Tras un año de trabajos en el Laboratorio de Incendios Forestales de la Universidad de Córdoba (LABIF-UCO), iniciados en junio del 2018, y con un recorrido a través distintas fases, se ha obtenido la modelización matemática de la huella en suelo de las descargas de los aviones anfibios modelos CL215T y 415. Este trabajo científico ha tenido por objeto la medición de la geometría de las descargas realizadas bajo diferentes condiciones, con el fin de generar un modelo predictivo que permita a las tripulaciones del 43 Grupo de las Fuerzas Aéreas, determinar antes de la realización de las descargas, que superficie recibirá el impacto y con que distribución espacial de concentración, quedará el fluido en la zona alcanzada por la descarga.
Este proyecto ha sido realizado gracias al patrocinio y colaboración de los Ministerios de Agricultura, Pesca y Alimentación, y de Defensa. Estando éstos representados por el Área de Defensa contra Incendios Forestales de la Subdirección General de Política Forestal, así como por la Unidad Militar de Emergencias (UME) y el 43 Grupo de las Fuerzas Aéreas.
Los experimentos fueron realizados los días 11 y 12 de junio del año 2018. El lugar seleccionado para la realización de los experimentos, se localiza en el cortafuego perimetral del campo de maniobras militares de Cerro Muriano (Córdoba), en el tramo longitudinal que forma lindero con el monte público Los Puntales, administrado y gestionado por la delegación provincial de la Consejería de Agricultura, Ganadería, Pesca y Desarrollo Sostenible de la Junta de Andalucía. El tramo seleccionado para la ubicación de la matriz de monitoreo de las descargas se encuentra entre las coordenadas Norte 38º03’20,16» y Oeste 4º43’10,56″ (figura 1).
Figura 1. Vista aérea del tramo del cortafuego perimetral seleccionado para la ubicación de la matriz de monitoreo de las descargas.
Los valores seleccionados para realizar los vuelos de aproximación y descarga, son los que constituyen los valores extremos (mínimo y máximo) de los estándares de vuelo de lanzamiento del avión anfibio, referido a la velocidad y altura de pasada en el momento de la descarga. Las velocidades consideradas son 115 nudos y 125 nudos. En cuanto a las alturas de lanzamientos han sido seleccionadas las dos siguientes opciones, 100 pies y 200 pies. En cuanto a los volúmenes de lanzamiento fueron considerados variables a resulta del equilibrio de peso en vuelo, en concordancia con la ley decreciente de la cantidad de combustible. Las concentraciones del espumógeno seleccionadas fueron del 0,3 y 0,5%.
Para la medición de la geometría y concentración de las descargas en el suelo, fue replanteada una malla formada por 203 tubos de medición, distribuidos en una superficie rectangular de 200 m de longitud y 50m de anchura (figura 2).
Para la medición meteorológica se empleó la estación meteorológica ubicada en la Unidad Móvil de Meteorología y Transmisiones del Laboratorio de Incendios Forestales (LABIF-UCO), modelo DL16 THIES referencia 9.1720.00.000.
La velocidad del viento fue de 4,83±2,049 km/h, la dirección fue de noroeste, con un valor modal de 318°, durante el monitoreo de las descargas del modelo CL215T, realizadas el día 11 de junio. Para los ensayos de monitoreo del modelo CL415, realizadas el día 12 de junio, las condiciones del viento fue de 3,17±0,83 km/h en velocidad y la dirección estuvo rolando de sureste a noroeste, con un valor modal de 178°.
El resultado de las descargas realizadas combinando volúmenes de líquido (agua y agua con espuma) ha permitido definir las curvas reológicas y sus correspondientes huellas de impacto en el suelo. Han sido elaboradas con los datos de las mediciones en campo y mediante técnicas de interpolación geoestadística, las fichas de consulta que muestran de forma gráfica, las dimensiones de las huellas en suelo y la dosis de concentración recogida (l/m2). Las curvas obtenidas envuelven superficies con igual dosis de concentración. Al estar referenciadas geográficamente las curvas, se puede determinar con exactitud la anchura y longitud de cada una de las clases de concentraciones obtenidas en suelo. Por cada modelo de avión anfibio y condición de la descarga ha sido generada una información que combina la secuencia fotográfica del proceso de aproximación, inicio del lanzamiento, cizallamiento del volumen descargado en vuelo de descenso y contacto consecutivo en suelo, finalizando la ficha resumen con la correspondiente huella en suelo (figura 3a y 3b).
