Compuestos LSZH para cables ferroviarios: seguridad contra incendios, EN 45545-2 y guía de selección de materiales

Cada metro de cable bajo el suelo de un vagón de metro es una fuente potencial de combustible, y dentro de un incendio en un túnel el peligro real no suele ser la llama en sí. El humo, el cloruro de hidrógeno y otros gases halógenos se mueven más rápido, desorientan a los pasajeros y causan la mayoría de las víctimas. Ésta es la razón práctica por la que los compuestos LSZH para cables ferroviarios se han convertido en la especificación básica en proyectos de transporte y material rodante en lugar de una opción premium. Para los fabricantes de cables, la cuestión ya no es si utilizar material libre de halógenos y con bajo contenido de humo, sino qué grado de LSZH satisfará las demandas de fuego, humo y envejecimiento de un proyecto sin interrumpir la producción de extrusión.

EN 45545-2: Línea base de comportamiento frente al fuego para cables ferroviarios

EN 45545-2 es la norma que utilizan la mayoría de los proyectos ferroviarios europeos y asiáticos para evaluar el comportamiento del fuego. Asigna vehículos a niveles de peligro HL1, HL2 y HL3 según el riesgo de incendio de la operación, luego establece requisitos de materiales para la propagación de llamas, liberación de calor, densidad del humo y toxicidad del humo. Para cables eléctricos, los conjuntos de requisitos R22 y R23 definen los límites que debe pasar un compuesto. La conexión entre el nivel de peligro y el rendimiento del material es la lógica central de la norma: una línea de metro que atraviesa un túnel largo exige un compuesto mucho más estricto que un tranvía de baja velocidad, por lo que una sola etiqueta de "retardante de llama" nunca es suficiente. El principio detrás de estas pruebas se explica con más detalle en esta guía para Compuestos LSZH para cables de transporte y seguridad contra incendios EN 45545-2 .

Lo que realmente miden las pruebas de fuego

Las pruebas de propagación de llamas muestran qué tan lejos viaja un incendio a lo largo de un cable, mientras que las mediciones de liberación de calor indican cuánto agrega un cable en llamas a la carga de fuego general del vehículo. La densidad del humo se rastrea a través de parámetros como VOF4 y Ds, que describen la rapidez con la que un corredor se llena de humo, y las mediciones de toxicidad evalúan los gases que un pasajero realmente respiraría. Un grado como un compuesto de vaina LSZH de clase B1 a 90 °C desarrollado para aplicaciones de tránsito y ferrocarriles de alta velocidad aborda estos objetivos en una formulación: combina retardo de llama libre de halógenos con baja densidad de humo y toxicidad controlada, las tres propiedades que los requisitos de auditoría de R22 y R23 establecen.

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Los requisitos mecánicos y térmicos vienen con la especificación contra incendios

La aprobación de incendios es necesaria, pero es sólo la primera etapa de calificación. Un compuesto para cables ferroviarios también debe conservar sus propiedades mecánicas después de años de calor, vibraciones y contacto con fluidos. Las clasificaciones de temperatura continua de 90 °C, 105 °C o 125 °C determinan la corriente que un conductor puede transportar sin envejecer demasiado el aislamiento. La resistencia al aceite es importante porque el diésel, la grasa y los agentes de limpieza forman parte de la vida ferroviaria diaria. La resistencia a la tracción y la retención del alargamiento después del envejecimiento térmico indican si un cable todavía se puede doblar y terminar después de diez años de servicio. La siguiente tabla resume las áreas que deben incluirse en una especificación de adquisición.

Termoplástico o reticulado: elegir la plataforma LSZH adecuada

Una vez que se solucionan los objetivos del fuego y el humo, la siguiente decisión es qué plataforma de polímero puede soportarlos durante toda la vida útil del cable. En aplicaciones ferroviarias se utilizan familias de compuestos termoplásticos y LSZH reticulados, y la elección depende de la temperatura de funcionamiento, la exposición a fluidos y el espacio que puede permitir el diseño del cable.

LSZH termoplástico: el valor predeterminado práctico para el revestimiento

Los grados termoplásticos se procesan por fusión en líneas de extrusión estándar, manejan desechos más fácilmente y ofrecen un sólido equilibrio entre retardo de llama, flexibilidad y costo. Para revestimiento y aislamiento con clasificación de 90 °C en muchas aplicaciones de tránsito, siguen siendo la primera opción. La principal limitación es que las formulaciones termoplásticas dependen en gran medida de cargas de hidróxido metálico, y una carga pesada de carga puede reducir el alargamiento y complicar la extrusión si la dispersión no se controla cuidadosamente. Por lo tanto, la absorción de humedad y la distribución del relleno deben comprobarse lote por lote, no sólo en la fase de diseño.

