Modelo de evacuación

Los modelos de evacuación son herramientas de simulación diseñadas para predecir el movimiento y el comportamiento de las personas durante una evacuación de emergencia . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Estos modelos se utilizan actualmente para simular evacuaciones en diversos desastres, como incendios de edificios, incendios forestales, huracanes y tsunamis. Estos modelos se han estado desarrollando desde finales de la década de 1970 y ahora se utilizan ampliamente para evaluar el tiempo necesario para evacuar edificios, ciudades o regiones más amplias. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 2 ]}

Los primeros modelos de evacuación computarizados, como EVACNET (desarrollado a finales de la década de 1970), FPETool (introducido en 1990) y EXIT89 (de la década de 1980), se desarrollaron en respuesta a la creciente necesidad de una evaluación precisa de los tiempos de evacuación. ^{[ 1 ]} Estos modelos surgieron para abordar las limitaciones de los cálculos manuales de evacuación, especialmente a medida que los diseños de edificios y las normas de seguridad contra incendios se volvían más complejos. EVACNET se centró en el uso de la optimización de redes para reducir la congestión durante las evacuaciones. ^{[ 9 ]} FPETool, desarrollado por el NIST , proporcionó predicciones detalladas del comportamiento del fuego, la propagación del humo y los tiempos de salida para ayudar a los ingenieros de seguridad contra incendios. ^{[ 10 ]} EXIT89, desarrollado por la Dra. Rita Fahy , añadió una dimensión conductual, simulando cómo podrían responder las personas a las órdenes de evacuación. ^{[ 11 ]} Estos modelos allanaron el camino para simulaciones más avanzadas al automatizar evaluaciones de seguridad críticas y optimizar las estrategias de evacuación de edificios.

Los modelos a pequeña escala, que se utilizan habitualmente para evacuaciones de edificios, se centran en la dinámica individual o grupal dentro de entornos confinados, como oficinas, edificios residenciales o espacios públicos, teniendo en cuenta factores como la distribución del edificio, la propagación del fuego y el comportamiento de los ocupantes. Estos modelos suelen incorporar enfoques basados ​​en agentes o microscópicos para simular interacciones detalladas y procesos de toma de decisiones . ^{[ 12 ] [ 1 ] [ 13 ]} Una de las últimas encuestas muestra que actualmente se utilizan 72 modelos de evacuación a pequeña escala para evacuaciones en caso de incendio. ^{[ 4 ]}

En cambio, los modelos de evacuación a gran escala abordan evacuaciones masivas de áreas más extensas, como entornos urbanos o regiones afectadas por desastres naturales como incendios forestales o terremotos. Estos modelos hacen hincapié en el flujo de tráfico , la optimización de rutas y la capacidad de la infraestructura, abordando los desafíos logísticos del traslado de grandes poblaciones a distancias significativas. ^{[ 2 ] [ 14 ] [ 15 ]}

La resolución de simulación en los modelos de evacuación se refiere al nivel de detalle y granularidad utilizados para representar a los evacuados y su entorno durante una simulación. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

A escala microscópica , cada individuo se modela como un agente independiente con características únicas como velocidad, capacidad de toma de decisiones e interacciones con otros, lo que hace que este enfoque sea ideal para simulaciones detalladas de espacios pequeños como edificios. ^{[ 18 ]}

Por otro lado, los modelos macroscópicos tratan a las personas como un flujo colectivo, utilizando principios similares a la dinámica de fluidos para representar grandes multitudes o poblaciones en términos más generales, a menudo aplicados a evacuaciones a gran escala, como escenarios de ciudades enteras. ^{[ 19 ]}

Los modelos mesoscópicos cierran la brecha entre estos dos enfoques. Este método representa a grupos de individuos como una unidad colectiva, manteniendo al mismo tiempo algunos comportamientos individuales, lo que los hace útiles para entornos de tamaño mediano o escenarios donde la interacción detallada es menos importante que el flujo general. ^{[ 20 ]}

La elección de la escala de simulación es crucial para equilibrar la complejidad del modelo, el costo computacional y los objetivos específicos del estudio de evacuación. ^{[ 21 ]}

La representación del movimiento se refiere a cómo se simula el movimiento físico de los evacuados dentro de un espacio, lo que influye en la precisión y el realismo del modelo. ^{[ 18 ] [ 22 ] [ 23 ]}

Los modelos basados ​​en cuadrículas dividen el entorno en celdas discretas, donde los individuos se mueven de una celda a otra según reglas simples, a menudo utilizadas en enfoques de autómatas celulares. Estos modelos son eficaces para simular el movimiento en entornos estructurados como pasillos, pero pueden tener limitaciones para capturar el movimiento fluido y natural. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Los modelos continuos proporcionan una representación más flexible, permitiendo que los evacuados se muevan libremente en cualquier dirección dentro de un espacio continuo. Estos modelos se utilizan a menudo con simulaciones basadas en agentes o en fuerzas, donde los individuos ajustan su velocidad y dirección en función de sus preferencias personales, los obstáculos y las interacciones con los demás. ^{[ 22 ] [ 26 ]}

Los modelos basados ​​en redes abstraen el entorno en nodos y enlaces, donde el movimiento se simplifica a navegar de un punto a otro a lo largo de rutas predefinidas, comúnmente utilizadas en escenarios a gran escala como las redes de transporte. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

Cada método de representación del movimiento tiene sus ventajas y se elige en función de la complejidad del entorno, la precisión requerida y la eficiencia computacional. ^{[ 21 ]}

Los modelos de evacuación a pequeña escala se utilizan para simular y analizar cómo las personas evacuan edificios o entornos exteriores en situaciones de emergencia. Estos modelos son herramientas esenciales para la ingeniería de seguridad contra incendios , la planificación urbana y la preparación para emergencias . ^{[ 5 ] [ 6 ]} Ayudan a evaluar la eficacia de los diseños de edificios, las rutas de evacuación y los procedimientos de seguridad al representar cómo se mueven y se comportan las personas o las multitudes durante las evacuaciones. Se utilizan comúnmente en entornos complejos y de alta ocupación, como estaciones de tren o metro , centros comerciales, estadios o arenas, edificios de gran altura y edificios residenciales u oficinas. Estos modelos desempeñan un papel crucial para garantizar la seguridad y la eficiencia de los procedimientos de evacuación. ^{[ 4 ]} Su aplicación principal es garantizar el cumplimiento de los códigos de construcción y las normas de seguridad , particularmente en estructuras donde las regulaciones prescriptivas contra incendios pueden no ser fáciles de cumplir. ^{[ 4 ]}

Los modelos de evacuación a gran escala son utilizados principalmente por agencias de gestión de emergencias , planificadores urbanos , autoridades de transporte y equipos de seguridad de eventos para planificar, simular y optimizar estrategias de evacuación durante desastres , accidentes industriales o grandes eventos públicos. ^{[ 2 ]} Estos modelos se utilizan para predecir el flujo de tráfico , identificar cuellos de botella y evaluar diferentes rutas de evacuación o estrategias de gestión del tráfico . ^{[ 15 ]} Los organizadores de eventos y el personal de seguridad también se basan en modelos de evacuación para garantizar la seguridad de grandes multitudes durante concentraciones masivas, lo que les permite planificar salidas eficientes en caso de emergencias. Estos modelos también son utilizados por gobiernos y agencias de protección civil para desarrollar planes de evacuación para ciudades, asegurando que las rutas de evacuación sean efectivas bajo diversos escenarios de emergencia .