Evaluación de la Inflamabilidad de Árboles y

GENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-245
Evaluación de la Inflamabilidad de Árboles
y Arbustos Utilizados en la Implementación
de Barreras Verdes en el Sur del Brasil1
Antonio Carlos Batista2, Daniela Biondi2, Alexandre França Tetto2,
Rafaela de Assunção3, Andressa Tres3, Raquel Costa Chiao
Travenisk3, y Bruna Kovalsyki3
Resumen
El propósito de la barrera verde es reducir la propagación y la intensidad del fuego, sobre todo
haciendo que el fuego no se propague a las copas de los árboles, lo que facilita el control y
extinción de incendios. Una dificultad importante en la aplicación de barreras verdes es la
identificación de las especies adecuadas para la formación de estas estructuras. El objetivo de
este estudio fue evaluar la inflamabilidad de algunas especies de árboles y arbustos utilizados
en la silvicultura urbana y carreteras de Curitiba para su empleo en barreras verdes en la
interfaz urbano-rural de ciudades del sur de Brasil. Para lograr esto, se realizaron pruebas del
comportamiento del fuego y de inflamabilidad (ensayos en epirradiador) en el Laboratorio de
Incendios Forestales de la Universidad Federal de Paraná de las siguientes especies: Magnolia
grandiflora L., Michelia champaca L., Jasminum mesnyi Hance, Casearia sylvestris Sw. y
Viburnum odoratissimum Ker Gawl. Los resultados de los ensayos mostraron que la especie
J. mesnyi es extramamente inflamaveble (VI=5), M. grandiflora y C. sylvestris son altamente
inflamables (VI = 4), mientras las especies M. champaca y V. odoratissimum son
moderadamente inflamables (VI =3) e poco inflamables, respectivamente.
Palabras clave: epirradiador, inflamabilidad, prevención de incendios.
Introducción
La implantación de áreas cortafuegos para prevenir o reducir la propagación del
fuego de una zona a otra es una técnica de silvicultura preventiva muy simple y
efectiva, especialmente cuando se tienen grandes áreas reforestadas con especies
altamente inflamables, tales como las coníferas, por ejemplo.
Un cortafuego es un obstáculo o un cambio en el tipo de combustible altamente
1
Una versión abreviada de este trabajo se presentó en el Cuarto Simposio Internacional sobre Políticas,
Planificación y Economía de Incendios Forestales, noviembre 5-11 de 2012; Ciudad de México, México.
2
M.Sc, DSc. Profesores del Curso de Ingeniería Forestal da Universidade Federal do Paraná; Email:.
[email protected], [email protected], y [email protected] respectivamente.
3
Alumnas del Curso de Ingeniería Forestal da Universidade Federal do Paraná. [email protected],
[email protected], [email protected], y [email protected] , respectivamente
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Incendios Forestales: Cambio Climático e Incendios Forestales
inflamable para un combustible menos inflamable. Los cortafuegos pueden ser
naturales (un río o un bosque de hoja caduca) o artificiales (FPInnovations 2009).
Barreras verdes construidas por el hombre se encuentran estratégicamente ubicadas
para proteger los valores en riesgo y son bloques en general, anchos o estrechos en
los que la vegetación densa o inflamable es continuamente alterada para una
cobertura con un menor volumen y / o baja inflamabilidad (Green 1977).
La materia vegetal es siempre combustible, pero no siempre es inflamable. La
inflamabilidad varía según la especie y el contenido de humedad (Vélez 2000).
El objetivo de la barrera verde es disminuir la velocidad de la propagación y la
intensidad del fuego, principalmente haciendo que el fuego no se propague por las
copas de los arboles, facilitando de esa manera el control y combate a los incendios.
Tian y otros (2007) consideran que la barrera verde tiene un papel muy importante en
el manejo del combustible y en el sistema de manejo de paisajes.
En el Brasil, las barreras verdes, también conocidas como “cortafuegos verdes”,
son poco conocidas y poco utilizadas en la prevención de incendios forestales, a
pesar de ser recomendadas hace muchos años por los manuales de prevención y
combate a los incendios forestales (Soares e Batista 2007, Ribeiro y otros 2007,
Batista e Soares 2008).
Una de las mayores dificultades en la implantación de barreras verdes es la
identificación de especies adecuadas para formación de esas estructuras.
