Resistência ao calor e resistência ao fogo de cabos e fios, isolamento não combustível

É impossível imaginar o mundo moderno sem comunicações com fio e cabo, cujo volume, aliás, está crescendo cada vez mais. A alta densidade de cabos elétricos em diversas condições, nem sempre ideais para isolamento de cabos, aumenta o risco de incêndios. Por exemplo, todos os anos nos EUA devido a incêndios causados ​​por incêndios em cabos, a economia do estado sofre perdas de cerca de 6 bilhões de dólares. Portanto, a questão de criar cabos e fios confiáveis ​​e resistentes ao fogo que não espalhem a combustão está se tornando cada vez mais urgente.

Portanto, a segurança contra incêndio do cabo é determinada pelos cinco indicadores a seguir:

Combustão sem propagação

A não propagação da combustão é entendida como a capacidade do cabo de se auto-extinguir imediatamente após a cessação da chama. Este indicador pode ser quantificado ao longo do comprimento do cabo danificado pelo fogo após o término da chama.

Densidade óptica de fumaça

A densidade óptica específica máxima do meio no espaço durante a queima de uma amostra de cabo experimental caracteriza o nível de fumaça característico desse tipo de cabo durante a queima. Este parâmetro reflete a rapidez com que a fumaça se espalha em uma sala afetada por um incêndio se esse cabo estiver ligado. Isso é importante para determinar as condições de extinção de um incêndio.

Atividade de corrosão de produtos de desgaseificação

Quanto maior a corrosividade dos produtos de desgaseificação, maior o dano de fogo. Com alta corrosividade de produtos de liberação de gás, o equipamento elétrico em uma sala coberta pelo fogo é destruído. Quantitativamente, este parâmetro é determinado pela liberação de: cloreto de hidrogênio, brometo de hidrogênio, dióxido de enxofre, etc. — da quantidade de tais produtos ativos.

Toxicidade do gás

Como regra, a toxicidade das emissões de gases leva a acidentes e mortes em incêndios. Esses produtos tóxicos são principalmente: amônia, monóxido de carbono, cianeto de hidrogênio, sulfeto de hidrogênio, dióxido de enxofre, etc.

Resistência ao fogo

Os cabos resistentes ao fogo mantêm suas características sob a influência de uma chama aberta, este indicador é calculado ao longo do tempo - de 15 minutos a 3 horas - durante o qual o cabo resistente ao fogo pode continuar funcionando.

Isolamento de cabos e resistência ao fogo

A segurança contra incêndio do cabo é determinada principalmente pelo material de seu isolamento e revestimento protetor, bem como pelo design do cabo. Os materiais poliméricos utilizados para a produção de isolamento são caracterizados por parâmetros de segurança contra incêndio como:

• Inflamabilidade;

• Índice de oxigênio;

• Coeficiente de produção de fumaça;

• Atividade de corrosão de produtos de desgaseificação;

• Toxicidade dos produtos de combustão.

Inflamabilidade

De acordo com GOST 12.1.044-89, a inflamabilidade dos materiais é caracterizada, ou seja, sua capacidade de queimar. Os materiais diferem: não combustível, difícil de queimar e combustível.

Os materiais não combustíveis são geralmente incapazes de queimar no ar. Materiais incombustíveis podem pegar fogo na presença de ar, mas uma vez que a fonte de chama é removida, eles não podem continuar a queimar por conta própria.

Materiais inflamáveis ​​são capazes de auto-ignição e podem continuar a queimar depois que a fonte da chama é removida. O importante aqui é que os indicadores quantitativos de inflamabilidade muitas vezes não indicam totalmente a segurança contra incêndio do cabo.

índice de oxigênio

Para uma avaliação mais precisa da inflamabilidade do material durante o teste, é utilizado o "índice de oxigênio", que é igual ao volume mínimo de oxigênio na mistura nitrogênio-oxigênio, no qual pode ocorrer uma queima estável do determinado material lugar. Um índice de oxigênio menor que 21 indica a inflamabilidade do material, ou seja, esse material pode queimar no ar mesmo após a remoção da fonte de ignição.

Coeficiente de produção de fumaça

Conforme observado acima, o coeficiente de fumaça reflete a densidade óptica da fumaça durante a combustão do material na câmara de teste ou em ambientes fechados. Este parâmetro é determinado registrando fotometricamente a atenuação da iluminação devido à passagem da luz por um espaço cheio de fumaça. O National Bureau of Standards dos EUA, por exemplo, define duas taxas de fumaça: lenta e flamejante. A densidade óptica máxima da fumaça é determinada para diferentes materiais:

Atividade de corrosão de produtos de desgaseificação

De acordo com o teor de cloreto de hidrogênio, brometo de hidrogênio, óxido de enxofre e fluoreto de hidrogênio, de acordo com as recomendações da IEC, a corrosividade dos produtos de desgaseificação é avaliada. Para isso, são utilizados métodos analíticos conhecidos, quando a amostra é aquecida em uma câmara de combustão a uma temperatura de 800°C por 20 minutos.

