Name: Experimentos de túnel de viento para estudiar fuegos de corona de Chaparral (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-11-14T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 27 s
Description: Aprende experimentos de túnel de viento para estudiar fuegos de corona en matorral de chaparral. Este método permite medir pérdida de masa y temperatura en capas de combustible superficial y de corona.

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Los autores desean reconocer Benjamin Sommerkorn, Gabriel Dupont, Jake Eggan y Chirawat Sanpakit que con los experimentos aquí presentados. Iñiguez Cobian Jeanette agradece apoyo por número de autorización de la NASA MUREP institucional investigación oportunidad (MIRO) NNX15AP99A. Este trabajo fue financiado también por el USDA/USDI Plan Nacional de fuego a través de un acuerdo entre el servicio forestal del USDA, centro de investigación de PSW y la Universidad de California - Riverside.

PRECAUCIÓN: como varios pasos en el siguiente protocolo relacionados con actividades que tienen el potencial de causar lesiones, asegúrese de que el equipo de protección personal apropiado (PPE) se utiliza siguiendo los protocolos de seguridad establecidos incluyendo fuego ropa y gafas protectoras.
 1. corona combustible cama carga celular configuración de instrumentación <ol><li>4 modificar las abrazaderas en C colocando doble resorte Mosquetones de cierre (véase Tabla de materiales) a través del agujero en la abrazadera de ' final del tornillo de s (véase figura 2). Utilice los mosquetones para suspender la cama de combustible corona.</li>
	<li>Utilizando un conjunto diferente de las abrazaderas en C, pegue cada celda del calibrador de tensión de carga a la parte superior de la estructura del túnel de viento (ver figura 2).</li>
	<li>Acople modificado las abrazaderas en C al extremo libre de las células de la galga de tensión, con los mosquetones colgando hacia abajo. Colocar las cadenas a la plataforma para la cama de combustible corona.</li>
	<li>Para suspender la plataforma de cama del combustible de corona de la estructura del túnel de viento, Conecte cada una de las cadenas de cama corona combustible a un mosquetón de seguridad.</li>
	<li>Una vez que cada una de las células de cuatro carga son completamente montado y conectado a la cama de combustible, conecte sus cables para el puente de Wheatstone que se utilizará para la adquisición de datos. Las células de carga de la cubierta con material aislante, como el tipo de los utilizados para los abrigos de fuego fuego.</li>
</ol> <img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig2.jpg"> figura 2: instrumentación de la célula de carga de túnel de viento corona combustible cama. (a) vista frontal del túnel de viento (b) modificado C-clamp con mosquetón y corona cadena de cama de combustible que soporta la cama de combustible de la corona. (c) carga celular conectado a la estructura del túnel de viento mediante una abrazadera en C. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig2large.jpg" target="_blank"> haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
 2. calibración de celda de carga Nota: la señal producida por las células de carga se convierte en una masa equivalente a través de: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq2.jpg"> 
donde V es la señal, por lo general en milivoltios, A y B son constantes a determinar a través de la calibración, y m representa la masa en gramos. Todos los parámetros en la ecuación (2) se obtienen a través de la interfaz de control de instrumento personalizado desarrollada para la instrumentación total de la corona en este protocolo. Cuándo utilizar primero el sistema, pesas de precisión se utilizan para calibrar la señal de la célula de carga. Constantes de calibración A y B se obtendrá partiendo de la señal producida al medir la carga de estos pesos de precisión. La constante A se calcula a partir: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq3.jpg"> donde m t es una masa de peso de la prueba de precisión, un w es la señal producida con el peso cargado en la celda de carga, mientras que una w, o corresponde a la señal se produce cuando ningún peso se aplica en la celda de carga.
<ol><li>Para obtener la calibración constante A, pesas de precisión de gancho (una buena gama sería 200-500 g) a la primera celda de carga. Utilizar la masa de las pesas de precisión como parámetro m t en la ecuación (3).</li>
	<li>Ajustar la ganancia de la célula de carga a 128 utilizando el campo de entrada # como se muestra en la figura 3b, i.1. Esto corresponde al valor máximo permitido por el dispositivo de.</li>
	<li>Leer la señal de salida en la salida 0 de la interfaz del instrumento (ver figura 3b, i2). Se trata de parámetro una w en la ecuación (3).</li>
	<li>El peso de desenganche y leer el nuevo valor que se muestra en la interfaz del instrumento ( figura 3b, i2). Se trata de parámetro una w, o.</li>
	<li>Calcular A basándose en los parámetros (m t , un w, un w, o) obtenidos en los pasos 2.1 a 2.4 y las ecuaciones presentadas.</li>
	<li>En el interfaz de control, rellene la Ch 0-M valor para cada sensor con el valor obtenido en el paso anterior.</li>
	<li>Para encontrar el valor de desplazamiento, B, quite todos los pesos, leer el valor de la ' salidas calibrado (g) ' de la caja (véase la figura 3 c i2), multiplicar este valor por -1. El número resultante es constante B, escriba este número en el " Además de " Ch 0-una caja (ver figura 3 c, i.3).</li>
	<li>Repita los pasos 2.3-2.8 para cada celda de carga (0, 1, 2, 3), el sistema está ahora completamente calibrado; proceder a cargar las camas de combustible con los combustibles.</li>
</ol> <img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig3.jpg"> figura 3: datos de interfaz de control de instrumento de entrada pasos para celda de carga calibración. (un) ventana de configuración inicial de puente con obtener configuración y activar la casilla (b) ventana para primera etapa de calibración de celda de carga (c) ventana para segunda etapa de calibración de celda de carga (d) ventana para el último etapa de calibración de celda de carga, el archivo se guarda aquí y se inició el registro de datos. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig3large.jpg" target="_blank"> haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
 3. preparación de Chaparral y Excelsior combustible camas Nota: cada experimento utiliza 2 kg de chamise vivo y 0,5 kg de excelsior (triturado madera álamo temblón).
<ol><li>De la pila de combustible para quemar, recoge varias botellas de 1 pinta de combustible (3-4 botellas).
	<ol><li>Seguir los procedimientos delineados por la compatriota y Dean para muestras secas de horno y obtener contenido de humedad de combustible 30.</li>
	</ol></li> <li>Recortar ramas individuales de un paquete de chamise recientemente cosechada para quitar el material muerto y material de la rama mayor de 1/4 pulgada de diámetro. Colocar material combustible vivo restante en el recipiente de pesaje.</li>
