Bezpieczne materiały powłok kabli i przewodów

Artykuł sponsorowany przez Lapp

Artykuł został opracowany w ramach kampanii społecznej Bezpieczna elektryczność. Więcej interesujących treści znajdziesz na stronie akcji.

Każdy z nas wie, jak wygląda przewód. Używając żelazka czy też czajnika, mamy z nim do czynienia, chociaż zapewne na co dzień nie zwracamy uwagi na tak „mało istotny” element. Na zewnątrz płaszcz, wewnątrz — jak można się domyślić, znając podstawy fizyki — przewodnik, którym płynie prąd. Dla niewtajemniczonych jest to bardzo nudny produkt.

O czym należy pamiętać dobierając kable i przewody?

Nikt z nas nie zastanawia się, jak dany produkt jest zbudowany, z jakich materiałów. Ma po prostu spełniać swoją podstawową funkcję. Tyle nam wystarczy.

Zdecydowanie inne podejście można zauważyć u kolegów z szeroko rozumianych działów utrzymania ruchu, od których zależy niezawodne działanie poszczególnych maszyn czy też całych linii produkcyjnych w zakładach, przekładający się na końcowy sukces produkcyjny.

W zastosowaniu przemysłowym odpowiedni dobór przewodu bywa kluczowy dla uniknięcia nieprzewidzianej awarii oraz długotrwałej poprawnej pracy. Ze względu na różnorodne środowisko pracy nie jest to łatwe…

Zacznijmy od początku i pomyślmy, czy takie zagadnienia jak:

• odporność na UV,
• odporność na oleje,
• podwyższone temperatury pracy,
• ochrona mechaniczna,
• podwyższona ochrona przed przetarciami,
• ochrona EMC,
• a w końcu palność przewodów

Są istotne i na ile ważne w codziennej pracy danych aplikacji.

Czy potrafimy odpowiednio opisać nasze potrzeby, potrzeby aplikacji, w jakich przewody pracują, oraz odpowiednio takie przewody dobrać?

Środowisko przemysłowe XXI wieku jest bardzo dynamiczne. Linie produkcyjne są zdecydowanie bardziej zwarte, kompaktowe niż miało to miejsce jeszcze kilkanaście lat temu.
Zapewnienie bezpieczeństwa elektrycznego to nie tylko odpowiedni dobór przewodów pod kątem przekroju, obciążalności prądowej, ale także pod kątem odpowiedniej mieszanki opony zewnętrznej oraz izolacji.

Palność przewodów oraz kabli — izolacje z materiałów bezhalogenowych

W naszych rozważaniach skupmy się na palności, która często w naszych doborach jest pomijana.

Nie oznacza to, że pozostałe wyznaczniki doboru, zagrożenia można pominąć.

Podwyższone bezpieczeństwo pożarowe zapewniają materiały bezhalogenowe. Takie rozwiązania znajdziecie w portfolio LAPP.

Kontaktując się z doradcami techniczno-handlowymi, poznacie cały wachlarz rozwiązań bezhalogenowych: od sterowania, systemów PROFIBUS i PROFINET, światłowodów aż po kable infrastrukturalne, potrzebne do zasilania.

Dla zapewnienia pełnej oferty możemy zaproponować również systemy dławienia, węże ochronne, aż po znaczniki na żyły i przewody.

Izolacje z materiałów bezhalogenowych to nie są izolacje niepalne. Pamiętajcie, że wszystko można spalić, zapewniając odpowiednie warunki. Izolacje takie nie zawierają halogenków (VII grupa w układzie okresowym pierwiastków), czyli pierwiastków takich jak brom, chlor, fluor czy jod. Podczas pożaru i palenia izolacji bezhalogenowej, nie wytwarza się ciężki, toksyczny dym o wysokiej kwasowości.

W efekcie spalania materiału bezhalogenowego otrzymujemy dwutlenek węgla i parę wodną (widoczny jako biały dym). Oprócz specjalnych mieszanek mamy grupę znanych materiałów izolacyjnych, które nie zawierają żadnych stabilizatorów ani zmiękczaczy na bazie ciężkich metali: guma silikonowa, poliuretan, polietylen czy też termoplastyczne elastomery.

