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Comportamento do fogo, é um termo genérico usado para indicar o que o fogo faz, ou seja, para descrever as principais características de um incêndio florestal
Tipologia: Notas de estudo
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Módulo 3 Comportamento do fogo
Tutores: Profº Ronaldo Viana Soares (UFPR) Profº Antônio Carlos Batista (UFPR)
Associação Brasileira de Educação Agrícola Superior - ABEAS Universidade Federal do Paraná - UFPR
Brasília - DF 2003
Pré-teste
Coloque (C) nas afirmativas corretas e (E) nas erradas:
10 ( ) O calor liberado pelo fogo numa determinada área independe da intensidade do fogo.
comportamento e dos efeitos do fogo tornam-se de valor limitado porque é impossível, ou na maioria das vezes, é muito difícil correlacionar e comunicar resultados de diferentes estudos sobre o fogo. Comportamento do fogo, é um termo genérico usado para indicar o que o fogo faz, ou seja, para descrever as principais características de um incêndio florestal. O termo comportamento do fogo refere-se à maneira como o material entre em combustão, como se desenvolvem as chamas e como o fogo se propaga e apresenta outros fenômenos. O comportamento do fogo é o resultado da interação entre clima e condições do combustível, topografia, técnica de queima e forma de ignição. Medidas do comportamento do fogo são úteis para comparar queimas, para o planejamento da supressão e para estimar os efeitos do fogo. A ignição, crescimento, propagação e declínio de qualquer incêndio em combustíveis florestais representa um complexo processo de reação em cadeia. Outros tipos de combustão são atualmente muito melhor compreendidos, como por exemplo as que envolvem combustíveis líquidos e gasosos, cujas composições física e química, taxa de alimentação e proporção de mistura com oxigênio podem ser objeto de preciso controle. A combustão interna dos motores é um bom exemplo de aplicação do que se conhece sobre tais processos de combustão. O processo de combustão do material florestal é muito mais difícil de ser controlado. O combustível florestal, por ser sólido, precisa inicialmente ser convertido ao estado gasoso antes que possa entrar em ignição. Esses gases, por sua vez, variam física e quimicamente durante os vários estágios do processo. Essa variação depende do tempo, da temperatura e da disponibilidade de oxigênio. A proporção de mistura com o oxigênio, embora possa ser controlada em laboratório, não pode ser regulada para produzir um resultado preciso. Por isto, um incêndio propagando-se livremente está longe de poder ser adequadamente intendido e prognosticado. Ele aumenta sua energia com o passar do tempo, determina sua própria taxa de alimentação de combustível e interage com o ambiente local originando um processo altamente variável. Por esse motivo pode-se afirmar, devido às variações das condições locais, que nenhum incêndio é exatamente igual a outro. Se todos os fatores que influenciam os incêndios fossem adequadamente conhecidos e compreendidos, o comportamento desses incêndios poderia ser devidamente prognosticado. Apesar de que o completo conhecimento desse importante e extremamente complexo fenômeno ainda esteja longe de ser alcançado, alguns passos decisivos têm sido dados nesse sentido nos últimos anos. A ação do fogo através de sua duração é governada por certas leis e princípios básicos da combustão. A compreensão desses princípios é um passo importante no julgamento do efeito dos vários fatores ambientais sobre o comportamento do fogo. O triângulo do fogo e as fases da combustão, por exemplo, são peças importantes no estudo do comportamento do fogo. Graças a programas intensivos de pesquisa sobre comportamento do fogo, desenvolvidos nos últimos anos principalmente nos Estados Unidos da América, Canadá e Austrália, alguns componentes do fogo, tais como intensidade e outros parâmetros a ele relacionados, podem atualmente ser estimados com razoável precisão.