El objetivo de este estudio fue evaluar la inflamabilidad de algunas especies de
árboles y arbustos utilizadas en la silvicultura urbana y carreteras de Curitiba para su
empleo en barreras verdes en la interfaz urbano-rural de ciudades del sur de Brasil, a
través del método ya establecido por Valette (1990) y consagrado por investigadores
de otras regiones del mundo.
Métodos
Todos los experimentos de laboratorio y en área abierta necesarios para el desarrollo
de la investigación fueron realizados en el laboratorio de incendios forestales del
Departamento de Ciencias Forestales de la Universidad Federal de Paraná.
Las especies utilizadas en los experimentos fueron seleccionadas con base en las
características de especies arbóreas y arbustivas descritas por Biondi (2002), Lorenzi
(1992, 1998), Lorenzi e Souza (2001), Lorenzi y otros (2003) y en la metodología
propuesta por Biondi y Batista (2010). Las especies seleccionadas fueron:
- Jasminum mesnyi Hance, fam. Oleaceae – Es un arbusto perenne con textura
semi-herbácea, escandente, originario de China, con muchas ramas largas 2-3 m de
largo, con follaje denso y brillante, se cultiva a pleno sol, preferiblemente en lugares
altos para permitir la formación de tallos pendientes (Lorenzi y Souza 2001);
279
GENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-245
- Michelia champaca L, fam. Magnoliaceae: árbol perenne de 7 a 10 m de altura,
originario de la India y del Himalaya, tallo cilíndrico con la corteza ligeramente
fisurada, con ramas dispuestas de manera que forma una copa característica piramidal
en estado juvenil, hojas simples, alternas, con 10-18 cm de largo (Lorenzi y otros
2003);
- Casearia silvestris SW, fam. Flacourtiaceae: árbol con 4-6 m de altura, hojas
persistente, glabras o rugosas y brillantes en la parte superior con 6-12 cm de largo,
es una planta pionera rústica, perenne, heliófila (Lorenzi 1992) y tiene un crecimiento
lento (Carvalho 2006);
- Viburnum odoratissimum Ker Gawl., fam. Magnoliaceae: árbol perenne, 5-7 m
de altura, originario de la India, China y Japón, tallo con corteza rugosa, con
lenticelas, tiene un crecimiento lento, muy rústico y tolerante a las condiciones
adversas de suelo y clima (Lorenzi y Souza 2003);
- Magnolia grandiflora L., fam. Magnoliaceae, árbol perennifolio, 12-15 m de
altura, originario de los Estados Unidos, tallo irregular con corteza no uniforme, con
vigorosas ramas formando copa piramidal en la juventud y abierta en la vejez, tiene
hojas simples alternas, agrupadas al final de las ramas, coriáceas, persistentes de 6-12
cm de largo, tiene un crecimiento lento y es un árbol longevo (Lorenzi y Souza
2003).
De acuerdo con Biondi y Batista (2010), para evaluar el potencial de las especies
que pueden ser utilizadas en la formación de barreras verdes es necesario que sus
características atiendan el máximo de requisitos relacionados con la baja
inflamabilidad para dificultar la ignición y propagación del fuego. Así, por ejemplo,
la especie debe ser más rústica, con copa oval o piramidal - formas más sencillas de
unir las copas a través de un espaciamiento establecido; debe presentar ramificación
monopódica – facilita el cruzamiento de las copas y presenta menos espacios vacios
en la copa y el tallo; las hojas deben tener textura carnosa, herbácea o coriácea, con
superficies lisas y brillantes – son hojas que presentan más cantidad de agua y sin
vellosidad que favorecen la ignición; el tallo debe presentar corteza muerta y lisa sin
desprendimiento – es un factor que ayuda a proteger el árbol y el desprendimiento de
la corteza es más un material combustible para quemar; la especie debe poseer
crecimiento moderado a rápido – se refiere al tiempo de formación de la barrera e la
velocidad con que la especie se recupera de los daños del fuego.
Para la realización de los experimentos fueron recolectadas hojas y ramas finas
(< 0,7 cm de diámetro) de las copas de las especies previamente seleccionadas. A
continuación ese material fue colocado en bolsas plásticas herméticamente cerradas,
pesando e identificando detalladamente cada muestra recolectada. Ese material fue
enviado para el laboratorio de incendios forestales, donde a través de procedimientos
estandarizados se determinó el contenido de humedad. El contenido de humedad del
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Memorias del Cuarto Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los
Incendios Forestales: Cambio Climático e Incendios Forestales
material colectado fue determinado a través de la fórmula (Soares y Batista 2007):
U% = ((PU – PS) / PS) x 100, donde:
U% = contenido de humedad del material combustible, en %;
PU = peso (húmedo) del material en el momento de la colecta;
PS = peso (seco) del material después del secado en la estufa a 75 °C por 48 horas.
