Compostos LSZH para cabos de metrô e metrô: segurança contra incêndio, padrões e seleção

Fumaça, e não fogo, decide como termina um incidente no túnel

Um túnel de metrô não se comporta como um edifício aberto. A fumaça não tem para onde escapar, os gases de combustão viajam ao longo dos fluxos de ventilação e o tempo que os passageiros têm para evacuar é medido em minutos. Para um fabricante de cabos ou integrador de sistemas, isso altera a forma como os materiais são especificados. A prioridade não é simplesmente impedir que o cabo queime; é manter baixa a geração de fumaça, manter os ácidos halogênios fora da atmosfera e manter os produtos tóxicos da combustão abaixo dos limites de sobrevivência.

Os compostos com baixo teor de fumaça e zero halogênio (LSZH) existem porque os compostos convencionais de PVC liberam fumaça densa e ácida. Quando o PVC queima num túnel húmido, o conteúdo de halogéneo converte-se em cloreto de hidrogénio, que se combina com a humidade para formar ácido clorídrico. Esse ácido ataca equipamentos de tração, gabinetes de controle e circuitos de sinalização muito depois de as chamas serem suprimidas. Também torna as rotas de evacuação inutilizáveis. Os compostos de cabos LSZH são projetados para queimar com muito menos fumaça, não liberar ácidos halogênios e produzir gases tóxicos significativamente mais baixos. É por isso que os projectos de metro e metropolitanos em toda a Europa, América do Norte e Ásia fizeram com que o LSZH passasse de uma opção de valor acrescentado para uma linha de base mínima.

Quais padrões regem os compostos de cabos de metrô e metrô?

Os cabos do metrô e do metrô ficam na interseção da segurança dos edifícios e da segurança ferroviária. Os materiais, portanto, devem satisfazer padrões específicos do setor e não apenas testes genéricos de cabos. As três estruturas que aparecem com mais frequência em licitações internacionais são EN 45545-2, NFPA 130 e as séries chinesas TB/T ou GB. Cada um define como a densidade da fumaça, a acidez do gás, a toxicidade, a propagação da chama e o índice de oxigênio são medidos e quais limites se aplicam a diferentes níveis de perigo.

Se o projeto for regido pela EN 45545-2, a questão prática é qual nível de perigo se aplica a cada localização de cabo. Os materiais que passam no HL2 não são automaticamente adequados para as rotas HL3 porque os limites de crescimento de fumaça, toxicidade e liberação de calor são mais rígidos em cada nível. Nosso revisão dos requisitos de segurança contra incêndio da norma EN 45545-2 para cabos de transporte explica como o sistema de nível de perigo mapeia a escolha composta e é um ponto de partida útil quando uma proposta menciona o padrão pelo nome.

Arquitetura Composta: Camadas de Isolamento, Bainha e Proteção Interna

LSZH termoplástico ou reticulado

A primeira decisão na seleção do composto é se o isolamento e a bainha devem ser termoplásticos ou reticulados. As classes termoplásticas LSZH são processadas em extrusoras comuns, oferecem ciclos de fabricação mais curtos e funcionam bem para cabos metropolitanos com classificação de 70 °C e 90 °C. Classes reticuladas – seja por enxerto de silano ou radiação por feixe de elétrons – proporcionam temperaturas de serviço contínuas mais altas, melhor resistência à deformação sob condições de curto-circuito e melhor resistência a óleos e solventes. Para cabos roteados através de compartimentos de locomotivas, conversores de energia ou seções de túneis com altas temperaturas ambientes, o LSZH reticulado é geralmente a escolha de engenharia mais segura.

Funções da bainha e do isolamento em um ambiente de túnel

A bainha é a primeira linha de defesa. Ele deve evitar que a chama atinja o núcleo, minimizar a fumaça quando queimar e sobreviver à abrasão, respingos de óleo e condições de instalação a frio. O isolamento, entretanto, deve preservar a rigidez dielétrica através de ciclos térmicos e esforços mecânicos repetidos. Um cabo pode falhar em serviço mesmo quando sua bainha passa em todos os testes de incêndio porque o isolamento foi especificado apenas para propriedades elétricas. Os operadores ferroviários incluem, portanto, critérios térmicos e mecânicos para o isolamento. O integridade mecânica de compostos LSZH sob cargas operacionais ferroviárias tem que abranger a resistência à tração, o alongamento na ruptura e o comportamento de flexão a frio, porque essas propriedades determinam se um cabo sobrevive ao ser puxado através de dutos, arrastado pelas bordas e preso em eixos confinados.

Para a produção de material circulante e cabos de trânsito, um Composto de revestimento classe B1, isento de halogênio e com baixa emissão de fumaça, 90°C é um ponto de partida comum: oferece um alto índice de oxigênio, baixa densidade de fumaça e flexibilidade suficiente para rotas de túneis estreitos. Onde o cabo precisar de uma parede de isolamento fina, porém confiável, graus de isolamento LSZH reticulado por radiação preserve o desempenho enquanto mantém o diâmetro geral do cabo sob controle. Em projetos que transportam dados ou circuitos de controle adjacentes a pares de potência, um bainha interna LSZH com barreira de oxigênio fornece separação adicional sem introduzir química de halogênio na estrutura do cabo.

