Resistencia al calor y resistencia al fuego de cables y alambres, aislamiento no combustible

Es imposible imaginar el mundo moderno sin comunicaciones por cable y por cable, cuyo volumen, por cierto, crece y crece constantemente. La alta densidad de los cables eléctricos en diversas condiciones, no siempre ideales para el aislamiento de los cables, aumenta el riesgo de incendios. Por ejemplo, cada año en EE.UU. debido a incendios provocados por incendios de cables, la economía del estado sufre pérdidas de unos 6 mil millones de dólares. Por lo tanto, la cuestión de crear cables resistentes al fuego confiables y cables que no propaguen la combustión se está volviendo cada vez más urgente.

Entonces, la seguridad contra incendios del cable está determinada por los siguientes cinco indicadores:

Combustión no propagante

Se entiende por no propagación de la combustión la capacidad del cable de autoextinguirse inmediatamente después del cese de la llama. Este indicador se puede cuantificar a lo largo del cable dañado por el fuego después del final de la llama.

Densidad óptica del humo

La máxima densidad óptica específica del medio en el espacio durante la quema de una muestra de cable experimental caracteriza el nivel de humo característico de este tipo de cables durante su quema. Este parámetro refleja qué tan rápido se propaga el humo en una habitación afectada por un incendio si dicho cable está encendido. Esto es importante para determinar las condiciones para extinguir un incendio.

Actividad de corrosión de los productos de desgasificación

Cuanto mayor sea la corrosividad de los productos de desgasificación, mayor será el daño por fuego. Con una alta corrosividad de los productos de liberación de gas, se destruye el equipo eléctrico en una habitación cubierta por el fuego. Cuantitativamente, este parámetro está determinado por la liberación de: cloruro de hidrógeno, bromuro de hidrógeno, dióxido de azufre, etc. — de la cantidad de dichos productos activos.

Toxicidad de gases

Por regla general, la toxicidad de las emisiones de gases provoca accidentes y víctimas en los incendios. Estos productos tóxicos son principalmente: amoníaco, monóxido de carbono, cianuro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre, etc.

Resistente al fuego

Los cables resistentes al fuego conservan sus características bajo la influencia de una llama abierta, este indicador se calcula a lo largo del tiempo, de 15 minutos a 3 horas, tiempo durante el cual el cable resistente al fuego puede continuar funcionando.

Aislamiento de cables y resistencia al fuego.

La seguridad contra incendios del cable está determinada principalmente por el material de su aislamiento y revestimiento protector, así como por el diseño del cable. Los materiales poliméricos utilizados para la producción de aislamiento se caracterizan por parámetros de seguridad contra incendios tales como:

• inflamabilidad;

• índice de oxígeno;

• Coeficiente de producción de humo;

• actividad de corrosión de los productos de desgasificación;

• Toxicidad de los productos de combustión.

inflamabilidad

Según GOST 12.1.044-89, se caracteriza la inflamabilidad de los materiales, es decir, su capacidad para arder. Los materiales difieren: no combustibles, difíciles de quemar y combustibles.

Los materiales no combustibles generalmente no pueden arder en el aire. Los materiales no combustibles pueden encenderse en presencia de aire, pero una vez que se elimina la fuente de llama, no pueden continuar ardiendo por sí solos.

Los materiales inflamables son capaces de autoencenderse y pueden continuar ardiendo después de que se elimine la fuente de la llama. Lo importante aquí es que los indicadores cuantitativos de inflamabilidad a menudo no indican completamente la seguridad contra incendios del cable.

índice de oxígeno

Para una evaluación más precisa de la inflamabilidad del material durante la prueba, se utiliza el "índice de oxígeno", que es igual al volumen mínimo de oxígeno en la mezcla de nitrógeno y oxígeno, en el que se puede producir una combustión estable del material dado. lugar. Un índice de oxígeno inferior a 21 indica la inflamabilidad del material, es decir, dicho material puede arder en el aire incluso después de que se haya eliminado la fuente de ignición.

Coeficiente de producción de humo

Como se indicó anteriormente, el coeficiente de humo refleja la densidad óptica del humo durante la combustión del material en la cámara de prueba o en el interior. Este parámetro se determina registrando fotométricamente la atenuación de la iluminación debida al paso de la luz a través de un espacio lleno de humo. La Oficina Nacional de Normas de EE. UU., por ejemplo, define dos proporciones de humo: humeante y en llamas. La densidad óptica máxima del humo se determina para diferentes materiales:

Actividad de corrosión de los productos de desgasificación

Según el contenido de cloruro de hidrógeno, bromuro de hidrógeno, óxido de azufre y fluoruro de hidrógeno, según las recomendaciones de IEC, se evalúa la corrosividad de los productos de desgasificación. Para ello se utilizan métodos analíticos conocidos, cuando la muestra se calienta en una cámara de combustión a una temperatura de 800°C durante 20 minutos.

Toxicidad de los productos de combustión.

A través de la cantidad de gases tóxicos liberados durante la combustión, tales como: monóxido de carbono, dióxido de carbono, cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, bromuro de hidrógeno, óxido de azufre, óxido de nitrógeno y cianuro de hidrógeno, se evalúa el grado de toxicidad de los productos de la combustión al probar el material calentado a una temperatura de 800 ° C. Hecho bien conocido: principalmente en la industria del cable, los aislamientos de PVC, el caucho y el polietileno se utilizan para el aislamiento.

