TECNOLOGÍA DE MATERIALES CPR APLICADA A LOS CABLES …

TECNOLOGÍA DE MATERIALES CPR APLICADA A LOS CABLES PARA BUQUES

Trabajo Final de Grado

Facultad de Nàutica de Barcelona Universidad Politécnica de Cataluña

Trabajo realizado por:

Francesc Bermúdez Salvador

Dirigido por:

Pau Casals i Torrens

Grado en Tecnologías Marinas

Barcelona, 17/12/2020

Departamento de Ingeniería Electrica

Normativas aplicables a instalaciones eléctricas en buques

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Gracias

Me siento agradecido a la oportunidad de realizar este TFG a Pau Casals por darme la oportunidad de

recuperar este proyecto que tenía en curso. A varios compañeros de trabajo en General Cable que me

guiaron en la información necesaria para realizar este proyecto y en especial a David Gómez Muñoz de

SUMCAB y Erwin Opazo, puesto que me brindaron una ayuda indispensable para este trabajo.

Dar las gracias a mi mujer y mi hijo que son el motor de mi vida.

También le doy las gracias a mis padres porque parte de lo que soy se lo debo a ellos como a mí “yaya”,

que siempre me apoyo de manera vehemente en todo lo que me he propuesto.

Por último, a mis grandes amigos, los hermanos putativos, tanto a Enrique Álvarez Liñán que ya no está

entre nosotros como a Juan Pedro soler Cazorla y otros tantos porque han hecho de esta aventura algo

inolvidable.

Muchas Gracias a todos.


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Resumen

Este TFG trata sobre el análisis de las características en cables instalados en buques y unidades

en alta mar.

Donde estudiaremos las causas que promueven esta evolución de las normas, para ello

describiremos una serie de accidentes como antecedentes, en los cuales se hace obvio que la

normativa anterior estaba desfasada y que la actual mejora la seguridad en los buques, en caso

de producirse un incendio, los cables no emitan humos que impidan la visibilidad ni generen

humos tóxicos dentro del buque, para que toda persona que esté dentro del buque pueda

evacuar de la manera más segura, se hace evidente que se necesita una ampliación de requisitos

en las normas aplicables en las SSCC que regulen las condiciones de propagación y emisiones en

incendios dentro de un buque.

Pasando por una explicación de los que es un cable, para seguir describiendo todas las

características que deben de cumplir los cables, según la normativa vigente en nuestro país, para

su instalación y acabando por describir cuales son las pruebas que deben pasar para considerarse

aptos para su instalación.


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Abstract

In this TFG write about applied standards and his test in cables installed on ships and offshore units, then

will study the causes they promote this evolution of the standards. For it I will describe differents accidents

where it was obvious that the previous standards were outdated and that the new need a small extension.

The new standards prevents black fumes and prevents intoxications by the toxic fumes but need prevents

spread of fire with inflamed particles.

Beginning by a small explanation that where is the wire to be continued describing all characteristics the

wire must have to comply with currents standards. And describe others standards that will be positive

and others improvements.


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Tabla de contenidos

GRACIAS III

RESUMEN IV

ABSTRACT V

TABLA DE CONTENIDOS VI

LISTA DE FIGURAS IX

LISTADO DE TABLAS X

LISTADO DE ECUACIONES XI

GLOSARIO ACRÓNIMOS XII

1 . PREFACIO XIV

1.1 MOTIVACIÓN PERSONAL XIV

1.2 OBJETIVO DEL TRABAJO XIV

1.3 QUE ES LA NORMATIVA CPR XIV

1.4 A QUE TIPOS DE CABLES AFECTA (O ÁMBITO DE APLICACIÓN) XV

1.5 ANTECEDENTES XV

1.5.1 ANÁLISIS DOS CASOS RELEVANTES EN BUQUES CON BANDERA ESPAÑOLA. XVI

1.5.2 ANÁLISIS DATOS OBTENIDOS UE. XVII

1.6 NORMAS UTILIZADAS EN ESTE PROYECTO XXI

2 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE UN CABLE XXIII

3 CONDUCTORES. 24

4 REQUISITOS DE LOS RECUBRIMIENTOS 30

4.1 REQUISITOS PARA CABLES NO ARMADOS, UNIPOLARES Y SIN CUBIERTA (EXCLUYENDO 1,8/3KV) 30

4.2 CARACTERÍSTICAS DE LOS RECUBRIMIENTOS (EXCLUYENDO 1,8/3KV) 31

4.3 EN CASO DE NECESITAR PROTECCION EXTRA 34

4.3.1 CUBIERTA INTERIOR 35

4.3.2 ARMADURA DE TRENZA 38

4.3.3 CUBIERTA EXTERIOR 40

MATERIAL DE LA CUBIERTA 40

EL ESPESOR DE LA CUBIERTA EXTERIOR 41


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5 ENSAYOS 44

5.1 PRUEBA RESISTENCIA CONTRA EL FUEGO 44

5.1.1 MUESTRA DEL ENSAYO Y DETERMINACIÓN DE NÚMERO DE TROZOS 44

5.1.2 MONTAJE DE LA MUESTRA 44

5.1.3 EQUIPO DE PRUEBA 44

5.1.4 ENSAYO 45

5.1.5 EVALUACIÓN DE RESULTADOS 45

5.2 PRUEBA RESISTENCIA PROPAGACIÓN DE LA LLAMA 46

5.2.1 NUESTRA Y DETERMINACIÓN DE NUMERO DE TROZOS 46

5.2.2 MONTAJE DE LA NUESTRA DE ENSAYO 46

5.2.3 EQUIPO DE PRUEBA 47

5.2.4 ENSAYO 48

5.2.5 EVALUACIÓN DEL ENSAYO 48

5.3 ENSAYO DE PROPAGACIÓN DE LA LLAMA 49

5.3.1 MUESTRA DE ENSAYO 49

5.3.2 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE TROZOS DE CABLE 51

5.3.3 MONTAJE DE LA MUESTRA DE ENSAYO 52

5.3.4 EQUIPO DE LA PRUEBA 55

5.3.5 ENSAYO 57

5.3.6 EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS 59

5.4 PRODUCCIÓN DE HUMO OPACO 60

5.4.1 MUESTRA 60

5.4.2 MONTAJE Y EQUIPO 60

5.4.3 ENSAYO 62

5.4.4 EVALUACIÓN DE RESULTADO 62

5.5 CLASIFICACIÓN POR LA CAÍDA DE PARTÍCULAS INFLAMADAS 63

5.5.1 MUESTRA Y DETERMINACIÓN DE NUMERO DE MUESTRAS 63

5.5.2 MONTAJE Y EQUIPOS 64

5.5.3 ENSAYO 66

5.6 CLASIFICACIÓN POR LA ACIDEZ 67

5.6.1 MUESTRA Y NUMERO DE MUESTRAS 67

5.6.2 EQUIPOS Y MONTAJE 67

5.6.3 ENSAYO 68

5.6.4 EVALUACIÓN 68

5.7 TABLA PARA FACILITAR LA CLASIFICACIÓN 70

6 ANÁLISIS DE COSTES 72

6.1 ANÁLISIS DE COSTES DE LA REALIZACIÓN DE ESTE TFG 72

6.2 ANÁLISIS DE COSTES DE I+D 72

6.3 ANÁLISIS DE COSTES DE COMPRA A CLIENTE FINAL 73


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7 CONCLUSIONES 74

7.1 VARIACIONES EN EL PROCESO DE FABRICACIÓN DE LOS CABLES 74

8 PROPUESTAS DE MEJORA 77

8.1.1 DISPOSICIÓN ACTUAL DE LOS CABLES 77

8.1.2 ANÁLISIS DEL FUEGO/INCENDIO 77

8.1.3 ALTERNATIVA A LA POSICIÓN FÍSICA DEL TENDIDO ELÉCTRICO 78

8.1.4 ALTERNATIVA A LA PROTECCIÓN A LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA 79

WEBGRAFÍA 83

BIBLIOGRAFÍA 85


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Lista de Figuras

Figura 1. Ratio de accidentes de cargueros grandes. (Casals, 2017) ....................................................... xviii

Figura 2. Causas de Incendios en cámara de máquinas (Casals, 2017) ...................................................... xix

Figura 3.Foto de un cable unipolar (General Cable, 2018)....................................................................... xxiii

Figura 4.Ensayo Norma UNE IEC 60331 ..................................................................................................... 45

Figura 5.Disposición de la llama para realizar el ensayo 60332-1-2 (sab-cables) ...................................... 46

Figura 6. Cámara de prueba para la propagación de la llama y su quemador. .......................................... 47

Figura 7.Es la distancia máxima que debe tener el haz de Muestras (Obtenido en la norma IEC 60332-3-

24). .............................................................................................................................................................. 53

Figura 8.. Muestra de cómo sería necesario en caso de necesitar dobles filas (obtenido en la norma IEC

60332-3-24). ............................................................................................................................................... 54

Figura 9.Montaje de una escalera de cable de unos 20mm de diámetro. ................................................. 54

Figura 10.Aquí se aprecia que la distancia que hay entre los cables es el equivalente aproximado al

diámetro del cable...................................................................................................................................... 55

Figura 11.Cámara donde se instala la escalera, para realizar la operación de quema del cable. .............. 56

Figura 12.Quemador Utilizado en los ensayos de hasta 30kw. .................................................................. 57

Figura 13. Imagen en donde se observa como el material de recubrimiento de los cables es combustible

(obtenida de la página web de top cable). ................................................................................................. 58

Figura 14. Imagen obtenida del blog, en la que se observa las diferencias que hay entre un material de

recubrimiento que sea no propagador de la llama en el caso de la escalera de la izquierda o material que

sea combustible en el caso de la derecha blog de TC ................................................................................ 58

Figura 15. Interior de la cámara para realizar la clasificación por humos opacos. ................................... 61

Figura 16. Máquina que detecta las partículas inflamadas ........................................................................ 65

Figura 17. Diagrama completo del sistema para detectar la existencia de partículas incandescentes en los

humos. ........................................................................................................................................................ 66

Figura 18.Elemento para la realización de la, horno tubular. IEC 60754-2 ................................................ 68

Figura 19. Instalación eléctrica de un barco, Bomba del artículo Uso de cables libres de bajo humo y

halógenos para diseño de seguridad .......................................................................................................... 77

Figura 20.Ensayo de incendio en una estancia cerrada (Más Que Detectores, 2015) ............................... 78

Figura 21. Canalización de ventilación de chapa galvanizada. (Conductiver, 2020) .................................. 79

Figura 22. Conducto rectangular de protección interna. (Conductiver, 2020) .......................................... 80

Figura 23. Conducto rectangular de protección externa. (Conductiver, 2020) ......................................... 80


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Listado de Tablas

Tabla 1. Accidentes relacionados con el fuego en buques. (Fuente EMSA 2010-2015) ........................... xvii

Tabla 2.Frecuencia de incendios en buque con ayuda externa,2000-2015 ( BALTIC SEA MIRG, 2016) ..... xx

Tabla 3. Tensiones mínimas (UNE-IEC, 2017) ............................................................................................. 25

Tabla 4. Conductores de un solo alambre para cables unipolares y multipolares ..................................... 26

Tabla 5. Conductores de varios alambres cableados para cables unipolares y multipolares (Cu) ............. 27

Tabla 6. Conductores de clase 2 de varios alambres cableados para cables unipolares y multipolares ... 28

Tabla 7. Con aislamientos ........................................................................................................................... 30

Tabla 8. Cables no armados con una o dos cubiertas ................................................................................ 31

Tabla 9. Valores de resistencia y resistividad según materiales ................................................................ 32

Tabla 10. Resistencia máxima del hilo de drenaje respecto la sección nominal del conductor ................ 34

Tabla 11. Abreviatura de los materiales a utilizar ...................................................................................... 35

Tabla 12. Temperaturas máximas de los conductores por el tipo de recubrimiento ................................ 35

Tabla 13. Coeficientes de cableado respecto número de conductores aislados ....................................... 37

Tabla 14. Sección del alambre respecto el diámetro ficticio ...................................................................... 39

Tabla 15. Tipo de material respecto su abreviatura. .................................................................................. 40

Tabla 16. Temperaturas máximas respecto el tipo de aislamiento ........................................................... 41

Tabla 17. Tiempos de ensayo respecto el diámetro del cable. ................................................................. 48

Tabla 18. Resumen de las condiciones de ensayo ...................................................................................... 51

Tabla 19. Determinación del número de muestras de cable son necesarios para realizar el ensayo. ..... 60

Tabla 20. Tabla de clasificación de los cables según los resultados de las pruebas realizadas .................. 70

Tabla 21. Valoración económica de la realización informe TFG. ............................................................... 72

Tabla 22. Valoración económica de los precios de los cables. .................................................................. 73


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Listado de ecuaciones

Ecuación 1. fórmula para la obtención de la tensión asignada .................................................................. 24

Ecuación 2. Cálculo de la resistencia del conducto .................................................................................... 25

Ecuación 3. Cálculo diámetro relativo con diferentes secciones en un cableado ..................................... 38

Ecuación 4. Cálculo de la densidad del recubrimiento............................................................................... 39

Ecuación 5.Cálculo de la densidad de recubrimiento ................................................................................ 40

Ecuación 6.Cálculo de espesor de la cubierta exterior para cables no armados o armados de una sola

cubierta ...................................................................................................................................................... 42

Ecuación 7.Cálculo de espesor de la cubierta exterior en cables no armados de la doble cubierta. ........ 42

Ecuación 8. Cálculo de espesor de la cubierta exterior en cables armados con doble cubierta ............... 42


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Glosario acrónimos

CEE: Comunidad Económica Europea.

