Compostos LSZH para cabos ferroviários: segurança contra incêndio, EN 45545-2 e guia de seleção de materiais

Cada metro de cabo sob o piso de um vagão do metrô é uma fonte potencial de combustível e, dentro de um incêndio em um túnel, o perigo real geralmente não é a chama em si. Fumaça, cloreto de hidrogênio e outros gases halogênios se movem mais rápido, desorientam os passageiros e causam a maioria das vítimas. Essa é a razão prática pela qual os compostos LSZH para cabos ferroviários se tornaram a especificação básica em projetos de material rodante e trânsito, em vez de uma opção premium. Para os fabricantes de cabos, a questão não é mais se deve usar material com baixo teor de fumaça e livre de halogênio, mas qual grau LSZH irá satisfazer as demandas de fogo, fumaça e envelhecimento de um projeto sem interromper a produção de extrusão.

EN 45545-2: A linha de base de desempenho contra incêndio para cabos ferroviários

EN 45545-2 é a norma que a maioria dos projetos ferroviários europeus e asiáticos utilizam para avaliar o comportamento do fogo. Ele atribui veículos aos níveis de perigo HL1, HL2 e HL3 de acordo com o risco de incêndio da operação e, em seguida, define os requisitos de materiais para propagação de chamas, liberação de calor, densidade de fumaça e toxicidade de fumaça. Para cabos elétricos, os conjuntos de requisitos R22 e R23 definem os limites que um composto deve ultrapassar. A ligação entre o nível de perigo e o desempenho do material é a lógica central da norma: uma linha de metro que atravessa um longo túnel exige um composto muito mais rigoroso do que um eléctrico de baixa velocidade, pelo que uma única etiqueta “retardante de chama” nunca é suficiente. O princípio por trás desses testes é explicado com mais detalhes neste guia para Compostos LSZH para cabos de transporte e segurança contra incêndio EN 45545-2 .

O que os testes de fogo realmente medem

Os testes de propagação de chamas mostram a distância que um incêndio percorre ao longo de um cabo, enquanto as medições de liberação de calor indicam quanto um cabo em chamas aumenta a carga geral de incêndio do veículo. A densidade da fumaça é rastreada por meio de parâmetros como VOF4 e Ds, que descrevem a rapidez com que um corredor se enche de fumaça, e medições de toxicidade avaliam os gases que um passageiro realmente respiraria. Uma nota como um composto de revestimento LSZH classe B1 de 90 °C desenvolvido para aplicações ferroviárias e de trânsito de alta velocidade atende a essas metas em uma formulação: combina retardamento de chama sem halogênio com baixa densidade de fumaça e toxicidade controlada, as três propriedades auditadas pelos requisitos R22 e R23.

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Requisitos mecânicos e térmicos acompanham a especificação contra incêndio

A aprovação do fogo é necessária, mas é apenas a primeira etapa da qualificação. Um composto de cabo ferroviário também precisa manter suas propriedades mecânicas após anos de calor, vibração e contato com fluidos. As classificações de temperatura contínua de 90 °C, 105 °C ou 125 °C determinam a corrente que um condutor pode transportar sem envelhecer excessivamente o isolamento. A resistência ao óleo é importante porque o diesel, a graxa e os agentes de limpeza fazem parte da vida diária das ferrovias. A resistência à tração e a retenção do alongamento após o envelhecimento térmico informam se um cabo ainda pode ser dobrado e terminado após dez anos de serviço. A tabela abaixo resume as áreas que devem ser incluídas em uma especificação de aquisição.

Termoplástico ou reticulado: escolhendo a plataforma LSZH certa

Uma vez fixados os alvos de fogo e fumaça, a próxima decisão é qual plataforma de polímero pode fornecê-los durante toda a vida útil do cabo. Ambas as famílias de compostos LSZH termoplásticos e reticulados são usadas em aplicações ferroviárias, e a escolha depende da temperatura operacional, da exposição a fluidos e de quanto espaço o projeto do cabo pode permitir.

LSZH termoplástico: o padrão prático para revestimento

As classes termoplásticas são processadas por fusão em linhas de extrusão padrão, lidam com sucata com mais facilidade e oferecem um forte equilíbrio entre retardamento de chama, flexibilidade e custo. Para revestimento e isolamento com classificação de 90 °C em muitas aplicações de trânsito, eles continuam sendo a primeira escolha. A principal limitação é que as formulações termoplásticas dependem fortemente de cargas de hidróxido metálico, e a carga pesada de carga pode reduzir o alongamento e complicar a extrusão se a dispersão não for cuidadosamente controlada. A absorção de umidade e a distribuição do enchimento devem, portanto, ser verificadas lote por lote, e não apenas na fase de projeto.

