Cable resistente al fuego.

Un cable eléctrico (110) que comprende:

un conductor (112);

una trenza inorgánica (114) sustancialmente aplicada sobre el conductor (112); y

un polímero ceramizable (116) sustancialmente aplicado sobre la trenza inorgánica, en donde el polímeroceramizable es un caucho de silicona ceramizable; y

comprendiendo además una camisa de retención (118) aplicada sustancialmente sobre el polímero ceramizable endonde la camisa de retención (118) comprende un polímero eléctrica o térmicamente aislante.

Cable resistente al fuego.

CAMPO DEL INVENTO

El presente invento está en el campo del cable eléctrico. Mas específicamente el presente invento está en el campo del cable eléctrico resistente al fuego.

ANTECEDENTES DEL INVENTO

La disponibilidad de los dispositivos eléctricos durante los incendios puede tener implicaciones para salvar vidas. Las señales de salida y las luces de emergencia guían hacia donde ir en una emergencia. Las alarmas de incendio con cableado sólido alertan a la gente de una situación de emergencia. En los hospitales y guarderías se necesita la electricidad para alimentar dispositivos que están directamente en uso para mantener vida. Para una planta petrolera o química las operaciones de válvulas de corte de emergencia operadas eléctricamente en caso de incendio son criticas para permitir una parada segura de la planta antes de que el fuego pueda tener efectos catastróficos.

Actualmente la mayor parte de los cables eléctricos están en riesgo en una emergencia relacionada con el fuego. La mayor parte de los cables no están diseñados para mantenerse en operación a las altas temperaturas experimentadas en un incendio. Además, los cables están mal preparados para mantenerse en operación en un entorno de temperatura subiendo muy rápidamente, tal como los entornos en los que la temperatura sube cientos de grados cada minuto. Durante una emergencia relacionada con el fuego los cables están prontos a fallar.

Algunos cables están preparados para resistir hasta dos horas expuestos a una llama de hasta 1850 grados Fahrenheit. Este cable esta disponible comercialmente para aplicaciones del NFPA 70 (Código Nacional Eléctrico) tales como el articulo 695 para bombas de incendios y el articulo 700 para sistemas de emergencia.. El perfil de temperatura utilizado para estas aplicaciones es de acuerdo con ASTME 119, el cual incrementa la temperatura lentamente hasta 1000 ºF a los 5 minutos, a 1700ºF a una hora y 1850ºF a las 2 horas. Un método de ensayo para monitorizar la integridad de un circuito de cable con el perfil de temperatura ASTME 119 esta en la Laboratorios Underwriters (LU) 2196. Sin embargo este mismo cable puede fallar típicamente en 10 minutos en el caso de un escenario de temperatura aumentando muy rápidamente, incluso aunque la temperatura nunca alcance los 2000ºF. Parte de la razón para esta disparidad esta en que estos cables pueden tener una vaina de cobre o armadura que se fundirá así como el conductor de cobre. Otra razón para la disparidad es que un entorno de temperatura subiendo rápidamente expone a los cables a un significante flujo de calor térmico, algunas veces excediendo los 50.000 BTU/sq.ft-hr. La mayor parte de los cables no está diseñado para resistir en un entorno de temperatura subiendo muy rápidamente.

En una aplicación petrolera o química pueden estar presentes algunos líquidos inflamables. Estos líquidos inflamables son la razón para el perfil con el rápido aumento de temperatura el cual simula un incendio de una mezcla de hidrocarburos. El perfil de temperatura es el de UL 1700 y ASTME 1529 que especifican un rápido aumento de temperatura de temperatura ambiente hasta 2000ºF en 5 minutos, y mantener los 2000ºF durante la duración del ensayo. La publicación 2218 del American Petroleum Institute “Practicas de protección contra incendios en plantas de proceso petroleras y petroquímicas”, sección 6.1.8.1 indica que la instrumentación y los sistemas de control eléctricos utilizados para activar equipo necesario para controlar un fuego o mitigar sus consecuencias (tal como los sistemas de parada de emergencia) deben estar protegidos contra el daño por el fuego durante 15 a 30 minutos de exposición al fuego, funcionalmente equivalente a la condición de la UL 1709. El procedimiento en la UL 1709/ASTME 1529 especifica una cámara totalmente cerrada con un flujo especifico de calor de 65.000 BTU/sq.fthr y 50.000 BTU/sq.ft-hr respectivamente. Mientras que este método de ensayo en UL 1709/ASTME 1529 es para acero estructural, el método de integridad del circuito en la UL 2196 es utilizado para monitorizar la operatividad del cable.