CENELEC: Comité europeo para la estandarización electrotécnica.

Convenio SOLAS: Seguridad de la vida humana a en el mar (IMO).

CPR: Siglas en inglés (Construction Products Regulation), hace referencia al conjunto de normes o

modificación.

DF: diámetro ficticio.

DNV: Det Norske Veritas, Sociedad de Clasificación con sede en Noruega.

Dr: diámetro relativo.

EMSA: Siglas en inglés European Maritime Safety Agency.

EN: Siglas en inglés (European Norm).

EPR: Goma de etileno-propileno.

HEPR: Goma etileno-propileno de alto módulo o grado.

HF 90: Polietileno reticulado libre de halógenos.

IACS: International Association of Classification Societies.

IEC: Siglas en inglés (International Electrotechnical Comission).

IEE: Informe de evaluación de edificios.

LS0H: Siglas en inglés (low smoke zero halogen).

PVC: Polivinilo de cloruro, material utilizado antiguamente como recubrimiento de los cables eléctricos.

RAE: Real Academia Española de la lengua.

RITA: Sociedad de clasificación con sede en Italia.

S95: Goma de silicona reticulada.

SPR: Producción máxima de humo.

SSCC: Sociedades de clasificación.

TPO: Es un elastómero termoplástico, utilizado en la actualidad para el recubrimiento de cables eléctricos.

TPR: Es un elastómero termoplástico, utilizado en la actualidad para el recubrimiento de cables eléctricos.

TSP: Producción total de humo.

UE: Unión Europea.

XLPE: Polietileno reticulado de alta densidad.


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1 . Prefacio

1.1 Motivación personal

El motivo por el cual me decido a realizar este trabajo, es por el reiterado comentario entre profesionales

del sector marino y los profesores, que en la vida facultativa detallan que uno de los mayores peligros que

pueden suceder en los buques es un incendio, donde se dedican numerosos esfuerzos en reglamentación

para la construcción de barcos y sistemas de control de incendios. Además de estas quejas, se tiene en

cuenta que los cambios de normativa que son realmente sustanciales, siempre vienen precedidos de

algún accidente con repercusión, por los cuales los analizaremos para entender la situación actual.

1.2 Objetivo del Trabajo

Este Trabajo tiene como objetivo dar detalles de las características que debe reunir un cable para

considerarse apto en la instalación según las normativas actuales, siendo la norma de referencia la UNE-

EN 60092, además detallaremos los motivos por los cuales es necesaria esta nueva normativa, sus causas

o antecedentes y las comparativa con la norma comúnmente llamada CPR.

1.3 Que es la normativa CPR

El reglamento de Productos para la construcción o CPR es el reglamento (UE) nº305/2011 de 9 de marzo

de 2011 y publicado el 4 de abril de 2011 en el Diario Oficial de la Unión Europea por el que se establecen

condiciones armonizadas para la comercialización de productos de construcción y se deroga la Directiva

8g/ 106 CEE del Consejo ,es según la legislación europea, características esenciales armonizadas que todos

los productos destinados a su instalación de forma permanente en proyectos de nueva construcción a

partir del 1 de Junio de 2017, siendo el ámbito de aplicación en todos los países de la comunidad europea.

Por su naturaleza jurídica, es de obligado cumplimiento, para todos los afectados, administración,

fabricante, distribuidores, usuarios, etc. Debiéndose adaptar toda la normativa y legislación en la Unión

Europea.

Encontramos en la página 47 de la norma en el mencionado Diario Oficial, recogiendo los requisitos

aplicables para la implementación de la CPR al sector del cable.


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1.4 A que tipos de cables afecta (o ámbito de aplicación)

En el diario oficial de la UE nº305/2011 delimita que estas características se aplican a cables de energía

de campo no radial para instalaciones en buques y unidades en alta mar con aislamiento sólido extruido,

cuya tensión asignada es (0,6/1(1,2) kV o 1,8/3(3,6) kV) destinados a instalaciones fijas.

Incluyendo los cables diseñados para mantener la integridad de circuito durante un incendio.

1.5 Antecedentes

La organización internacional IMO crea el convenio SOLAS, siendo el convenio internacional para la

seguridad de la vida en el mar, el SOLAS mediante los períodos de sesiones, proponen normas de

aplicación conjunta a los organismos internacionales como el IACS o las SSCC, haciendo normas aplicables

a las nuevas construcciones, con mejoras en seguridad.

El SOLAS tiene diferentes puntos en la regla número dos, en las que detalla cual es el objetivo de estas

normes y que propician la norma CPR, enumero a continuación los puntos vitales. (IMO)

2.1.3 tiene como objetivo reducir los peligros para la vida humana que puede presentar un

incendio.

2.1.4 contener, controlar y eliminar el incendio y las explosiones en el comportamiento de

origen

2.1.5 facilitar a los pasajeros y a la tripulación medios de evacuación adecuados y fácilmente

accesibles.

Como prescripciones funcionales enumeramos.

2.2.3 utilización restringida de materiales combustibles.

2.2.5 contención y extinción de cualquier incendio en la zona de origen;

2.2.6 protección de las vías de evacuación y de acceso para la lucha contra incendios;

Teniendo en cuenta estas prescripciones del SOLAS y las sociedades de clasificación o IACS entre

otras, la Unión europea, con ánimo de aumentar la Seguridad, se acoge a un reglamento sobre

construcción de los cables (o normativa CPR) en relación con su comportamiento frente al fuego, en

dónde se mide la reacción frente al fuego, la resistencia al fuego y las emisiones de sustancias


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peligrosas, aplicables directa o indirectamente a todas las nuevas Construcciones, ya sean terrestres

o marinas, que entra en vigor el 1 de julio de 2017 siendo de obligado cumplimiento.

La UNE-IEC 60092-353 explican las características obligatorias que deben de cumplir los cables en las

nuevas construcciones que se catalogan según los resultados obtenidos en unas pruebas

estandarizadas, se clasificarán de la letra “A” a la “E”, siendo la letra “A” la clasificación obtenida con

los mejores resultados y la letra “E” con los peores resultados.

Particularmente varios expertos en el ámbito analizan, reforzando la necesidad de la normativa en

artículos describiendo los motivos de la necesidad de la utilización de cables LS0H para el uso marino. En

los que en un artículo publicado el 27.9.2017 (Casals, 2017), que comparte la motivación anteriormente

expuesta, pero en la que añade y complementa de una manera muy acertada, comparando que los cables

con cubierta de PVC son asociados con altos niveles de humo el cual es un riesgo respecto los cables LS0H

que podrían prestar una Seguridad extra tanto a las persones como a los equipos en caso de incendio.

Como complemento al marco regulatorio, se han realizado ensayos de fuego en el laboratorio de pruebas

de la UPC, determinado la reducción del riesgo y mejorando respecto el uso de cables con cubierta de

LS0H en vez de PVC, mejorando la Seguridad y la eficiencia al ser afectados en un incendio. (Casals, 2017)

Respecto a las Sociedades de Clasificación, como ejemplo la DNV (Det Norske Veritas), Lloyd’s Register,

RITA, describen en sus condiciones para la construcción de los buques, concretamente la normativa que

debe cumplir la instalación eléctrica. En las reglas que emite DNV y que deben de cumplir para obtener

la clasificación con las características que emite DNV, dónde se describen las condiciones que deben de

poseer los cables respecto al fuego, determina que los ensayos a la resistencia al fuego de los cables deben

de ser los requerimientos de la norma IEC 60331 categoría A. y la norma IEC 60332. (Det Noske Veritas,

2016)

DNV hace referencia a la IACS UR E15 rev3 (IACS, 2014), en la que ratifica la utilización de la 60331-1/-2.

Ensayos para cables eléctricos bajo condiciones de incendio. Integridad del circuito. Parte 1: Método de

ensayo para incendios con descarga eléctrica a una temperatura de al menos 830 ° C para cables de voltaje

nominal de hasta 0,6/1,0 kV inclusive, y con un diámetro total superior a 20 mm (UNE- EN, IEC, 2018)

1.5.1 Análisis dos casos relevantes en buques con bandera española.

El primer caso que consideramos es el ferry Ciudad de Valencia que el 8 de noviembre de 1975 y a punto

de su desguace sufre un incendio de grandes proporciones, supuestamente por una chispa en el sistema

eléctrico en el salón bar de primera clase. Que se propagó presumiblemente por la combustibilidad de los

cables instalados en el buque, y que paso entre cubiertas y mamparos, propagándose a lo largo del buque.

(Carranza, 2016)

En segundo caso considerado es del incendio del ferry Sorrento, que a las 13:50 del 28 de abril de 2015 y

que ya sucedió posterior a la designación de la norma, pero que refuerza la necesidad de la norma basada

en la CPR, en el que según la investigación, ocurrió por un cortocircuito en un coche en la cubierta


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principal, y este se propagó por el buque gracias entre otros a la combustibilidad de los recubrimientos

utilizados en los buques, que ayudó a su propagación. (Carranza, 2016)

1.5.2 Análisis datos obtenidos UE.

En una revisión que realizan entre ellos la Lloyd Register en 2013, Det Norske Veritas en 2013, EMSA en

2015 MAIB en 2013 y Kuehmayer en 2018, muestran una relación de los accidentes sucedidos en el mundo

marino resaltando los tipos de accidentes analizando el impacto de ellos y estos difieren los unos de los

otros. (Casals, 2017)

En Aguas de la Unión Europea sucedieron aproximadamente 3400 accidentes marinos con 3025 bajas en

este periodo y de estos, el 14% fue debido a incendios y explosiones, eso equivale a 476 accidentes según

la EMSA en 2015, aún sin ser uno de los incidentes más habituales, es uno de los más peligrosos y que si

se detecta a tiempo la tripulación puede evitar daños mayores tomando medidas inmediatas. (Casals,

2017)

Tabla 1. Accidentes relacionados con el fuego en buques. (Fuente EMSA 2010-2015)

Fuego o

explosiones

2007 2008 2009 2010 2014

Buques de carga 29 26 30 17 n/a

Petroleros 11 11 2 7 n/a

Portacontenedores 3 4 2 4 n/a

Buques de pasaje 17 17 11 30 n/a

Buques de pesca 16 14 9 15 n/a

Otro tipo 15 17 13 10 n/a

Total 91 89 67 83 152

En la tabla 1 se muestran los incendios y explosiones en buques dentro de la UE. (Casals, 2017)


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Figura 1. Ratio de accidentes de cargueros grandes. (Casals, 2017)

En la Figura 1, se crea un listado de los accidentes con un fuego como protagonista y pertenecientes

únicamente de los buques de gran tamaño, perteneciente a las categorías de mayor tamaño como

aframax, suezmax y mayores de very large cargo crudo acotado entre los años 1973 y 2003. En la gráfica

(Figura 1) vemos como hay una disminución del accidente con incendio en estos barcos, en la época de

estudio.

También se detecta que 2/3 partes de los incendios son iniciados en la sala de máquinas, como segunda

coincidencia más numerosa los incendios se inician en los espacios dedicados a la mercancía y por último

en los espacios de la tripulación.

