlisi dimensional per a estudiar la propagació d'un front de flames -tan bàsic com en condicions de vent i pendent- així com una anàlisi de semblança que ha permès obtenir les lleis d'escala per a les diferents variables que caracteritzen la propagació d'un incendi forestal. S'ha dissenyat i executat un programa experimental al laboratori amb l'objectiu de validar si es complien les lleis d'escala trobades i de determinar-ne el rang de validesa i les possibles causes en cas que no es complissin.Els resultats obtinguts han mostrat que per a fronts de flama bàsics propagant-se sense vent ni pendent, totes les variables analitzades segueixen les lleis d'escala derivades de l'estudi teòric, en el rang de longituds de front de flama abraçat que va dels 25 cm als 3 m. Nogensmenys cal remarcar que paràmetres com la humitat i el tipus de combustible o les característiques de la instal·lació experimental utilitzada poden alterar enormement els resultats si no es controlen adequadament. En el cas dels fronts de flama propagant pendent amunt, els resultats han mostrat que les lleis d'escala de la geometria de flama es compleixen per a tot el rang de pendents estudiat que va de 0 fins a 30°, mentre que en el cas de la llei d'escala de la velocitat de propagació deixa de complir-se per a pendents de 30°. Finalment, en el cas dels fronts de flama propagant en condicions de vent, els resultats han mostrat que per a velocitats del vent superiors a aproximadament 2,5 m/s les lleis d'escala tant de la velocitat de propagació com de la geometria de flama deixen de complir-se.Al final d'aquest treball s'apunten les causes que poden conduir a l'incompliment de les lleis d'escala així com als factors que poden restar validesa als experiments efectuats a escala de laboratori, quan es vol extrapolar els resultats a escales més grans o fins i tot a incendis reals.