Existen otros métodos de ensayo que pueden simular el perfil de temperatura de UL 1709 pero no están incluidos. Uno de estos métodos es el IEC 60331-11 (antiguamente 331) el cual tiene una llama abierta. La temperatura de la llama puede ser 2000ºF pero debido a convención, radiación o conductancia un punto en la muestra de ensayo debe tener 2000ºF pero la otra cara puede estar algunos cientos de grados por debajo. Otro método de ensayo es el MILDTL-25038 (antiguamente MIL-W-25038) el cual tiene un ensayo de agitado y cocción a 2000ºF, el cual por lo mismo no esta incluido. Los cables que deben pasar estos ensayos fallaran típicamente en 10 minutos en el método de ensayo UL 1709.

Un tipo de cable diseñado para resistir una temperatura que aumenta rápidamente es cable con conductor de niquel aislado con mineral y acero inoxidable (MI) . El cable MI como implica su nombre tiene minerales compactados situados entre un conductor sólido y una capa exterior de tubo de metal sólido. El conductor sólido así como el aislamiento mineral y el tubo de metal hacen al cable MI difícil de manejar. También, debido al aislamiento mineral, se requieren herramientas especiales para terminar la conexión del cable MI. Este cable MI no esta disponible en longitudes largas y tiene una resistencia eléctrica muy alta debido al conductor de níquel. Esta mayor resistencia requiere un tamaño mayor de conductor lo cual limita a su vez la longitud y hace al cable MI mas costoso e incluso mas difícil de manejar. El conductor sólido es susceptible de romperse debido a la fatiga del metal cuando es doblado repetidamente como se requiere para el mantenimiento en valor. Finalmente el cable MI es susceptible de fallar durante su exposición a la humedad o el agua y cualquier susceptibilidad de fallo es indeseable en cables de potencia de emergencia.

Por consiguiente, en la industria existe una necesidad no dirigida para organizar las deficiencias e inadecuaciones antes mencionadas.

SUMARIO DEL INVENTO

Configuraciones del presente invento proporcionan un sistema y un método para utilizar un cable resistente al fuego. Brevemente descrita en su arquitectura se puede implementar una configuración del sistema, entre otras, como sigue. El cable eléctrico resistente al fuego incluye un conductor. Substancialmente aplicada alrededor del conductor hay una trenza inorgánica. Un polímero ceramizable está aplicado sustancialmente sobre la trenza.

En otro aspecto el invento caracteriza un método para utilizar un cable resistente al fuego. El método incluye los pasos de: conectar el cable a una fuente de potencia, en donde el cable incluye: un conductor, una trenza inorgánica aplicada sustancialmente sobre el conductor, y un polímero ceramizable aplicado sustancialmente sobre la trenza; conectar como mínimo un conductor a una carga, en donde como mínimo una porción del conductor está en un entorno; conducir una corriente por el cable; aumentar la temperatura del entorno desde una temperatura aproximadamente por debajo de 200 grados Fahrenheit hasta una temperatura como mínimo aproximadamente 2000 grados Fahrenheit.

Otros sistemas, métodos, características y ventajas del presente invento serán o llegaran a ser aparentes para uno experto en el arte examinando los siguientes dibujos y la detallada descripción. Se ha intentado que todos estos sistemas adicionales, métodos, características y ventajas estén incluidas en esta descripción, estén en el alcance del presente invento y estén protegidas por los dibujos que la acompañan.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Muchos aspectos del invento pueden ser comprendidos mejor por referencia a los dibujos siguientes. Los componentes en los dibujos no están necesariamente a escala, se enfatiza mas en su lugar, en la claridad para ilustrar los principios del presente invento. Además, en los dibujos, números de referencia similares designan partes correspondientes a lo largo de las diferentes vistas.