En el caso de los buques de pasaje, dónde conviven pasaje y tripulación tiene una mayor importancia el

mejorar las prestaciones de los cables, puesto que la toxicidad y el humo negro generado por los cables

impide la correcta evacuación, debido a las condiciones adversas y la escasa formación convierte en

personal vulnerable los pasajeros, multiplicando la posibilidad de pérdidas humanas, siendo esto un

aspecto clave para la seguridad en el buque. En esta zona del buque resulta crucial la utilización de

materiales apropiados. Un incendio en la sala de máquinas también tiene un riesgo añadido puesto que

hay combustibles, gases y aceites que pueden generar una situación crítica en el buque, pero en ella

solamente transita una cantidad mínima y controlada de personal.


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Figura 2. Causas de Incendios en cámara de máquinas (Casals, 2017)

En varias investigaciones determinan que más de la mitad (aproximadamente un 55%) de los incendios

en buques, fueron ocasionados por problemas eléctricos y/o cables que debido a algún deterioro por

roces o golpes. Además, se tiene que tener en cuenta que en un buque los cables están sometidos

vibraciones, humedad elevada y pueden estar en contacto con aceites y combustibles, frío, calor e incluso

temperaturas extremas.

Los incendios con causas eléctricas a bordo presumiblemente se deben a cortocircuitos provocados por

sobrecarga o malos contactos en las conexiones, pudiendo ser un error de diseño como un mal

dimensionado de las secciones de los cables y/o fallos en las protecciones instaladas en el circuito de

alimentación. Deberemos de tener en cuenta que es importante trincar los electrodomésticos y todo

aquello que esté conectado a la corriente para evitar tirones o movimientos bruscos en los cables.

Si bien es cierto que las ampliaciones en los sistemas de detección junto con sofisticación de los mismos,

ayuda a que se detecte con mucha más rapidez un fuego y se pueden prevenir que no evitar incidentes

mayores, pero es de vital importancia minimizar el impacto de un incendio en el cableado eléctrico, así

como evitar/minimizar su propagación mediante el cableado eléctrico.

El convenio SOLAS invita a las SSCC como el LLoyd’s Register, Bureau Veritas, DNV por ejemplo a

establecer requisitos nuevos para las instalaciones eléctricas, de ese resultado normas que regulan las

características que deben de reunir los diferentes componentes de los cables, como los materiales

aislantes eléctricos y los materiales de cubierta. En este documento haremos un enfoque de las

prestaciones eléctricas que deben de reunir los cables instalados en buques e instalaciones en alta mar.

El propósito principal del artículo es el mismo que el de este trabajo, substituir los materiales

anteriormente utilizados, por materiales LS0H, y si cabe más cuando están agrupados. (Casals, 2017)

56%14%

14%

7%

Derrame aceite caliente en el suelo Accidentes en la caldera Fallo de componentes Soldaduras


20

Obtenemos algunos datos más actualizados en otros artículos que serán detallados a continuación.

Tabla 2.Frecuencia de incendios en buque con ayuda externa,2000-2015 ( BALTIC SEA MIRG, 2016)

European Ship Fires-Frecuency-Location-External Help Used

Tipos de buques Números de

explosiones/

incendios

2000-2015

En mar En puerto Cuántos de ellos

han requerido

ayuda exterior

Buques de pasaje/

Crucero

33 21 12 At Sea 4

At Port 5

Ropax 99 84 15 At Sea 16

At Port 7

Ro-ro 30 19 11 At Sea 7

At Port 6

Cargo 238 130 108 At Sea 33

At Port 50

Buques de pesca 40 28 12 At Sea 9

At Port 6

Tanker 82 48 34 At Sea 10

At Port 17

Suport 41 25 16 At Sea 9

At Port 8

Otros 7 4 3 At Sea 0

At Port 2

TOTAL 570 359 211 Total 189

En 2014 de los 74 incendios que hubo en buques de la UE, de los cuales 10 fueron graves con uno o más

accidentados o incluso muertes. Durante el período de 2004-2014, hubo un total de 799 incendios en

buques de los cuales un 10% fueron graves. En estos datos no están incluidos los buques de menos de

300 toneladas brutas, puesto que no se consiguen suficientes datos objetivos contrastables cuando el

desplazamiento es menor.


21

De los incendios nombrados anteriormente analizamos 570 casos únicamente, en los cuales la tripulación

por sí sola no consiguió apagarlo ella sola. La mayoría de los casos sucedió en buques de carga siendo del

total analizado el 42% aproximadamente. ( BALTIC SEA MIRG, 2016)

1.6 Normas utilizadas en este proyecto

IEC 60695-11-2:2018, Ensayos relativos a los riesgos del fuego

IEC 60050-461:2009, Vocabulario electrotécnico internacional Parte 461: Cables eléctricos.

IEC 60092-350:2014, Instalaciones eléctricas en buque. Parte 350: Construcción general y métodos de

ensayo de cables de energía, control e instrumentación para buques y aplicaciones en alta mar.

IEC 60092-353:2017, Instalaciones eléctricas en buques, Parte 353: Cables de energía para tensiones

asignadas 1kV y 3kV.

IEC 60092-360:2015, Instalaciones eléctricas en buques. Parte 360: Materiales de asilamiento y cubiertas

para cables de energía, control, instrumentación y telecomunicación instalados en buques y unidades en

alta mar.

IEC 60228:2005, Conductores de cables aislados.

IEC 60331-1:2018, Prueba de cables eléctricos en condiciones de incendio. Integridad del circuito. Parte

1: Método de ensayo para incendios con choque a una temperatura de al menos 830ºC para cables o

voltaje nominal e incluyendo 0,6/1 kV y con un diámetro total superior a 20mm.

IEC 60331-2:2018, Pruebas de cable eléctrico en condiciones de incendio, Integridad del circuito. Parte 2:

Método de ensayo para incendios con choque a una temperatura de al menos 830ºC para cables de

voltaje nominal de hasta 0,6/1kV y con un diámetro total no excitando 20mm.

IEC 60331-21;1999, Métodos de ensayo para cables eléctricos sometidos al fuego, Integridad de los

circuitos. Parte 21: Procedimientos y requisitos. Cables de tensión asignada hasta 0,6/1 kV inclusive.

IEC 60332-1-2:2005, Métodos de ensayo para cables eléctricos y cables de fibra óptica sometidos a

condiciones de fuego. Parte 1-2: Ensayo de resistencia a la propagación vertical de la llama para un

conductor individual asilado o cable. Procedimiento para llama premezclada de 1kW.

IEC 60332-3-22:2019, Métodos de ensayo para cables eléctricos y cables de fibra óptica sometidos a

condiciones de fuego. Parte 3-22: Ensayo de propagación vertical de la llama de cables colocados en capas

en posición vertical. Categoría A.

IEC 60754-1:2014, Ensayo de los gases desprendidos durante la combustión de materiales procedentes

de los cables. Parte 1: Determinación del contenido de gases halógenos ácidos.

IEC 60854-2;1986, Ensayo de los gases desprendidos durante la combustión de materiales procedentes

de los cables. Parte 2: Determinación de la acidez (por medida de pH) y la conductividad.

IEC 61034-2:2005, Medida de la densidad de los humos emitidos por cables en combustión bajo

condiciones definidas. Parte 2: Procedimientos de ensayos y requisitos.


22


23

2 Características generales de un cable

Según la RAE, un cable es un cordón formado con varios conductores aislados unos de otros protegidas

generalmente por una envoltura flexible y resistente. (RAE, 2020)

Figura 3.Foto de un cable unipolar (General Cable, 2018)

La definición que aporta la RAE resulta incompleta, faltaría detallar más características, debido que un

cable puede tener múltiples propiedades o complementos para cubrir las necesidades actuales.

Daría a continuación una definición más completa de lo que es un cable.

Un cable es un elemento que sirve para transportar energía o información, desde extremo de este al otro

mediante un elemento metálico siendo los más comunes cobre, aluminio, acero o aleaciones de los

anteriores para transportar energía y datos, utilizando por ejemplo fibra de vidrio para transportar datos,

siendo denominados ambos casos como “Cuerda” o conductor.

Además, este conductor o haz de conductores puede ser aislado/protegido con una o varias capas para

así añadir propiedades que hoy en día pueden ser necesarias, como evitar pérdidas de energía en el

transporte y estos sean más seguros, mejorando sus prestaciones de resistencia al fuego, golpes, dando

características para anti roedores, anti termitas o capacidad elástica y/o maleabilidad.

Normativas aplicables a instalaciones eléctricas en buques.

24

3 Conductores.

Procedemos a detallar la formula con la que se realizan los cálculos para dimensionar los

conductores y la resistencia ejercida para su paso la energía según la norma IEC 60092-350, se

aplica a cables de energía de campo no radial para instalaciones en buques y unidades en alta

mar con aislamiento sólido extruido de tensiones de 0,6/1 kV hasta 1,8/3 (3,6) kV. (UNE-IEC,

2017)

Siendo la designación de la tensión designada de la siguiente manera:

𝑼𝒐

𝑼(Um)

Ecuación 1. fórmula para la obtención de la tensión asignada

Donde

U0 la tensión asignada a la frecuencia industrial entre cada uno de los conductores y la

pantalla eléctrica o tierra, para la cual se ha diseñado el cable.

U es la tensión asignada a frecuencia industrial entre conductores

Um Es el valor máximo de la tensión de red para la cual el equipo puede ser utilizado, o

comúnmente llamado tensión de pico.

Los conductores deben de estar construidos en cobre recocido desnudo o recubierto por una

capa metálica.

Estos pueden ser circulares, compactados o no compactados, para todas las secciones,

permitiéndose sectoriales a partir de 10 mm2.


25

Tabla 3. Tensiones mínimas (UNE-IEC, 2017)

U(V) Sección nominal mínima(mm2)

250

1000

3000

6000

10000

15000

20000

30000

0,5

1,0

10

10

16

25

35

50

Para sistemas de instalaciones fijas se recomiendan cables de clase 2, pero para facilitar la

instalación se podrán utilizar cables clase 5 denominados flexibles, siendo estos últimos

adecuados para flexiones frecuentes durante el servicio.

Para calcular la resistencia de los conductores debemos de aplicar una fórmula para realizar las

comprobaciones.

Siendo la fórmula:

𝑹 = 𝝆 ∗𝑳

𝑺

Ecuación 2. Cálculo de la resistencia del conducto


26

Siendo:

R la resistencia en (Ω)

ρ la resistividad del material(Ω*mm2/m);

siendo esta de un valor de 1,8*10-8 para

el cobre a una temperatura de 20ºC.

S superficie en mm2 de la sección transversal del

cable

L longitud en metros del conductor

Con la intención de facilitar el trabajo aquí realizamos una tabla con los valores obtenidos en

cada sección comercial.

