Sistemas de Predicción y Prevención de Incendios Forestales

Modelo BEHAVE

El programa BEHAVE permite, a través de módulos, calcular pronósticos del comportamiento del fuego, incorporando módulos relativos a la obtención de niveles de chamuscado en el dosel arbóreo.

• TSTMDL: Programa para ajustar los nuevos modelos de combustibles.
• NEWMLD: Desarrollo de nuevos modelos de combustibles.

Módulo de Predicciones de Comportamiento

• FIRE-1: Permite pronosticar el comportamiento del fuego en función de las condiciones locales (velocidad de propagación del fuego, el calor por unidad de área, la intensidad de la línea de fuego, longitud de llamas, intensidad de reacción, posibilidad de ataque directo al fuego, velocidad efectiva del viento).
• FIRE-2: Permite calcular índices de peligro en incendios forestales (humedad relativa del aire y punto de rocío, a partir de los datos de temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo, probabilidad de ignición en ausencia de viento).

Potencia del viento: Pw = p * (v – R)^3 / 2

• p = densidad del aire (kg/m³).
• V = velocidad del viento (m/s).
• R = velocidad de propagación del fuego (m/s).

Sistema FBP (Forestry Branch Prediction)

Clasificación de combustibles según el sistema canadiense FBP:

• Coníferas:
  • C1: Bosque Picea/Liquen.
  • C2: Picea Boreal.
  • C3: Pino Jack o Lodgpole maduro.
  • C4: Pino Jack o Lodgpole joven.
  • C5: Pino Rojo y Blanco.
  • C6: Plantación de Conífera.
  • C7: Pino Ponderosa / Abeto Douglas.
• Frondosas: D1: Álamo defoliado.
• Bosque mixto:
  • M1: Mixto Boreal-defoliado.
  • M2: Mixto Boreal-verde.
  • M3: Abeto Bálsamo muerto / Bosque Mixto-defoliado.
  • M4: Abeto Bálsamo muerto / Bosque Mixto-verde.
• Residuos Forestales:
  • S1: Residuos de Pino Jack o Lodgpole.
  • S2: Residuos de Picea Blanca / Bálsamo.
  • S3: Residuos de Cedro Costero / Abeto Hemlock / Abeto Douglas.
• Abierto:
  • O1: Pasto tumbado.
  • O1b: Pasto en pie.

Estructura del Sistema FBP

Entradas:

• Combustibles.
• FFMC, ISI, BUI (Códigos del sistema canadiense).
• Velocidad y Dirección del viento (Tiempo meteorológico).
• Porcentaje de pendiente y dirección de la pendiente hacia arriba (Topografía).
• Datos de Elevación lat/long (Contenido de Humedad del Follaje).
• Tiempo transcurrido, punto o línea de ignición (Tipo y Duración de la predicción).

Salidas:

• Primarias: Fracción quemada de copa y tipo de fuego.
• Secundarias: Intensidades de flancos y contra el viento, propagación.

Sistema para la Determinación del Peligro de Incendios

• Riesgo histórico: Estudio de la incidencia de los incendios forestales en el pasado.
• Riesgo potencial: Incendios que probablemente se originarán en los periodos próximos.

Componentes del Riesgo

• A1. Riesgo histórico:
  • Periodo de estudio: 10 años.
  • A.1.1 Índice de frecuencia de los incendios forestales especializado.
  • A.1.2 Índice de riesgo espacio-temporal.
• A2. Causalidad:
  • Análisis basado en dos índices:
    • Frecuencia especializada.
    • Índice integrador de tipos de causas.

Índice de peligro potencial: Evaluación espacio-temporal del peligro de ocurrencia de incendios forestales. Determina el peligro en función de la combustibilidad de la vegetación, relieve y meteorología.

• Subíndice de ignición: Facilidad de ignición de restos vegetales finos muertos.
• Comportamiento dinámico: Facilidad de los combustibles para dar continuidad a las reacciones de oxidación.
• Subíndice energético: Valoración de la fase consolidada de la combustión. Incluye:
  • Velocidad de propagación (Vp).
  • Longitud de llama (Al).
  • Intensidad lineal del frente de avance (l).
  • Calor por unidad de área (Cs).

Índice de Peligro Canadiense

• FFMC (Fine Fuel Moisture Code): Humedad de los combustibles finos (hojarasca, etc.).
• DMC (Duff Moisture Code): Humedad de la capa de materia orgánica intermedia.
• DC (Drought Code): Humedad de la capa de materia orgánica compacta profunda.
• ISI (Initial Spread Index): Estimación de la propagación del frente de llama.
• BUI (Buildup Index): Combustible total disponible para la combustión (combinación de DMC y DC).
• FWI (Fire Weather Index): Índice integrador de peligro meteorológico de incendios.

Ecuación de transición de fuego de suelo a copas (modelo americano):

Io = (0.01)^1.5 * Z^1.5 * (460 + 26 * m)^1.5

• Io = Intensidad crítica del incendio de superficie para combustión de copas (kW/m).
• Is= Intensidad del incendio a nivel de superficie.
• Z = Altura desde el extremo superior del combustible superficial hasta la base de las copas (m).
• m = Contenido de humedad en la distribución foliar.

Proporción de copas envueltas en fuego:

Fcq = 1 – e^(-0.23 * (Vps – Vpc))

Vpc = Io / (300 * W)

• Fcq = Fracción de copa quemada.
• Vps = Velocidad de propagación.
• Vpc = Velocidad de propagación crítica.
• W = Combustible superficial consumido.