Fig. 1 es un dibujo en sección transversal de un cable eléctrico resistente al fuego de acuerdo con una primera configuración a modo de ejemplo del invento.

Fig. 2 es un dibujo en sección transversal de un cable eléctrico resistente al fuego de acuerdo con una segunda configuración a modo de ejemplo del invento.

Fig. 3 es un dibujo en sección transversal de un cable eléctrico resistente al fuego de acuerdo con una tercera configuración a modo de ejemplo del invento.

Fig. 4 es un diagrama de flujo ilustrando una posible implementación del invento mostrado en la figura 2, de... [Seguir leyendo]

Un cable eléctrico (110) que comprende: un conductor (112) ; una trenza inorgánica (114) sustancialmente aplicada sobre el conductor (112) ; y un polímero ceramizable (116) sustancialmente aplicado sobre la trenza inorgánica, en donde el polímero

ceramizable es un caucho de silicona ceramizable; y

comprendiendo además una camisa de retención (118) aplicada sustancialmente sobre el polímero ceramizable en donde la camisa de retención (118) comprende un polímero eléctrica o térmicamente aislante. 2 El cable de la reivindicación 1, en donde el conductor (112) comprende múltiples cables reunidos juntos. 3 El cable de la reivindicación 1, en donde el conductor (112) comprende como mínimo un cable de cobre

recubierto de níquel. 4 El cable de la reivindicación 1 en donde la trenza inorgánica (114) comprende una trenza resistente al calor. 5 El cable de la reivindicación 1, en donde la trenza inorgánica (114) comprende además una camisa dispersada

con bolsas de aire.

El cable de la reivindicación 1 en donde el polímero ceramizable (116) comenzará a ceramizar a una temperatura por debajo de 510 ºC (950 grados Fahrenheit) . 7 El cable de la reivindicación 1 en donde la camisa de retención (118) es resistente al calor de tal manera que la

integridad de la camisa de retención es mantenida hasta 482ºC (900 grados Fahrenheit) .

El cable de la reivindicación 1 en donde el conductor (112) es eléctricamente conductor y tiene un punto de

fusión por encima de 1093ºC (2000 grados Fahrenheit) .

Un cable (210) resistente al fuego de conductor múltiple comprendiendo:

un haz de cables individuales (220) , estando cada cable individual de acuerdo con la reivindicación 1;

una camisa de agrupamiento aplicada alrededor del haz de cables individuales; y

una camisa aislante del fuego aplicada alrededor de la camisa de agrupamiento.

El cable de la reivindicación 9 en donde la camisa de retención de cada cable es cinta.

El cable de la reivindicación 9 en donde la camisa de agrupamiento comprende además una cinta de atado

aplicada alrededor del haz de cables individuales.

Un método de utilizar un cable eléctrico resistente al fuego de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores comprendiendo: Conectar el cable eléctrico (112) resistente al fuego a una fuente de potencia (150) ; Conectar el cable eléctrico resistente al fuego a una carga (152) en donde como mínimo una porción del cable (112)

esta dentro de un entorno; Conducir una corriente a través del cable (112) ; y Aumentar una temperatura del entorno desde una temperatura aproximadamente por debajo de 93ºC (200 grados

Fahrenheit) hasta una temperatura de cómo mínimo aproximadamente 1093ºC (2000 grados Fahrenheit) . 13 El método de la reivindicación 12 en donde el paso de conducir una corriente a través del cable comprende

además conducir una corriente a través del cable durante como mínimo una hora mientras que la temperatura del entorno es aproximadamente 1093ºC (2000 grados Fahrenheit) . 14 El método de la reivindicación 12 en donde el paso de aumentar la temperatura se completa en un lapso de

tiempo de aproximadamente cinco minutos.