A methodology for the quantitative risk analysis of wildfires in the wildland-urban interface: application to Chilquinta Infrastructure

Abstract

Los incendios forestales han causado daños significativos en Chile durante la última década, siendo la infraestructura eléctrica particularmente vulnerable a estos eventos. Este trabajo describe una metodología para estimar el riesgo de incendios forestales, la cual fue aplicada a una subestación eléctrica ubicada en la Interfaz Urbano-Silvestre de Valparaíso, Chile. El riesgo de incendio se define como el producto entre la probabilidad de que un incendio alcance la interfaz y la consecuencia del incendio. La primera probabilidad se determinó con un árbol de eventos combinado con cálculos de probabilidad de quema (burn probability). La consecuencia del incendio se considera como la probabilidad de que este induzca la ignición de un combustible (polimetilmetacrilato, PMMA) dentro de la subestación. La altura e intensidad de las llamas fueron estimadas con una herramienta de modelación de incendios. La probabilidad de que un incendio forestal alcance la interfaz es del orden de 10−5 eventos/año. Una ecuación que relaciona a la variable probit con el flujo radiativo de calor fue desarrollada a partir de datos experimentales de ignición de PMMA para predecir su probabilidad de ignición. El riesgo de incendios forestales se estimó entre 10−6 a 10−5 eventos/año. Esta metodología ofrece una interpretación integral del riesgo, que considera tanto la ocurrencia de los incendios como la vulnerabilidad de los activos ante tal evento, constituyendo una herramienta interesante para evaluar cuantitativamente dicho riesgo en infraestructuras críticas y así proponer medidas de mitigación apropiadas. Para estudiar las propiedades radiativas de llamas en incendios forestales, se diseñó un quemador estándar para producir llamas de difusión laminares y axisimétricas a partir de combustibles forestales. Una llama bien controlada se produce en el quemador gracias a un flujo de oxidante que evita inestabilidades. Se efectuaron mediciones deconvolucionadas de temperatura del hollín mediante pirometría de dos colores con el fin de demostrar la capacidad del quemador de generar llamas aptas para diagnósticos no intrusivos. Este quemador permitió estudiar el efecto del contenido de humedad del combustible en la radiación de la llama. Acículas de Pinus radiata fueron secadas y re-hidratadas para obtener cuatro contenidos de humedad. La emisión de la llama se midió con un radiómetro, imágenes de la llama se analizaron para determinar su geometría y factor de forma con respecto al radiómetro, y se midió la tasa de pérdida de masa para estimar la tasa de liberación de calor desde la llama. La emisión de radiación térmica disminuye con el contenido de humedad, y la llama emite proporcionalmente más radiación a medida que disminuye su geometría. Los valores máximos de fracción radiativa son 0,33, 0,31, 0,30 y 0,28 para contenidos de humedad 0,0, 7,5, 13,0 y 19,5%, respectivamente. Además, se emplearon correlaciones para la altura de llama que incorporan la fracción radiativa para colapsar los resultados y proponer un modelo empírico para estimar la fracción radiativa en términos de la tasa de pérdida de masa.