L'invenzione del calorimetro a cono
Esistono molti metodi di prova per valutare le prestazioni di reazione al fuoco dei materiali, come il Small Flame Source Test (ISO 11925-2), l'Oxygen Index (LOI) Test (ISO 4589-2, ASTM D2863), l'Horizontal and Vertical Flammability Test (UL 94), l'NBS Smoke Density Test (ISO 5659-2, ASTM E662). Si tratta per lo più di metodi di prova su piccola scala che testano una particolare proprietà di un materiale, valutano solo le prestazioni di un materiale in determinate condizioni di prova e non possono essere utilizzati come base per valutare il comportamento di un materiale in un incendio reale.
Dalla sua invenzione nel 1982, il calorimetro a cono è stato riconosciuto come strumento di prova per la valutazione completa delle prestazioni di reazione al fuoco dei materiali.
Presenta il vantaggio di essere completo, semplice e accurato rispetto ai metodi tradizionali. Può misurare non solo il tasso di rilascio di calore, ma anche la densità del fumo, la perdita di massa, il comportamento alla fiamma e altri parametri in un test.
Inoltre, i risultati ottenuti dal test del calorimetro a cono sono ben correlati con i test di combustione su larga scala e sono quindi ampiamente utilizzati per valutare le prestazioni di infiammabilità dei materiali e valutare lo sviluppo dell'incendio.
Conformità agli standard
Il calorimetro a cono è uno degli strumenti di prova antincendio più importanti per lo studio delle proprietà di combustione dei materiali ed è stato utilizzato da molti paesi, regioni e organizzazioni internazionali di standardizzazione nei settori dei materiali da costruzione, dei polimeri, dei materiali compositi, dei prodotti in legno e dei cavi.
ISO 5660-1
ASTM E1354
BS 476 Parte 15
ULC-S135-04
Il principio del calorimetro a cono
Rilascio di calore
Il principio del rilascio di calore si basa sul fatto che il calore netto di combustione è proporzionale alla quantità di ossigeno necessaria per la combustione, circa 13,1 MJ di calore vengono rilasciati per chilogrammo di ossigeno consumato. I campioni nel test vengono bruciati in condizioni di aria ambiente mentre sono sottoposti a un'irradianza esterna compresa tra 0 e 100 kW/m2 e misurando le concentrazioni di ossigeno e le portate dei gas di scarico.
Rilascio di fumo
Il principio della misurazione del fumo si basa sul fatto che l'intensità della luce trasmessa attraverso un volume di prodotti della combustione è una funzione in diminuzione esponenziale della distanza. L'ostruzione del fumo viene misurata come la frazione dell'intensità della luce laser che viene trasmessa attraverso il fumo nel condotto di scarico. Questa frazione viene utilizzata per calcolare il coefficiente di estinzione secondo la legge di Bouguer. I campioni nel test vengono bruciati in condizioni di aria ambiente mentre sono sottoposti a un'irradianza esterna compresa tra 0 e 100 kW/m2 e misurando l'ostruzione del fumo e la portata dei gas di scarico.
Perdita di massa
I campioni nel test vengono bruciati sopra il dispositivo di pesatura mentre sono sottoposti a un'irradianza esterna compresa tra 0 e 100 kW/m2 e misurando il tasso di perdita di massa.
Rapporti
I dati del test possono essere calcolati per il tasso di rilascio di calore per area esposta o per chilogrammo di materiale perso durante il test, il rilascio totale di calore, il tasso di produzione di fumo per area esposta o per chilogrammo di materiale perso durante il test, la produzione totale di fumo, il tasso di perdita di massa e la perdita totale di massa.
Tempo di infiammabilità sostenuta ed estinzione, TTI, in secondi
Tasso di rilascio di calore, HRR, in MJ/kg, kW/m2
Tasso medio di rilascio di calore nei primi 180 secondi e 300 secondi, in kW/m2
Tasso medio massimo di emissione di calore, MARHE, in kW/m2.s
Rilascio totale di calore, THR, in MJ
Perdita di massa, in g/m2.s
Tasso di produzione di fumo, SPR, m2/m2
Produzione di fumo, TSP, in m2
Apparato del calorimetro a cono
Resistenza elettrica radiante a forma di cono, che produce un'irradianza di 100 kW per metro quadrato.
Dispositivo di controllo dell'irradianza e misuratore di flusso di calore.
Cella di carico con buon isolamento termico.
Sistema di scarico gas con sensore di misurazione del flusso d'aria.
Sistema di campionamento dei gas di combustione con dispositivo di filtraggio.
Analizzatore di gas, compresi analizzatori di concentrazione di O2, CO e CO2.
Sistema di misurazione dell'ostruzione del fumo.
Sistema di autocalibrazione.
Sistema di acquisizione dati.
Software operativo.
Applicazione
Valutazione delle proprietà di combustione dei materiali
Valutare i pericoli di combustione del materiale in base ai dati del test del calorimetro a cono (ad esempio HRR, picco HRR, TTI, SPR, ecc.) e identificare i materiali adatti per l'uso in diverse applicazioni.
Studio del meccanismo ritardante di fiamma
Mediante test ripetuti e confronto dei dati dei test, la composizione dei materiali può essere ottimizzata per ottenere materiali con migliori proprietà ritardanti di fiamma.
Studio del modello di incendio
Analizzando il tasso di rilascio di calore, il tasso di rilascio di fumo dai materiali in combustione, l'analisi delle tendenze o il collegamento a un modello di test su scala media (ISO 9705), stabilire diversi tipi di modelli di incendio.
Riepilogo
Il calorimetro a cono offre un metodo per valutare il tasso di rilascio di calore e il tasso di produzione di fumo dinamico dei campioni esposti a livelli di irradianza controllati specificati con un accenditore esterno. È uno strumento fondamentale nei test e nella ricerca antincendio che sono più ripetibili, più riproducibili e più facili da condurre.