LSZH reticulado: cuando el calor, el petróleo y el espacio se convierten en limitaciones

La reticulación con silano y la reticulación por radiación convierten el polímero en una red tridimensional. Los beneficios prácticos son una clasificación de temperatura continua más alta, una mejor resistencia al aceite y al combustible y una mayor tenacidad mecánica a temperaturas elevadas. Estas propiedades son importantes en el material rodante porque los cables se encuentran cerca de equipos calientes y pueden estar expuestos al diésel, grasa, agentes de limpieza ácidos y flexiones repetidas. Un compuesto aislante LSZH reticulado por radiación resistente al aceite hasta 125 °C es un buen ejemplo: mantiene la naturaleza libre de halógenos y con bajo nivel de humo del material, al mismo tiempo que extiende la resistencia térmica y resiste los fluidos que probablemente encuentre un cable de locomotora. El aislamiento reticulado de pared delgada también reduce el diámetro y el peso del cable, lo que se acumula rápidamente en cientos de metros de cableado.

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La funda interior es una capa de seguridad, no un detalle

En los cables multipolares, el espacio entre la funda interior y los núcleos aislados individualmente puede contener oxígeno y ayudar a que el fuego se propague a lo largo del cuerpo del cable. Un compuesto de cubierta interior de barrera de oxígeno libre de halógenos y con bajo nivel de humo. cierra ese camino limitando el suministro de oxígeno en la capa de construcción más interna. Ralentiza la propagación de la combustión y le da menos trabajo a la funda exterior. Especificar la funda interior con el mismo cuidado que la funda exterior es una de las formas más rentables de mejorar el rendimiento general EN 45545-2 de un diseño de cable, especialmente en diseños donde el espacio obliga a los conductores a estar más juntos.

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Qué verificar antes de comprometerse con un compuesto ferroviario LSZH

Calificar un nuevo compuesto lleva tiempo y el costo de una aprobación fallida es mucho mayor que el precio de unas cuantas bolsas de material. Estas son las comprobaciones que los ingenieros de cable y los equipos de adquisiciones deben realizar antes de realizar pedidos en volumen:

• Haga coincidir el grado con el nivel de peligro exacto y los requisitos establecidos en la licitación, ya sea que el proyecto requiera R22 o R23, y HL2 o HL3.
• Solicite informes de pruebas elaborados sobre el compuesto específico que se entregará, no sobre una familia de materiales en su conjunto.
• Confirme la clase de temperatura y los datos de envejecimiento térmico a largo plazo con el tamaño del conductor, la carga actual y el entorno de instalación.
• Pruebe la resistencia del aceite, el combustible y los agentes de limpieza con los fluidos realmente utilizados en la red del operador, ya que los aceites de referencia estándar no siempre coinciden con las condiciones reales del sitio.
• Realice una prueba de extrusión en su propia línea para verificar la estabilidad de la fusión, el acabado de la superficie, el control de la humedad y la tasa de producción.

Una especificación compuesta es tan confiable como la producción y las pruebas detrás de ella. Un proveedor que puede demostrar resultados consistentes con equipo de pruebas de laboratorio interno y la trazabilidad de lotes reduce el riesgo de que un lote de producción se salga de las especificaciones después de la aprobación. Debido a que el comportamiento del fuego depende en gran medida de la dispersión del relleno y del control de la humedad, la consistencia del proceso de rutina no es un extra del departamento de calidad; es un requisito de seguridad que debe ser auditado antes de la primera entrega comercial.

Comience con el estándar, luego elija el compuesto

La especificación del cable ferroviario funciona como una cadena: la estrategia de seguridad contra incendios del operador establece el nivel de peligro, el nivel de peligro establece el conjunto de requisitos EN 45545-2 y el conjunto de requisitos decide qué tecnología compuesta se puede utilizar. Trabajar en esa secuencia en orden hace que la elección del grado sea mucho más sencilla. Para aplicaciones de funda, comience con una funda LSZH de clase B1 comprobada. Para las capas internas, agregue un compuesto de barrera al oxígeno. Para aislamientos que deben resistir el aceite y el calor continuo, utilice LSZH reticulado. Obteniendo las tres capas del Gama de compuestos LSZH para cables de transporte. que ofrece un único proveedor le brinda un comportamiento de proceso consistente en toda la construcción del cable, lo que a su vez simplifica la extrusión, las pruebas y la certificación. Obtener el material correcto desde el principio es el camino más corto hacia un cable que pase la prueba una vez y sobreviva en servicio durante décadas.