Compostos LSZH para cabos de energia: segurança contra incêndio e desempenho

Quando um incêndio em um cabo ocorre em um túnel, data center ou prédio alto, o material que envolve os condutores determina se os ocupantes podem evacuar com segurança ou se são dominados por fumaça tóxica e opaca. Compostos LSZH para cabos de energia existem para resolver exatamente esse risco - fornecendo isolamento e revestimento sem halogênio que suprimem a propagação de chamas, minimizam a densidade da fumaça e eliminam a emissão do gás corrosivo cloreto de hidrogênio que torna os incêndios em cabos de PVC convencionais tão letais.

0,5% Conteúdo máximo de halogênio pela norma CEI 60754-1

60% Redução na densidade óptica da fumaça vs combustão de cabos de PVC

90°C Temperatura operacional contínua para classes LSZH padrão

250ºC Tolerância a curto-circuito para formulações LSZH baseadas em XLPE

Para que são usados os compostos LSZH no isolamento de cabos de energia?

Compostos LSZH para cabos de energia — Baixo teor de fumaça e zero halogênio, também designados LS0H ou LSOH — são formulações de polímeros termoplásticos ou reticulados usados como camada de isolamento primária sobre condutores e como revestimento externo protegendo o conjunto de cabos. Sua característica definidora é a completa ausência de cloro, bromo, flúor e outros halogênios que geram gases ácidos tóxicos quando queimados.

Em aplicações de cabos de energia, os materiais LSZH desempenham três funções simultâneas de engenharia: isolamento elétrico para manter a integridade dielétrica entre o condutor e a terra, proteção mecânica contra abrasão e estresse de instalação e segurança passiva contra incêndio por meio de retardamento de chama e supressão de fumaça. Nenhum termoplástico convencional — incluindo PVC, XLPE ou EPR — cumpre todas as três funções com o perfil de desempenho de segurança contra incêndio que o LSZH alcança.

Definição Técnica

O composto de cabo LSZH é uma matriz de polímero livre de halogênio - normalmente baseada em poliolefina, etileno vinil acetato (EVA) ou polietileno reticulado (XLPE) misturado com retardadores de chama inorgânicos, como tri-hidrato de alumínio (ATH) ou hidróxido de magnésio - formulado para atender aos padrões IEC 60332, IEC 60754 e IEC 61034 para propagação de chama, emissão de gás ácido e densidade de fumaça, respectivamente.

Por que os compostos LSZH são necessários para segurança contra incêndio em sistemas de cabos

Os compostos LSZH são exigidos por regulamentos de segurança contra incêndio em ambientes fechados, de alta ocupação e de infraestrutura crítica, porque os materiais de cabos halogenados convencionais produzem subprodutos de combustão que são mais letais do que o próprio incêndio. Quando o cabo de PVC queima, ele libera gás cloreto de hidrogênio (HCl) em concentrações que são imediatamente perigosas para a vida e a saúde (IDLH), a 50 partes por milhão – um limite alcançado em minutos em um incêndio em um espaço fechado.

Sistemas Ferroviários e Metroviários

A EN 45545-2 exige o cabo LSZH em toda a infraestrutura ferroviária subterrânea na União Europeia. O Túnel da Mancha e o metrô de Londres concluíram programas completos de conversão de LSZH após o incêndio de King's Cross em 1987, que matou 31 pessoas.
Data centers e salas de servidores

A NFPA 75 e a TIA-942 especificam o cabo plenum LSZH em pisos elevados e espaços de gerenciamento de cabos suspensos, onde a recirculação do fluxo de ar aceleraria a distribuição de gases tóxicos em toda a instalação.
Instalações marítimas e offshore

A IEC 60092-350 exige revestimento LSZH para cabos de alimentação e controle de bordo. A geometria da embarcação fechada torna impossível a evacuação do gás halogênio durante um evento de incêndio, tornando a conformidade com LSZH um requisito de sobrevivência da tripulação.
Centrais Nucleares

A IEC 60780 especifica cabos LSZH qualificados para circuitos críticos de segurança em instalações nucleares, onde o gás HCl corrosivo da combustão do cabo de PVC comprometeria a integridade da instrumentação de controle do reator durante o incêndio.
Prédios Altos

IBC 2021 e BS 9999 fazem referência a requisitos de cabos de baixa toxicidade para risers de cabos verticais e zonas de rotas de fuga em edifícios com mais de 18 metros, onde o fluxo de ar com efeito de chaminé acelera a migração de gases de combustão para cima através dos andares ocupados.

Compostos LSZH versus compostos de PVC para cabos de energia

A diferença de desempenho entre Compostos LSZH para cabos de energia e compostos de PVC é quantificável em todos os parâmetros relevantes ao fogo. O PVC mantém vantagens de custo e flexibilidade em ambientes industriais abertos e bem ventilados; LSZH é a escolha obrigatória sempre que a segurança humana ou a continuidade do equipamento durante um evento de incêndio for a prioridade do projeto.

