Las fallas en los circuitos eléctricos son actualmente la principal «causa» de los incendios, y sus causas incluyen: el uso de cables eléctricos no ignífugos, daños en los conductores de los cables eléctricos, fallos en las conexiones de los cables eléctricos, envejecimiento del aislamiento de los cables, entre otros, que provocan incendios. Por lo tanto, para prevenir incendios, la elección de los materiales para los cables eléctricos es especialmente importante. Actualmente, la industria del cable presta gran atención a un nuevo tipo de cable resistente al fuego: el cable de silicona ceramizable.
Tabla de contenidos
- Nuevos materiales impulsan el desarrollo de cables resistentes al fuego
- Características de la silicona ceramizable
- Cables resistentes al fuego de silicona ceramizable
Nuevos materiales impulsan el desarrollo de cables resistentes al fuego
Actualmente, los cables de aislamiento resistente al fuego más utilizados son los MI cables de aislamiento contra incendios de óxido de magnesio mineral y los cables resistentes al fuego envueltos en cinta de mica. Aunque ambos tienen buenas propiedades de resistencia a altas temperaturas y combustión, el cable de óxido de magnesio mineral es difícil de instalar debido a su complejidad de instalación y su alto costo de materias primas, lo que dificulta su uso a gran escala.
Por otro lado, el cable resistente al fuego envuelto en cinta de mica requiere múltiples capas de envoltura durante el proceso de producción. Debido a las limitaciones en las condiciones de fabricación, es frecuente que se presenten defectos en las uniones, y después de ser quemada, la cinta de mica se vuelve quebradiza y tiende a desprenderse, lo cual afecta el efecto de resistencia al fuego.
Con el avance en la investigación sobre cables de aislamiento resistente al fuego, ha surgido un elastómero de alto rendimiento resistente a temperaturas: la silicona ceramizable. Esta silicona resistente al fuego combina la flexibilidad y elasticidad de la silicona y, al ser expuesta a temperaturas superiores a 500 °C y a la erosión de las llamas, se convierte en una sustancia dura similar a la cerámica, bloqueando la propagación del fuego. Cuanto mayor sea el tiempo de exposición y la temperatura, más firme se vuelve, con una resistencia al calor que puede alcanzar hasta 1200-1500 °C, protegiendo los objetos expuestos al fuego de sufrir daños.
El uso de silicona ceramizable como aislamiento en cables eléctricos permite que, al ser expuesto al fuego, forme una capa protectora rígida que protege el conductor, convirtiéndose en el enfoque clave de investigación y aplicación en la industria de cables resistentes al fuego.
Comparación de cables resistentes al fuego
| Parámetro | Cable de óxido de magnesio resistente al fuego | Cable resistente al fuego envuelto en cinta de mica | Cable de silicona ceramizable resistente al fuego |
|---|---|---|---|
| Ventajas | 1) Alta capacidad de protección contra sobrecarga; 2) Buena resistencia a la corrosión y explosión. | 1) Excelente resistencia a altas temperaturas y combustión; 2) No emite humos tóxicos al arder en llamas. | 1) Buena resistencia y alta resistencia al choque térmico; 2) Sin halógenos, baja emisión de humo, baja toxicidad, autoextinguible y ecológico; 3) Fácil de procesar. |
| Efecto de resistencia al fuego | Bueno | Bueno | Bueno |
| Efecto de aislamiento | Deficiente; el aislamiento es susceptible a reacciones químicas con la humedad del aire. | Deficiente; el desprendimiento de la cinta de mica reduce el efecto de aislamiento. | Bueno; forma una capa cerámica rígida que mantiene el efecto de aislamiento sin alteraciones. |
| Intensidad de instalación | Alta | Alta | Baja |
| Problemas comunes de instalación | 1) La resistencia de aislamiento puede no cumplir los requisitos; 2) Posibles cortocircuitos durante pruebas de operación; 3) Pérdida de estética al rehacer el trabajo. | 1) Es susceptible a defectos en las uniones de la cinta de mica, que se puede desprender, afectando la resistencia al fuego. | / |
Características de la silicona ceramizable
Formación de un cuerpo cerámico autoportante en presencia de llamas
Cuando el material de caucho que contiene rellenos inorgánicos se expone a llamas, el caucho se degrada o quema, y los productos de la degradación o combustión se volatilizan, dejando residuos inorgánicos o cenizas con poca resistencia. Estos residuos suelen no ser coherentes ni autoportantes, e incluso se fragmentan en partículas o polvo, careciendo así de eficacia ignífuga. Sin embargo, cuando el caucho ceramizable con una fórmula especialmente diseñada se expone a llamas, según el tipo de caucho y la fórmula utilizada, puede ceramizarse entre los 350 y 800 °C o más, sinterándose en un cuerpo cerámico autoportante y poroso. A temperaturas de 650 a 1000 °C, puede mantener su integridad estructural durante un tiempo (0,5 a 2 horas), desempeñando una eficaz función de «protección pasiva contra incendios», lo que proporciona tiempo valioso para la seguridad contra incendios.