	<li>Seleccione 2 kg de chamise recortado y 0,5 kg de excelsior utilizando una balanza electrónica. Coloque 0.5 kg de excelsior en la plataforma de la cama de combustible superficial en el piso del túnel de viento, asegurándose de que la densidad aparente es tan uniforme como sea posible. Para ello, coloca una cantidad conocida de excelsior en la profundidad de un área conocida.</li>
	<li>Pull apart (pelusa) el excelsior compactado para reducir su densidad a granel para que se queme fácilmente. carga 2 kg de chamise recortada sobre la plataforma que se cuelgan de las células de carga para crear la cama de combustible elevado. Uniformemente repartidas las ramas chamise toda la plataforma para producir un uniforme cama.</li>
</ol> 4. Arreglo de termopar Nota: los termopares tipo K se utilizan para medir la temperatura de ambas camas de combustible. Los datos se recogen mediante un sistema de adquisición de datos controlado con una gráfica personalizada interfaz (véase tabla de materiales para diseño de software de controlador). Los termopares recomendados para el uso son termopares AWG 24 con un tiempo de respuesta de 0.9 s.
<ol><li>Conectar un conjunto de dieciséis 24 termopares AWG (diámetro del conductor: 0,51054 mm) a un registrador de datos (tiempo de respuesta: 0.9 s).</li>
	<li>Insertar 6 termopares en la capa de combustible de la corona. Coloque estos termopares 20 cm de separación y evitar el contacto de termopares con ramas. Introduzca 10 termopares en la capa de superficie combustible. Coloque estos termopares de superficie combustible 10 cm entre ellos y evitar el contacto de termopares con ramas (ver figura 4).</li>
	<li>Activar el registro de datos haciendo clic en el " Inicio " botón en la interfaz de software de control termopar.</li>
</ol> <img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig4.jpg"> figura 4: Diagrama de superficie y corona combustible camas con variedad de termopar Ubicación. Aquí 6 termopares fueron insertados en la capa de combustible corona 20 cm una de otra. 10 termopares fueron insertados en la capa de superficie combustible 10 cm de separación. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig4large.jpg" target="_blank"> haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
 5. configuración de la adquisición de imagen <ol><li>montaje visual objetivo de referencia que tiene marcas rojas en intervalos de 10 cm por encima de la ventana del túnel de viento. Utilice este objetivo como referencia para determinar la altura de la llama en el video del experimento de. 
	Nota: Altura de llama de muestra se presenta en la figura 5.</li>
	Colección <li>datos fotográficos de configuración. Centrándose en el área de prueba de túnel de viento, ajuste el enfoque de la cámara para capturar el objetivo de referencia vertical así como el área de la cama de combustible.</li>
	<li>Recopilación de datos de configuración cámara de vídeo. Montaje de la cámara de vídeo con un montaje de pared universal de la cámara en la pared para proporcionar una vista completa de la sección de túnel de viento prueba.</li>
</ol> <img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig5.jpg"> figura 5: fotografía de alturas de llama muestra de un experimento típico. El objetivo visual azul con marca roja sirve como referencia para determinar la altura de la llama en el video del experimento. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig5large.jpg" target="_blank"> haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
 6. configuración de flujo Nota: el túnel de viento está equipado con un ventilador de velocidad variable. El flujo de aire en el túnel de viento ha sido previamente calibrado a la velocidad del ventilador. Para alcanzar la velocidad del viento deseado, se selecciona la velocidad de rotación del ventilador (en Hz). En los presentes experimentos, no se estudiaron viento y casos de flujo de viento de 1 m/s.
<ol><li>Ajustar la velocidad del ventilador a 1 m/s en el regulador de velocidad. Encienda el ventilador para asegurarse de que funciona correctamente.</li>
	<li>Apagar el ventilador. Ahora está listo para uso. 
	Nota: El edificio de la quemadura está diseñado para llevar a cabo experimentos de fuego con seguridad mientras que evacuar humo del espacio de trabajo. Notificar a las autoridades locales del fuego que los experimentos se llevan a cabo para eliminar la ocurrencia de falsas alarmas.</li>
	<li>Cerrar todas las puertas del edificio para asegurar que los respiraderos de techo son la única salida para evacuación de humos.</li>
	<li>Encienda el suministro de aire ventiladores para traer aire fresco desde el exterior a nivel del suelo. Encienda los ventiladores de escape para evacuar el humo a través de los orificios de ventilación de techo. 
	Nota: Esto establecerá una velocidad baja, flujo de aire de alto volumen desde fuera del edificio que se eleva verticalmente debido a la diferencia de presión suave y las aberturas de techo.</li>
	<li>Antes de cada experimento, use un higrómetro de bulbo húmedo para medir la humedad relativa y la temperatura del aire ambiente.</li>
</ol> 7. Ignición (implementar simultáneamente con el paso 8) Nota: el proceso de encendido se realizará como sigue por el miembro del equipo de encendido. Para mayor seguridad, se recomienda que un segundo miembro de la tripulación permanecen cerca de la zona de pruebas durante la ignición.
<ol><li>Cuando se le indique a ' encender ', remojar el borde de la cama de combustible superficial excelsior con alcohol etílico desnaturalizado. Coloque la botella de alcohol de la zona de ignición y con un soplete de butano, encender el extremo de la cama de combustible superficial en una línea paralela al borde de la cama de combustible. Estar atentos como el combustible empapada en alcohol se enciende fácilmente.</li>
	<li>Una vez que la cama de combustible ha sido encendida, salir de la sección de prueba y cierre la puerta del túnel. Si el viento es necesario para el experimento, encienda el ventilador de túnel de viento.</li>
</ol> 8. Iniciar ejecución Experimental Nota: al comprobar el experimento está correctamente configurado, las cámaras se deben comenzar.
<ol><li>Encender la cámara de vídeo para grabar.</li>
	<li>Hablar en voz alta el número/código del experimento, la fecha y configuración experimental para el micrófono de la cámara de video registra esta información.</li>
	<li>Instruir a la tripulación de la computadora para iniciar registro de datos por tictac el " activar el registro de datos " opción en la interfaz de control de instrumentos (ver Figura 3d, i.1). Instruir a la persona de ignición para encender el combustible. Una vez que el miembro de la tripulación de encendido sale del túnel de viento, instruir al miembro de la tripulación de viento para empezar el ventilador de túnel de viento. Esto será el comienzo del experimento, donde el tiempo es cero (t = 0).</li>
</ol>