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2 - Poder calorífico da biomassa
A energia que mantém a reação da combustão é o calor de combustão ou poder calorífico do material combustível, que pode ser medido com bastante precisão em laboratórios. A quantidade de energia calorífica liberada pela queima de combustíveis florestais é alta e não varia de maneira significativa entre os diferentes tipos de material existente na floresta. O calor de combustão varia ligeiramente com as diferentes espécies florestais. É um pouco mais alto para coníferas, como pinus por exemplo, do que para as folhosas. Isto se deve aos mais altos conteúdos de resina e lignina nas coníferas. A Tabela 1 mostra os valores médios do calor de combustão da madeira, casca e folhagem de nove importantes coníferas da região noroeste dos EUA, enquanto a Tabela 2 apresenta o calor de combustão da madeira e da casca de algumas espécies florestais plantadas no Estado do Paraná.
Tabela 1 - Calor de combustão da madeira, casca e folhagem, secos ao forno, das principais espécies florestais da região noroeste dos EUA.
Espécie Calor de combustão em kcal/kg Madeira Casca Folhagem Thuja plicata 5.383 4.811 5. Abies grandis 4.606 5.350 5. Larix Occidentalis 4.645 5.084 4. Pinus monticola 4.784 5.192 5. Picea engelmannii 4.495 5.336 4. Pinus contorta 4.773 5.330 5. Tsuga heterophylla 4.717 5.518 5. Pseudotsuga menziesii 5.106 6.018 5. Pinus ponderosa 5.050 5.245 5. Média 4.840 5.350 5.
Os dados da Tabela 1 confirmam a pequena variação entre o calor de combustão das diversas espécies e mostra que, nas coníferas, a casca apresenta maior poder calorífico do que a folhagem e a madeira, respectivamente.
Tabela 2 - Calor de combustão de algumas espécies plantadas no Estado do Paraná, com 12% de umidade aproximadamente.
ESPÉCIE Calor de combustão em kcal/kg Madeira Casca Acacia decurrens (Acácia negra) 4.550 4. Mimosa scabrella (Bracatinga) 4.589 4. Piptadenia gonoacantha (Jacaré) 4.667 4. Eucalyptus viminalis 4.691 3. Pinus elliottii 4.786 5. Pinus taeda 4.814 4.
4.Aquecimento do vapor d'água de 100°C à temperatura das chamas (870°C)
Para a água de reação :
Perda total de calor devido à água (soma dos itens 2, 3 e 5)
De acordo com a Tabela 3, somente os requerimentos dos itens 2, 3 e 5 devem ser considerados como perda de calor. Os requerimentos 1 e 4 não são considerados perdas porque o calor é armazenado nos produtos da combustão, isto é, continua presente dentro do processo de combustão. Devido às perdas de calor no processo de combustão do material florestal em condições naturais, deve-se usar um valor menor de calor de combustão nos cálculos e trabalhos relacionados com o comportamento do fogo. Como a variação entre os diversos tipos de combustíveis florestais não é muito grande, o valor do calor de combustão nos trabalhos de comportamento do fogo pode ser considerado como uma constante, cujo valor recomendado é 4.000 kcal por kg de material seco consumido.
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3 - Taxa de propagação
Taxa de propagação é o termo usado para descrever a taxa segundo a qual o fogo aumenta, tanto em área quanto linearmente. Em estudos de comportamento do fogo, um dos mais importantes parâmetros é a taxa de propagação linear do fogo, ou velocidade de propagação, que pode ser medida em metros por segundo, metros por minuto ou quilômetros por hora. Existem modelos matemáticos, geralmente bastante complexos, para se estimar a velocidade de propagação de um incêndio. O modelo proposto por ROTHERMEL (1972), por exemplo, se baseia na teoria de conservação de energia:
Onde: R = velocidade de propagação do fogo, ft/min.; ξ = razão do fluxo de propagação, sem dimensão; I (^) R = intensidade de reação, Btu/ft^2 /min.; φ (^) w = coeficiente de vento, sem dimensão; φ (^) s = coeficiente de declividade, sem dimensão; ρb = peso do material combustível por volume de combustível depositado no solo, lb/ft^3 ; ε = calor de pré-ignição, Btu/lb; Qig = quantidade de calor necessária para queimar 1 libra de combustível, Btu/lb.