Tabla 4. Conductores de un solo alambre para cables unipolares y multipolares

Resistencia máxima del conductor a 20ºC

Sección Nominal

(mm2)

Conductores de cobre de sección circular Conductores circulares o sectoriales

de aluminio desnudo o recubierto de

una capa metálica o revestido de un

metal (Ω/km)

Desnudo (Ω/km) Recubierta capa

metálica (Ω/km)

0,5 36 36,7

0,75 24,5 24,8

1 18,1 18,2

1,5 12,1 12,2


27

2,5 7,41 7,56

4 4,61 4,70

6 3,08 3,11

10 1,83 1,84 3,08

16 1,15 1,16 1,91

25 0,727(b) 1,20

35 0,524 0,868

50 0,387 0,641

70 0,268 0,443

95 0,193 0,320

120 0,153 0,253

150 0,124 0,206

185 0,101 0,164

240 0,0775 0,125

300 0,0620 0,100

400 0,0465 0,0778

500 0,0605

630 0,0469

Tabla 5. Conductores de varios alambres cableados para cables unipolares y multipolares (Cu)

Sección

Nominal

Número mínimo de alambres del conductor Resistencia máxima del conductor a 20ºC

Conductor

circular no

compacto

Conductor

circular

compacto

Conductor

sectorial

Alambres

desnudos(Ω/km)

Alambres

recubiertos de una

capa metálica(Ω/km)

0,5 7 36,0 36,7

0,75 7 24,5 24,8


28

1 7 6 18,1 18,2

1,5 7 6 12,1 12,2

2,5 7 6 7,41 7,56

4 7 6 4,61 4,70

6 7 6 3,08 3,11

10 7 6 1,83 1,84

16 7 6 6 1,15 1,16

25 7 6 6 0,727 0,734

35 19 6 6 0,524 0,529

50 19 12 12 0,387 0,391

70 19 15 15 0,268 0,270

95 19 18 18 0,193 0,195

120 37 18 18 0,153 0,154

150 37 30 30 0,124 0,126

185 37 34 34 0,0991 0,100

240 61 34 34 0,0754 0,0762

300 61 53 53 0,0601 0,0607

400 61 53 53 0,0470 0,0475

500 61 53 53 0,0366 0,0369

630 91 53 53 0,0283 0,0286

Tabla 6. Conductores de clase 2 de varios alambres cableados para cables unipolares y multipolares

Sección

Nominal

(mm2)

Número mínimo de alambres del

conductor

Resistencia máxima del conductor a 20ºC

Conductor

circular no

compacto

Conductor

circular

compacto

Conductor

sectorial

Conductores de cobre Conductores

aluminio(Ω/km)


29

Cu Al Cu Al Cu Al Alambres

desnudos

(Ω/km)

Alambres

recubiertos de una

capa metálica(Ω/km)

0,5 7 36,0 36,7

0,75 7 24,5 24,8

1 7 18,1 18,2

1,5 7 6 12,1 12,2

2,5 7 6 7,41 7,56

4 7 6 4,61 4,70

6 7 6 3,08 3,11

10 7 7 6 6 1,83 1,84 3,08

16 7 7 6 6 1,15 1,16 1,91

25 7 7 6 6 6 6 0,727 0,734 1,20

35 7 7 6 6 6 6 0,524 0,529 0,868

50 19 19 6 6 6 6 0,387 0,391 0,641

70 19 19 12 12 12 12 0,268 0,270 0,443

95 37 19 15 15 15 15 0,193 0,195 0,320

120 37 37 18 18 18 15 0,153 0,154 0,253

150 37 37 18 18 18 15 0,124 0,126 0,206

185 37 37 30 30 30 30 0,0991 0,100 0,164

240 37 37 30 30 34 30 0,0754 0,0762 0,125

300 61 61 30 30 34 30 0,0601 0,0607 0,100

400 61 61 53 53 53 53 0,0470 0,0475 0,0778

500 61 61 53 53 53 53 0,0366 0,0369 0,0605

630 91 91 53 53 53 53 0,0283 0,0286 0,0469

800 91 91 53 53 0,0221 0,0224 0,0367

1000 91 91 53 53 0,0176 0,0177 0,0291


30

4 Requisitos de los recubrimientos

La norma de aplicación en buques y unidades de alta mar es la norma UNE-IEC 60092-360:2015

Materiales de aislamiento y cubiertas para cables de energía, control, instrumentación y

telecomunicación instalados en buques y unidades de alta mar.

4.1 Requisitos para cables no armados, unipolares y sin cubierta

(excluyendo 1,8/3kV)

Conductor de cobre, la clase y la forma deben de corresponder con la norma IEC 60092-350. Para

cables de tensión 1,8/3 kV se permitirán los cables tanto compactados como de sección mínima

de 10 mm2

Con aislamiento aplicado como un sistema de una capa de material aislante, con espesor

reforzado equivalente al de un aislamiento combinado con una cubierta exterior. siendo:

Para cables 0.6/1 (1.2) kV EPR, HEPR, XLPE, HF90 o S95

Para cables 1.8/3 (3.6) kV EPR, HEPR o XLPE.

Tabla 7. Con aislamientos

Sección nominal del

conductor

mm

0,6/1kV 1,8/3 kV

EPR

S 95

mm

HEPR

HF 90

XLPE

mm

EPR

mm

HEPR

XLPE

mm

1

1,5

2,5

4

6

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-


31

10

16

25

35

1,0

1,0

1,2

1,2

0,7

0,7

0,9

0,9

2,2

2,2

2,2

2,2

2,0

2,0

2,0

2,0

50

70

95

120

1,4

1,4

1,6

1,6

1,0

1,1

1,1

1,2

2,2

2,2

2,4

2,4

2,0

2,0

2,0

2,0

150

185

240

300

1,8

2,0

2,2

2,4

1,4

1,6

1,7

1,8

2,4

2,4

2,4

2,4

2,0

2,0

2,0

2,0

400

500

630

2,6

2,8

2,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

2,8

2,0

2,2

2,4

4.2 Características de los recubrimientos (excluyendo 1,8/3kV)

Cables no armados, con una o dos cubiertas,

• Conductor de cobre, igual que el apartado anterior

• Aislamiento como los que indica la norma IEC 60092-360

Los tipos de compuestos de asilamientos reticulados cubiertos por esta norma se indican

en la siguiente tabla

Tabla 8. Cables no armados con una o dos cubiertas

Abreviatura Temperaturas máximas asignada de

los conductores ºC

Tipo de material

de aislamiento


32

Funcionamiento

normal

Cortocircuito

EPR 90 250 Goma de etileno-

propileno

HEPR 90 250 Goma de etileno-

propileno de alto

módulo o grado

XLPE 90 250 Polietileno

reticulado

HF 90 90 250 Polietileno

reticulado libre

de halógenos

S 95 95a 350B Goma de silicona

reticulada

a. La temperatura máxima asignada normal de los conductores para la silicona es de 180ºC, pero está limitada

en función del tipo de material de cubierta utilizado.

b. Esta temperatura sólo es aplicable a cables de energía y no es apropiada para conductores estañados.

También deberemos de cumplir con una serie de características eléctricas de los

compuestos de asilamiento se indican en la tabla siguiente.

Tabla 9. Valores de resistencia y resistividad según materiales

Designación del compuesto

de aislamiento

EPR HEPR XLPE HF 90 S 95

Constante de resistencia de

aislamiento Ki(MΩ·km)

-a 20ºC, mínimo

-a la temperatura máxima

en servicio, mínimo

3670

3,67

3670

3,67

3670

3,67

550

0,55

1850

1,85


33

Resistividad volumétrica

ρ(Ω·cm)

-a 20ºC, mínimo

-a la temperatura máxima

en servicio, mínimo

1,0*1015

1,0*1012

1,0*1015

1,0*1012

1,0*1015

1,0*1012

1,5*1014

1,5

*1011

5,0*1013

5,0*1010

Aumento de la capacidad en

corriente alterna después de

inmersión en agua a 50ºC

-entre el final del primer día

y el final del día 14, máximo

(%)

-entre el final del día 7 y el

final del día 14, máximo (%)

15

5

15

5

-

-

15

5

15

5

Junto con las características eléctricas debemos de cumplir con una serie de

características mecánicas, los cuales ensayos relativos a las características mecánicas de

los compuestos de aislamiento reticulado se indican en la siguiente tabla.

• Cableados (cables multipolares o de más de un conductor o fase) los conductores aislados

de un cable multipolar deben cablearse, y los intersticios rellenarse, si fuera necesario,

con rellenos, revestimientos internos o cubierta interior (cubierta exterior en el caso de

cables no armados) de acuerdo con el punto 5.4 de la norma IEC 60092-350.

• Revestimiento interno (opcional, pero obligatorio cuando se aplica una pantalla metálica

o una trenza sobre el cableado del conjunto) según el apartado 5.4 de IEC 60092-

350:2015.

• Pantalla electrostática, la pantalla metálica colectiva y debe ser de acuerdo con la norma

4.4.2 de la norma 60092-350:2015, pudiendo ser una o más cintas, o una combinación de

trenza y cinta(s).

La cinta debe de representar un 15% total del solape respecto su anchura total. Siendo

la posibilidad de utilizar aluminio o cobre ambos con poliéster. Siendo su composición de

espesor mínimo del aluminio 0,008 mm con un espesor del poliéster de 0,010 mm o de


34

espesor de lámina de cobre de 0,018 mm con un espesor mínimo de 0,023 mm de

poliéster.

En el caso de la cinta laminada de aluminio, el hilo de drenaje debe ser construido por un

número de hilos de cobre recocido estañado y en el caso de la cinta laminada de cobre,

por hilos de cobre desnudo o recocidos estañados. Debiendo de ser de una resistencia

máxima según la tabla siguiente.

Tabla 10. Resistencia máxima del hilo de drenaje respecto la sección nominal del conductor

Sección nominal de los conductores

mm

Resistencia máxima del hilo de

drenaje Ω/km

De 1,0 a 1,5 28.3

2,5 y superiores 21.2

La cinta de poliéster debe de ser de 0.023mm o de 0.050mm de espesor nominal sobre

la pantalla con una sobreposición también del 15% respecto la anchura total de la cinta.

En esta norma están incluidos los cables diseñados para mantener la integridad de circuito en un

incendio.

4.3 EN CASO DE NECESITAR PROTECCION EXTRA

Apantallado

En caso de que sea una cinta, se encintará el aislamiento con una sola cinta metálica que debe

ser como mínimo de 0,1 mm con el diámetro nominal especificado.

EN caso de que sea una trenza, la trenza tendrá y diámetro nominal especificado para los

alambres trenzados debe de ser mínimo 0,2mm.


35

En ambos casos debe ser sobre el revestimiento interno especificado anteriormente.

4.3.1 CUBIERTA INTERIOR

El material está descrito en la norma 600092-360:2015 pudiendo ser de material reticulado o

termoplástico.

Siendo el caso de materiales termoplásticos, tenemos dos opciones.

Tabla 11. Abreviatura de los materiales a utilizar

Abreviatura Tipo de material de cubierta termoplástica

ST 2 Se permite el compuesto termoplástico de policloruro de vinilo a pesar

de que libera humos nocivos en caso de incendio.

SHF 1 Termoplástico libre de halógenos para su uso sobre todos los tipos de

aislamiento de la tabla siguiente

Tabla 12. Temperaturas máximas de los conductores por el tipo de recubrimiento

Abreviatura Temperaturas máximas asignada de los

conductores ºC

Tipo de material de

aislamiento

Funcionamiento

normal

Cortocircuito


propileno


propileno de alto

módulo o grado


reticulado


36


reticulado libre de

halógenos

S 95 95a 350B Goma de silicona

reticulada

a. La temperatura máxima asignada normal de los conductores para la silicona es de

180ºC, pero está limitada en función del tipo de material de cubierta utilizado.

b. Esta temperatura sólo es aplicable a cables de energía y no es apropiada para

conductores estañados.

Siendo su aplicación tal y como se establece en la norma 60092-350:2015, siendo está cubierta

interna extruida en una o más pasadas estrechamente adherentes. Las cubiertas internas deben

tomar cuerpo compacto y homogéneo y debe aplicarse de forma que se ajuste estrechamente

sobre los componentes subyacentes.

El espesor de la cubierta interna se da en función del diámetro interior de la cubierta considerada,

siendo el diámetro ficticio calculado por el método descrito en los anexos a y c de la norma IEC

60092-350:2015 siendo los siguientes.

Siendo el diámetro ficticio d1 de un conductor, en función de su sección nominal (Dc) e

independientemente de su forma o de su grado de compactación.

El diámetro ficticio sobre los conductores aislados cableados (Df) viene dado por:

A, Para cables que tienen todos los conductores con la misma sección nominal:

Ecuación 1.Diámetro fictício de los conductores aislados

Df= k*Dc en mm


37

Donde el coeficiente k es el indicado en la tabla siguiente.

Tabla 13. Coeficientes de cableado respecto número de conductores aislados

Número de

conductores aislados

Coeficiente de

cableado k

Número de

conductores aislados

Coeficiente de

cableado k

2

3

4

5

6

7

7a

8

8a

9

9a

10

10a

11

12

12a

13

14

15

16

17

18

2,00

2,16

2,42

2,7

3,0

3,0

3,335

3,45

3,66

3,8

4,0

4,0

4,40

4,0

4,16

5,0

4,41

4,41

4,70

4,7

5,0

5,0

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

42

43

44

45

5,67

6,0

6,0

6,0

6,15

6,41

6,41

6,41

6,70

6,70

6,70

7,00

7,00

7,00

7,00

7,33

7,33

7,33

7,67

7,67

7,67

8,00


38

18o

19

20

21

22

7,0

5,

5,33

5,33

5,67

46

47

48

51

61

8,000

8,00

8,15

8,41

9,0

A Conductores aislados cableados en una capa

O Para cables con cuatro conductores con un conductor aislado de sección reducida:

𝐷𝑟 =2,42 (3∗𝐷𝑐1+𝐷𝑐2)

4en mm

Ecuación 3. Cálculo diámetro relativo con diferentes secciones en un cableado

4.3.2 ARMADURA DE TRENZA

Como generalidades en la norma 60092-350:2015, solo cubre las armaduras de trenza metálica,

ya sean de alambres trenzados de cobre, aleación de cobre o acero galvanizado.