Producenci stoją w obliczu dylematu. Brom czy chrom są doskonałymi substancjami niepodtrzymującymi płomieni, dlatego są popularne w mieszankach z tworzywami sztucznymi w przewodach.

Jak zidentyfikować kable bezhalogenowe?

W przemyśle kablowym pojawił się szereg wspólnych oznaczeń rynkowych w odniesieniu do identyfikacji kabli bezhalogenowych. W zależności od producenta możemy znaleźć:

• HFFR (Halogen Free Frame Retandant)
• LSZH lub LS0H (Low Smoke Zero Halogen)
• FRNC (Flame Retardant Non Corrosive)
• HF (Halogen Free)

Produkty bezhalogenowe LAPP zawierają w swojej nazwie litere „H”, np.:

• ÖLFLEX® CLASSIC 110 H,
• NHXMH,
• SKINTOP® ST-HF-M

Materiały bezhalogenowe to nie tylko oznaczenia, nazewnictwo, ale przede wszystkim odpowiednie normy:

• IEC 60754-1 (DIN EN 60754-1) – część normy określająca kwasowość gazu, który powstaje podczas palenia materiałów izolacyjnych,
• IEC 60754-2 (DIN EN 60754-2) – to określenie kwasowości poprzez pomiar parametru PH i przewodności. Dla użytkownika jest to informacja, że nasze przewody bezhalogenowe zgodne z IEC 60754-2 utrzymują parametry pH<4,3 i przewodność nie przekracza 10 µS/mm,
• DIN EN 61034-2 – określa metodę pomiaru gęstości dymu palonych przewodów. Biały dym, jak najmniej ograniczający widok ma kluczowe znaczenie dla ewakuacji osób podczas pożaru, działania służb ratunkowych oraz dla systemów monitorowania. Zgodnie z DIN EN 61034 zagwarantowana jest przepuszczalność światła podczas pożaru, wynosząca co najmniej 60%.

Dlaczego przewody bezhalogenowe, materiały bezhalogenowe są ważne dla ochrony przeciwpożarowej?

Podczas spalania tworzyw sztucznych, zwłaszcza popularnego PVC, dochodzi do uwolnienia się halogenów. Halogeny bardzo silnie reagują z wodą (podczas gaszenia pożaru lub ze śliną) tworząc kwasy – chlor staje się kwasem chlorowodorowym, fluor – wysoce żrącym kwasem fluorowodorowym.

Ponadto może powstać mieszanina dioksyn (silnie trujące związki chemiczne). Po dostaniu się do dróg oddechowych – mogą powodować trwałe uszkodzenia z uduszeniem włącznie.

W ciągu ostatnich lat, mam tu na myśli okres 5-10 lat, zmieniły się przepisy dotyczące ochrony przeciwpożarowej.

Właściwości przeciwpożarowe materiałów budowlanych, kabli oraz przewodów

Materiały budowlane są testowane i klasyfikowane pod kątem ich właściwości przeciwpożarowych, w czym ma pomóc wprowadzone odpowiednie rozporządzenie BauPVo EU 305/2011, znane nam jako rozporządzenie w sprawie wyrobów budowlanych, czyli CPR. Rozporządzenie ustanawia jednolite normy dotyczące wyrobów i badań wyrobów budowlanych.

Zgodnie z tym rozporządzeniem, produkty budowlane to wszystkie towary, które są instalowane na stałe w budynkach. W ten oto sposób przewody, zwłaszcza zasilające, w dużej mierze zostały włączone do definicji artykułów budowlanych. Rozporządzenie BauPVo EU 305/2011 obowiązuje od 1 lipca 2017 r. we wszystkich państwach członkowskich Unii Europejskiej.

Jaki jest cel wprowadzenia rozporządzenia?

Celem wprowadzenia wskazanego rozporządzenia jest zminimalizowanie ryzyka pożaru poprzez instalację kabli i przewodów o ulepszonych właściwościach palnościowych. Kable i przewody są klasyfikowane zgodnie z jednolitym, porównywalnym systemem oceny właściwości przeciwpożarowych (a właściwie badania palności).