Basicamente esta equação mostra que a taxa na qual o fogo se propaga é uma razão entre o calor recebido pelo combustível potencial na frente do fogo e o calor necessário
para fazer este combustível entrar em combustão. Ela assume que o fogo se propaga através de uma seqüência de ignições do combustível disponível existente no piso da floresta. A queima do material combustível prossegue continuamente, dependendo principalmente do tamanho e arranjo das partículas do combustível. Essa queima proporciona o calor necessário para provocar a ignição do material fino adjacente e o processo cíclico continua. Basicamente, o modelo indica que a velocidade de propagação é resultado da relação entre o fluxo de calor da parcela que está queimando e o calor necessário para desencadear a ignição da parcela adjacente. O numerador da equação de Rothermel representa a quantidade de calor realmente recebida pelo combustível potencial, enquanto que o denominador representa a quantidade de calor necessária par levar este combustível até a temperatura de ignição. Entretanto, as equações do modelo são bastante complexas. Além disso o modelo exige o fornecimento de dados ainda não disponíveis para as condições brasileiras, razão pela qual ele não será discutido em maiores detalhes. TRABAUD (1979), estudando o comportamento do fogo em queimas de vegetação arbustiva de até 1,5m de altura, observou que a velocidade de propagação do fogo é função da velocidade do vento, da altura da vegetação e de seu conteúdo de umidade. Baseado nessa observação ele desenvolveu duas equações para estimar a velocidade de propagação do fogo, uma baseada nos dois primeiros parâmetro e outra, mais precisa, incluindo o conteúdo de umidade:
Sendo: r = velocidade de propagação do fogo, em cm/s; V = velocidade média do vento, em cm/s; hv = altura da vegetação, em cm;
U = conteúdo de umidade da vegetação, em % do peso verde.
McARTHUR(1962) obteve estimativas da velocidade de propagação do fogo em povoamentos de eucaliptos na Austrália, através da umidade do material combustível e da velocidade do vento:
Sendo: R = velocidade de propagação do fogo, em m/min.; U1,5 = velocidade do vento no interior da floresta à 1,5 m de altura;
M (^) f = umidade do material combustível fino, em %.
BIDWELL & ENGLE (1991) desenvolveram estimativas da velocidade de propagação do fogo em vegetação de campo, nos Estados Unidos da América, através da umidade do material combustível e umidade relativa do ar:
Sendo: R = velocidade de propagação do fogo, em m/min.; FMF = umidade do material combustível, em %; RH = umidade relativa do ar, em %.