Los testes de inflamabilidad fueron realizados de acuerdo con la metodología
propuesta por Petriccione et al (2006) y Petriccione (2006). Se utilizó un epirradiador
de 500W de potencia nominal constante, con temperatura de 250 °C. Cada muestra
de 1 gramo en estado natural fue expuesta al epirradiador por 60 segundos. Fueron
realizados 50 ensayos para cada especie. El potencial de ignición fue determinado por
el tiempo medio hasta que el material entre en combustión después de expuesto al
epirradiador (el tiempo superior a 60 segundos el teste es considerado negativo).
Fueron medidos también el tiempo de combustión, o sea, el tiempo que la llama
permanece visible y la longitud de la llama.
Los valores de inflamabilidad fueron obtenidos a partir del potencial de ignición
(PI) y el tiempo medio de ignición (MDI), con base en la tabla 1 (Valette, 1990).
Tabla 1—Valores de inflamabilidad (Valette, 1990)
PI
MDI – s
>32,5
27,5 – 32,5
22,5 – 27,5
17,5 – 22,5
12,5 - 17,5
< 12,5
< 25
25-38
39-48
42-44
45-47
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
2
0
1
1
2
2
3
1
1
2
2
3
3
1
2
2
3
3
4
48-50
2
2
2
3
4
5
Leyenda: PI: frecuencia de ignición (número de igniciones positivas de un total de 50 tentativas); MDI:
tiempo medio de ignición, en segundos; 0 = inflamabilidad nula; 1 = poco inflamable; 2 =
moderadamente inflamable; 3 = inflamable; 4 = altamente inflamable; 5 = extremamente inflamable.
La comparación entre las medias del contenido de humedad, tiempo de ignición
y duración de la combustión fueron realizadas a través de la ANOVA y teste de
comparación de medias Student, Newman-Keuls (SNK).
Resultados
En la tabla 2 se presentan los valores medios de las variables de inflamabilidad de las
especies estudiadas. Hubo una variación muy grande entre las medias del contenido
de humedad (U%) de las especies estudiadas. M. grandiflora presentó el menor valor,
mientras M. champaca presentó el mayor valor medio del contenido de humedad del
material analizado. El contenido de humedad de la vegetación viva varía de acuerdo
con el estado de desarrollo en que se encuentra la misma. Las características de las
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GENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-245
estructuras de hojas y ramas también tienen influencia sobre el contenido de
humedad de las especies. El contenido de humedad de la vegetación es una de las
más importantes propiedades que controlan la inflamabilidad de los combustibles
vivos y muertos
Tabla 2—Valores medios de las variables de inflamabilidad de las especies estudiadas.
Especie
Viburnum odoratissimum
Michelia champaca
Magnolia grandiflora
Casearia silvestris
Jasminum mesnyi
U%
163,1 bc*
183,7 c
116,8 a
164,5 bc
179,1 c
MDC
4,74 a
3,87 a
7,44 b
5,32 a
18,53 c
LL
10,64 b
8,16 a
25,22 d
13,46 c
13,92 c
MDI
18,2
13,1
12,5
15,7
10,9
VI
2
3
4
4
5
Leyenda: U% - humedad del material en %; MDC – tiempo medio de duración de la combustión, en
segundos; MDI – tiempo medio de ignición, en segundos; LL – longitud de la llama, en cm;
VI – valor de inflamabilidad.
*
Medias seguidas de la misma letra en la columna no difieren entre sí por el teste SNK al nivel de 95%
de significancia.
Las medias del tiempo de duración de la combustión (MDC) no presentaran
grande variación entre las especies probadas. Solamente la especie J. mesnyi se
destacó de las demás presentando un MDC medio aproximadamente 3 veces mayor
que las demás especies.
La variable longitud de llama (LL) presentó diferencia significativa entre casi
todas la especies estudiadas. Esa variable refleja la intensidad del fuego, o sea, cuanto
mayor la extensión de la llama, mayor la cantidad de energía liberada. La especie M.
grandiflora presentó la mayor media de LL y Michelia champaca la menor.
