La conducció, convecció i radiació com a principals mecanismes de transferència de la calor
Este és un fet que ningú discuteix i ha fet que, en els darrers anys, l’extinció dels incendis forestals siga relegada a personal professional convenientment equipat. Per a trobar les respostes a la pregunta de l’inici caldrà cercar què diu la termodinàmica, que és la part de la física que estudia les transferències de calor, la conversió de l’energia i la capacitat dels sistemes per a produir treball. Les lleis de la termodinàmica expliquen els comportaments globals dels sistemes macroscòpics en situacions d’equilibri.
Els incendis forestals presenten com a característica fonamental la transferència de calor. El tipus i la quantitat de calor transportada influeixen en la velocitat de propagació d’un incendi, i la combustió no es pot mantenir sense un transport continu de calor. La transferència de calor s’efectua mitjançant tres mecanismes bàsics: conducció, convecció i radiació. Estos tres mecanismes es manifesten de forma simultània, però la importància de cadascun d’ells dependrà de la intensitat de l’incendi, així com, de les característiques i l’estructura del medi per on es propaga.
Conducció
La conducció és la transferència de calor que es produeix entre sòlids i, per tant, exigeix el contacte entre els cossos o amb la flama. En els incendis forestals, generalment, pot considerar-se negligible l’aportació de calor al medi combustible (bosc) mitjançant el mecanisme de conducció (Chandler et al., 1983). Esta afirmació és certa, però depén de la càrrega de combustible per dues raons: la primera, és que com la fusta té una elevada capacitat calorífica com més massa tinga, més calor transmesa necessita per a iniciar el seu procés de combustió, i la segona és que la fusta és un mal conductor de la calor, per tant, la transmissió per conducció és lenta, sobretot quan el seu gruix és considerable. Per estos dos motius quan un bosc format per grans masses de troncs i fulles s’incendia el procés de conducció de la calor és molt més lent que qualsevol dels altres mecanismes: convecció i radiació. Per altra banda, si en el bosc hi ha material combustible de baixa càrrega, com petites branques i residus húmics de la descomposició de les fulles i la fusta, la transmissió de calor per conducció en el medi és molt més ràpida i, per tant, molt més important, no podent-se negligir (Dupuy, 1997).
Convecció
L’energia transmesa pel mecanisme de convecció és l’energia absorbida per un fluid en un punt calent del sistema i transportada, pel moviment d’este fluid, a un altre punt més fred. En els incendis, una gran part de la calor generada es transmet per convecció. L’aire (fluid) absorbeix l’energia alliberada per l’incendi forestal i transporta esta energia cap a altres punts més freds mitjançant el mateix moviment de l’aire.
La importància del mecanisme de convecció en un incendi forestal es deu precisament de com actua este procés sobre una superfície en contacte. L’aire s’escalfa per contacte amb la superfície del front de flama i els fums produïts per la combustió conformen una massa de fluid calent que ix de la superfície de l’incendi amb una certa velocitat, que serà funció del vent de la zona i de la intensitat de l’incendi. Este fluid calent que és emès de la superfície de l’incendi és transportat cap a altres parts del bosc, on entrarà en contacte amb altres superfícies com fulles, branques i troncs, les quals s’escalfaran, podent arribar fins i tot a la seua temperatura d’inflamació. Per tant, la participació d’este mecanisme no requereix el contacte físic perquè es produïsca la transmissió de la calor.
Radiació
RadiacióLa radiació és el mecanisme que transmet, juntament amb la convecció, la major part de l’energia calorífica d’un incendi. Com la convecció, és el mecanisme que escalfa al combustible molt abans que el foc haja arribat. Diferents autors (Rothermel i Anderson, 1966; Van Wagner, 1968), han considerat aquest mecanisme com el màxim responsable del preescalfament dels combustibles quan avança un front de flama en un incendi forestal.
Es defineix com a radiació tèrmica a l’energia que es propaga en forma d’ones electromagnètiques. Així, mentre que la conducció i la convecció requereixen un medi per transmetre’s, la radiació no el necessita. La transferència d’energia per radiació més eficaç és al buit. A més, l’energia radiant sempre es transmet en línia recta. Quan la radiació emesa des d’un cos radiant incideix sobre una superfície d’un medi, aquest medi pot absorbir tota o part de la calor transmesa per radiació augmentant la seua energia tèrmica. Un medi, com ara un grup d’arbres o una paret, farà de pantalla del flux de calor emés per radiació i, per tant, les superfícies o medis que estiguen darrere d’ell seguint la direcció del flux de calor rebran menys o gens d’energia radiant.