A velocidade de propagação do fogo pode também ser medida diretamente em qualquer incêndio. Basta ter um cronômetro e marcar no terreno distâncias pré- estabelecidas. Cronometrando-se o tempo que o fogo leva para percorrer essas distâncias,
4 - Intensidade do fogo
Um dos mais importantes parâmetros do comportamento do fogo é a intensidade do fogo. BYRAM (1959) definiu este termo como “a taxa de energia ou calor liberado por unidade de tempo e por unidade de comprimento da frente de fogo”. Numericamente, é igual ao produto da quantidade de combustível disponível pelo seu calor de combustão e pela velocidade de propagação do fogo, como mostra a equação de Byram:
sendo: I = intensidade do fogo em kcal/m.s. H = calor de combustão em kcal/Kg (+ 4.000 kcal/kg) w = peso do combustível disponível em kg/m² r = velocidade de propagação do fogo em m/s
A intensidade do fogo pode também ser estimada através de sua relação com o comprimento médio das chamas. A equação que traduz essa relação é a seguinte:
sendo: I = intensidade do fogo em kcal/m.s. hc = comprimento das chamas em m
O comprimento das chamas pode ser estimado no próprio incêndio ou através de
fotografias, desde que se tenha alguma referência no local para servir de escala. Existe também certa dificuldade em identificar a dimensão que representa o comprimento da chama. Por definição, o comprimento da chama é a distância entre a ponta da chama e a superfície do solo, medida no meio de sua zona ativa (Figura 1). Embora o comprimento da chama proporcione uma boa estimativa da intensidade do fogo, sua obtenção é dificultada pelo fato da chama ser um fenômeno pulsante, ao acaso e extremamente transitório. Mais fácil seria estimar a altura das chamas, o que inclusive pode ser feito através da carbonização na casca das árvores (TOZZINI & SOARES, 1987; BATISTA et al ., 1993). Quando a inclinação das chamas é 45° ou mais, o comprimento é praticamente igual a altura. Entretanto, se a inclinação for menor que 45°, a altura será sempre menor que o comprimento. CAIN (1984) observou, em experimentos sobre comportamento do fogo, que a intensidade do fogo estimada pela altura de carbonização da casca das árvores foi subestimada quando comparada com a intensidade obtida através do comprimento das chamas. BATISTA et al. (1993) verificaram que a altura de carbonização da casca das árvores fornece uma boa estimativa da intensidade do fogo, ressaltando no entanto, que essa estimativa é fortemente influenciada pela técnica de queima utilizada.
Figur a 1 - Dimen sões
da chama em um incêndio dirigido por forte vento
Portanto, quando se usa a altura das chamas, ao invés do comprimento, para estimar a intensidade do fogo, quanto maior for o ângulo de inclinação da chama em relação ao solo, menor será o erro da estimativa. A intensidade do fogo, calculada através das equações de Byram, tem demonstrado ser um parâmetro muito útil na descrição do comportamento do fogo, além de servir como um índice de referência para se visualizar e comparar as taxas de energia liberadas por diferentes incêndios. Devido ao fato do combustível requerer certo tempo para queimar, a liberação de calor não está limitada à parte mais avançada da frente de fogo, mas se estende retroativamente através de toda a zona onde a combustão está se processando. Em um incêndio caminhando lentamente, contra o vento, a extensão da zona de combustão pode ser de apenas alguns centímetros e a intensidade do fogo tomar valores tão baixos como 4, kcal/m.s. Em um excepcionalmente grande incêndio, propagando-se rapidamente, a extensão da zona de combustão pode ser de 400 m ou mais e a intensidade do fogo da ordem de 25.000 kcal/m.s. A intensidade do fogo tem mais significado e pode ser melhor compreendida quando associada à características específicas do comportamento do fogo. McARTHUR (1967), trabalhando com vários tipos de combustíveis em florestas de eucaliptos em diversas regiões da Austrália, indicou os limites de intensidade do fogo para danos aceitáveis em florestas comerciais quando se usa fogo controlado no manejo da floresta (Tabela 2). É interessante comparar alguns valores relativos de intensidade de fogo em diferentes tipos de incêndios. De acordo com a tabela 2, para uma boa queima controlada em florestas de eucalipto, a intensidade máxima deve ser de aproximadamente 83 kcal/ m.s. , a fim de evitar danos aos povoamentos. Em florestas de coníferas, devido à maior resistência dessas espécies ao fogo, a intensidade pode chegar a cerca de 132 kcal/m.s. sem causar danos significativos às árvores. Por outro lado, em um incêndio florestal normal a intensidade pode variar de 400 a 800 kcal/m.s e em incêndios de grandes dimensões vai além de 800 kcal/m.s.
Tabela 2 - Limites de intensidade de fogo para danos aceitáveis em florestas comerciais de eucaliptos.