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</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

La capacidad de medir la masa de combustible elevado durante todo el experimento fue una de las principales ventajas de la técnica presentada aquí. Fuego del chaparral de abordar los estudios anteriores se han centrado en cualquier iniciación de fuego corona sólo o solamente en la superficie de extensión, pero no ambos. Tales estudios han cuantificado la posibilidad de ignición de la capa de la corona y han dejado el estudio de propagación para la labor futura23. Nuestra metodología permite medici...

En 2016, el estado de California experimentó un total de 6.986 incendios forestales, consumo 564.835 acres1, cuesta millones de dólares en daños y arriesgando el bienestar de cientos de personas. Debido a su clima mediterráneo regional, una fuente de combustible importante para estos fuegos son de las comunidades de vegetación de chaparral2. Fuego en chaparral puede considerarse un incendio ya que el principal combustible que se quema es elevado3. Coexistencia con la capa predominante vivo de corona, es la capa de combustible muerta superficial, que consiste en fundido follaje, ramas y plantas herbáceas que crecen bajo y entre los arbustos individuales. Fuego se inicia más fácilmente en la capa de combustible muerto superficial. Una vez que se enciende el fuego de superficie, el fuego puede transición a la capa de la corona en donde la energía liberada por el fuego se incrementa dramáticamente. Mientras que chaparral incendios normalmente se han modelado como un fuego que se separa en combustibles profunda superficie4, ha sido limitado estudio de incendios de chaparral como fuegos de corona.

