Evaluación de tecnologías de sensores para la detección temprana de incendios forestales

Resumen

Los incendios forestales son fuegos sin control que se extienden libremente en el bosque. Las labores para el manejo y control del fuego forestal incluyen la detección como un primer paso La importancia de lograr la detección temprana de incendios forestales (DTIF) radica en que se facilita eliminarlos a un bajo costo, antes de que se quemen grandes extensiones de bosque. La DTIF está concebida para dar la alarma cuando se ha iniciado el fuego, y es por esta razón que se  deben utilizar sensores para las variables indicadoras de la existencia del fuego: la variable química (emisiones de humo, CO, CO₂, CH₄) y la variable física (radiación infrarroja y el calor).

Las características de los sensores utilizados son determinantes para descubrir el inicio del  fuego en tiempo real, así como  para mejorar la escalabilidad, disminuir el costo de la red de sensores, y lograr la DTIF en forma práctica.

Los sensores para las emisiones infrarroja y térmica (variable física) tienen una alta sensibilidad que facilitan la detección desde gran distancia, pero al utilizarlos en tierra la desventaja es que el follaje y obstáculos del terreno atenúan y dispersan la emisión infrarroja y se requiere el emplazamiento de torres para mejorar la línea de vista.

Los sensores de las emisiónes químicas tienen ventajas para la detección terrestre del inicio del fuego (las emanaciones del fuego en el bosque se difunden por el aire y pueden llegar a los rincones del bosque), no necesitan línea de vista y tampoco estar ubicados a gran altura, además el mercado ofrece soluciones para la detección del fuego que podrían adaptarse  para utilizarlas dentro del bosque (por ejemplo sensores con alta sensibilidad y de costo variable, sistemas para la detección óptica del humo y sistemas multicriterio que disminuyen las falsas alarmas). Sus desventajas son que algunos sensores consumen energía de calentamiento (para elevar la temperatura y poder detectar el gas CO o CO₂) y que se pueden dañar al sobrepasar los valores límites (de concentración de gas o humedad relativa). Además,  la concentración de humo y gas cerca del punto de detección se reduce debido a la dispersión en el bosque y esto afecta el rendimiento de los sensores que requieren de una cantidad mínima de ppm o de porcentaje de oscurecimiento)

Las emisiones o variables químicas (CO, humo y CO₂) son detectadas principalmente mediante dos estrategias: 

-La respuesta de estas variables a fenómenos físicos (absorción de IR, dispersión IR, ionización, efectos fotoacústicos)

-La interacción  de estas variables con el material del sensor utilizado (absorción, reacción química o una combinación de ambas).