Intensidade do fogo (kcal/m.s.) Descrição do comportamento do fogo
4 – 10 Intensidade muito baixa. Altura das chamas menor que 0,3. O fogo geralmente se extingue sozinho. 11 – 41 Intensidade ótima. Altura das chamas variando de 0,3 a 0,9 m. altura de crestamento entre 1,8 a 4,5 m. Pouca chance do fogo escapar ao controle. 42 – 58 Muito severo para alguns tipos florestais. Altura das chamas entre 0,9 e 1,5m. altura de crestamento entre 4, e 9,0m. alguma dificuldade em se confinar o fogo especialmente em altas concentrações de combustível.
No momento da combustão os gases e vapores liberados sobem, aquecendo as camadas de ar acima da zona de combustão. Embora os gases quentes esfriem rapidamente acima da zona de combustão, dependendo da intensidade do fogo, o calor produzido por esses gases pode provocar a morte da vegetação que esteja acima da área que está queimando. A altura média de secagem letal da folhagem das árvores devido os gases aquecidos que sobem, durante um incêndio, é chamada altura de crestamento. Ela é um efeito imediato do fogo e um importante parâmetro para se estimar os danos causados pelo incêndio ao povoamento e para se estabelecer as condições ideais de uma queima controlada dentro da floresta. A questão crucial sobre o efeito de qualquer incêndio florestal é se as árvores sobreviverão ou não. A resposta é obvia em incêndios de copa ou mesmo superficiais de grande intensidade, onde as árvores são geralmente mortas pelo fogo. Incêndios de alta, média ou variável intensidade podem entretanto provocar apenas alguns danos ou mortalidade parcial no povoamento. O elo quantitativo entre o comportamento do fogo e a intensidade de danos causados à floresta torna-se então de interesse prático para o ecologista interessado na resposta das árvores às diferentes intensidades do fogo, para o economista interessado em quantificar as perdas e especialmente para o técnico interessado em usar queima controlada no interior do povoamento. Experiências têm demonstrado que, pelo menos para as coníferas, a principal causa de mortalidade é o crestamento da copa, ao invés de danos ao câmbio. As cicatrizes eventualmente deixadas pelo fogo na base do tronco de uma árvore reduzem seu valor econômico, podem facilitar a penetração de fungos ou insetos, mas não afetam diretamente a sua sobrevivência. Para morrer apenas através de danos ao câmbio, uma árvore deve ser completamente anelada pelo fogo e um incêndio suficientemente intenso para provocar esse anelamento fatalmente será capaz também de crestar toda sua copa. A morte através do anelamento pode levar vários anos, enquanto que pelo crestamento da copa é bastante rápido. Árvores de algumas espécies, porém, podem suportar a perda de grande parte da copa por crestamento sem mortalidade, embora a taxa de incremento seja temporariamente reduzida. Por isso, a altura de crestamento tem sido muito utilizada para avaliar os danos provocados pelos incêndios às árvores. MOBLEY et al. (1978) estabelecem as seguintes classes de danos às arvores, em função da percentagem média de crestamento da copa das árvores de Pinus taeda :
Tabela 3. Danos às árvores de Pinus taeda em função do crestamento da copa.
Percentagem de crestamento da copa Dano à árvore 0 a 35% Nenhum a insignificante 36 a 66% Moderado 67 a 100% Pesado
A altura de crestamento é utilizada para compor modelos de estimativa de probabilidade de sobrevivência das árvores de povoamentos afetados por incêndios florestais, como por exemplo o modelo desenvolvido por FINNEY & MARTIN (1992) para Sequoia sempervirens:
exp( ( /( 0 , 338 0 , 185 )) )
2 , 149 P = - DBH Sh + F c
Sendo: P = probabilidade de mortalidade da árvore; DBH = DAP da árvore em cm; Sh = altura de crestamento em m; Fc = material combustível consumido, Mg/ha.
