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Denis Kasimov sobre el desarrollo de un sistema de protección contra incendios

La situación de los incendios forestales en todo el mundo sigue siendo terrible. Cada año hay más y más incendios forestales en áreas forestales. Hay muchas causas de este problema global. un cigarrillo encendido, una cerilla, una fogata; Una botella de vidrio tumbada puede servir como lente; Quema de hierba vieja, varios tipos de basura cerca del bosque. No debemos excluir el incendio provocado, que en la mayoría de los casos es la principal causa del accidente. ¿Cómo combatimos los incendios correctamente? ¿Es realmente posible reducir su número? Denis Petrovich Kasimov, Candidato de Ciencias Físicas y Matemáticas, Jefe del Laboratorio de la Facultad de Mecánica y Matemáticas de la Universidad Estatal de Tomsk, Investigador principal del Laboratorio de Pronóstico Atmosférico del Instituto de Óptica Atmosférica, Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia, discutió estos temas con Scientific Russia.

El fuego es un problema ambiental global. ¿Qué incendios se consideran los más peligrosos? ¿En qué regiones son más comunes?

– Esta es una pregunta realmente muy importante. A pesar del desarrollo de la ciencia, los métodos y tecnologías modernos para extinguir incendios, las estadísticas muestran que el número de incendios está aumentando significativamente. Estamos viendo una tendencia de frecuencia de disparo positiva. Aquí convergen los factores climáticos relacionados con el cambio climático y el deseo de la gente de desarrollar la vivienda privada. En este sentido, el concepto de incendio forestal puede extenderse al concepto de incendios naturales, es decir, incendios en áreas urbanas naturales, cuando el fuego se mueve desde el área forestal y amenaza la salud y la vida humana.

Además, a menudo estamos comenzando a notar la aparición de grandes incendios en áreas donde no se registraron previamente. Estos son Bolivia, Escocia y Chile.

Sobre la cuestión de los tipos de fuego más peligrosos. Aquí tenemos que definir qué entendemos por peligro. Esta es la llamada intensidad del fuego. La comunidad científica en la actualidad tiene ese término: incendios gigantes. Australia, 2020. Los incendios son aterradores por su tamaño y sus emisiones de carbono. Se observó quema en un área de aproximadamente 500 mil hectáreas. El enorme aumento de las llamas y su rápida propagación se convirtió en lo más peligroso para el país y la vida. Estos incendios definitivamente están registrados. Afortunadamente, no hay muchos de ellos, pero lo son.

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La clasificación más común de incendios: fuego de tierra, fuego de corona, fuego de turba y fuego de estepa. En este caso, el incendio más peligroso se considera un incendio de corona de tierra, cuando la combustión se produce a nivel del suelo y en las coronas. Puede extenderse rápidamente a pasos agigantados y puede avanzar a través de las capas externas de la atmósfera y los vientos fuertes. Si estamos hablando de un incendio forestal en la Tierra, entonces la velocidad de propagación es baja y es fácil de apagar. Y el fuego de la corona terrenal es el más peligroso.

¿Cuáles son los riesgos de incendios masivos? En primer lugar, sabemos muy poco sobre ellos científicamente. En segundo lugar, son estos grandes bancos de fuego los que provocan todo tipo de efectos dañinos. Por ejemplo, la generación de transporte de partículas. Este también es un aspecto importante. Estamos trabajando en ello. Las partículas, por ejemplo, formadas en un incendio en Australia, pueden viajar distancias de hasta varias decenas de kilómetros y causar un nuevo incendio allí. Además de la formación de partículas, los tornados y las tormentas eléctricas secas, también provocadas por incendios a gran escala, son muy comunes.

– ¿Y cómo esperamos incendios tan grandes?