Características de la corona en chaparral, incluyendo forma de la partícula del follaje, se diferencian de bosque de coníferas boreal, donde se ha producido la mayor parte de la investigación. Numerosos estudios de escala de laboratorio y campo han investigado diversos aspectos de la wildfire dinámica6,5,7,3,8,9,10 ,11,12. Dentro del Reino de pruebas de laboratorio, varios estudios han examinado la influencia de parámetros tales como viento y fuego de propiedades de combustible en corona de chaparral comportamiento. Lozano7 examinada las características de la corona de fuego iniciación en presencia discreta corona combustible camas. En Tachajapong et al. 3, superficie discreta y capas de la corona fueron quemadas dentro de un túnel de viento y el fuego superficial fue caracterizado. Iniciación de fuego corona sólo fue descrito totalmente dejando el análisis completo de la extensión para el trabajo futuro. Li et al. 11 informaron sobre la propagación de una llama aunque arbustos chaparral solo. En trabajos relacionados, Cruz et al. 10 , 9 desarrolló un modelo para predecir la ignición del follaje coníferas sobre un fuego de superficie que se separa. Características de la quema de combustibles de chaparral se han explorado en los estudios experimentales de combustibles a granel e individuo deja13,14,15,16. Dupuy et al. 13 estudió las características ardientes de agujas de Pinus pinaster y excelsior por la quema de los combustibles en las canastas cilíndricas. Observa que en estos combustibles, altura de la llama se relaciona tasa de liberación de calor a través de una ley de potencia de dos quintas partes como se ha divulgado previamente en la literatura17,18. Sun et al. 14 queman combustibles de chaparral en cestas cilíndricas similares a analizar las características ardientes de los tres combustibles de chaparral: chamise (Adenostoma fasciculatum), ceanothus (Ceanothus crassifolius) y manzanita ( Arctostaphylos glandulosa).
Motivado por los resultados de los estudios de laboratorio antes mencionados, nuestro propósito aquí es presentar una metodología para caracterizar la extensión en superficie y arbustos capas de corona. Además, queremos aclarar algunas de las características fundamentales que determinan el grado de interacción de la capa de superficie de corona. Para ello, hemos desarrollado una metodología experimental de laboratorio para estudiar la transición vertical de un fuego ardiendo en incendios forestales superficie combustible para un fuego que se separa en un combustible de elevado arbusto. En estos tipos de incendios, traducción del fuego a la corona de arbusto, conocido como coronación, se puede seguir por la propagación sostenida bajo las condiciones adecuadas. En general, comportamiento del fuego del chaparral es dictada por topografía, clima y combustible19. Se ha demostrado que el viento afecta velocidad de liberación de energía en los combustibles5,3,8,20.
Fuego en combustibles porosos puede considerarse como una serie de transiciones o umbrales que deben cruzar para ser exitoso21. Energéticamente, una partícula de combustible se enciende si la cantidad de calor que recibe los resultados en una mezcla de gases que reaccionan con el oxígeno con éxito. La llama resultante se propaga si el calor de la partícula ardiente enciende una partícula de combustible adyacente. El fuego se extiende por el suelo si es capaz de atravesar boquetes entre elementos combustibles combustibles. Si la llama de un fuego de superficie es capaz de propagar verticalmente en la corona de arbustos y árboles, un cambio significativo en el comportamiento del fuego, incluidas las tasas de liberación de calor creciente, se observa a menudo debido a una mayor disponibilidad de combustible. Dinámica de la energía térmica en incendios forestales abarca varias escalas, desde la escala muy grande, tal en mega-incendios que a menudo requieren modelado climatológico, a la pequeña escala que requieren modelado cinético de la escala química. Aquí, nos ocupamos de comportamiento de escala laboratorio túnel de viento de modelado; para estudios de combustión de la celulosa de escala química, el lector se refiere a obras como Sullivan et al. 22
Desde 2001, hemos llevado a cabo una variedad de experimentos examinando algunos de los laboratorio escala energía umbrales23,8,24,25,26, 27, con un énfasis en vivo combustibles asociados a chaparral. Mientras que al aire libre medidas de fuego pueden dar resultados más realistas, el ambiente controlado del túnel de viento permiten la delineación de los efectos de varios parámetros. Controlar el viento, por ejemplo, es especialmente importante para los fuegos de corona de chaparral que ocurre en regiones como el sur de California donde los vientos de tipo foehn, conocidos como vientos de Santa Ana, son típicos controladores de eventos de fuego. Porque un motivador importante para la metodología descrita aquí es estudiar el efecto del viento y otros parámetros controlados en chaparral fuego propagación, este estudio se realizó en un túnel de viento de escala de laboratorio. El lector es dirigido al trabajo por Silvani et al. 28 para las mediciones de campo de temperatura en chaparral incendios similares a los presentados aquí. Para mediciones de campo sobre el efecto del viento en la propagación del fuego, por favor vea Morandi et al. 29