A temperatura alcançada, a determinada altura, pela coluna de convecção acima do
fogo, depende de três fatores: a intensidade do fogo, a temperatura do ar e a velocidade do vento. A determinada intensidade do fogo, ventos fortes tendem a dissipar a coluna de convecção horizontalmente, reduzindo a altura de crestamento letal. A temperatura do ar também é importante porque o acréscimo de calor necessário para matar a folhagem depende naturalmente da temperatura inicial. VAN WAGNER (1973) descobriu que a altura de crestamento letal em copas de coníferas varia com a potência de 2/3 da intensidade do fogo, ou seja:
Incluindo os efeitos da velocidade do vento e da temperatura ele desenvolveu a seguinte equação, para calcular a altura de crestamento letal para povoamentos de Pinus ponderosa :
sendo: h (^) s = altura de crestamento letal em metros;
I = intensidade do fogo em kcal/m.s; V = velocidade do vento em m/s; T = temperatura do ar em °C;
De acordo com a estrutura da equação, a altura de crestamento é proporcional à intensidade do fogo e à temperatura do ar e inversamente proporcional a velocidade do vento. A constante 60, associada à temperatura do ar, representa aproximadamente a temperatura letal da folhagem das árvores. Conforme BOTELHO & CABRAL (1990), a constante 3,94 da equação proposta por VAN WAGNER varia de acordo com a espécie e a técnica de fogo controlado usada. Vários pesquisadores têm feito estimativas da altura de crestamento, desenvolvendo outras equações estimativas desse importante parâmetro do comportamento do fogo, utilizando variáveis associadas à intensidade, como por exemplo o comprimento das chamas (McARTHUR, 1962; GOULD, 1994; FINNEY & MARTIN, 1993).
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7 - Temperatura na zona de combustão
do vento. Pode-se observar também na tabela 4 que as temperaturas caem drasticamente a medida que se afasta da superfície.
Tabela 4. Temperaturas máximas (em oC) verificadas na superfície e a 1 metro de altura do piso florestal durante a passagem do fogo em queimas contra e a favor do vento, sob povoamentos de Pinus taeda.
Ano Tipo de queima Temperatura máxima observada ( oC) Na superfície A 1 metro da superficie 1991 Contra o vento 484,0 81, Favor do vento 538,8 91, 1992 Contra o vento 330,5 49, Favor do vento 377,2 58, 1993 Contra o vento 444,8 107, Favor do vento 545,6 241,
No Senegal, PITOT & MASSON (1951), em queimas de vegetação de savana, registraram temperaturas de 90 a 140 oC nos pares térmicos colocados ao nível do solo; a 5 cm de altura, a temperatura oscilou de 285 a 560 oC e a 1,40 m do solo, a variação foi de 140 a 375 oC. As temperaturas superiores a 200^ oC não persistiram além de 1 minuto. Na superfície do solo, as temperaturas superiores a 50 oC duraram de 1 a 3 minutos. MIRANDA et al .(1996) mediram a temperatura em três diferentes alturas acima do solo, durante experimentos de queima controlada em vegetação de savana na região central do Brasil.
Tabela 5. Temperaturas máximas observada a 1, 60 e 160 cm acima da superfície do solo, durante a passagem do fogo em queimas controladas em áreas de savana, durante os anos de 1992 e 1994, em Brasília-DF.