Los empalmes en los alambres trenzados deben ser soldados, cableados o tejidos, y la trenza

completa no puede tener empalmes.

La armadura puede servir como pantalla metálica colectiva.

Diámetros de los alambres utilizados para la trenza.

Independientemente del material que utilicemos, la sección de los alambres dependerá del

diámetro del cable en fase de cubierta interior o asiento.


39

Tabla 14. Sección del alambre respecto el diámetro ficticio

Diámetro ficticio del cable

debajo de la trenza (mm)

Sección del alambre (mm)

10 >0,2

>10 y <30 >0,3

>30 >0,4

Densidad del recubrimiento

La densidad esta descrita en el apartado 4.8.2 de la Norma IEC 60092-350:2014 que dice lo

siguiente.

La densidad de recubrimiento de la trenza debe ser tal que el peso de la trenza sea al menos el

90% del peso de un tubo del mismo metal, que tenga un diámetro interior calculado bajo la trenza

y un espesor igual al diámetro nominal de los alambres que forman la trenza.

Se calcula de la siguiente manera.

𝐹 =𝑁 ∗ 𝑃 ∗ 𝑑

𝑠𝑒𝑛 ∝ 𝑜 (

𝑚 ∗ 𝑛 ∗ 𝑑

2 ∗ 𝜋 ∗ 𝐷)(1 +

𝜋2 ∗ 𝐷2

𝐿2)1 2

Ecuación 4. Cálculo de la densidad del recubrimiento

Donde:

α es el coeficiente angular entre el eje del cable y los alambres de la trenza;

d es el diámetro de alambre de la trenza;

N es el número de alambres por soporte;

P es el número total de husos;

N es el número total de extremidades por huso;


40

D es el diámetro medio de la trenza;

L es el paso de cableado del alambre trenzado;

La correspondiente “densidad de recubrimiento”, expresada como un porcentaje, viene dada por

la formula siguiente:

𝐺 =𝜋

2∗ 𝐹 𝑥100

Ecuación 5.Cálculo de la densidad de recubrimiento

La densidad del recubrimiento G del 90% se consigue mediante un factor de recubrimiento F de

0,573.

Además, tenemos que tener en cuenta que la aplicación de la armadura se debe aplicar de tal

forma que no se adhiere a la cubierta interior, ni a la cubierta exterior, ni al revestimiento interno.

4.3.3 CUBIERTA EXTERIOR

Material de la cubierta

EL material se describe en la norma IEC 60092-360 apartado 6. (UNE-IEC, 2015)

Los tipos de compuestos de cubierta termoplásticos cubiertos por esta norma se indican en la

siguiente tabla, junto con sus abreviaturas.

Generalidades de los materiales

Tabla 15. Tipo de material respecto su abreviatura.

Abreviatura Tipo de material de cubierta termoplástico


41

ST 2 Se permite el compuesto termoplástico de policloruro de vinilo a pesar de que libera

humos nocivos en caso de incendio

SFH 1 Termoplástico libre de halógenos para su uso sobre todos los tipos de aislamiento

de la tabla siguiente

Tabla 16. Temperaturas máximas respecto el tipo de aislamiento

Abreviatura Temperaturas máximas asignada de

los conductores ºC

Tipo de material

de aislamiento

Funcionamiento

normal

Cortocircuito


propileno


propileno de alto

módulo o grado


reticulado


reticulado libre

de halógenos

S 95 95a 350 Goma de silicona

reticulada

a. La temperatura máxima asignada normal de los conductores para la silicona es de 180ºC, pero está limitada

en función del tipo de material de cubierta utilizado.

b. Esta temperatura sólo es aplicable a cables de energía y no es apropiada para conductores estañados.

El espesor de la cubierta exterior


42

El espesor de la cubierta exterior se da en función del diámetro interior de la cubierta

considerada, siendo el diámetro ficticio calculado por el método descrito en los anexos A y C de

la norma IEC 60092-350:2014

Siendo la fórmula siguiente:

a, para cables no armados o armados de una sola cubierta:

T1= 0,04D+0,8 mm

Ecuación 6.Cálculo de espesor de la cubierta exterior para cables no armados o armados de una sola cubierta

Deberán de tener un espesor mínimo de 1,0 mm, donde D es el diámetro ficticio debajo de la

cubierta.

B, para cables no armados de doble cubierta,

T1= 0,025D+0,9 mm

Ecuación 7.Cálculo de espesor de la cubierta exterior en cables no armados de la doble cubierta.

Deberán de tener un espesor mínimo de 1,0mm, dónde D es el diámetro ficticio debajo de la

cubierta

C, para cables armados de doble cubierta,

T1=0,025D + 0,6 mm

Ecuación 8. Cálculo de espesor de la cubierta exterior en cables armados con doble cubierta


43

Deberán tener un espesor mínimo de 0,8 mm.

Siempre siendo el espesor en cualquier punto debe cumplir las prescripciones dadas en el

apartado 4.9.3 de la norma IEC 60092-350:2014, en la que el espesor en un punto puede ser

inferior al valor especificado, siempre que la diferencia no exceda en 0,1 mm + 15% del valor

especificado para cubiertas aplicadas sobre una superficie cilíndrica lisa, o 0,20 mm + 20% del

valor especificado para cubiertas aplicadas sobre una superficie cilíndrica irregular.

El color de la cubierta exterior.

Salvo indicación en contra por parte del comprador en el momento del pedido, la cubierta

exterior debe ser de color negro o gris, o para cables resistentes al fuego, naranja.

Siendo los requisitos principales de la norma, estandarizar los cables para que sean seguros y

fiables cuando se instalan según las exigencias de la norma 60092-350 y establecer las exigencias

para que dichos cables y las características normales relativas a su fabricación cumplan lo que se

refiera directa o indirectamente a la seguridad además de garantizar mediante los métodos de

ensayo para verificar la conformidad con estas exigencias.


44

5 ENSAYOS

5.1 PRUEBA RESISTENCIA CONTRA EL FUEGO

Ensayos como detalla la norma UNE-EN IEC 60331-1:2018 para cables eléctricos bajo condiciones de

incendio. Integridad del circuito. Parte 1: Método de ensayo para incendios con descarga eléctrica a una

temperatura de al menos 830 °C para cables de voltaje nominal de hasta 0,6/1,0 kV inclusive, y con un

diámetro total superior a 20 mm (UNE- EN, IEC, 2018)

Detallaremos el procedimiento de ensayo de resistencia a la llama, que permite verificar la resistencia al

fuego solo de los cables eléctricos utilizados para el cableado y la interconexión donde se requiere

mantener la integridad del circuito en condiciones de incendio durante períodos más largos de los que se

puede lograr con cables de construcción convencional. (FIRETESTING, 2020)

5.1.1 Muestra del ensayo y determinación de número de trozos

Se instalará un solo trozo de cable de medida suficiente para poder realizar todo el recorrido y poder

conectar la muestra del ensayo a los conectores para comprobar la continuidad.

5.1.2 Montaje de la muestra

La muestra se sujetará con bridas metálicas en sus extremos pelando la parte suficiente para realizar las

conexiones eléctricas de forma horizontal, la parte central dónde realizaremos la aplicación del fuego, el

cable estará en contacto con unos soportes metálicos a modos de simulación de bandejas de cables

eléctricos.

5.1.3 Equipo de prueba

El quemador debe de tener como combustible gas siendo de una potencia calibrada de 20kW.

El soporte del cable debe tener un sistema de vibración para que se liberen las partes carbonizadas.

En la Figura 4 se claramente un soporte de cables para realizar el ensayo.


45

5.1.4 Ensayo

El procedimiento detallado en la norma UNE-EN IEC 60331-1:2018 será el siguiente.

Se instala un cable conectado a la corriente eléctrica de hasta 0,6/1kV en un extremo y unas bombillas en

el otro, como comprobación para el test, se le aplica una llama de gran potencia, más de 800ºC(830ºC) a

lo largo de todo un tramo de cable que está sometido a tensión durante todo el ensayo. El cable debe ser

capaz de dar servicio después de a los 10 minutos de aplicado el fuego y debe mantenerse por 90 minutos.

Durante este tiempo y hasta 15 minutos luego de extinguido el fuego, sin incidencias. El cable además

durante el ensayo debe de ser golpeado de manera indirecta y de manera periódica cada 15 minutos, si

hiciera falta, este efecto lo lograremos golpeando el soporte donde hayamos fijado el cable en la prueba.

(TOP CABLE, 2015)

5.1.5 Evaluación de resultados

Una vez apagado extinguido el fuego, visualizaremos si todavía conduce la electricidad el conductor.

Figura 4.Ensayo Norma UNE IEC 60331


46

5.2 Prueba resistencia propagación de la llama

Ensayo de propagación de la llama 60332-1-2 (UNE-IEC, UNE-EN 60332-1-2, 2005)

Detallaremos el procedimiento del ensayo de la no propagación de la llama, basado en la norma 60332-

1-2.

5.2.1 Nuestra y determinación de numero de trozos

En el punto 5.1 de la norma determina que una sola muestra del ensayo debe tener una longitud

de 600 ± 25 mm.

5.2.2 Montaje de la nuestra de ensayo

Figura 5.Disposición de la llama para realizar el ensayo 60332-1-2 (sab-cables)


47

5.2.3 Equipo de prueba

El lugar donde realizar el ensayo es una cámara metálica, de unes dimensiones de 1200 ± 25 mm

de alto, 300 ± 25 mm de ancho y 450 ± 25 mm de fondo, la cual formará un cajón con una cara

abierta. En el fondo de esta cámara se instalan unos soportes para poder atar la muestra a

ensayar, estos soportes estarán separados entre sí por 550 ± 25 mm, y dejando una separación

de la muestra con la parte inferior del cajón de 50 mm.

Figura 6. Cámara de prueba para la propagación de la llama y su quemador.


48

El quemador debe de tener una potencia de 1 kW, con una mezcla de combustible del 95% de gas propano

con un caudal de 0,65 l/min y como oxidante utilizaremos aire a un caudal de 10 l/min, ambos a una

temperatura de 23ºC y 0,1 Mpa, la llama debe tener un Angulo de 45º respecto a la muestra debiendo

incidir el cono azul de la llama en el cable. Además, ser una única llama de 125 mm ángulo de 45° ubicado

a 450 mm de la parte superior.

5.2.4 Ensayo

Los tiempos de la prueba dependerán del diámetro final del cable.

Tabla 17. Tiempos de ensayo respecto el diámetro del cable.

Diámetro exterior en mm Duración de la prueba (incidencia de llama en el cable)

D - 25 60

25 < D a 50 120

50 < D a 75 240

D > 75 480

La compañía RCT realiza un vídeo con la prueba UNE-EN 60332-1-2 (a la que hacemos referencia arriba)

en la que se visualiza la prueba de un cable a la resistencia propagación vertical de la llama.

https://www.youtube.com/watch?v=Rn4XckA1NTQ (RCT Cables, 2013)

Una vez realizados en ensayo se considera apto en los siguientes casos.

.

5.2.5 Evaluación del ensayo

Se considerará apto, en los siguientes casos

• Si obtenemos al final del ensayo que la distancia de cable carbonizada por la aplicación de la

llama es superior o igual a 50 mm desde la parte inferior del soporte superior de la muestra.

• Si obtenemos al final del ensayo una distancia de cable carbonizada es inferior o equivalente a 425 mm desde el principio de la parte carbonizada, hasta el final de la parte carbonizada.

Y se considerará no apto, en los siguientes casos

https://www.youtube.com/watch?v=Rn4XckA1NTQ


49

• Se considerará el ensayo erróneo si la parte carbonizada se extiende una distancia superior a 540 mm desde el borde inferior del soporte superior de la muestra de ensayo hacía abajo.

• Se considerará el ensayo erróneo si la llama se propaga y carboniza prácticamente toda la muestra utilizada en el ensayo.

Los procedimientos aquí explicados son obtenidos de la norma UNE-EN 60332-3-24:2018, estos

siendo aprobados por el CENELEC (COMITÉ EUROPEO PARA LA ESTANDARIZACIÓN

ELECTROTECNICA)

5.3 Ensayo de propagación de la llama

En la Normativa UNE-IEC-EN 60332-3-24:2018 se describen los métodos de ensayo para cables eléctricos

y cables de fibra óptica sometidos a condiciones de fuego. Parte 3-24: Ensayo de propagación vertical de

la llama de cables colocados en capas en posición vertical. Categoría C.