Varios parámetros que influyen en la propagación en combustibles de chaparral se han analizado experimentalmente mediante la cuantificación de la probabilidadde fuego propagación éxito en camas de combustible elevado8. El presente estudio experimental implica una metodología desarrollada estudiar un incendio chaparral propagada por modelado de superficies combustibles y combustibles de corona dentro de la sección de prueba de un túnel de viento de baja velocidad. El combustible de superficie es modelado con excelsior (madera secada rallado). La cama de combustible superficial se coloca en la planta baja del túnel de viento sobre una escala estándar (ver figura 1). En representación de la cama de combustible de la corona, una cama con chamise se colocó sobre la cama de combustible superficial suspendiendo el combustible desde una plataforma montada en el marco de túnel de viento (ver figura 1). Ambas camas de combustible se instrumentan para la temperatura y las mediciones de pérdida de masa; geometría de la llama se obtiene de grabaciones en vídeo de los experimentos. Los parámetros medidos incluyen tasa de pérdida de masa, contenido de humedad del combustible y la humedad relativa del aire. Parámetros controlados fueron presencia de viento, distancia entre cama de superficie combustible y combustible corona y la presencia de superficie combustible. La tasa de pérdida de masa medido puede utilizarse para calcular la tasa de liberación de calor, que se define como: 
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56591/56591eq1.jpg"> donde h es el calor de la combustión, m es la masa de combustible, y t es tiempo.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig1.jpg"> 
Figura 1: túnel de viento experimental configuración. Ubicación de la cama de combustible de la corona, la cama de combustible superficial y el ventilador de túnel ha sido etiquetados para conveniencia. La cama de combustible superficial se coloca en la planta baja del túnel de viento sobre una escala estándar. En representación de la cama de combustible de la corona, una cama con chamise se colocó sobre la cama de combustible superficial suspendiendo el combustible desde una plataforma montada en el marco de túnel de viento. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56591/56591fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
Experimentos se han centrado en entender el comportamiento de los fuegos de corona chaparral, particularmente encendido, mecanismos de propagación de la llama y propagación, velocidades de frente de llama y las tasas de consumo de combustible. Para estudiar la interacción entre un fuego de superficie y un incendio, se han quemado seis configuraciones de superficie y corona camas de combustible con y sin flujo de viento aplicada, en el túnel de viento: corona combustible solamente con y sin viento (2), corona y camas de combustible separados por la superficie dos distancias con y sin viento (4). La tabla 1 resume las configuraciones experimentales con las 6 clases experimentales. En la tabla, el parámetro de la cama de combustible superficie denota si superficie combustible estuvo presente durante el experimento, el parámetro de viento se refiere a la presencia de viento y altura de la corona se refiere a la distancia entre la parte inferior de la cama de combustible de la corona y la parte inferior de la superficie cama del combustible. Humedad de combustible fue medido para cada experimento pero no controlado, contenido de humedad del combustible promedio fue 48%, mientras que los valores mínimos y máximos fueron de 18% a 68%, respectivamente.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Clase</td>
			<td>Superficie cama</td>
			<td>Viento</td>
			<td>Altura de corona</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A</td>
			<td>Ausente</td>
			<td>Sin viento</td>
			<td>60 o 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B</td>
			<td>Ausente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 o 70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C</td>
			<td>Presente</td>
			<td>Sin viento</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D</td>
			<td>Presente</td>
			<td>Sin viento</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E</td>
			<td>Presente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>60 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td>Presente</td>
			<td>1 ms-1</td>
			<td>70 cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabla 1: experimentar configuraciones. Aquí el parámetro de la cama de combustible superficie denota si superficie combustible estuvo presente durante el experimento, el parámetro de viento se refiere a la presencia de viento y altura de la corona se refiere a la distancia entre la parte inferior de la cama de combustible de la corona y la parte inferior de la cama de superficie combustible.
Una balanza electrónica mide superficie combustible masa y desarrollamos un sistema personalizado de pérdida de masa de la capa de la corona. El sistema consistió en las células de carga individual conectadas a cada esquina de la cama de combustible suspendidos. Cámaras de vídeo de calidad para consumidores registrados las llamas visuales; proceso de imagen de los datos visuales utilizando un script personalizado generado llama características como altura y ángulo. Se desarrolló un programa para convertir vídeo de RGB (rojo/verde/azul) codificación a blanco y negro mediante un proceso de umbral de intensidad de la luz. El borde de la llama se obtuvo de los fotogramas de video blanco y negro. Altura máxima de la llama fue definido como el punto más alto del borde del fuego, también se obtuvieron alturas llama instantánea. En una imagen, altura de la llama se midió desde la base de la cama de combustible al máximo punto vertical de la llama. Todos los códigos de procesamiento así como la interfaz de control de instrumento diseñado para este protocolo se han hecho disponible por los autores aquí a través de su sitio de software de acceso. Cosecha el combustible vivo localmente y realizar las quemas experimentales dentro de las 24 h reducen al mínimo la pérdida de humedad. Una matriz de termopar registró temperatura del lecho de combustible en la dirección del viento stream-wise que permite el cálculo de la tasa de cobertura. La figura 1 muestra un diagrama de la configuración de la cama de combustible junto con el arreglo de termopares. Siguen los detalles del protocolo experimental.

