RESUMO De modo a determinar o potencial energético dos combustíveis florestais em cultivos de Pinus elliottii, foi analisada a melhor época de coleta deste material em função da umidade, disponibilidade, Poder Calorífico Superior (PCS) e composição química imediata, em parcelas estabelecidas e monitoradas durante um ano na estação experimental de Rio Negro, estado do Paraná. No delineamento experimental, as estações do ano (inverno, verão, primavera e outono) foram consideradas blocos, enquanto as seguintes classes de diâmetro do material combustível os tratamentos: AA, na camada superior; AB, na camada intermediária; AC, na camada inferior, todas com material de diâmetro até 0,7 cm; e a B, com material de 0,71 a 2,5 cm. No campo, foi determinada a massa (base úmida) do material coletado nas subparcelas de 900 cm2 e posteriormente levadas ao laboratório da Universidade Federal do Paraná (UFPR), no qual se procederam as análises referentes à umidade (base seca), Poder Calorífico Superior (PCS) e composição química imediata. Foi recorrido à análise de variância (ANOVA) e ao Teste de Tukey para comparação das épocas (blocos) e das diferentes classes de material combustível (tratamentos). Com baixo teor de umidade e maior quantidade de material disponível, observou-se pelo teste de médias, para todas as classes de material, que o inverno foi a melhor época de coleta. Para a mesma época de coleta foi possível observar pelo PCS e análise da composição química imediata que as médias das classes AA e B foram estatisticamente superiores em relação às demais. A manta apresentou densidade energética considerável (12.275,42.105 kcal.ha-1) para conversão em bioenergia. Pelos resultados do presente estudo observou-se que existe potencial para aproveitamento de resíduos florestais como fonte de energia limpa e renovável.

ABSTRACT In order to determine the potential energy of forest fuels in Pinus elliottii stands, we investigated the best season to collect fuel material considering fuel availability, moisture content, Higher Calorific Value (HCV) and immediate chemical composition, from the plots established and monitored during one year at Rio Negro Research station, Paraná state, Brazil. The year’s seasons (winter, summer, spring and autumn) were considered as experimental blocks while the diameter of the materials (AA, AB and AC) as treatments. These treatments were pre-defined in the following diameter classes: AA, in the upper layer; AB, in the intermediate layer; AC, in the lower layer, all materials up to 0,7 cm; and B, with material of 0.71 to 2.5 cm. The fuel material of all year’s seasons was collected in sub plots of 900 cm2, weighted in the field and taken to the laboratory of the Federal University of Paraná (UFPR) to carry out the rest of analyzes including: moisture on the dry basis, fuel availability, Higher Calorific Value (HCV) and immediate chemical composition. Analyses of variance (ANOVA) and Tukey test were performed to compare the differences between seasons and material classes. Together with low moisture content and greater fuel availability, the mean test showed that, for all material classes, the winter was the best season to collect forest fuel material of Pinus elliottii stands. The results also showed that, for immediate composition and HCV, the mean class AA and B were statistically superior than the other classes. The fuel loading had a considerable density of energetic (12,275.42.105 kcal. ha-1) for bioenergy conversion and utilization.

Foram realizadas 23 queimas experimentais em um talhão de Pinus elliottii da Estação Experimental de Rio Negro-PR, município de Rio Negro, pertencente à Universidade Federal do Paraná, durante o inverno de 2008. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver modelos de previsão do comportamento do fogo para o planejamento de prevenção e combate aos incêndios florestais. Nos locais preparados paras as queimas foram efetuadas observações e medições sobre o material combustível e variáveis meteorológicas e, durante as queimas, sobre o comportamento do fogo: velocidade de propagação, intensidade do fogo e dimensões da chama. Correlacionando-se os dois grupos de variáveis (do ambiente versus variáveis do comportamento do fogo), obtiveram-se associações significativas entre estas variáveis. Os modelos de regressão desenvolvidos através dos dados coletados produziram estimativas estatisticamente confiáveis do comportamento do fogo em termos de consumo de material combustível, temperatura do ar, umidade relativa e velocidade do vento. Também se verificou que a altura da chama é uma variável fortemente associada à intensidade do fogo, podendo ser empregada para estimativa desta nas condições em que o experimento foi realizado.