5.3.1 Muestra de ensayo

Las muestras de ensayo deben de pertenecer a un mismo tramo de producción, siendo

cada uno de una longitud mínima de 3,5 metros.

Para calcular el número de trozos necesario para hacer la prueba debemos de suministrar un

volumen total nominal de material no metálico de 1,5 litros/metro de muestra de ensayo.

Para calcular el volumen V1 (en litros por metro de cable) de cada componente no metálico,

calculándose de la siguiente forma:

Ecuación 2. Formulado para conocer a los volúmenes inútiles para el que compiten

𝑉 =𝑀

𝜌 ∗ 𝑙


50

Siendo

M masa del componente (kg)

Ρ es la densidad del componente (kg/dm3)

L longitud del trozo de cable(m)

Para saber el número de muestras que debemos de utilizar en el ensayo, tendremos que dividir

1,5 litros entre el volumen unitario obtenido con la formula anterior, si en el ensayo salen los

decimales superiores a 0,5 deberemos de sumar

La temperatura de las muestras debe de ser de 20ºC (más menos 10ºC) durante las 16h

anteriores al comienzo de la prueba, además debiendo de estar secos.

Las muestras deben de cumplir con las siguientes características:

Existen limitaciones derivadas de las dimensiones de la escalera y su situación respecto el fuego

por lo que habrá que considerar las dimensiones del cable y la escalera para saber si son

compatibles.

El cable debe de estar atado entre la escalera y el fuego

El número mínimo debe de ser de dos.

Para cables de sección inferior o igual a 35 mm2 o cables de fibra óptica no hay restricciones en

el tipo de cable.


51

Para cables de sección superior a 35 mm2, no debe haber más cables que el número necesario

para formar una sola capa de 300 mm de ancho, permitiendo un espaciado entre cada trozo de

cable igual a la mitad del diámetro del cable, pero sin exceder de 20 mm.

Tabla 18. Resumen de las condiciones de ensayo

Categoría y designación C

Rango de secciones del conductor(mm2) >35(al menos un

conductor)

≤35(ningún

conductor y cables

de fibra óptica)

Volumen no metálico por metro de muestra de ensayo(l)

1,5 1,5

Escalera estándar, anchura máxima de la muestra de

ensayo: 300 mm

-Número de capas

-Número de quemadores

1

1

1

1

Posición de las muestras de ensayo Espaciadas En contacto

Duración de la aplicación de a llama(min) 20 20

5.3.2 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE TROZOS DE CABLE

Con el fin de calcular el número apropiado de trozos de cable en la muestra, es necesario

determinar el volumen por metro de material no metálico de un trozo de cable.

Para tal fin cortaremos un trozo de cable de una medida no inferior a 300 mm, siendo los cortes

en los extremos perpendiculares al cable para obtener una medición precisa.


52

Cada material no metálico debe ser separado y pesado, excepto que su porcentaje sea menor

del 5 % respecto a su construcción, que en este caso se calculará como 1,0 kg/dm3, para el resto,

la manera de calcular la densidad de cada componente no metálico debe de ser medida para

obtener al menos dos decimales.

Todo aquel material semiconductor no se pueda separar de los materiales de aislamiento serán

considerados como parte del aislamiento.

Para el XLPE donde densidad se encuentra en el entorno de 0,940 – 0,970 g/cm3.

Para el TPR aproximado donde la densidad se encuentra entorno 1,05 g/cm3.

5.3.3 Montaje de la muestra de ensayo

• El cable con al menos un conductor de sección superior a 35 mm2.

Cableados que en su composición tengan un conductor de sección superior a 35 mm2 los trozos

deberán ser atados individualmente a cada peldaño de la escalera mediante un alambre metálico

(acero o cobre).

Para cables del diámetro inferior o igual a 50 mm se utilizará el de diámetro, comprendido entre

0,5 y 1 mm. Para los cables superiores a 50 mm, se utilizará un alambre del diámetro

comprendido entre 1 y 1,5 mm.

De 50 mm entre el borde de la muestra y el interior de los montantes de la escalera. Los trozos

deben estar atados en una sola capa, entre el fuego y la escalera hasta una anchura total de

300mm, con un espacio entre las muestras equivalente al radio de las mismas, si este excediera

de 20mm debe haber una distancia mínima

El orden de montaje de los trozos deberá de ser el primero en el centro de la escalera y colocarlos

a sus lados para que quede el conjunto lo más centrado posible.


53

• Cables con conductores inferiores s 35 mm2 y de fibra óptica

Estos cables deben ser atados entre la escalera y el fuego ya sea individualmente o como parte

de un haz, debe sujetarse mediante un alambre metálico (acero o cobre) de un diámetro entre

0,5 y 1 mm.

Deben de colocarse juntos, tocándose, colocando inicialmente en el centro de la escalera e

instalándolos a los lados repartidos para que quede centrado, en una o varias capas, hasta una

anchura total de 300 mm. La distancia entre el borde de la muestra de ensayo y el interior de los

montantes de la escalera debe ser de 50 mm como mínimo.

Se puede instalar una segunda capa (o más) de trozos de cable después de haber utilizado toda

la anchura de la escalera por la primera capa (o las siguientes) de manera que queden lo más

centrados posibles.

Figura 7.Es la distancia máxima que debe tener el haz de Muestras (Obtenido en la norma IEC 60332-3-24).


54

Figura 8.. Muestra de cómo sería necesario en caso de necesitar dobles filas (obtenido en la norma IEC 60332-3-

24).

Figura 9.Montaje de una escalera de cable de unos 20mm de diámetro(foto archivo propio).


55

En la Figura 9. Vemos como es el montaje de una escalera para quemar.

Figura 10.Aquí se aprecia que la distancia que hay entre los cables es el equivalente aproximado al diámetro del

cable(foto archivo propio).

5.3.4 Equipo de la prueba

La cabina de quemado para este ensayo debe de tener unes medidas de 4 metros de alto, 2 metros de

profundidad y 1 metro de ancho, las paredes deben de estar asiladas térmicamente con un aislante entre

las paredes metálicas, que en este caso se obtiene mediante el uso de lana mineral, con una conductividad

máxima de 0,7 W/K*m2.

La cámara durante todo el ensayo debe estar correctamente ventilada, introduciendo aire a través de la

parte inferior de la cámara, utilizando un caudal de aire de entre 10ºC y 30ºC y un flujo de 5 m3/min.


56

Figura 11.Cámara donde se instala la escalera, para realizar la operación de quema del cable(foto archivo propio).

Para el ensayo necesitaremos un quemador de potencia determinada según norma.


57

Figura 12.Quemador Utilizado en los ensayos de hasta 30kw(foto archivo propio).

5.3.5 Ensayo

Después de la instalación vertical de las muestras en la escalera, con el cable atado en las condiciones

antes descritas, a llama debe aplicarse durante 20 minutos, después debe apagarse. El caudal de aire a

través de la cámara de ensayo debe mantenerse hasta que la combustión o la incandescencia del cable

haya cesado, con una duración máxima del ensayo de una hora, posteriormente debe de apagarse la

incandescencia o el fuego.


58

Figura 13. Imagen en donde se observa como el material de recubrimiento de los cables es combustible (obtenida

de la página web de top cable).

Las diferencias de un cable con cubierta combustible o no, son en la mayoría de los casos fácilmente

visible, a continuación, muestro una foto de dos cables de espesor similar pero una cubierta está hecha

con PVC y la otra Con TPR.

Figura 14. Imagen obtenida del blog, en la que se observa las diferencias que hay entre un material de

recubrimiento que sea no propagador de la llama en el caso de la escalera de la izquierda o material que sea

combustible en el caso de la derecha blog de Top Cable.


59

5.3.6 Evaluación de los resultados

La evaluación de los resultados del ensayo la obtendremos después de apagar toda

incandescencia, limpiaremos restregando.

Utilizaremos los siguientes baremos para determinar un resultado final.

No se tendrá en cuenta la presencia de hollín si después de haber sido limpiado, la superficie

original no está dañada.

No se tendrá en cuenta cualquier parte reblandecida o deformada del material no metálico. La

propagación de la llama debe medirse como la extensión de la parte dañada. Debe medirse en

metros con dos decimales, a partir del borde inferior del quemador hasta el límite de la zona

carbonizada.

Con un cuchillo o herramienta afilada, rascaremos la superficie quemada, al ejercer una presión

contra la superficie del cable, y notando la diferencia que hay entre la zona elástica (sin quemar)

y la zona quebradiza (desmenuzable).

Para evaluar si el resultado es positivo, por lo tanto, que se ha superado las condiciones para

obtener la categoría, deberemos medir la zona quemada debiendo ser inferior a 2,5 m de manera

longitudinal, y esto siendo inferior a 1,5 litros de material no metálico, en el ensayo de 20 minutos

con una llama de 20,5 kW para obtener la categoría c. De IEC 60332-3-24.

Los requisitos de las clases A y B están muy por encima de las prestaciones de los diseños de

cables actuales, siendo la clase F indica que no tiene ninguna prestación respecto al fuego.

Aca B1ca B2ca Cca Dca Eca Eca Fca F

Prestaciones mejores Prestaciones peores

Clasificación de reacción al fuego


60

Se miden las consecuencias dañinas de los cables, que básicamente se definen tres clases

adicionales (Solo para clases B1ca, B2ca, Cca, Dca)

5.4 Producción de humo opaco

Medida de la densidad de los humos emitidos por cables en combustión bajo condiciones definidas

61034:2005 (UNE-EN, IEC, 2005)

5.4.1 Muestra

Se tomará como muestra para el ensayo un trozo de cable lo suficientemente largo como para que se

apoye en ambos banquetes como se muestra en la foto 13.

Tabla 19. Determinación del número de muestras de cable son necesarios para realizar el ensayo.

Diámetro exterior del cable(D) en

mm

Número de muestras a ensayar

D≤5 N1(haz 7 hilos)

5<D≤ 10 No2

10≤D≤ 20 3

20<D≤40 2

D≥40 1

N1=45/3D, siendo N multiplicado por haces de 7 conductores

N2=45/D, redondeando el numero a la baja

5.4.2 Montaje y Equipo

Dentro de la cubeta preparada para realizar el ensayo introduciremos una mezcla de un 90% de etanol, 4

% de metanol y 6% de agua que introduciremos en un recipiente a 10 cm del suelo.

La exposición se colocará a 7 cm de la mezcla previamente descrita.


61

Figura 15. Interior de la cámara para realizar la clasificación por humos opacos(foto archivo propio).


62

5.4.3 Ensayo

Este ensayo se realiza en una cámara cerrada, que corresponde a un cubo equilátero de 9 m3

donde se quema en su interior una muestra de cable durante 20 minutos. En la parte superior, y

en lados opuestos se colocan unes ventanas con cristal transparente, y en un extremo se coloca

un emisor de luz que está homologado y en el otro un sensor que indicará una cantidad de lux

recibidos.

5.4.4 Evaluación de resultado

La producción de humos opacos las medimos desde los de mejores prestaciones s1a pasando por

la s1b la s1 s2 y s3 que es la que obtendría las peores prestaciones, las dos primeras (s1a y s1b)

deberán pasar los ensayos de transmitancia de luz.

S1a s1b s2 s3

Mejores prestaciones Peores prestaciones

La clasificación para s1a, sería que TSP (producción de humo total) de 1200 segundos o 20

minutos tiene que ser menor de 50 m2 y Peak SPR (máxima producción de humo) inferior a 0,25

m2/s y debiendo quedar una transmitancia superior al 80%.

Para la obtención del s1b sería que TSP (producción total de Humo) de 1200s o 20 minutos tiene

ser inferior a 50 m2 y Peak SPR (producción máxima producción de humo) inferior a 0,25 m2/s y

debiendo siguió siendo una transmisión más alta al 60%.

Para obtener el S1 sería que TSP (producción de humo total) de 1200 s o 20 tiene que sea inferior a 50 m2

y Peak SPR (producción máxima producción de humo) inferior a humo 0,25 m2/s.


63

Para obtener la clasificación s2 debería el TSP (producción de Humo producción total) de 1200s o 20

minutos tiene ser inferior a 400 m2 y Peak SPR (producción máxima producción de humo) inferior a 1,5

m2/s.