<table><tbody><tr><td>Instrumentación de túnel de viento</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>cDAQ-9178 Chasis CompactDAQ</td><td>National Instruments</td><td>781156-01</td><td></td></tr><tr><td>NI-9213 Módulo de entrada de temperatura de la serie C</td><td>National Instruments</td><td>785185-01</td><td></td></tr><tr><td>NI SignalExpress para Windows</td><td>National Instruments</td><td>779037-35&nbsp;</td><td>La versión más reciente, la versión anterior utilizada para el experimento</td></tr><tr><td>Elementos de termopar aislados Nextel de alta temperatura</td><td>Omega</td><td>XC-24-K-18</td><td></td></tr><tr><td>Cable de extensión de termopar con alambre recubierto de polivinilo y trenza de cobre estañado</td><td>Omega</td><td>EXPP-K-24S-TCB-P</td><td></td></tr><tr><td>Conectores miniatura de ultra alta temperatura</td><td>Omega SHX-K-M</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CompuTrac MAX 2000XL&nbsp;</td><td>Arizona Instruments</td><td>MAX-2000XL</td><td>Descontinuado, modelo más nuevo Fuera</td></tr><tr><td>Kestrel 3000 Medidor Meteorológico de Bolsillo</td><td>Nielsen-Kellerman</td><td>0830</td><td></td></tr><tr><td>Satorius CPA 34001S&nbsp;</td><td>Sartorius</td><td>25850314</td><td>Modelo Descatalogado</td></tr><tr><td>Célula de carga micro de 5 kg (X4)</td><td>Robotshop.com</td><td>Célula de carga de galgas extensométricas</td><td>RB-Phi-118</td></tr><tr><td>Phidget PhidgetBridge Interfaz de sensor de puente de Wheatstone</td><td>Robotshop.com</td><td>RB-Phi-107</td><td>Interfaces con 4 células de carga, realiza la amplificación de señal</td></tr><tr><td>#2 Biner S-Biner de acero inoxidable (X4)</td><td>Home Depot</td><td>SB2-03-11</td><td>Mosquetones de puerta de doble resorte utilizados para Montaje de celdas de carga</td></tr><tr><td>de 2 pulg. Abrazadera C de hierro maleable</td><td>Home Depot</td><td># 4011</td><td>Se utiliza para montar células</td></tr> <tr><td>de cargaName</td><td>Company</td><td>Número de catálogo</td><td>Comments</strong</td></tr><tr><td>>Equipo de protección personal</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wildland Firefighter Nomex Shirt</td><td>GSA Advantage</td><td>SH35-5648</td><td></td></tr><tr><td>Fireline 6 oz Pantalones de Incendio Forestal</td><td>GSA Advantage</td><td>139702MR SEV16</td><td></td></tr><tr><td>Nombre</td><td>Company</td><td>Número de catálogo</td><td>Comentarios</td></tr><tr><td>Fuels</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Chamise</td><td>Recogido in situ</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Madera natural triturada Excelsior &ndash; Fianza gruesa natural de 50 libras</td><td>Paper Mart</td><td>21-711-88</td><td></td></tr><tr><td>Bernzomatic UL100 Kit básico de antorcha de propano</td><td>Home Depot</td><td>UL100KC</td><td></td></tr><tr>Tienda de <td>conveniencia</td> de<td>alcohol isopropílico</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>Número de catálogo</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Video y Fotografía</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cámara DSLR Nikon D3000 de 10.2 MP con sensor de formato DX y 3x 18x55mm Zoon-NIKKOR VR Lente</td><td></td><td></td><td></td>de estabilización de imagen Sony</tr><tr><td>Handycam Videocámara Sony Handycam DCR-SX85 Amazon.com</td><td></td><td>DCR-SX85</td><td></td></tr><tr><td>Name</strong</td><td>>Company</td><td>Número de catálogo</ strong</td><td>>Comentarios</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NI</td><td>LabView National Instruments</td><td>Student Version</td><td>Utilizado para el control de instrumentos y la interfaz</td></tr><tr><td>MATLAB Student Version (MATLAB_R2014a)</td><td>Mathworks</td><td>Student Version&nbsp;</td><td>Se utiliza para el posprocesamiento de datos, incluido el procesamiento de imágenes</td></tr></tbody></table>