LSZH reticulado: quando o calor, o petróleo e o espaço se tornam restrições

A reticulação de silano e a reticulação por radiação convertem o polímero em uma rede tridimensional. Os ganhos práticos são uma classificação de temperatura contínua mais alta, melhor resistência a óleo e combustível e melhor resistência mecânica em temperaturas elevadas. Essas propriedades são importantes no material circulante porque os cabos ficam próximos a equipamentos quentes e podem ser expostos a diesel, graxa, agentes de limpeza ácidos e flexões repetidas. Um composto de isolamento LSZH reticulado por radiação, resistente a óleo a 125 °C é um bom exemplo: ele mantém a natureza livre de halogênio e de baixa emissão de fumaça do material, ao mesmo tempo em que aumenta a resistência térmica e resiste aos fluidos que um cabo de locomotiva provavelmente encontrará. O isolamento reticulado de parede fina também reduz o diâmetro e o peso do cabo, o que aumenta rapidamente em centenas de metros de fiação.

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A bainha interna é uma camada de segurança, não um detalhe

Em cabos multicondutores, o espaço entre a bainha interna e os núcleos isolados individualmente pode reter oxigênio e ajudar o fogo a viajar ao longo do corpo do cabo. Um composto de revestimento interno sem halogênio e com baixa emissão de fumaça e barreira de oxigênio fecha esse caminho limitando o fornecimento de oxigênio na camada de construção mais interna. Ele retarda a propagação da combustão e dá menos trabalho ao revestimento externo. Especificar o revestimento interno com o mesmo cuidado que o revestimento externo é uma das maneiras mais econômicas de melhorar o desempenho geral EN 45545-2 de um projeto de cabo, especialmente em projetos onde o espaço força os condutores a se aproximarem.

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O que verificar antes de se comprometer com um composto ferroviário LSZH

A qualificação de um novo composto leva tempo e o custo de uma aprovação falhada é muito mais elevado do que o preço de alguns sacos de material. Estas são as verificações que os engenheiros de cabos e as equipes de compras devem realizar antes de fazer pedidos em grande quantidade:

• Combine a classificação com o nível exato de perigo e o requisito definido na proposta, independentemente de o projeto exigir R22 ou R23 e HL2 ou HL3.
• Solicite relatórios de testes produzidos sobre o composto específico que será entregue, e não sobre uma família de materiais como um todo.
• Confirme a classe de temperatura e os dados de envelhecimento térmico de longo prazo em relação ao tamanho do condutor, carga atual e ambiente de instalação.
• Teste a resistência ao óleo, combustível e agente de limpeza com os fluidos realmente utilizados na rede da operadora, uma vez que os óleos de referência padrão nem sempre correspondem às condições reais do local.
• Execute um teste de extrusão em sua própria linha para verificar a estabilidade do fundido, o acabamento superficial, o controle de umidade e a taxa de produção.

Uma especificação de composto é tão confiável quanto a produção e os testes por trás dela. Um fornecedor que pode demonstrar resultados consistentes com equipamento de teste de laboratório interno e a rastreabilidade do lote reduz o risco de um lote de produção sair das especificações após a aprovação. Como o comportamento do fogo depende muito da dispersão do enchimento e do controle de umidade, a consistência do processo de rotina não é um extra do departamento de qualidade; é um requisito de segurança que deve ser auditado antes da primeira entrega comercial.

Comece com o padrão e depois escolha o composto

A especificação dos cabos ferroviários funciona como uma cadeia: a estratégia de segurança contra incêndios do operador define o nível de perigo, o nível de perigo define o conjunto de requisitos da EN 45545-2 e o conjunto de requisitos decide qual a tecnologia composta que pode ser utilizada. Trabalhar nessa sequência em ordem torna a escolha da nota muito mais simples. Para aplicações de bainha, comece com uma classe de bainha LSZH comprovada de classe B1. Para camadas internas, adicione um composto de barreira ao oxigênio. Para isolamento que deve sobreviver ao óleo e ao calor contínuo, mude para LSZH reticulado. Obtendo todas as três camadas do gama de compostos LSZH para cabos de transporte que um único fornecedor oferece proporciona um comportamento de processo consistente em toda a construção do cabo, o que, por sua vez, simplifica a extrusão, os testes e a certificação. Obter o material certo no início é o caminho mais curto para um cabo que passe no teste uma vez e sobreviva em serviço por décadas.