Para obtener la clasificación s3, sería que superara las condiciones anteriores.

5.5 Clasificación por la caída de partículas inflamadas

Esta norma no está incluida en la Norma UNE-EN 60092, pero valoro la importancia de la norma y debería

ser incluida, puesto que dificulta la propagación del fuego, puesto que, al no desprender partículas

incandescentes, evita la creación de nuevos focos de incendio.

Aplicación extendida de los resultados de ensayo para la reacción al fuego UNE-CLC/TS 50576:2017 (UNE-

EN, UNE-EN 50576:2017, 2017)

5.5.1 Muestra y determinación de numero de muestras

Las muestras serán de 3,5metros de longitud.

• Para diámetros inferiores a 5mm, y se deberán instalar 15 haces de “n” cables

𝑛 =100

𝑑𝑐2

Donde:

n= número de cables que conformaran cada haz.

dc= diámetro de cable

• Para cables con diámetro superior a 5 mm e inferiores a 20mm.

𝑛 =310

2 ∗ 𝑑𝑐

Donde



• Para cables con diámetro superior a 20 mm.

𝒏 =𝟑𝟐𝟎

𝟐𝟎 + 𝒅𝒄


64

Donde



5.5.2 Montaje y equipos

El montaje se realiza con las mismas características que el apartado 5.2.3 de este documento

Una vez definidos los criterios de selección de muestras procederemos al detalle del procedimiento de

ensayo. En primer lugar, se enciende el ventilador de la cámara de ensayo ajustando el caudal de entrada

de aire, a un valor de 8000 ± 400 l/min y la potencia de absorción de la campana extractora a 1000 ± 50

l/min.

En este momento se inicia el contador de tiempo con t=0 s y se comprueban que los instrumentos de la

línea de muestreo encargados de determinar los valores de HRR y SPR funcionen correctamente.

Mediante la medición promediada de estos dos parámetros se determinarán el resto de variables.

Cuando t= (300 ± 10) s, se enciende el quemador ajustando la potencia de fuego según la clasificación

general de Euro clase se pretenda cumplir. Se ajustará el quemador de la siguiente manera:


65

Figura 16. Máquina que detecta las partículas inflamadasv(foto archivo propio).


66

Figura 17. Diagrama completo del sistema para detectar la existencia de partículas incandescentes en los humos.

5.5.3 Ensayo

Para realizar el ensayo instalaremos la escalera con el cable de igual forma en la prueba 5.2.3, pero en vez

de extraer el aire a la calle la hacemos pasar por un conducto para pasar por un filtro deshidratador hasta

el sensor.

Se clasifican de d0 obteniendo las mejores prestaciones pasando por d1 y d2 que es la categoría que le

daríamos a los que obtendrían las peores prestaciones.


67

d0 d1 d2

Mejores prestaciones Peores prestaciones

Para obtener la subclasificación d0 no puede haber partículas inflamadas durante 1200s

Para la clasificación D1 no puedo permanecer partículas inflamadas por más de 10 segundos en Los 1 200

segundos restantes.

Para obtener la clasificación d2 es que no cumplan las condiciones anteriores.

5.6 Clasificación por la acidez

Ensayo de los gases desprendidos durante la combustión de materiales procedentes de los cables. Parte

1: Determinación del contenido de gases halógenos ácidos. Norma UNE-EN 60754 (UNE-EN, 2014)

5.6.1 Muestra y numero de muestras

Una muestra de longitud determinada, para obtener una muestra de cable de 750gr ± 250gr

5.6.2 Equipos y montaje


68

Figura 18.Elemento para la realización de la, horno tubular. IEC 60754-2(foto archivo propio).

5.6.3 Ensayo

Se introduce la muestra en un horno tubular a 800ºC y con un tiempo de 20 minutos.

Una vez terminado el tiempo recoger los residuos de la combustión y crear una disolución junto con H20

destilada. Posteriormente añadiremos un compuesto químico como indicador de color rojo y

calcularemos la proporción.

Este procedimiento lo repetiremos varias veces (normalmente dos) para obtener una media

representativa.

5.6.4 Evaluación

Las mejores prestaciones las obtienen la subclasificación a1, pasando por a2 y a3 que es la que tendría

peores prestaciones.

A1 a2 a3

Mejores prestaciones peores prestaciones

Para obtener la clasificación adicional A1, el Conductividad en el ínfero debe ser inferior a 2,5 s/mm y un

pH inferior al 4,3.

Para obtener la clasificación adicional A2 conductividad en el ensayo debe dedo de ser menos de 10 s/mm

y un pH inferior a la 4.3.

Para obtener la clasificación a3 no debe de cumplir ninguna de las 2 anteriores dando valores superiores.


69

Los gases se hacen pasar por un filtro que atrapa las partículas sólidas y posteriormente se hace pasar el

gas por un recipiente con agua, el cual hemos verificado/testado la acidez previa, para medir la diferencia

de acidez.


70

5.7 TABLA PARA FACILITAR LA CLASIFICACIÓN

Tabla 20. Tabla de clasificación de los cables según los resultados de las pruebas realizadas

Clase METODO DE PRUEBA CRITERIOS DE

CLASIFICACIÓN

CLASIFICACIÓN

ADICIONAL

Aca EN ISO 1716 PCSa2,0 MJ/kg (1)

B1ca IN 50399 (fuente de

llama de 30 kW)

Y

EN 60332-1-2

FSa1,75 m y

THR1200a 10 MJ y

Máximo HRRa 20 kW y

FIGRA a 120W-1

H-425mm

Producción de humo

(2.5) y gotas/partículas

en llamas (3)y acidez (4)

B2ac EN 50399 (fuente de

llama de 20,5 kW)

Y

Fsa 1,5 m y

THR1200a 15 MJ y


FIGRA a 150W -1-1

Producción de humo



EN 60332-1-2 H-425mm

Cca EN 50399 (fuente de

llama de 20,5 kW)

Y

FSa2 m y

THR1200a 30 MJ y


FIGRA a 300W -1-1

Producción de humo




71

EN 60332-1-2 H-425mm

Dca EN 50399 (fuente de

llama de 20,5 kW)

Y

THR1200a 70 MJ y


FIGRA a 1300 W-1

Producción de humo


en llamas (3) y acidez (4)

EN 60332-1-2 H-425mm

Escomo EN 60332-1-2 H-425mm

Fca No se determina ningún rendimiento

(1) para el producto en su conjunto, excluyendo los materiales metálicos del producto.

(2)s1-TSP 1200x 50m2 y Pico SPR a 0,25m2/s

S1a-s1 y transmitancia de acuerdo con EN 61034-2- 80%

S1b-s1 y la transmisión de acuerdo con EN 61034-2-60% - 80%

S2 -TSP1200a400m2 y pico SPR 1,5m2/s

S3 ni s1 o s2

(3) d0 - no hay gotas/partículas en llamas dentro de 1200s; d1o No hay gotas/partículas en llamas que

persistan durante más tiempo de bronceado 10 s dentro de 1200s; d2-d0 o d1

(4) EN 50267-2-3; a1o conductividad a 2,5 oS/mm y pH a 4,3; a2-conductividad a 10 o S/mm y pH a 4,3;

a3, no a1 o a2. Sin declaración: no se ha determinado ninguna performance.

(5) La clase de humo declarada para la clase B1 los cables ca deben proceder de la prueba según EN 50399

(fuente de llama de 30 kW)

(6 ) La clase de humo declarada para los cables de la clase B2ca, Cca, Dca debe proceder de la prueba

según EN 50399 (fuente de llama de 20,5 kW)


72

6 Análisis de costes

6.1 Análisis de costes de la realización de este TFG

Para la realización de este TFG se han invertido unas 1100 horas, si un ingeniero medio en España tiene

una jornada anual de unas 1800 horas y de un salario medio de 35.000€, podemos hacer una regla de tres

en el que obtenemos de manera aproximada el coste de realización de este TFG, además tendremos que

sumarle los gastos de desplazamiento concretamente a Manlleu en donde realizamos 3 viajes de unos 75

km de ida y otros 75 km de vuelta que se han realizado para obtener información.

Tabla 21. Valoración económica de la realización informe TFG.

Salario medio anual 35000 €/1800h

Salario por realización de TFG 1100h 21388,8889 €

Coste por desplazamiento km precio km

450 0,28 126 €

TOTAL 21514,8889 €

Para la realización de este TFG se obtiene un cálculo para su estudio valorado en 21514€.

6.2 Análisis de costes de I+D

Para realizar los costes de I+D, deberemos de sumar los materiales y tiempo invertido para realizar las

muestras a ensayar y sus ensayos posteriores.

La elaboración de cada Big Bag (contenedor) de material para hacer el producto tiene un rango de entre

1250 y 1350€ (asumiendo un coste medio de 1300€), el precio de la cuerda la obviaremos porque se

utilizan cuerdas sobrantes de otras producciones y que estaban destinados a chatarra para recuperar.

En los costes de fabricación valoramos que cada hora de máquina en marcha se valora en unos 1500€,

dónde están sumados los costes eléctricos, alquiler de maquinaria, salario de los operarios y demás

elementos computables.

Se realizaron un total de 8 pruebas en las que se necesitaron 8 Big Bag y se realizaron 8 pruebas de una

duración de 8 horas aproximadamente cada una, sumando un total de 64 horas en total para producir las

diferentes muestras.


73

General Cable tenía laboratorios propios para la realización de los ensayos homologados, por lo que

reducía el coste de los ensayos, aproximadamente cada ensayo tenía un coste de unos 4500€.

Cada análisis computando el coste total entorno

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 = (8 ∗ 1.500) + 1300 + 4.500 = 17.800€

Al ser 8 ensayos completos el coste total de las pruebas asciende a una cantidad de 142.400€

6.3 Análisis de costes de compra a cliente final

Para hacer un análisis de costes, compararemos el precio de los cables que cumplían con los requisitos de

las anteriores normativas respecto a los precios de los cables que cumplen con la nueva normativa.

Para realizar este análisis utilizaremos una muestra obtenido del catálogo de General Cable

Tabla 222. Valoración económica de los precios de los cables.

Secciones ENERGY RV-K FOC EXZHELLENT XXI %

1x2,5 990 1146 15,7575758

1x4 1190 1372 15,2941176

1x6 1586 1838 15,889029

1x10 2444 2838 16,1211129 Media = 14,5453244

1x50 11114 12224 9,98740328

2x2,5 2084 2420 16,1228407

2x16 10962 12388 13,0085751

3g2,5 2636 3050 15,7056146

La familia ENERGY están fabricados con la cubierta en PVC, dicho material en un incendio provoca

cantidad de humo negro e irritante, la familia de cables EXZHELLENT por el contrario está fabricada con

materiales TPR con una proporción elevada de óxido de zinc o magnesio, dotando a estos cables de mayor

resistencia al fuego, evitando su propagación y no generando humos.

La diferencia de precios entre una familia y la otra es estable en aproximadamente un 14,5% de media

siendo la familia EXZHELLENT la de precio superior.


74

7 CONCLUSIONES

Como conclusión final, analizaremos cual es la tendencia de crecimiento que tiene el sector marino en

números globales, para así poder hacernos una idea de la importancia que en un futuro tiene el revisar

las normas en temas de seguridad.

Cuando observamos la dirección que toma el mundo marino, hay varios factores a tener en cuenta, uno

de ellos es el aumento del tamaño que se va observando año tras años y que permanece estable ese

crecimiento, revistas especializadas en el sector es que hay un crecimiento si bien no es fijo, es muy

estable el crecimiento alcista sobre el tamaño de los buques, en el año 2016 fue de un 7%

aproximadamente (Utor, 2020),

Otro de los motivos es el aumento de consumo eléctrico tanto del pasaje si lo hubiere, como de la

tripulación, cada vez somos más dependientes de los aparatos eléctricos, ya sean ordenadores, móviles,

máquinas de afeitar y distintos elementos, lo que hace que en el buque haya una demanda eléctrica que

se multiplique, sobre todo en los buques de pasaje se verá multiplicada, obligando a aumentar la

capacidad de producción y aumentando exponencialmente el tendida eléctrico. Además, en este aspecto

el problema se multiplica en el caso de los buques de pasaje, los cuales forman auténticos laberintos en

el interior del buque donde llegan a convivir hasta miles de persones, en este supuesto la necesidad de

aumentar las prestaciones frente al fuego del tendido eléctrico en el buque es una necesidad vital

aumentar la seguridad en los cables y más teniendo en cuenta que los huéspedes no tienen formación

específica y por lo tanto es personal vulnerable en caso de accidente.

