Modelo de predicción de la propagación de incendios en medios vegetales. Interacción combustible-viento

Resumen

En este trabajo se analiza la evolución de la propagación de un frente de llama en un lecho de agujas de pino como contribución al desarrollo de un modelo computacional general de predicción del comportamiento de un incendio forestal. En particular, se estudia la influencia de dos de los aspectos ambientales más importantes: viento y pendiente del terreno. Para ello, se analiza una configuración simplificada bidimensional en la que el combustible está uniformemente distribuído en un lecho poroso de espesor constante. El fuel se considera formado por cuatro elementos: agua, madera seca, carbono fijo y cenizas. Los proceso a tener en cuenta para ellos son evaporación del agua, pirólisis del carbón bruto, como resultado de la cual se desprenden combutibles volátiles que se incorporan a la fase gas y combustión heterogénea sustentada por el carbono fijo. La cinética de estos procesos es tratada siguiendo ecuaciones de Arrenhius. Para el balance energético en el sólido, supuestas las partículas térmicamente delgadas se considera la transferencia de calor por convección desde la fase gas, radiación desde la llama, y radiación sólido-sólido, incluyendo enfreiamiento radiativo, las endotermicidades de vaporización y pirólisis y el calor de la oxidación superifical y la pérdida de entalpía debida al agua y los volátiles que abandonan la fase sólida. En el balance energético de la fase gas se considera además de los recíprocos del sólido, el calor por conducción, la difusión turbulenta de calor y el calor procedente de la combustión de los combustibles volátiles. A estas expresiones se añaden las leyes de conservación de masa global y de cada una de las especies de las que se asume está formada la fase gas: vapor de agua, monóxido de carbono, oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno, y la ley de conservación de cantidad de movimiento de la mezcla, en la que además de la propia inercia del fluido, s