A series of 23 experimental fires was carried out in a Pinus elliottii forest fuels plantation of the Experimental Station of Rio Negro-PR, Rio Negro, Universidade Federal do Paraná, in July 2008. The objective of this research was to develop fire behavior prediction models for fire management purposes. Observations and measurements of the forest fuels and meteorological conditions were carried out in the local prepared for the fires and fire behavior characteristics (fire spread, fire intensity and flame height)were measured during the fires. By correlating both groups of variables (environmental versus fire behavior) it was obtained significant association between these variables. Regression models developed using the collected data are able to predict fire behavior in terms of forest fuel consumption, air temperature, relative humidity and wind speed. It was also observed that the flame height is strongly associated with fire intensity and it can be used to estimate this intensity in the conditions which the data were collected.

Esta pesquisa foi realizada em plantios de Pinus elliotii localizados na Estação Florestal Experimental de Rio Negro-Paraná, pertencente à Universidade Federal do Paraná com os objetivos de analisar as correlações entre a umidade dos combustíveis florestais finos e os índices de perigo de incêndios FMA e FMA+ e desenvolver modelos para estimar a umidade dos materiais combustíveis baseados nesses índices. As variáveis meteorológicas utilizadas na pesquisa foram obtidas junto à estação meteorológica do Instituto SIMEPAR e de um pluviógrafo e de um termohigrógrafo instalados na área do experimento. Os combustíveis florestais foram coletados em parcelas de 30 cm x 30 cm, classificados por diâmetro (< 0,7 cm Ø - A e de 0,7 a 2,5 cm Ø - B) e em função da posição na manta (camada superficial - AA, intermediária - AB e inferior - AC). A espessura da manta formada pelos combustíveis acamados sobre o piso florestal variou entre 14,8 e 15,3 cm. A quantidade total de material combustível variou entre 3185,50 e 4266,01 g.m-2. Os índices de perigo de incêndios FMA e FMA+ foram calculados diariamente e os valores obtidos nos dias das coletas dos combustíveis foram usados para as análises de correlações e ajustes das funções estimativas. Os coeficientes de correlação entre umidade relativa e classes de combustível foram 0,42; 0,36; 0,32 e 0,41 para o AA, AB, AC, e as classes B, respectivamente. Os coeficientes de correlação entre a precipitação e as classes de combustível foram 0,57; 0,38; 0,34; e 0,15 para o AA, AB, AC e as classes B, respectivamente. Os coeficientes de correlação entre as classes de combustível eo + FMA foram -0,53; -0,56; -0,63; e 0,81 para o B classes, AB, AA, e AC, respectivamente. O + FMA foi a variável mais eficiente no desenvolvimento de modelagem para estimar a umidade de combustível morto. A umidade dos materiais combustíveis finos apresentou correlações estatisticamente significativas com as variáveis umidade relativa do ar e precipitação e com os índices de perigo de incêndios FMA e FMA+. No desenvolvimento dos modelos para a estimativa de umidade dos materiais a variável mais importante observada nos ajustes foi o FMA+.

This research was carried out in a Pinus elliottii plantation, established in 1984, located in the Rio Negro Forest Research Station- Rio Negro - Paraná, owned by the Paraná Federal University, Paraná State , Brazil. The research objectives were to analyze the correlations between the FMA and FMA+ fire danger indices and the fine fuel moisture, and develop mathematical models to estimate the fuel moisture based on these indices. The meteorological variables were obtained from a SIMEPAR weather station, located 50km away, and from a pluviograph and a thermo-hygrograph installed in the study area. The dead forest fuels were collected from 30x30cm plots, between 12 noon and 2:00PM, and classified as: AA - surface layer; AB - intermediate layer; AC - lower layer; and B -woody material with 0.7 to 2.5cm diameter. The total fuel load varied from 3185.50 to 4266.01g.m-2. The fire danger indices were daily calculated and the values obtained in the fuel colleting days were used to calculate the correlations. The correlation coefficients between relative humidity and fuel classes were 0.42; 0.36; 0.32; and 0.41 for the AA, AB, AC, and B classes, respectively. The correlation coefficients between precipitation and fuel classes were 0.57; 0.38; 0.34; and 0.15 for the AA, AB, AC, and B classes, respectively. The correlation coefficients between the fuel classes and the FMA+ were -0.53; -0.56; -0.63; and 0.81 for the classes B, AB, AA, and AC, respectively. The FMA+ was the most efficient variable in modeling development to estimate dead forest fuel moisture.