También por último y más importante, deberemos de tener en cuenta la electrificación de los equipos de

a bordo, junto con la automatización de la mayoría de ellos y su evidente aumento del consumo eléctrico,

multiplicando la cantidad de consumo eléctrico.

Todos estos factores ponen al descubierto la necesidad de mejorar las prestaciones de los cables frente

al fuego.

Valorando que, al ser la red muy superior para poder cubrir con las nuevas necesidades, además de

necesitar cables de mayor sección debido al aumento de consumo, obliga de manera acentuada, que se

legisle en pro de la seguridad.

En este documento tratamos las nuevas tecnologías LS0H aplicada a los cables en instalaciones fijas.

7.1 Variaciones en el proceso de fabricación de los cables


75

Existen métodos en la producción de cables que mejoran sus prestaciones respecto al fuego, detallaremos

en orden cronológico detallaremos el avance de la tecnología hasta conseguir superar los ensayos de la

norma UNE-IEC 60331.

En un inicio, tenemos la necesidad de utilizar aislamientos con materiales derivados del petróleo que son

propiamente combustibles debido que tienen mejores prestaciones dieléctricas , como el PE o XLPE,

además existen aislamientos con PVC por ejemplo, que poseen buenas características como aislantes

eléctricos, pero el PVC genera una cantidad de humo negro considerable a la par de un gas tóxico e

irritante al ser quemado además de que propaga el fuego, el motivo por el que se decidí la utilización de

PE o XLPE es básicamente la diferencia entre ambos, que posee mejores prestaciones dieléctricas, aunque

también tendremos en cuenta que frente al fuego su comportamiento es claro, propaga el fuego con

mucha facilidad puesto que es combustible pero no genera humo negro en cantidad ni es tan tóxico como

en el caso del PVC, por lo tanto el PVC será descartado en primer lugar.

Al estar limitados a la utilización de PE o XLPE para mantener unas propiedades eléctricas adecuadas, nos

vemos limitados a modificar en exclusiva los materiales empleados para realizar la cubierta, que en

principio posee mejores características mecánicas y de respuesta contra el fuego.

Ampliando la información sobre las prestaciones de las fases de cubierta, relatamos a continuación cual

es la evolución que ha sufrido.

En un inicio se utilizaban prácticamente en su totalidad PVC para realizar las cubiertas, aunque en algunos

casos concretos se utilizaban PE para la cubierta cuando el cable esté destinado a un ambiente corrosivo,

como pudiera ser el caso de combustibles con alto contenido en azufre, pero en este caso es indiferente

sus propiedades contra el fuego puesto que está rodeado de combustible.

Estos dos tipos de materiales se cambiaron entre otros por TPO y TPR. El TPR es un material compuesto

de termo plástico a base de estireno, que ofrece unas características más favorables frente al fuego. Este

sentido, se le añadió diferentes aditivos para mejorar sus prestaciones mecánicas, entre ellas la resistencia

al fuego. Concretamente para mejorar las prestaciones al fugo se utilizan diferentes óxidos, en especial

oxido de magnesio y oxido de zinc, siendo el óxido de zinc más caro, pero también ofreciendo mejores

prestaciones que el óxido de magnesio.

Al iniciarse las investigaciones para mejorar las prestaciones contra el fuego, debido a los cambios

producidos junto a la salida la normativa CPR, en un inicio se incrementó la cantidad de óxido de zinc,

pero el resultado fue una cubierta poco flexible y quebradiza.

Pero teníamos un problema añadido con esta configuración puesto que el PE y el TPR no estaban unidos,

aunque si tocándose, estos tenían distintos coeficientes de dilatación y temperaturas de fusión distintos

y el PE generaba problemas aún sin estar aún contacto con el fuego, puesto que a medida que se

carbonizaba la cubierta esta tendía expandir y a salir por las zonas que estaban más deterioradas o débiles

y convertía el cable en propagador del fuego. Para solucionar este problema, se unieron ambas capas así

evitando este problema.


76

A posteriori se introdujo una capa intermedia entre la capa de TPR y la capa de PE, está capa debía de ser

lo más inerte posible, por lo cual se optó por introducir una fina capa de material con carga mineral de

TPR, esta capa estaba compuesta concretamente al 80% que era el máximo porcentaje con el que se

puede hacer material extruíble con la tecnología actual.

Con la tecnología LS0H aumentamos muchísimos la Seguridad en el buque, en el caso de incendio. No solo

por eliminar la posibilidad de que los cables propaguen el fuego que es la prestación más relevante, sino

porque no emiten partículas incandescentes que puedan ayudar a la propagación del fuego más

rápidamente a otras zonas, disminuyendo la generación de nuevos focos de ignición, de esta manera

ralentizamos la expansión del incendio, además de estas características añadiremos la característica de la

no emisión de humo negro, el cual dificulta la rápida evacuación de las persones que estén en el interior

del buque.


77

8 Propuestas de mejora

8.1.1 Disposición actual de los cables

Después de analizar ampliamente las condiciones en las que se genera un incendio y la física del mismo,

no solo la composición de los cables es crucial para que estos sean seguros, también valoraremos que la

situación física en la que se encuentran los cables también sea segura al afectar en la menor medida las

condiciones.

Figura 19. Instalación eléctrica de un barco, Bomba del artículo Uso de cables libres de bajo humo y halógenos

para diseño de seguridad (Casals, 2017)

8.1.2 Análisis del fuego/incendio

Una vez analizamos la situación física de los cables, descubrimos que los cables en la mayoría de los casos

están situados en el techo de los pasillos del buque. Aunque su instalación en el techo tenga su explicación

más coherente respecto al montaje y mantenimiento, debemos de hacer una valoración en prevención

de riesgos respecto al fuego, en la que obtenemos una discrepancia absoluta, que detallamos a

continuación.

Al hacer un análisis del comportamiento del fuego, y en diferentes estudios como el que se muestran

algunos incluso en videos que se pueden ver en ciertas plataformas online.


78

Figura 20.Ensayo de incendio en una estancia cerrada (Más Que Detectores, 2015)

En la Figura 20 podemos comprobar que, debido a la diferencia de densidad del aire caliente y frío, el aire

caliente asciende a la parte superior y en la que vemos como el detector de temperatura alcanza los 700ºC

en la parte superior sin haber llegado aún las llamas a esa altura, aun así, es temperatura suficiente como

para que los materiales de los cables alteren sus características mecánicas, incluso se degraden hasta tal

punto de dejar de realizar su función.

Tendremos en cuenta que las pruebas de fuego inicialmente son realizadas a 23ºC de temperatura

ambiente por lo que resulta poco útil en la realidad los test estandarizados que se realizan y nos obliga a

tener en cuenta que no se prueban en condiciones reales.

8.1.3 Alternativa a la posición física del tendido eléctrico

No solo debemos de proteger al cable de que las llamas incidan directamente del fuego, sino evitar que

las llamas incidan en el cable con la temperatura ambiental lo más baja posible, con lo que deberemos

evitar las zonas altas para la instalación al aire libre debido que en esa zona la temperatura en caso de

incendio será mayor, sin estar debidamente aislados con una protección exterior al cable.

También hay que valorar los materiales utilizados actualmente para recubrir los conductores, sabemos

que a mayor temperatura de los materiales de los cuales están recubiertos los conductores varían sus

características mecánicas, los polietilenos reticulados utilizados en la fabricación de cables y con buenas

características dieléctricas tienen un mayor factor de dilatación respecto de la temperatura que el TPR

utilizado para dar protección contra el fuego, el cual su factor de dilatación en el TPR es mucho menor en

comparación con la de los polietilenos, esto a la práctica provoca que en el caso de defectos de fabricación

y excentricidad en el recubrimiento de cubierta y/o aislamiento sumado a que los espesores son en la

gran mayoría de poco más de 1 mm, el polietileno reticulado deforma la cubierta en las zonas donde el


79

espesor es menor en la cubierta de TPR, creando unas protuberancias provocando que el material de

cubierta se agriete perdiendo estos las propiedades respecto al fuego.

Con esta experiencia sería objeto de estudio que los cables estuvieran instalados en otra zona de las

estancias y/o pasillos, etc., aproximadamente a media altura de la estancia, adheridos a las paredes, pero

analizando el uso de los pasillos esto genera otro tipo de posibles problemas como que serían susceptibles

de mayor número de golpes, el fuego le alcanzaría más rápidamente, por lo que, aun siendo una

alternativa relativamente económica, no es a la práctica la mejor opción evaluable.

8.1.4 Alternativa a la protección a la instalación eléctrica

Ahora desarrollaré una propuesta que en mi humilde opinión puede ser la que mayores ventajas y que

consiste en el aprovechamiento del sistema ventilación del buque para la inclusión dentro de las

canalizaciones de sistema de ventilación para la instalación de los cables. Deberíamos modificar la

instalación en varios aspectos, pero sería factible su utilización.

En un inicio las canalizaciones están fabricados en productos ignífugos, como son una aleación de

aluminio o chapa galvanizada y lana de roca, produciendo un aislante considerable. Aunque se deberían

crear registros para su posible manipulación y realización de tareas de mantenimiento.

Estas canalizaciones pueden ser construidas con diferentes configuraciones.

La primera y más económica, aunque que con menor protección proporcionada es la utilización de

conductos de ventilación construidos con chapa galvanizada únicamente. Esta protección se le otorga

según la clasificación nacional de reacción al fuego de los materiales según la NBECPI/96 y la norma une

23.727:1990 1R, que pertenecen a la categoría M0 la cual dicta que los materiales de construcción deben

de ser no combustibles ante la acción térmica normalizada del ensayo. (CTE-CSCAE, 2005)

Figura 21. Canalización de ventilación de chapa galvanizada. (Conductiver, 2020)


80

Este sistema dota de una protección muy importante contra el fuego puesto que aísla de la incidencia de

las llamas de manera directa en los cables, pero al ser un metal únicamente este, aunque evita que la

acción de la convección, caliente el cableado, pero la chapa se calienta y calienta los cables por radiación,

teniendo en cuenta que no estén en contacto los cables con el conducto durante un periodo limitado de

tiempo que en la mayoría de los casos es de 180 minutos.

Posteriormente tenemos más opciones que sirven para la climatización, como correspondería a los

conductos rectangulares o circulares aislados interiormente.

Figura 22. Conducto rectangular de protección interna. (Conductiver, 2020)

Figura 23. Conducto rectangular de protección externa. (Conductiver, 2020)

En ambas ilustraciones tanto la 20 como la 21 son dos ejemplos de conductor de ventilación, estos están

construidos con chapa galvanizada y lana de roca a modo de aislamiento térmico. Los beneficios que se

obtiene con esta combinación son muy superiores puesto que si conseguimos introducir las bandejas de

cables en el interior de estos conductos, los cuales podemos aprovechar para la ventilación del interior

del buque.

La construcción de estos conductos pasa por una serie de ensayos que garantizan una serie de

prestaciones respecto al fuego.

Según el código de la edificación Parte 2. (CTE-CSCAE, 2005)

Los conductos de ventilación tienen una clasificación nacional de reacción al fuego de los materiales según

la NBECPI/96 y la norma española 23.727:1990 1R. En la que debe de obtener la clasificación M0, que

significa que es un material no combustible y no inflamable.


81

Las pruebas realizadas en los conductos fabricados por Conductiver s.l. fabricantes de conductores de

ventilación, tienen los certificados E-600Cº -120 minutos, lo que significa que mantendrá la integridad a

600ºC durante 120 minutos, multiplicando las propiedades del fuego que de inicio tendrían los cables sin

estar dentro de los conductos.

Además de la protección física contra un incendio que esté fuera del conducto, si el conducto se utiliza

como sistema de refrigeración en el buque, dentro del conducto, si mantenemos un caudal de aire, este

refrigerará los cables durante el incendio, además evitaremos recalentamientos por malas conexiones

disminuyendo la probabilidad de ignición por sobrecalentamiento.

Existen una serie de necesidades para que la instalación de los conductos, todos ellos gracias al tipo de

construcción, sea eficiente y cumpla con las necesidades implícitas de la instalación como tapas de

registro para tareas de mantenimiento/instalación de nuevas líneas eléctricas, que aun aumentando el

precio son relativamente sencillas de conseguir, al ser los conductos hechos a medida y petición del

cliente.


82


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