Figura 3a. Secuencia gráfica de la descarga, modelo de aeronave y datos de las variables. Figura 3b. Huella de la descarga y curvas reológicas conseguidas
Los resultados obtenidos han permitido para cada modelo de aeronave, elaborar un modelo predictivo para la longitud máxima de mojado dependiendo del volumen de líquido descargado, velocidad de la aeronave y altura de vuelo en pasada en el momento de la abertura de las compuertas y concentración del espumógeno. El modelo ha presentado para el caso del modelo CL215T un coeficiente de determinación corregido, que pone de manifiesto que la capacidad predictiva de la longitud es del 96,86% (R2c= 0,9686), y con relación a la anchura su capacidad predictiva es de 96,67% (R2c= 0,9667). Para el modelo CL415 los valores han sido los siguientes, para la longitud del 82,97% (R2c= 0,8297) y para la anchura del 93,26% (R2c= 0,9326).
Los máximos y mínimos valores de las dimensiones en suelo obtenidos para cada aeronave han sido los siguientes:
La combinación de variables ofrece la oportunidad de predecir la geometría final del impacto de la descarga en el suelo. A modo de resultados generales dirigidos al establecimiento de reglas nemotécnicas de uso pragmático, y facilitar la elección de valores entre la altura de vuelo, velocidad en pasada, concentración porcentual de la inyección de espuma, así como abertura de las compuertas, se presenta a continuación la tabla de consulta de ayuda a la toma de decisión:
Con el algoritmo matemático obtenido para cada una de las dos aeronaves ha sido programado un App de ayuda a la toma de decisión, con el objetivo de servir de herramienta de predicción de las dimensiones de la huella de una determinada descarga antes de ser realizada. Esta herramienta permite a las tripulaciones de las aeronaves, seleccionar los valores de entrada de las diferentes variables y de forma automática se muestran en pantalla los resultados de la longitud y la anchura de la huella en suelo que se conseguiría (figura 4).
Figura 4. Pantallas de la herramienta App para la predicción de la huella de la descarga en suelo
La App incluye un modelo de estimación del número de descargas mínimas a realizar si se mantienen los valores seleccionados para las diferentes variables. Este modelo está basado en la dosis por metro cuadrado que se requiere en función de la cantidad de energía generada por la combustión del tipo de vegetación por donde se propaga el fuego. Con el fin de facilitar la identificación en visión aérea de las estructuras vegetales en combustión se ha realizado una clasificación en el contexto del proyecto de cuatro categorías o clases:
Finalmente los resultados pueden ser enviados desde el Smartphone donde han sido realizado los cálculos, pudiendo seleccionarse las diferentes herramientas de transmisión disponibles en la telefonía móvil (correo electrónico, mensaje telefónico, mensaje de WhatsApp, entre otros), de esta forma se puede poner en conocimiento de la dirección técnica de extinción la planificación operacional de las descargas, posibilitándose en el Puesto de Mando, la evaluación de los rendimientos operacionales en función de los escenarios de supresión y con ello la posibilidad de realizar los ajustes necesarios.
Una segunda etapa en el proyecto de monitoreo de la huella de los aviones anfibios CL215T y 415, es la realización de ajustes finales en los modelos predictivos, a partir del análisis de los datos de resultados de las descargas en operaciones de extinción de incendios, así como la incorporación de factores de corrección del efecto viento.
En el marco de este proyecto, ha sido realizado el trabajo fin de grado en Ingeniería Forestal de la E.T. S. de Ingeniería Agronómica y de Montes de la Universidad de Córdoba (septiembre de 2018), elaborado por don José Antonio Jiménez Rojas y dirigido por el prof. Dr. Fco. Rodríguez y Silva, titulado:
“Monitorización y evaluación de descargas de los aviones anfibios Canadair CL215 y CL415 en operaciones de extinción de incendios forestales”