Toxicidade dos produtos de combustão

Através da quantidade de gases tóxicos liberados durante a combustão, tais como: monóxido de carbono, dióxido de carbono, cloreto de hidrogênio, fluoreto de hidrogênio, brometo de hidrogênio, óxido de enxofre, óxido de nitrogênio e cianeto de hidrogênio, o grau de toxicidade dos produtos da combustão é avaliado ao testar o material aquecido a uma temperatura de 800 ° C. Fato bem conhecido: principalmente na indústria de cabos, isolamentos de PVC, borracha e polietileno são usados ​​​​para isolamento.

O composto de PVC é o material menos inflamável devido à sua estrutura química, em que não há ligações duplas nas moléculas e há átomos de cloro.

Em caso de incêndio, o PVC se decompõe e libera cloreto de hidrogênio, o que evita a propagação do fogo. Mas ao interagir com água ou vapor, o cloreto de hidrogênio se transforma em ácido clorídrico, que é muito corrosivo. Além disso, o cloreto de hidrogênio é perigoso para os seres humanos, portanto, o uso de PVC é limitado na produção de isolamento para cabos à prova de fogo e à prova de fogo.

Maior resistência ao fogo e resistência ao calor

Ao adicionar inibidores ao PVC é possível aumentar sua resistência ao fogo. Assim, a introdução de plastificantes de fosfato, retardadores de chama, enchimentos - reduz a inflamabilidade dos compostos de PVC. Ao mesmo tempo, as emissões de gases em caso de incêndio também são reduzidas, pois os inibidores se ligam ao cloreto de hidrogênio, precipitando-o na forma de uma sala não inflamável.

O polietileno é mais inflamável e, para tornar o isolamento de polietileno incombustível, são adicionados retardadores de chama, que contribuem para a autoextinção do isolamento de polietileno com base na composição modificada. A solução mais comum é uma mistura de trióxido de antimônio e parafina clorada, devido à qual se obtém uma vantagem sobre o PVC - redução da emissão de gases, redução da toxicidade e perigo para as pessoas.

Quanto ao isolamento de borracha, a borracha é a menos inflamável. borracha de policloropreno, que se tornou amplamente utilizado como material de bainha de cabo. A borracha mais resistente ao fogo é a borracha de silicone, polietileno clorossulfonado ou clorado ("hypalon") e outros polímeros semelhantes à borracha.

Polímeros baseados em fluoropolímeros como o tetrafluoretileno são altamente resistentes a chamas devido ao seu alto índice de oxigênio e baixa evaporação, mas em temperaturas de revestimento de cabo acima de 300°C, tais materiais tornam-se tóxicos, perigosos para humanos e também corrosivos para equipamentos elétricos.

Cabos com isolamento de papel impregnado e cabos com bainha de alumínio foram os primeiros cabos de energia resistentes ao fogo.

Os cabos de alta tensão das marcas TsAABnlG e AABnlG em feixes não propagam a combustão e suportam 20 minutos de exposição a uma chama aberta na bainha, ou seja, a resistência ao fogo desses cabos foi confirmada em testes.

Sua capa protetora tem uma estrutura complexa: um par de tiras de aço galvanizado e uma almofada de fibra de vidro sob o para-choque. Além disso, a resistência ao fogo é proporcionada pela presença de conchas, armaduras e telas metálicas, que ajudam a melhorar a qualidade e a resistência ao fogo dos cabos, mesmo com isolamento plástico.

Quando o retardamento de chama é exigido do cabo, então o cabo blindado com isolamento de PVC de condutores de cobre ou alumínio de setor ou forma redonda é usado. Nos núcleos torcidos junto com o recheio, é adicionada uma bobina de tereftalato de polietileno ou tiras de polipropileno, que são dispostas com uma folga.

Após a aplicação das tiras, é feito por extrusão um isolamento de cinta de polietileno autoextinguível. Em seguida, aplica-se uma tira de papel de cabo semicondutor com um gap, depois um par de tiras de aço de 0,3 a 0,5 mm de espessura formando uma armadura. As correias superiores cobrem as lacunas das correias subjacentes. O corpo é feito de uma mistura de PVC de baixa inflamabilidade com uma espessura de 2,2-2,4 mm.

Como resultado, a bainha combinada com fitas atende totalmente aos requisitos de retardamento de chama para cabos AVBVng e VBVng quando colocados em feixes, apesar da cobertura de PVC simples.

Algumas soluções úteis para cabos refratários são tiras de mica de vidro sobre o núcleo. Essas barreiras resistentes ao fogo, juntamente com um composto de PVC, garantem resistência a longo prazo da bainha do cabo à ação da chama; são utilizados em cabos para tensões até 6 kV.

Formulações que não emitem haletos de hidrogênio quando queimadas, como polietileno reticulado com retardadores de chama e cargas minerais, são as melhores para proteção contra incêndio de cabos.

Além disso, às vezes, tintas de emulsão à base de água e tintas com componentes incombustíveis são aplicadas à bainha do cabo, por pulverização ou pincel, para fornecer proteção adicional ao cabo. A camada é aplicada com uma espessura de aproximadamente 1,5 mm, enquanto a capacidade de carga do cabo é reduzida em apenas 5%.

Cabos resistentes ao calor com isolamento mineral e em bainhas de aço, como KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S, etc., são amplamente utilizados. Aqui, os fios são envoltos em bainhas de liga ou aço inoxidável. O isolamento entre os núcleos e as cascas é feito de óxido de magnésio ou periclásio.