Propriedade	Composto LSZH	Composto de PVC	Padrão de teste
Conteúdo de halogênio	Menos de 0,5%	28 - 35% (cloro)	IEC 60754-1
Densidade óptica de fumaça	Menos de 60% (transmissão mínima de luz acima de 60%)	Abaixo de 20% de transmissão de luz	CEI 61034-2
Emissão de gás ácido (HCl)	Menos de 0,5% HCl equivalent	18 - 22% de HCl em peso	CEI 60754-2
Temperatura máxima de operação contínua	90°C (105°C para classes de alta temperatura)	70°C padrão / 90°C grau HR	CEI 60811-1
Propagação de chama (vertical)	Autoextinguível — passa pela CEI 60332-1	Passa com aditivos retardadores de chama	IEC 60332-1
Desempenho de dobra a frio	Passa de -15°C a -40°C por grau	Passa no padrão de -15°C	CEI 60811-504

Compostos LSZH em sistemas de cabos de energia de alta tensão

Compostos LSZH para cabos de energia são totalmente projetados para implantação em sistemas de cabos de média tensão (MT) e alta tensão (AT) operando de 6 kV a 500 kV quando formulados como compostos de bainha LSZH reticulados (XLPE-LSZH). O processo de reticulação - obtido por meio de reticulação com peróxido ou silano - eleva substancialmente o desempenho térmico, mecânico e dielétrico do polímero LSZH base além do que os graus termoplásticos padrão alcançam.

Baixa Tensão

Até 1kV

Isolamento e revestimento termoplástico LSZH padrão. Aplicado em fiação predial, cabos de bandeja e circuitos de instrumentação. A mais ampla gama de classes de compostos LSZH e opções de processamento.

Média Tensão

1kV - 36kV

Isolamento interno XLPE-LSZH com camadas de tela semicondutoras. Utilizado em distribuição subterrânea, alimentadores de plantas industriais e cabos de alimentação de tração ferroviária conforme IEC 60502-2.

Alta Tensão

36 kV - 500 kV

Bainha externa LSZH reticulada sobre isolamento XLPE. Aplicado em interconexões de redes de transmissão, cabos de exportação eólica offshore e links de energia submarinos que exigem integridade dielétrica de alta tensão e desempenho contra incêndio LSZH na camada de revestimento.

Durabilidade e resistência ao calor de compostos LSZH em serviços de cabos

A durabilidade mecânica e térmica a longo prazo do Compostos LSZH para cabos de energia tem sido historicamente citado como uma limitação em relação ao PVC em ambientes de instalação exigentes. As formulações LSZH reticuladas desenvolvidas desde 2010 preencheram substancialmente essa lacuna, alcançando uma vida útil de projeto de 30 anos sob protocolos de envelhecimento térmico IEC 60216 que se alinham com os padrões modernos de projeto de cabos de transmissão.

Os principais parâmetros de durabilidade para engenheiros de especificação incluem alongamento na retenção de ruptura acima de 50% após envelhecimento térmico de 7 dias a 135°C (IEC 60811-401), retenção de resistência à tração acima de 70% após exposição a intempéries UV de 1.000 horas e desempenho de resistência a óleo para cabos instalados em ambientes industriais contendo fluido hidráulico ou óleo de transformador. A seleção de notas nesses parâmetros permite Compostos LSZH para cabos de energia para ser adaptado precisamente à severidade ambiental de qualquer aplicação de instalação.

Perguntas frequentes

Quais padrões regem os compostos LSZH para cabos de alimentação?

As principais normas internacionais que regem Compostos LSZH para cabos de energia são IEC 60754-1 e IEC 60754-2 para conteúdo de halogênio e corrosividade de gás ácido, IEC 61034-2 para medição de densidade de fumaça, IEC 60332-1 e IEC 60332-3 para propagação de chama de cabo único e cabo agrupado, e série IEC 60811 para propriedades de compostos mecânicos e térmicos. As normas regionais, incluindo EN 50525 na Europa e UL 44 na América do Norte, fazem referência a essas estruturas IEC com requisitos adicionais específicos de cada jurisdição.

Os compostos LSZH são mais caros que o PVC para aplicações em cabos?

Os custos das matérias-primas dos compostos LSZH são normalmente 30 a 60% mais elevados do que os compostos de PVC de grau equivalente por quilograma, principalmente porque os retardadores de chama inorgânicos, como o tri-hidrato de alumínio (ATH) e o hidróxido de magnésio, requerem níveis de carga elevados - muitas vezes 50 a 65% em peso - para atingir o desempenho de fogo exigido. No entanto, os cálculos do custo total instalado para sistemas de cabos compatíveis em ambientes regulamentados devem levar em conta o custo da não conformidade regulatória, a exposição à responsabilidade de seguros e a substituição do sistema após um evento de incêndio, o que favorece consistentemente a economia do ciclo de vida da especificação do cabo LSZH.

Os compostos LSZH podem ser processados em equipamentos de extrusão de PVC padrão?

Compostos LSZH para cabos de energia pode ser processado em extrusoras convencionais de parafuso único com modificações na taxa de compressão do parafuso, no perfil de temperatura do cilindro e no design da matriz. Os compostos LSZH são mais viscosos que o PVC em temperaturas de processamento equivalentes e exigem controle preciso de temperatura para evitar a ativação prematura do reticulador em classes XLPE-LSZH. A maioria dos fabricantes de cabos que processam LSZH pela primeira vez encomenda uma auditoria de processo específica do composto ao fornecedor do material antes do aumento da produção.

Qual é a diferença entre as designações LSZH e LSOH ou LS0H?

LSZH (Low Smoke Zero Halogen), LSOH, LS0H e OHLS (Zero Halogen Low Smoke) são designações industriais que se referem à mesma categoria de desempenho de material – compostos poliméricos livres de halogênio com baixa emissão de fumaça durante a combustão. A variação na abreviatura reflete diferentes convenções regionais e industriais, em vez de qualquer diferença na especificação do material ou na conformidade com padrões de teste. A documentação IEC usa o termo retardador de chama sem halogênio (HFFR) como designação técnica preferida para a mesma categoria de composto.