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Alvos de propriedade que importam em especificações reais

Os padrões estabelecem o limite inferior, mas as verdadeiras licitações do metrô vão além. Da nossa experiência com projetos de cabos de trânsito, os seguintes valores aparecem repetidamente nas especificações técnicas:

• Índice de oxigênio mínimo de 32% para bainhas; algumas formulações reticuladas visam 35% ou mais para margem extra.
• Conteúdo de gás ácido halogênio não superior a 0,5%, pH não inferior a 4,3 e condutividade não superior a 10 µS/mm quando testado de acordo com IEC 60754-2.
• Densidade de fumaça tal que a transmitância mínima de luz atinja 60% ou mais de acordo com IEC 61034-2; vários projetos de metrô reduzem esse limite para 70%.
• Os resultados da cromatografia iônica confirmam a ausência de flúor, cloro, bromo e iodo, em vez de uma simples passagem de pH.
• Mínimos mecânicos na região de resistência à tração de 8–10 MPa e 125–150% de alongamento na ruptura para uma bainha de uso geral a 90°C.
• Testes de curvatura a frio em baixa temperatura a -25 °C ou menos, geralmente combinados com testes de impacto a -10 °C para cobrir o manuseio difícil no local.

Estes não são limites universais, mas refletem o nível de diligência observado nas licitações do metrô. Um composto que passa no certificado hoje pode falhar amanhã se a dispersão do enchimento ou o equilíbrio do agente de acoplamento se desviarem. A margem entre uma boa bainha LSZH de 90 °C e uma que mal passa é muitas vezes invisível até que o teste de densidade de fumaça seja executado em três vezes a espessura da parede padrão. É por isso que a plataforma de formulação por trás do composto é tão importante quanto o certificado de teste final.

Processando LSZH na linha de extrusão

Os compostos LSZH não são uma alternativa imediata ao PVC. As cargas de hidróxido metálico usadas para obter retardamento de chama aumentam a viscosidade do fundido e a absorção de água é maior do que nas poliolefinas sem carga. Secagem consistente, um design de parafuso que fornece mistura suave sem cisalhamento excessivo e uma matriz longa o suficiente para estabilizar a pressão de fusão são as três variáveis ​​práticas que separam uma superfície extrudada lisa de uma superfície áspera com pele de tubarão.

Os graus termoplásticos LSZH normalmente funcionam em uma janela de temperatura de fusão mais baixa do que o PVC e perdem resistência mecânica se a matriz polimérica for degradada termicamente durante a inicialização ou parada. Os graus reticuláveis ​​acrescentam outro ponto de controle: os sistemas de silano precisam de um perfil de temperatura que evite a reticulação prematura no barril, enquanto os produtos reticulados por irradiação exigem uma coordenação estreita entre a fábrica de cabos e a instalação de irradiação. A consistência lote a lote aparece da mesma maneira. Se o fabricante do composto controlar rigorosamente o tamanho das partículas de enchimento e a química do acoplamento, os operadores de linha poderão manter tolerâncias dimensionais sem correções constantes de velocidade da rosca. Caso contrário, cada nova entrega torna-se uma nova experiência.

O que verificar com o fornecedor antes da qualificação

Dados os riscos, a qualificação de um composto LSZH para uso metropolitano deve depender de mais do que uma folha de dados. O pacote mínimo de verificação inclui índice de oxigênio, teor de halogênio, densidade de fumaça, índice de toxicidade onde EN 45545-2 se aplica, tração e alongamento, envelhecimento térmico, choque térmico, curvatura a frio e imersão em óleo. Paralelamente, a equipe de qualidade do cliente deve confirmar se o fornecedor consegue reproduzir esses resultados em escala de produção.

É aí que as instalações são importantes. Um fornecedor de compostos deve ser capaz de realizar testes internos de composição, controlar a umidade e masterbatches de aditivos e testar as propriedades físicas antes do lançamento. Ao avaliar potenciais parceiros, pergunte quantas linhas de produção automatizadas estão em operação, se o laboratório é dedicado ao controle de qualidade de entrada e saída e como é feita a rastreabilidade dos lotes. Linhas recém-comissionadas e condições de composição controladas reduzem o risco de desvio de microlotes que é difícil de detectar posteriormente. A capacidade é mais fácil de avaliar na fábrica do que a partir dos certificados do produto, porque a disciplina do processo só se torna visível quando você vê a linha em funcionamento. Um fornecedor com equipamento de teste de laboratório dedicado e procedimentos de inspeção documentados é um parceiro mais seguro para projetos metropolitanos do que aquele que oferece apenas certificados importados.

Seleção de compostos LSZH para aplicações metropolitanas e metropolitanas

Os cabos do metrô e do metrô são essenciais para a segurança, exigem fisicamente e estão cada vez mais padronizados. O composto que funciona em um riser de edifício não é automaticamente adequado para um túnel: os limites de densidade de fumaça são mais rígidos, a toxicidade é medida, o conteúdo de halogênio é tratado como um perigo e o ambiente mecânico inclui flexões repetidas, instalação a frio, exposição a óleo e vibração. A abordagem confiável é definir primeiro o nível de perigo, a classe de temperatura, o ambiente mecânico e a capacidade de processamento da planta de cabos e, em seguida, selecionar uma família de compostos que cubra o isolamento, o revestimento e as camadas internas de proteção a partir de uma plataforma de material consistente.

A Hangzhou Meilin fabrica sistemas compostos sem halogênio e com baixo teor de fumaça há mais de três décadas, operando 31 linhas de produção automatizadas em três instalações básicas. A linha de produtos de transporte ferroviário descrita aqui representa a abordagem que recomendamos: bainhas LSZH classe B1, bainhas internas com barreira de oxigênio e isolamentos LSZH reticulados por radiação desenvolvidos para as estreitas margens de segurança da operação em túneis. Se você estiver especificando para um projeto metropolitano, solicite um relatório de teste completo e execute uma extrusão piloto usando suas próprias condições de linha. O composto que passa nos testes de densidade de fumaça no laboratório do fabricante é o mesmo que você precisa reproduzir em sua linha, e a diferença geralmente é encontrada na disciplina do processo, e não apenas na química.