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

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.