experimentos de túnel de viento para estudiar fuegos de corona de chaparral

Wind Tunnel Experiments to Study Chaparral Crown Fires

El presente Protocolo presenta una técnica de laboratorio diseñada para estudiar la propagación y chaparral corona fuego encendido. Se realizaron experimentos en un túnel de viento de fuego de baja velocidad donde dos capas distintas de combustible fueron construidas para representar la superficie y corona combustibles en chaparral. Chamise, un arbusto común de chaparral, compuesto por la capa corona vivo. La capa superficial de combustible muerto se construyó con excelsior (madera rallada). Hemos desarrollado una metodología para medir la pérdida de masa, temperatura y altura para ambas capas de combustible de la llama. Termopares colocan en cada capa calculada la temperatura. Una cámara de video captó la llama visible. Post-proceso de imágenes digitales rindió flama incluyendo inclinación altura y llama. Un instrumento de la pérdida de masa de corona personalizado desarrollado mide la evolución de la masa de la capa de la corona durante la quemadura. Tendencias de temperatura y pérdida de masa obtienen usando la teoría de la técnica emparejado y otros estudios empíricos. En este estudio, presentamos los procedimientos experimentales detallados e información sobre la instrumentación utilizada. Resultados representativos para la tasa de pérdida de masa de combustible y la temperatura dentro de la cama de combustible también se incluyen y discuten.

Corona y llama superficie altura datos se obtuvieron de los datos de vídeo. Tendencias de altura llama típico para los experimentos se presenta en la figura 6. Llama altura comportamiento seguido que se encuentra en Sun et al. 14
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56591/56591fig6.jpg"> 
Figura 6: calcula la altura de la llama corona...

Este protocolo describe el túnel de viento de experimentos diseñados para estudiar la transición de un fuego de la tierra a las copas de los arbustos de chaparral.

Experimentos de túnel de viento para estudiar fuegos de corona de Chaparral

The present protocol presents a laboratory technique designed to study chaparral crown fire ignition and spread. Experiments were conducted in a low ...