Buena resistencia, excelente resistencia al choque térmico
El cuerpo sinterizado de la silicona ceramizable es bastante duro, emitiendo un sonido cerámico al golpearlo, con buena resistencia a la flexión y a la compresión. La resistencia a la flexión de las muestras de silicona ceramizable es mucho mayor que la de la silicona convencional y aumenta considerablemente con el incremento de la temperatura. Al simular un proceso de extinción y rociar agua en una muestra sometida a altas temperaturas, el cuerpo sinterizado de silicona ceramizable no se agrieta, demostrando una excelente resistencia al choque térmico.
Sin halógenos, baja emisión de humo, baja toxicidad, autoextinguible y ecológica
La silicona ceramizable no requiere aditivos halogenados para alcanzar un efecto ignífugo autoextinguible, cumpliendo con la clasificación de inflamabilidad UL94V-0 y con un índice de oxígeno que puede alcanzar 38. Tras unos minutos de exposición al fuego, cesa completamente la emisión de humo, y en el proceso de combustión posterior no produce más humo. La silicona ceramizable es un material ecológico que, al quemarse, produce dióxido de carbono, agua y dióxido de silicio, sustancias no tóxicas.
Buenas propiedades eléctricas
La silicona ceramizable con fórmula optimizada presenta excelentes propiedades eléctricas: antes de la sinterización, su resistividad volumétrica no es inferior a 10¹⁵ Ω·cm, y aunque esta resistividad disminuye a medida que aumenta la temperatura de sinterización, después de 30 minutos de combustión a 1000 °C, su resistividad volumétrica sigue siendo de 10⁷ Ω·cm. La resistividad volumétrica de la silicona convencional, antes y después de la sinterización, tampoco es inferior a 10¹⁵ y 10⁷ Ω·cm, respectivamente.
Fácil de procesar
La preparación del material y el proceso de producción de la silicona ceramizable son similares a los de la silicona convencional, y puede ser procesada con equipos estándar para el procesamiento de caucho (extrusoras, prensas de vulcanización, máquinas de inyección, entre otros). El uso de este material simplifica el proceso de producción de cables resistentes al fuego, reduciendo costos.
Cables resistentes al fuego de silicona ceramizable
La principal aplicación de la silicona ceramizable es en cables eléctricos de media y baja tensión resistentes al fuego, los cuales aseguran el flujo seguro de electricidad durante un incendio. La industria del cable muestra un gran interés en el desarrollo y aplicación de este nuevo material de aislamiento resistente al fuego.
El equipo para producir compuestos de silicona ceramizable es el mismo que se utiliza para la silicona convencional. Este material presenta excelentes propiedades de extrusión y moldeado, lo que permite fabricar cables mediante equipos convencionales de extrusión y vulcanización de silicona sin necesidad de incorporar maquinaria adicional, lo cual reduce significativamente los costos de producción.
Además, la silicona ceramizable conserva su elasticidad a temperatura ambiente y, al quemarse, no se vuelve quebradiza ni se desprende como ocurre con la cinta de mica, pudiendo soportar pruebas de rociado y vibración. Dado que en los últimos años muchos incendios graves en edificios civiles han estado relacionados con los cables eléctricos, la demanda de cables para construcciones resistentes al fuego civiles es elevada. Se prevé un desarrollo importante en el futuro para los cables de media y baja tensión de silicona ceramizable.