Altura de medição Acima do solo
Temperatura máxima ( oC) Agosto Setembro 1992 1994 1992 1994 1 cm 672 578 626 598 60 cm 713 604 545 752 160 cm 700 346 418 646
Os resultados apresentados na tabela 5 mostram que as temperaturas registradas foram superiores a 500 oC, a 1 cm e a 60 cm de altura do solo, refletindo a alta intensidade
do fogo devido as características de inflamabilidade da vegetação da savana. No norte de Ontário, no Canadá, SMITH & SPARLING (1966) realizaram três tipos
de queimas em vegetação de gramíneas. As queimas de baixa intensidade registraram temperaturas máximas sempre inferiores a 300 oC; nas de média intensidade as
temperaturas máximas variaram de 200 a 400 oC e nas de alta intesidade sempre ultrapassaram 400 oC. As mais altas temperaturas foram registradas entre 5 e 10 cm de altura do solo. BIDWELL & ENGLE (1991) analisando o comportamento do fogo em queimas controladas contra e a favor do vento, em vegetação de pradaria em Oklahoma-EUA, obtiveram as seguintes médias de temperaturas máximas durante a passagem do fogo para as queimas a favor do vento: 216 oC ao nível do solo, 307 oC a 30 cm acima do solo e 274 oC a 60 cm acima do solo. Para queimas contra o vento obtiveram as seguintes médias: 215 oC ao nível do solo, 270 oC a 30 cm acima do solo e 78 oC a 60 cm acima do solo. De
acordo com os autores existe uma discordância na literatura de qual seja o tipo de queima que produz temperaturas mais altas. Embora as temperaturas tenham sido altamente variáveis, não houve diferença significativa entre os tipos de queimas analisados. Os diversos resultados da bibliografia sobre a temperatura máxima durante a
passagem do fogo, apresentados aqui, mostram que há uma variação muito grande das temperaturas observadas, em função das condições ambientais, do tipo de vegetação e do tipo de queima empregado. No entanto, os valores máximos observados em queimas controladas por diversos autores, situam-se entre 600 e 700 oC, ao nível do solo.
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8 - Tempo de residência
O tempo de residência, ou o intervalo de tempo em que a frente de fogo permanece num determinado ponto, é também um importante componente do comportamento do fogo. Essa importância se deve ao fato de que os danos causados à vegetação dependem não apenas da temperatura do fogo mas também do tempo de exposição da vegetação a essa temperatura. O tempo de residência ou tempo de queima, depende da velocidade de propagação do fogo, da quantidade de material combustível disponível e da intensidade de reação do combustível. Portanto, para um determinado tipo de combustível está diretamente relacionado com a intensidade do fogo (McARTHUR & CHENEY, 1966). O tempo de residência pode ser medido diretamente ou estimado através de outros parâmetros. Acompanhando-se a variação da temperatura com pares térmicos colocados na superfície do solo, pode-se determinar o tempo de residência como sendo o intervalo entre o aumento significativo da temperatura e o seu declínio aos níveis anteriores. O tempo de residência pode também ser medido com um cronômetro, observando-se o tempo gasto pela frente de fogo para passar por um ponto pré-determinado. O tempo de residência pode ser calculado através da velocidade de propagação do fogo e a profundidade (ou largura) da chama. Profundidade da chama é a distância horizontal entre as duas extremidades da chama. A relação é a seguinte:
Sendo: tr = tempo de residência em segundos;
P = profundidade da chama em metros;
de controle de incêndios, particularmente as estratégias, táticas e planejamento de controle, e treinamento de pessoal no comportamento de incêndios (BROWN & DAVIS, 1973). Na pesquisa, onde muitos fatores influenciam um determinado fenômeno que se está estudando, é muito difícil avaliar o efeito separado de cada fator. Isto ocorre principalmente para o comportamento do fogo no ambiente natural. Então, a forma de abordar o problema é excluir ou manter constante todos os fatores ambientais, exceto o fator de interesse imediato, e em seguida fazer o fator variar numa quantidade conhecida e medir o efeito no comportamento do fogo. Isto, no entanto, requer controle rígido, e considerando-se que isto é difícil de ser obtido numa escala normal, são empregados vários modelos em escala