El compuesto de PVC es el material menos inflamable debido a su estructura química, en la que no existen dobles enlaces en las moléculas y existen átomos de cloro.

En caso de incendio, el PVC se descompone y libera cloruro de hidrógeno, lo que evita que el fuego se propague. Pero cuando interactúa con el agua o el vapor, el cloruro de hidrógeno se convierte en ácido clorhídrico, que es muy corrosivo. Además, el cloruro de hidrógeno es peligroso para los humanos, por lo que el uso de PVC está limitado en la producción de aislamiento para cables ignífugos e ignífugos.

Mayor resistencia al fuego y resistencia al calor.

Añadiendo inhibidores al PVC es posible aumentar su resistencia al fuego. Por lo tanto, la introducción de plastificantes de fosfato, retardantes de llama, rellenos reduce la inflamabilidad de los compuestos de PVC. Al mismo tiempo, también se reducen las emisiones de gases en caso de incendio, ya que los inhibidores fijan el cloruro de hidrógeno, precipitándolo en forma de una habitación no inflamable.

El polietileno es más inflamable y, para que el aislamiento de polietileno no sea combustible, se le agregan retardantes de llama que contribuyen a la autoextinción del aislamiento de polietileno basado en la composición modificada. La solución más común es una mezcla de trióxido de antimonio y parafina clorada, por lo que se logra una ventaja sobre el PVC: emisión de gases reducida, toxicidad reducida y peligro para las personas.

En cuanto al aislamiento de caucho, el caucho es el menos inflamable. caucho de policloropreno, que llegó a ser ampliamente utilizado como material de cubierta de cable. El caucho más resistente al fuego es el caucho de silicona, el polietileno clorosulfonado o clorado ("hypalon") y otros polímeros similares al caucho.

Los polímeros basados ​​en fluoropolímeros como el tetrafluoroetileno son muy resistentes a las llamas debido a su índice de oxígeno muy alto y su baja evaporación, pero a temperaturas de la cubierta del cable superiores a 300 °C, estos materiales se vuelven tóxicos, peligrosos para los humanos y también corrosivos para los equipos eléctricos.

Los cables con aislamiento de papel impregnado y cubierta de aluminio fueron los primeros cables de alimentación resistentes al fuego.

Los cables de alta tensión de las marcas TsAABnlG y AABnlG en mazos no propagan la combustión y soportan 20 minutos de exposición a llama abierta en la vaina, es decir, la resistencia al fuego de estos cables ha sido confirmada en pruebas.

Su cubierta protectora tiene una estructura compleja: un par de listones de acero galvanizado y un cojín de fibra de vidrio debajo del parachoques. Además, la resistencia al fuego la proporciona la presencia de corazas, armaduras y pantallas metálicas, que ayudan a mejorar la calidad y la resistencia al fuego de los cables, incluso con aislamiento plástico.

Cuando se requiere que el cable sea ignífugo, se utiliza un cable blindado con aislamiento de PVC de conductores de cobre o aluminio de forma sectorial o redonda. En los núcleos retorcidos junto con el relleno, se agrega una bobina de tereftalato de polietileno o tiras de polipropileno, que están dispuestas con un espacio.

Tras la aplicación de las tiras, se realiza por extrusión un aislamiento de cinta de polietileno autoextinguible. A continuación, se aplica una tira de papel de cable semiconductor con un espacio, luego un par de tiras de acero de 0,3 a 0,5 mm de espesor formando una armadura. Los cinturones superiores cubren los huecos de los cinturones subyacentes. El cuerpo está hecho de una mezcla de PVC de baja inflamabilidad con un espesor de 2,2-2,4 mm.

Como resultado, la cubierta combinada con las cintas cumple completamente con los requisitos de retardo de llama para los cables AVBVng y VBVng cuando se colocan en paquetes, a pesar de la cubierta de PVC simple.

Algunas soluciones útiles para cables refractarios son tiras de mica de vidrio sobre el núcleo. Estas barreras ignífugas, junto con un compuesto de PVC, aseguran una resistencia a largo plazo de la cubierta del cable a la acción de la llama; se utilizan en cables para tensiones de hasta 6 kV.

Las formulaciones que no emiten haluros de hidrógeno cuando se queman, como el polietileno reticulado con retardantes de llama y rellenos minerales, son las mejores para la protección contra incendios de los cables.

Además, a veces se aplican a la cubierta del cable pinturas y tintas de emulsión a base de agua con componentes no combustibles, mediante rociado o brocha, para brindar protección adicional al cable. La capa se aplica con un espesor de aproximadamente 1,5 mm, mientras que la capacidad de carga de corriente del cable se reduce solo en un 5%.

Los cables termorresistentes con aislamiento mineral y cubiertas de acero, como KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S, etc., son muy utilizados. Aquí, los cables están encerrados en fundas de aleación o acero inoxidable. El aislamiento entre los núcleos y las cubiertas está hecho de óxido de magnesio o periclasa.