La clave para una extinción de incendios exitosa es que los incendios se pueden predecir y de alguna manera prevenir un foco de fuego fuerte. Un incendio no puede estallar de repente. Es creado por una serie de factores, como la correlación de los indicadores climáticos y la falta de precipitación durante mucho tiempo. Si estamos hablando del hecho de que necesitamos anticiparnos a un incendio, ¿cuáles son algunas de las posibles formas? En el caso básico, necesitamos torres terrestres y redes de cámaras con sensores infrarrojos y cámaras infrarrojas capaces de fijar un punto de calor específico con un foco de fuego a una distancia suficientemente larga. A continuación, un método importante y muy eficaz relacionado con la teledetección es el seguimiento por satélite. Basándonos en imágenes de satélite, podemos identificar puntos térmicos.

El estado actual de la vigilancia aeroespacial incluye una serie de puntos críticos. Este es el foco de los grupos científicos asociados a la corrección de datos satelitales, es decir, están involucrados en la interpretación de datos obtenidos de satélites. Los métodos principales de extinción son la observación terrestre, la observación satelital y las patrullas aéreas para identificar incendios. El punto principal es prevenir un incendio y su desarrollo lo antes posible.

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La generación de partículas en llamas es un efecto ya observado durante un incendio, y es un efecto muy significativo. En este caso, es importante predecir cómo se comportarán estas partículas, qué tan lejos pueden cortar y cuál es el potencial de ignición.

Durante los últimos diez años, los científicos de la comunidad científica mundial han estado investigando activamente tres etapas principales: generación, transporte, transporte y descenso de partículas, así como su interacción con el suelo u otras superficies.

¿Es posible reducir el número de incendios en la actualidad?

– No puedes apagar todos los incendios. Es solo natural para nuestra naturaleza. Es posible reducir su número. Es imposible tratar solo con los desarrollos científicos. Por tanto, es importante incrementar la responsabilidad medioambiental de las personas mediante actividades profesionales.

Uno de los desastres anuales de Rusia, para las regiones del sur de Siberia y el Lejano Oriente, son los incendios de primavera. Los incendios incontrolados y la ignorancia de las personas influyen en el desarrollo de situaciones de incendio. Por ejemplo, la situación en Jakasia en 2015. En solo unas pocas horas cientos de casas se incendiaron, y en dos días se incendiaron varios miles de casas, murieron personas.

El punto es quemado controlado. Este método está implementado en la práctica, pero aquí también debemos tener mucho cuidado. Reducimos intencionalmente la carga de combustible en el área forestal en aquellos lugares que probablemente tengan el mayor riesgo de incendio.

¿En qué tipo de desarrollos en prevención de incendios está involucrado su laboratorio?

Nuestro equipo se ocupa de incendios de tamaño medio. Esta investigación se lleva a cabo como parte de una subvención de la Russian Science Foundation en el marco del Programa Presidencial.

Realizamos investigaciones sobre la aparición y propagación de incendios de campo, así como estudiamos métodos y técnicas para su detección en el rango experimental. Estudiamos los procesos de combustión así como los gases y aerosoles que emiten los incendios. Durante una combustión intensa, se liberan los productos de la combustión gaseosa intensa. Ciertos gases y aerosoles típicos del fuego natural. Se puede recoger con equipo especial y podemos juzgar por los gases específicos en qué sector se encuentra el incendio. Aquí nos enfocamos en estudiar y buscar incendios lejos del horizonte. No podemos ver el foco del fuego, pero podemos analizar el fuego usando gases específicos. Esta es una tecnología de sistema complejo para detectar incendios. Recientemente, obtuvimos una patente para ello. No proporcionamos un curso completo de detección de incendios, solo un diagrama marco. Se puede actualizar con estaciones de monitoreo, pero su principio es algo en lo que estamos trabajando. Esto es parte de ello.

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Además, realizamos un estudio de las partículas de combustión y combustión generadas por el fuego. Este interesante proyecto interdisciplinario se basa en el desarrollo de un paquete de software que nos permite detectar y analizar el comportamiento de combustión de partículas humeantes en una imagen térmica. Es posible determinar las propiedades termofísicas que son importantes en términos de seguridad contra incendios de estas partículas, a saber: su trayectoria, su temperatura, la cantidad de calor generado por las partículas. Conociendo todas estas características, es posible analizar rápidamente incendios de diferentes intensidades.