reduzida para cobrir toda variação. Os modelos de comportamento do fogo podem ser classificados basicamente como: físicos ou conceituais. Os modelos físicos são desenvolvidos empiricamente, a partir de observações e coleta de informações de queimas experimentais e incêndios. Os modelos conceituais são elaborados a partir da aplicação de princípios e leis naturais da física, que depois são testados e validados em condições de campo. Para a elaboração dos modelos de comportamento do fogo, há necessidade de se obter informações sobre as características do fogo e sobre as condições do ambiente no momento e local da ocorrência do fogo. As características da combustão, tais como: intensidade e velocidade de propagação do fogo são denominadas variáveis do comportamento do fogo, e as condições do ambiente no local da ocorrência do fogo, tais como: condições meteorológicas e topografia do terreno, são denominadas fatores do comportamento do fogo. De acordo com JULIO (1996), as variáveis do comportamento do fogo constituem os parâmetros sobre os quais se efetua a avaliação do fenômeno fogo. Já os fatores do comportamento do fogo são os que regulam o processo e são responsáveis pela complexidade que pode alcançar um incêndio que se propaga livremente e de forma descontrolada, em um momento e lugar determinados. Os modelos desenvolvidos empiricamente, alguns dos quais já apresentados anteriormente (como por exemplo os modelos para estimativa da velocidade de propagação do fogo), juntamente com observações experimentais de campo e laboratório, têm levado ao desenvolvimento de modelos mais avançados que permitem ampliar seus limites de uso. Nos Estados Unidos da América os avanços nas pesquisas sobre o comportamento do fogo, principalmente entre os anos de 1970 e 1980, culminaram com o desenvolvimento do sistema BEHAVE – Fire Behavior prediction and Fuel Modeling Sistem – uma série de programas computacionais interativos de comportamento do fogo para estimar o potencial dos incêndios florestais sob várias condições meteorológicas, de combustível e sob diversas situações topográficas (BURGAN & ROTHERMEL, 1984; ANDREWS, 1996; ANDREWS & CHASE, 1989; ANDREWS & BRADSHAW, 1990). Da mesma forma, outros países desenvolveram programas computacionais para modelar o comportamento do fogo a partir de informações sobre as características do ambiente e do terreno. Assim forma desenvolvidos os sistemas FBP – Fire Behavior Prediction – no Canadá, (CANADIAN FORESTRY SERVICE, 1992), o sistema CARDIN na Espanha (VEGA, 1996) e o sistema KITRAL no Chile (JULIO, 1996).
Voltar ao sumário 9.1. O sistema behave
O sistema BEHAVE tem sido testado em vários países, adaptando-se os programas às condições locais, como por exemplo em Portugal (BOTELHO et al ., 1989), ou
desenvolvendo-se modelos ou sistemas com base nos conceitos do BEHAVE, como é o caso do sistema desenvolvido na Espanha (VEGA, 1996). No Brasil este sistema ainda está em fase inicial de estudos. A principal dificuldade encontrada é a falta de informações básicas sobre as características dos combustíveis dos principais tipos florestais brasileiros. A composição do sistema BEHAVE está apresentada na figura 3. O sistema é composto de dois sub-sistemas: FUEL constituído dos programas NEWMDL e TSTMDL, e o sub-sistema BURN constituído dos programas FIRE1, FIRE2 e RXWINDOW. O sub-sistema FUEL é utilizado para construção de modelos de combustíveis ou de complexos de combustíveis florestais, com base nas principais características dos materiais combustíveis do local ou região objeto de estudo. Essas características já foram discutidas no módulo 2 desse curso.
Inicial Fuel model Velocidade de propagação, comprimento da
Fuel modeling SITE
da
sítio) Fire Behavior Prediction Adjustment Program SIZE And Fuel Modeling Área e perímetro System CONTAIN Força de ataque necessária
Behavior Conexão automática de DIRECT, SIZE e Fire Behavior Prediction Program CONTAIN Prediction SPOT Subsystem Máxima distância de dispersão do fogo SCORCH Altura de crestamento MORTALITY Nível de mortalidade das árvores MAP Distância em escala SLOPE Inclinação a partir de mapas topográficos
Fire Behavior Umidade de material combustível fino Prediction Program IGNITE Probabilidade de ignição RH Umidade relativa a partir de leituras pscrométricas