Rozporządzenie w sprawie wyrobów budowlanych stanowi również podstawę prawną dla oznakowania CE wyrobów i deklaracji właściwości użytkowych producenta.

CPR dotyczy wszystkich budynków, w których kable i przewody są instalowane nieruchomo i na stałe. Należą do nich między innymi:

• Budynki mieszkalne, przemysłowe, handlowe i biurowe
• Szpitale, szkoły i ośrodki rozrywkowe
• Lotniska, dworce kolejowe i podziemne parkingi
• Budynki publiczne, takie jak szkoły lub muzea

Im wyższe ryzyko pożaru i wymagania bezpieczeństwa budynku, tym wyższa musi być klasa ogniowa kabli i przewodów.

LAPP oferuje szereg przewodów klasyfikowanych według CPR do różnych zastosowań.

Zharmonizowana norma CPR EN 50575 określa właściwości przeciwpożarowe przewodów na podstawie 5 kryteriów:

• Rozprzestrzenianie się płomieni
• Wytwarzanie ciepła
• Rozwój dymu
• Tworzenie się kwasów
• Powstawanie płonących kropli

Kryteria te odgrywają kluczową rolę przy przyporządkowaniu do jednej z różnych klas przeciwpożarowych. Podczas testowania właściwości przeciwpożarowych kabla lub przewodu nie wolno przekraczać ściśle określonych przez prawo wartości granicznych w różnych kryteriach.

Klasy przeciwpożarowe kabli oraz przewodów

Przepisy dotyczące wyrobów budowlanych obejmują siedem klas przeciwpożarowych, począwszy od Aca do Fca. Skrót „ca” w odpowiedniej klasie oznacza przewód (z ang. cable).

Oceniane są również trzy inne parametry: powstawanie dymu, powstawanie kwasów i powstawanie palących kropli w następujący sposób:

Rozwój dymu (z ang. smoke) ze stopniami:

• s1 = niska gęstość dymu, zgodnie z EN 61034-2, z dodatkowymi wymaganiami s1a i s1b dotyczącymi gęstości dymu
• s2 = średnie powstawanie dymu
• s3 = nieokreślony, potencjał powstawania silnego dymu

Tworzenie się kwasów (z ang. acid) ze stopniami:

• a1 = nieznacznie korozyjne dymy
• a2 = średnio korozyjne dymy
• a3 = wysoce korozyjne dymy

Powstawanie płonących kropli (z ang. drop) ze stopniami:

• d0 = brak palących się kropli
• d1 = krótkotrwałe powstawanie płonących kropli
• d2 = brak określonej wydajności

Im niższy wskaźnik, tym lepsza ocena.

Poniższa tabela podsumowuje różne klasy ogniowe i ewentualne uzupełnienia klas.

Większość przewodów PVC osiąga niższe: Eca lub Dca, podczas gdy przewody z wysokiej jakości materiałów bezhalogenowych zapewniają znacznie lepsze właściwości i mogą osiągnąć klasy Cca i B2ca. Wymagania klasy Aca są zbyt wysokie, aby zaoferować na tę chwilę ekonomiczny produkt z konwencjonalnymi materiałami termoplastycznymi, jeśli chodzi o izolacje. W praktyce nie jest możliwe osiągnięcie klasy Aca dla przewodów.

W jaki sposób certyfikowany kabel CPR pomaga w ochronie przeciwpożarowej?

Podzielmy pojęcie ochrony przeciwpożarowej na dwa obszary. Pierwszy to zapobieganie pożarom, co zdaje się najlogiczniejszym i najłatwiejszym z rozwiązań. Wszystkie komponenty przewodów powinny przyczyniać się do zapobiegania pożarowi lub jego rozprzestrzenianiu się. Właściwości samogasnące i niepodtrzymujące płomieni są tu bardzo ważne.

Drugi obszar to już ratowanie ludzi z zamkniętych pomieszczeń podczas pożaru – ewakuacja. W tym wypadku bardzo ważnym jest unikanie wysokiego poziomu zadymienia i zdanie sobie sprawy z toksyczności gazów, które utrudniają ludziom ucieczkę.

