La invención del calorímetro de cono
Existen muchos métodos de ensayo para evaluar el comportamiento de los materiales frente al fuego, como el ensayo de fuente de llama pequeña (ISO 11925-2), el índice de oxígeno (LOI) (ISO 4589-2, ASTM D2863), el ensayo de inflamabilidad horizontal y vertical (UL 94), el ensayo de densidad de humo NBS (ISO 5659-2, ASTM E662). Son en su mayoría métodos de ensayo a pequeña escala que evalúan una propiedad particular de un material, solo evalúan el comportamiento de un material en ciertas condiciones de ensayo y no pueden utilizarse como base para evaluar el comportamiento de un material en un incendio real.
Desde su invención en 1982, el calorímetro de cono ha sido reconocido como un instrumento de ensayo para la evaluación exhaustiva del comportamiento de los materiales frente al fuego.
Tiene la ventaja de ser completo, sencillo y preciso en comparación con los métodos tradicionales. Puede medir no solo la velocidad de liberación de calor, sino también la densidad del humo, la pérdida de masa, el comportamiento a la inflamabilidad y otros parámetros en un ensayo.
Además, los resultados obtenidos del ensayo del calorímetro de cono se correlacionan bien con los ensayos de combustión a gran escala y, por lo tanto, se utilizan ampliamente para evaluar el comportamiento a la inflamabilidad de los materiales y evaluar el desarrollo del fuego.
Cumplimiento de las normas
El calorímetro de cono es uno de los instrumentos de ensayo de fuego más importantes para estudiar las propiedades de combustión de los materiales y ha sido utilizado por muchos países, regiones y organizaciones internacionales de normalización en los campos de los materiales de construcción, los polímeros, los materiales compuestos, los productos de madera y los cables.
ISO 5660-1
ASTM E1354
BS 476 Parte 15
ULC-S135-04
El principio del calorímetro de cono
Liberación de calor
El principio de la liberación de calor se basa en que el calor neto de combustión es proporcional a la cantidad de oxígeno necesaria para la combustión, aproximadamente 13,1 MJ de calor se liberan por kilogramo de oxígeno consumido. Las muestras en el ensayo se queman en condiciones de aire ambiente mientras se someten a una irradiación externa dentro del rango de 0 a 100 kW/m2 y se miden las concentraciones de oxígeno y los caudales de los gases de escape.
Liberación de humo
El principio de la medición del humo se basa en que la intensidad de la luz que se transmite a través de un volumen de productos de combustión es una función que disminuye exponencialmente con la distancia. La oscurecimiento del humo se mide como la fracción de la intensidad de la luz láser que se transmite a través del humo en el conducto de escape. Esta fracción se utiliza para calcular el coeficiente de extinción según la ley de Bouguer. Las muestras en el ensayo se queman en condiciones de aire ambiente mientras se someten a una irradiación externa dentro del rango de 0 a 100 kW/m2 y se mide el oscurecimiento del humo y el caudal de los gases de escape.
Pérdida de masa
Las muestras en el ensayo se queman por encima del dispositivo de pesaje mientras se someten a una irradiación externa dentro del rango de 0 a 100 kW/m2 y se mide la velocidad de pérdida de masa.
Informes
Los datos del ensayo pueden calcularse para la velocidad de liberación de calor por área expuesta o por kilogramo de material perdido durante el ensayo, la liberación total de calor, la velocidad de producción de humo por área expuesta o por kilogramo de material perdido durante el ensayo, la producción total de humo, la velocidad de pérdida de masa y la pérdida total de masa.
Tiempo hasta la ignición sostenida y la extinción, TTI, en segundos
Velocidad de liberación de calor, HRR, en MJ/kg, kW/m2
Velocidad media de liberación de calor en los primeros 180s y 300s, en kW/m2
Velocidad media máxima de emisión de calor, MARHE, en kW/m2.s
Liberación total de calor, THR, en MJ
Pérdida de masa, en g/m2.s
Velocidad de producción de humo, SPR, m2/m2
Producción de humo, TSP, en m2
Aparato de calorímetro de cono
Calentador eléctrico radiante en forma de cono, que produce una salida de irradiación de 100 kW por metro cuadrado.
Dispositivo de control de irradiación y medidor de flujo de calor.
Célula de carga con buen aislamiento térmico.
Sistema de gases de escape con sensor de medición del flujo de aire.
Sistema de muestreo de gases de combustión con el dispositivo de filtrado.
Analizador de gases, incluyendo analizador de concentración de O2, CO y CO2.
Sistema de medición del oscurecimiento del humo.
Sistema de autocalibración.
Sistema de adquisición de datos.
Software de funcionamiento.
Aplicación
Evaluación de las propiedades de combustión de los materiales
Evaluar los riesgos de combustión del material de acuerdo con los datos del ensayo del calorímetro de cono (por ejemplo, HRR, HRR máximo, TTI, SPR, etc.), e identificar los materiales adecuados para su uso en diferentes aplicaciones.
Estudio del mecanismo de retardo de la llama
Mediante ensayos repetidos y la comparación de los datos de los ensayos, se puede optimizar la composición de los materiales para obtener materiales con mejores propiedades de retardo de la llama.
Estudio de modelos de fuego
Mediante el análisis de la velocidad de liberación de calor, la velocidad de liberación de humo de los materiales en combustión, el análisis de tendencias, o la conexión a un modelo de ensayo a escala media (ISO 9705), establecer diferentes tipos de modelos de fuego.
Resumen
El calorímetro de cono ofrece un método para evaluar la velocidad de liberación de calor y la velocidad de producción dinámica de humo de las muestras expuestas a niveles de irradiación controlados especificados con un encendedor externo. Es un instrumento fundamental en los ensayos e investigaciones sobre incendios que son más repetibles, más reproducibles y más fáciles de realizar.