Què són els focus secundaris o spotting?
Els focus secundaris són els incendis que es produeixen fora de la línia de l’incendi principal a causa d’una emissió d’aquest de partícules combustibles en estat incandescent transportades per la columna de convecció i pel vent. En incendis de capçades, es pot donar l’aparició de focus secundaris més enllà del front. Són encesos per teies, branquillons, fulles, porcions d’escorça i altres partícules sòlides vegetals que viatgen dins la columna de convecció i són transportades pel vent a una certa distància de l’incendi, fins a l’ordre de desenes de quilòmetres en els casos pitjors. És un fenomen extremadament perillós i imprevisible que dificulta enormement els treballs de prevenció i extinció
L’ocurrència d’este fenomen depèn en gran mesura de les característiques del combustible que es crema en l’incendi principal i del tipus de vegetació present més enllà del front del foc. Els grans corrents convectius que es formen en els incendis de pi pinyoner i de pi blanc -espècies mediterrànies molt propenses a crear situacions d’spotting– arrosseguen amb facilitat fragments d’escorça i de pinya d’aquests arbres. Aquests elements en ser elements lleugers i aerodinàmics que cremen lentament i amb flama curta, estan encesos durant alguns minuts i, en condicions favorables de vent, baixa humitat i inestabilitat atmosfèrica, poden ser transportats a quilòmetres de distància del front de l’incendi, fins a arribar a atrapar formacions vegetals amb elevat grau d’inflamabilitat, tals com garrigues i màquies, creant nous fronts d’incendi.
Com hem pogut observar, els mecanismes que tenen un major pes en la transmissió de la calor en un incendi forestal són la convecció i la radiació i, per altra banda, l’spotting. Tots tres no requereixen el contacte amb la flama i esta és la raó principal que fa que els incendis forestals siguen tan perillosos i difícils d’extingir.
Este fet també explica que les discontinuïtats no funcionen sempre a l’hora d’aturar l’avanç del foc, ja que la convecció i la radiació són afavorides precisament per la manca de vegetació (l’aire circula amb més facilitat i no existeixen entremig barreres que puguen reflectir o absorbir part de la radiació). D’esta manera, que ningú espere que tallafocs, faixes auxiliars, tractaments de silvicultura en masses forestals trencant la continuïtat vertical de la vegetació arriben a extingir el foc, per elles mateixes. Estes actuacions, en realitat, són infraestructures de suport a l’extinció que permet als equips poder organitzar una línia d’atac al davant de flama o protegir-se en determinades circumstàncies. El seu major o menor èxit dependrà de les condicions ambientals i de la intensitat de l’incendi en el moment de l’arribada del front de flama. En canvi, una massa forestal pluriestratificada, amb una estructura tancada, dificultarà la participació de la convecció (perquè dificultarà la circulació de l’aire) i la radiació (perquè la vegetació suposa una barrera que absorbeix i/o reflecteix part de la radiació).
Exemple 1:
Exemple 1:En l’onada d’incendis forestals d’aquest estiu viscuda a Galícia, s’han pogut observar vídeos que mostraven com les zones de la massa formades per pins i eucaliptus han cremat de forma contínua i, en canvi, en l’arribar a retalls de formacions de frondoses, aquestes no han cremat. En este cas, el canvi d’estructura entre unes masses i altres, i sobretot, la presència d’una estructura tancada que dificulte la convecció i la radiació, ha afavorit la detenció de l’incendi.
Exemple 2:
Les masses de frondoses pròpies del bosc escleròfil, com ara les presents al parc natural de la Font Roja, presenten aquesta estructura tancada i, de vegades, impenetrable. Aquesta és la finalitat que persegueix el projecte de Restauracions Forestals de la Colla Ecologista L’Arrel d’Ontinyent, això és, engegar processos que permeten l’establiment d’embrions de bosc, mitjançant la implantació de nuclis de dispersió i reclam i els processos de facilitació propis de la successió vegetal.
Ferran Gandia, membre de la Comissió Forestal d’Acció Ecologista-Agró.
*Fonts consultades: “La transferència de calor. Estudi de la vulnerabilitat de les urbanitzacions i nuclis de població. Curs de prevenció d’incendis forestals a les zones d’interfícies urbana-forestal. Diputació de Barcelona”