La inflamabilidad (VI) de las especies evaluadas varió en función del tiempo
medio de ignición (MDI) y de su frecuencia (PI), de acuerdo con la tabla 1.
Las especies que presentaran los menores valores de VI también presentaran los
menores de MDC y LL.
Discusión
De acuerdo con los resultados de la tabla 2, se puede verificar que J. mesnyi es la
especie que presenta el mayor nivel de inflamabilidad, o sea, es extremamente
inflamable, mientras C. silvestris y M. grandiflora son altamente inflamables. Las
especies Michelia champaca y Viburnum odoratissimum presentan los menores
valores de inflamabilidad y de acuerdo con la metodología de Valette (1190) fueron
clasificadas como inflamable y moderadamente inflamable, respectivamente.
La inflamabilidad de una planta depende del tipo, de la calidad del tejido y del
contenido de agua en las hojas y ramas. Se espera una mayor inflamabilidad de las
especies que presentan bajos contenidos de humedad (Petriccione 2006). En la figura
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Memorias del Cuarto Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los
Incendios Forestales: Cambio Climático e Incendios Forestales
1 se puede observar que no existe ninguna correlación entre la humedad de las
especies y la inflamabilidad, contrariando esas expectativas.
Resultados muy similares fueron encontrados por Petrucione (2006) cuando
evaluó la inflamabilidad de diversas especies vegetales de Italia. Mientras varios
investigadores enfatizan la influencia de la humedad en la inflamabilidad de la
vegetación (Delabraze y Valette 1982, Soares y Batista 2007), los resultados de los
analisis realizados no comprobaron eso. Hay necesidad de estudios más detallados
sobre otros aspectos relevantes asociados a la inflamabilidad, como la presencia de
compuestos organicos volatiles como aceites, resinas y gomas en los vegetales, que
no fueron objeto de investigación de ese trabajo.
Regresion Humedad x inflamabilidad
R² = 0,043
190
Humedad
170
150
130
110
2
2,5
3
3,5
4
Inflamabilidad
4,5
5
Figura 1—Correlación entre el contenido de humedad (%) de las hojas y ramas de
las especies estudiadas y la inflamabilidad.
En contrario, fueron obtenidos importantes correlaciones entre los otros
parametros de la combustión y el contenido de humedad, demostrando la importancia
de la humedad de la vegetación en la ignición y propagación del fuego, como se
puede observar en las figuras 2 y 3.
283
GENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-245
R² = 0,85
Longitud de llama cm
26
23
20
17
14
11
8
110
130
150
Humedad %
170
190
Figura 2—Influencia de la humedad de la vegetación sobre la longitud de la
llama (LL).
Duración de la combustión - segundos
R² = 0,58
20
16
12
8
4
0
2
2,5
3
3,5
4
Inflamabilidad
4,5
5
Figura 3—Influencia de la humedad de la vegetación sobre la combustión
(MDC)
Los resultados observados en esos experimentos preliminares permiten concluyr
que la inflamabilidad de la vegetación es muy variable, dependiendo no solo del
contenido de humedad, sino también de las caracteristicas quimicas y de la estructura
de la planta. Esos análisis seran objeto de investigaciones futuras sobre el tema
inflamabilidad. Otra importante conclusión que se obtuvo fue la viabilidad de utilizar
el método propuesto por Valette (1990) para evaluación de la inflamabilidad de la
vegetación.
Sumario
Ese estudio describe un experimento desarrollado para investigar la inflamabilidad de
especies arbustivas y arbóreas empleadas en el establecimiento de barreras verdes en
la interfaz urbano-rural de la región sur del Brasil. Se utilizó un método de
evaluación de la inflamabilidad que es ampliamente utilizado en varios países de
Europa y en los Estado Unidos de América. Las especies evaluadas fueron:
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Memorias del Cuarto Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los
Incendios Forestales: Cambio Climático e Incendios Forestales
Magnolia grandiflora L., Michelia champaca L., Jasminum mesnyi Hance, Casearia
sylvestris Sw. y Viburnum odoratissimum Ker Gawl. La especie J. mesnyi presentó el
mayor nivel de inflamabilidad, o sea, es extremamente inflamable, mientras C.
silvestris y M. grandiflora son altamente inflamables. Las especies Michelia
champaca y Viburnum odoratissimum presentaron los menores valores de
inflamabilidad y de acuerdo con la metodología de Valette (1190) fueron clasificadas
como inflamable y moderadamente inflamable, respectivamente.
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