Modelos de Infraestructura de Protección Preventiva

• A (Basado en vías de penetración) – FDP (Fajas Defensivas de Penetración): Descarga de combustibles en fajas paralelas a caminos. Discontinuidades verticales y horizontales. Eliminación a suelo mineral en estrato herbáceo, selectiva en subarbustivos y arbustivos, y extracción de pies sobrantes en arbóreo.
• B (Infraestructura de protección) – ADP (Áreas Defensivas de Protección): Descarga de combustibles con desarrollo longitudinal de bordes irregulares. Anchura variable. Eliminación a suelo mineral en estrato herbáceo.
• LDP (Líneas Defensivas de Protección): Descarga de combustibles con desarrollo longitudinal de bordes paralelos. Anchura constante. Anclada en zonas de seguridad.
• Otras: SLPD (Sistemas Lineales Preventivos de Defensa): Acciones longitudinales para reducir la cantidad de material vegetal. Incluyen áreas preventivas de defensa (APD), líneas preventivas de defensa (LPD) y fajas preventivas de defensa.
• BCS (Bandas Colindantes a Sistemas): Bandas longitudinales adyacentes a SLPD, con anchura mínima de dos veces la altura máxima de la vegetación.
• BPDP (Bandas Preventivas de Defensa de Protección): Sistema lineal con formas mixtas (líneas, áreas y fajas).

Principios de Selvicultura Preventiva

Modificación de la estructura forestal para dificultar la propagación del fuego.

• Actuaciones lineales: Mantenimiento de áreas cortafuegos perimetrales (separación de cultivos, pastizales, urbanizaciones). Vegetación natural en cursos de agua, eliminando vegetación muerta y acondicionando sendas y puntos de toma de agua.
• Actuaciones en la masa: Resalveo de brotes vigorosos en monte bajo.
• Área cortafuegos: Superficie ancha con vegetación modificada (menor biomasa).
• Faja cortafuegos: Anchura fija, eliminación de vegetación hasta suelo mineral.
• Faja auxiliar de pista: Anchura fija, poda del arbolado.

Concepto de Resistencia del Sistema Forestal

Factores que influyen en la resistencia de los árboles al calor:

• Temperatura inicial del vegetal.
• Partes sensibles expuestas al sol.
• Características de la corteza.
• Ramificación y tipo de crecimiento.
• Tipos de raíces.
• Cubierta del suelo por materia orgánica.
• Inflamabilidad foliar.
• Agregación y continuidad de los pies arbóreos.
• Fases del ciclo vegetativo.
• Naturaleza y textura de los suelos.

Quemas Prescritas

Objetivos generales:

• Reducir el peligro de incendios.
• Preparación de zonas de regeneración.
• Eliminación de vegetación antes de sembrar/plantar.
• Control de plagas y enfermedades.
• Gestión del hábitat para la vida silvestre.

Tipos de quemas:

• Quema progresiva: En combustibles de desecho acumulados.
• Quema en retroceso: El fuego se propaga contra el viento o ladera abajo.
• Quema frontal: El fuego se propaga a favor del viento o ladera arriba.
• Quemas por puntos: Ignición simultánea o progresiva de varios puntos.
• Quema por fajas: Líneas de encendido perpendiculares al viento y pendiente.
• Quemas por flancos: Líneas simultáneas de encendido.

Fundamentos de la Propagación del Incendio (Byron)

Intensidad lineal del fuego (I) = Calor de combustión (K) * Carga de combustible (C) * Velocidad de propagación (V)

I = (1/60) * (K * C * V)

• I: Intensidad del fuego (Kcal/s·m o kW/m).
• K: Calor de combustión (Kj/Kg = 0.24 Kcal/Kg).
• C: Carga de combustible (Kg/m²).
• V: Velocidad de propagación (m/min).

Modelo de Byron:

I = Cr * Pc * Vp = E * Vp

• Cr: Poder calorífico.
• Pc: Carga de combustible (Kg/m²).
• Vp: Velocidad de propagación lineal del fuego (m/s).
• E: Energía monitorizada en el proceso (Kcal/m²).

Diferencias entre Rothermel y el Sistema Canadiense:

• Rothermel: Ecuación compleja con múltiples variables.
• Sistema Canadiense: Una sola variable (ISI – Initial Spread Index).

Clasificación de Combustibles por Tamaño y Tiempo de Retardo:

• < 5 mm (Finos, ligeros): Hojarasca, pasto, acículas de pino. Tiempo de retardo: < 1 hora.
• 5-25 mm (Regulares): Ramillas, tallos pequeños. Tiempo de retardo: 10 horas.
• 25-75 mm (Medianas): Ramas. Tiempo de retardo: 100 horas.
• > 75 mm (Gruesos).

Modelos de Combustible (Comportamiento del fuego)

1. Pasto fino, seco y bajo. Algunas leñosas dispersas.
2. Pasto fino, seco y bajo. Leñosas dispersas (1/3 a 2/3 de cobertura).
3. Pasto grueso, denso, seco y alto (sabanas).
4. Matorral con plantación joven y densa (> 2 m de altura).
5. Matorral denso y verde (< 1 m de altura).
6. Similar al 5, pero más inflamable o con restos de corta.
7. Matorral inflamable (0.5-2 m) con sotobosque de coníferas.
8. Bosque denso sin matorral.
9. Similar al 8, pero con hojarasca menos compacta (acículas largas).
10. Bosque con gran cantidad de leña y árboles caídos.
11. Bosque claro o aclarado. Restos de poda.
12. Predominio de restos sobre arbolado. Restos de poda cubriendo el suelo.
13. Grandes acumulaciones de restos gruesos, cubriendo todo el suelo.