Zgodność przewodów z CPR jest wykazywana przez zgodność CE i deklarację właściwości użytkowych (DoP). Oba są obowiązkowe dla producenta, jeśli chce wprowadzić na rynek produkty klasyfikowane CPR.

W ofercie LAPP możecie znaleźć ponad 400 pozycji przebadanych według CPR. Są to artykuły o różnych klasach palności oraz o różnych własnościach technicznych. Przykładowo:

• ÖLFLEX® CLASSIC 110 H/CH
• ÖLFLEX® CLASSIC 115 CH
• ÖLFLEX® CLASSIC 130 H
• ÖLFLEX® CLASSIC 130 H BLACK 0,6/ 1 kV
• ÖLFLEX® SERVO 2XSLCH-JB
• H1Z2Z2-K
• ÖLFLEX® HEAT 125 SC
• ÖLFLEX® HEAT 180 SiF A
• ETHERLINE® Cat.7 P
• HITRONIC® HUN
• NHXMH
• N2XH/N2XCH

Projektując „bezpieczne” bezhalogenowe aplikacje, należy pamiętać o odpowiednim doborze akcesoriów do przewodów, takich jak dławnice, węże ochronne, złącza i oznaczniki.

W tym wypadku artykuły te nie podlegają regulacjom CPR, natomiast równie ważne jest czy są z materiałów bezhalogenowych.

Przyjmujemy zasadę, że cała linia przesyłowa jest bezhalogenowa, jeśli jej najmniejszy element również jest bezhalogenowy. Takie podejście powoduje zminimalizowania niebezpieczeństwa podczas ewentualnego pożaru.

Akcesoria bezhalogenowe można odróżnić od standardowych często po kolorze (body lub wkładów czy uszczelek) oraz wczytując się w dokumentację techniczną.

Poniżej przykład dwóch dławnic:

Dławnica kablowa poliamidowa M20 IP68 SKINTOP ST‑M 20x1,5 jasnoszara 53111420

Dławnica kablowa bezhalogenowa M25 IP68 SKINTOP ST‑HF‑M 25x1,5 jasnoszara 53111437

Obie realizują tę samą funkcję – są odpowiedzialne za dławienie (odpowiednie uszczelnienie) przewodów. Natomiast w pełni bezhalogenową jest SKINTOP® ST-HF-M, ze względu na wkład redukcyjny ze specjalnego bezhalogenowego elastomeru (zielony element redukcyjny widoczny na zdjęciu).

Ochronę mechaniczną mogą zapewnić węże ochronne potocznie zwane peszlami, np. z poliamidu, np. SILVYN® RILL PA 6, który również nie zawiera halogenków.

Podsumowanie: o czym należy pamiętać, dobierając kable i przewody?

Jak widzimy, odpowiednia wiedza i pomoc, którą służą nasi pracownicy techniczni, może zdecydowanie pomóc dokonać odpowiedniego doboru przewodów oraz akcesoriów, które zapewnią maksymalne możliwe bezpieczeństwo podczas ewentualnego pożaru.

Jak pokazują statystyki Straży Pożarnej (Biuletyn Informacyjny Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej. Rocznik), instalacja elektryczna oraz nasza nieostrożność to częste przyczyny pożarów.

Wiedząc dodatkowo jak i gdzie układane są przewody: pionowe kanały kablowe, drabinki kablowe, koryta kablowe może nie zawsze zapobiegniemy pożarom, ale na pewno będziemy w stanie ograniczyć skutki takich wydarzeń.

Jeżeli macie jakiekolwiek pytania, wątpliwości co do materiałów, doborów, certyfikatów, przepisów, śmiało zapytajcie naszych ekspertów z Działu Technicznego.

Wspólnie zadbamy o prawidłowe rozwiązania, poszerzające Wasze portfolio każdej inwestycji.

Autor: Krzysztof Ciesielski
Z-ca Kierownika Działu Handlowego/Inż. Ds. Technicznych i Szkoleń
Lapp Kabel Sp. z o.o.