Este proyecto involucra software por un lado, como la programación y el uso de algoritmos de visión por computadora y redes neuronales convolucionales. Y experiencias de rodaje por otro lado.

Desde 2015, en cooperación con el Instituto de Óptica Atmosférica SB RAS, hemos desarrollado y diseñado el Dragón de Fuego – “Generador de Partículas de Ignición y Combustión”.

Como resultado, el paquete de software que estamos desarrollando tiene como objetivo obtener las propiedades termofísicas del flujo de partículas de combustión y combustión. Incluye todo tipo de algoritmos que detectan cientos de partículas que cambian de posición en el marco. Por un lado, necesitamos desarrollar un detector, un subprograma que captura partículas. Por otro lado, necesitamos desarrollar un rastreador especial que dirija estas partículas de un fotograma a otro, les dé un número único y calcule su camino.

De 2019 a 2021, supervisó la implementación de una subvención de la Russian Science Foundation. El proyecto tiene como objetivo aplicar la tecnología infrarroja para desarrollar métodos de control de las propiedades de aislamiento térmico y la capacidad de aislamiento térmico de diferentes materiales estructurales. Así es como podemos analizar el comportamiento de diferentes tipos de materiales en cualquier escenario de incendio remoto. Aquí ampliamos los límites y simulamos algunos casos reales de incendios de diferentes tipos.

¿Cuáles son las formas más efectivas de combatir los incendios de turba?

– Este es un tema muy difícil y complejo de estudiar. La turba es un material poroso. Las peculiaridades y la complejidad de la lucha contra incendios radican en la aparición del modo de encendido automático. La temperatura de autoignición de la turba comienza ya a 60-65 ° C.

Al extinguir un incendio de turba, el escenario ideal es trabajar adecuadamente en el proceso de extinción en sí. Este es un proceso de varias etapas. Es necesario averiguar el lugar del incendio de turba, para determinar la zona de combustión principal. Puede estar en modo llama o combustión. Los fuegos de turba se caracterizan por un modo de combustión sin llama. Es importante trabajar con extrema precaución con los equipos de extinción de incendios forestales, ya que pueden formarse cavidades en el área de los incendios de turba.

¿Cómo apagamos esos incendios? Los métodos son diferentes, todo depende de su grado. En la etapa inicial utilizamos el método de perforación y mezcla con agua que es obligatorio. Si hay un cuerpo de agua cerca, regamos el asiento de combustión. A continuación, medimos la temperatura de la capa de turba. De acuerdo con las regulaciones, la temperatura no debe exceder los 40-45 grados. De lo contrario, se reanudará la quema. Ocurre más a menudo: el fuego se apaga, pero el fuego no se apaga. Los fuegos de turba pueden arder durante años.

¿Cómo se utiliza la quema controlada para apagar incendios?

La quema controlada es un tipo de lucha contra incendios. Organizamos un corredor en llamas cerca del borde del frente de fuego exactamente lo que necesitamos apagar. Según los procesos físicos que tienen lugar en la zona de combustión, se produce la succión de aire. En algún momento se fusionarán en un solo frente. Es importante controlar los parámetros meteorológicos aquí: para rastrear la dirección y la velocidad del viento, para no agravar y organizar un asiento adicional para el fuego. Sucede que la quema controlada se inicia en varias pasadas. Se utilizan dispositivos incendiarios de proyección especiales. Como regla general, la quema controlada se lleva a cabo en un área abierta con apoyo aéreo cuando los helicópteros pueden seguir el camino de la quema. Este método es muy eficaz para extinguir incendios.

Texto proporcionado por Rusia científica

Fotos proporcionadas personalmente por Denis Petrovich Kasimov.