El objetivo general de esta metodología es clarificar algunas de las características clave que dictan el grado de interacción de la capa de corona superficial en los incendios de corona de chaparral. Este método podría ayudar a responder preguntas clave en el campo de los incendios forestales, como las condiciones que dictan una transición exitosa y la propagación a la capa de corona. La principal ventaja de esta técnica es que permite medir la pérdida de masa en temperatura tanto para la capa de combustible superficial como para la capa de combustible de corona.Para comenzar, modifique cuatro abrazaderas C colocando mosquetones de puerta de resorte doble a través del orificio en el extremo del tornillo de la abrazadera. Utilice estos mosquetones para suspender el lecho de combustible de la corona. Usando un conjunto diferente de abrazaderas C, fije cada celda del medidor de cuerda de carga a la parte superior del marco del túnel de viento.A continuación, fije las pinzas C modificadas al extremo libre de las celdas de las galgas extensométricas con los mosquetones colgando. Utilice cadenas para conectar la plataforma del lecho de combustible de la corona a un mosquetón. Conecte sus cables al puente de piedra de maleza, que se utilizará para la adquisición de datos.Cubra las células de carga con material aislante contra incendios, como el que se usa para los refugios contra incendios. Para obtener la constante de calibración, A, enganche las pesas de precisión a la primera célula de carga. Establezca la ganancia de la célula de carga en 128 utilizando el campo de número de entrada.Esto corresponde al valor máximo permitido por el dispositivo. A continuación, lea la salida de la señal en respuesta al peso en la salida cero. A continuación, desenganche el peso para producir una señal de no carga.Lea el nuevo valor que se muestra en la interfaz del instrumento. Calcule la constante de calibración en función de la ecuación que se muestra aquí. Luego, en la interfaz del controlador, complete el valor del canal M para cada sensor con el valor A.To encuentre el valor de compensación, B, elimine todos los pesos, lea el valor en el cuadro G calibrado de salidas y multiplique este valor por menos uno.El número resultante es la constante, B.Escriba este número en el cuadro A del canal de suma cero. Repita estos pasos de calibración para cada célula de carga que forme parte del sistema. De la pila de combustible recolectado para quemar, recoja tres o cuatro botellas de combustible de una pinta.Siguiendo los procedimientos delineados por Countryman y Dean, seque las muestras en horno para obtener el contenido adecuado de humedad del combustible. Una vez que esté listo, recorte las ramas individuales de un manojo de camisola recién cosechado para eliminar el material muerto y el material de rama de más de un cuarto de pulgada de diámetro. Coloque el material combustible vivo restante en el recipiente para su pesaje.Seleccione dos kilogramos de chamise recortado y 0,5 kilogramos de excelsior usando una báscula electrónica. A continuación, coloque 0,5 kilogramos de excelsior en el lecho de combustible de la superficie en el suelo del embudo de viento, asegurándose de que la densidad aparente sea lo más uniforme posible. A continuación, sepárelo para esponjar el excelsior compactado y disminuya su densidad aparente para que se queme fácilmente.Cargue dos kilogramos de chamise recortado en la plataforma que cuelga de las celdas de carga para crear el lecho de combustible elevado. Extienda uniformemente las ramas de chamise por toda la plataforma para producir un lecho de combustible uniforme. Conecte una matriz de 16 termopares a un registrador de datos con un tiempo de respuesta de 0,9 segundos.Inserte seis de los termopares en la capa de combustible de la corona a 20 centímetros de distancia, evitando el contacto con las ramas. Luego, inserte 10 termopares en la capa de combustible de la superficie. Coloque estos termopares de combustible de superficie a 10 centímetros de distancia y evite el contacto de los termopares con las ramas.Active el registro de datos haciendo clic en el botón de inicio en la interfaz del software de control del termopar. Monte un objetivo de referencia visual que tenga marcas rojas a intervalos de 10 centímetros por encima de la ventana del túnel de viento. A continuación, coloque cámaras para la recopilación de datos fotográficos.Enfocándose en el área de prueba del embudo de viento, ajuste el enfoque de la cámara para capturar todo el objetivo de referencia vertical, así como el área del lecho de combustible. Luego, configure una cámara de video montándola con el soporte de pared universal para cámara en la pared para proporcionar una vista completa de la sección de prueba del embudo de viento. A continuación, configure la velocidad del ventilador del túnel de viento a un metro por segundo en el controlador de velocidad.Luego, encienda brevemente el ventilador para asegurarse de que funcione correctamente. Cierre todas las puertas del edificio para asegurarse de que las rejillas de ventilación del techo sean la única salida posible para la evacuación del humo. Luego, encienda los ventiladores de suministro de aire para traer aire fresco desde el exterior del edificio en cuatro niveles y encienda los extractores para evacuar el humo a través de las rejillas de ventilación del techo.Antes de cada experimento, use un higrómetro de bulbo húmedo para medir la humedad relativa y la temperatura del aire ambiente. Encienda la cámara de vídeo para grabar el experimento. Luego, diga en voz alta el número o código del experimento, la fecha y la configuración del experimento para que el micrófono de la cámara de video registre esta información.A continuación, indique a la tripulación de la computadora que comience el registro de datos marcando la opción habilitar registro de datos en la interfaz de control del instrumento. Antes de quemar, asegúrese de que todas las puertas del edificio estén cerradas. Una vez que se haya encendido el lecho de combustible, salga de la sección de prueba y cierre la puerta del túnel.Cuando se le indique que se encienda, empape el borde delantero del lecho de combustible de la superficie excelsior con alcohol etílico desnaturalizado y luego coloque la botella de alcohol lejos de la zona de ignición. Con un soplete de butano, encienda el extremo del lecho de combustible de la superficie en una línea paralela al borde delantero del lecho de combustible. Si se requiere viento para el experimento, encienda el ventilador del túnel de viento.Registre la grabación durante toda su duración, que varía según la configuración y las condiciones. A partir de los datos de vídeo, se obtuvieron los datos de la corona y de la altura de la llama superficial. Los datos que se muestran aquí representan un experimento que incluye el viento.En este tipo de experimentos, la llama comienza siendo pequeña, se hace más grande cerca de la mitad del lecho de combustible y decae con el tiempo a medida que las llamas se acercan al final del lecho de combustible. Mediante el uso de las galgas extensométricas, se pueden determinar las tasas de consumo de combustible y mostrar la evolución de la pérdida de masa durante toda la combustión. Aquí se muestra el porcentaje de pérdida de masa para las capas de superficie y corona, en comparación con el porcentaje del tiempo de combustión total.El viento aumenta la tasa de pérdida de masa tanto para la capa de combustible superficial como para la de la corona. Las cajas sin viento tardaron un promedio de cuatro minutos y medio en quemarse, y la caja de viento de un metro por segundo tardó solo dos minutos y medio en quemarse. Una vez dominada, esta técnica se puede completar en 30 a 40 minutos si se realiza correctamente.Al intentar este procedimiento, es importante recordar calibrar correctamente el instrumento de pérdida de masa del campo de la corona y recortar los campos de la corona para que tengan un diámetro de un cuarto de pulgada o menos. Siguiendo la metodología y el uso de este procedimiento, se podría realizar con el fin de responder preguntas adicionales sobre la transferencia de calor radiativo. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo medir algunos de los parámetros clave que dictan la interacción de la superficie y la capa de corona en los incendios de copas de chaparral.Trabajar con fuego en escalas de embudo de viento puede ser extremadamente peligroso. Se deben tomar precauciones como el uso de equipo de protección personal, incluida ropa resistente al fuego y gafas protectoras, mientras se realizan experimentos.

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Investigación

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Engineering

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