En este artículo encontrará una guía sobre los métodos de prueba de ropa ignífuga para ropa protectora en laboratorios de combustión. También aprenderá sobre las funciones que desempeñan un laboratorio de combustión y un sistema de maniquí en la simulación de un entorno de combustión real. En un laboratorio de combustión, utilizando los datos obtenidos, se pueden evaluar quemaduras de segundo y tercer grado en la superficie del maniquí y desarrollar ropa protectora con capacidades mejoradas de retardo de fuego.
Investigación de métodos de prueba de ropa ignífuga
La importancia de la ropa ignífuga
La capacidad de los humanos para protegerse del fuego es un signo esencial del progreso de la civilización. La ropa protectora ignífuga puede evitar que se encienda, queme llamas y fume cuando entra en contacto con fuego y objetos calientes. En la lucha contra incendios, los bomberos son la fuerza más importante, y la ropa protectora ignífuga es una de las piezas de equipo de protección más esenciales para los bomberos. En el campo de batalla, la ropa y el equipo de protección ignífugos de alto rendimiento garantizan firmemente la supervivencia individual y la eficacia en el combate. Según los informes de investigación sobre incendios en el campo de batalla, en los campos de batalla llenos de humo, el número de personas quemadas por los incendios de guerra representa aproximadamente una cuarta parte del total de víctimas. Cuando un soldado tiene entre el 11% y el 30% del área total de su cuerpo con quemaduras de segundo grado o el 10% con quemaduras de tercer grado, pierde su efectividad en el combate.
La importancia de evaluar el entorno de combustión real y su impacto en las personas
Evaluar y probar científicamente el rendimiento protector de la ropa y los equipos de protección ignífugos es crucial para diseñar y seleccionar racionalmente los equipos de protección. Al diseñar ropa de protección, no es integral perseguir únicamente la resistencia. Los equipos de protección voluminosos pueden dificultar una salida rápida en caso de incendio. Por lo tanto, la flexibilidad es también una de las consideraciones críticas en la ropa de protección. Para lograrlo, es necesario evaluar el entorno real de combustión y su impacto en los seres humanos. Sólo cuando se conocen las condiciones reales de quemadura de la piel humana en diferentes áreas durante un incendio se puede diseñar ropa protectora (uniformes militares, trajes ignífugos, ropa de bombero y ropa de trabajo ignífuga para altas temperaturas) que proteja eficazmente contra quemaduras en cada parte específica. . De esta manera, puedes combinar resistencia y movilidad óptimas en el equipo de protección.
Los principales métodos de prueba de ropa ignífuga.
Prueba de inflamabilidad vertical:
Esta prueba implica quemar una tira de tela de 12 pulgadas de largo bajo una llama de propano durante 12 segundos, luego retirar la llama y medir el tiempo posterior a la llama, el tiempo de retardo de llama y la longitud de carbonización de la tira de tela. Este método mide directamente el retardo de llama del material. Sin embargo, sólo indica si el tejido probado puede resistir la quema; no proporciona información sobre la resistencia térmica del tejido a llamas o arcos eléctricos ni representa la capacidad protectora del material contra quemaduras de la piel en ambientes de alta temperatura.
Prueba TPP:
Esta prueba coloca una muestra de tela de 6 pulgadas cuadradas bajo una fuente de energía total de 2 cal/(cm².s) de calor convectivo y radiante y luego registra el tiempo necesario para alcanzar una quemadura de segundo grado. El valor TPP se calcula multiplicando este tiempo por la energía de la fuente de calor en cal/(cm².s). Cuanto mayor sea el valor de TPP, mayor será el rendimiento protector del tejido contra altas temperaturas y llamas de alto calor. Este método es adecuado para materiales de protección térmica multicapa y el resultado de TPP es un indicador crucial del rendimiento de protección térmica de la prenda. Sin embargo, el valor de TPP no puede estimar cuantitativamente la gravedad de la quemadura prevista. El rendimiento de protección térmica de los materiales que se encienden y arden no se puede evaluar con precisión utilizando TPP, ya que la quema continua puede causar daños adicionales.
Prueba de Maniquí en un Laboratorio de Combustión:
Se trata de un modelo humano de 6 pulgadas de altura hecho de fibra de vidrio especial, equipado con sensores de temperatura, vestido con ropa ignífuga y expuesto a 2 cal/(cm².s) de calor de un lanzallamas de propano. Una computadora utiliza datos de los sensores de temperatura para simular los posibles grados y áreas de quemaduras de segundo y tercer grado en la piel humana, proporcionando un informe de prueba.
La tecnología Manikin Test es reconocida internacionalmente como la mejor evaluación objetiva del rendimiento general de protección térmica de la ropa. Está a la vanguardia de tecnologías interdisciplinarias que combinan ciencia de la confección, ingeniería de combustión y biofísica. El sistema Manikin Test puede percibir con precisión el flujo de calor a alta temperatura en diferentes posturas y predecir con precisión la gravedad de las quemaduras en la piel. También permite crear entornos de simulación muy realistas para escenarios de incendios peligrosos. El sistema se puede utilizar para evaluar e investigar el rendimiento ignífugo de diversos equipos de protección, como uniformes militares y de extinción de incendios, acelerar el ciclo de desarrollo de nuevos materiales y equipos ignífugos y promover el desarrollo de equipos de protección individual. Además, el sistema Manikin Test en un laboratorio de combustión proporciona datos valiosos para la investigación biofísica sobre el análisis de quemaduras de tejido de la piel humana, y su uso se extiende más allá de las aplicaciones militares para el desarrollo de telas, ropa y otros equipos de protección térmica en contextos civiles, desempeñando un papel importante. papel en la protección contra lesiones térmicas causadas por incendios y radiación térmica.
Burn Manikin Historia de la investigación, estado y tendencias de desarrollo
El estudio del Proyecto Maniquí se originó en la década de 1960. En 1962, la Marina de los EE. UU. y DuPont desarrollaron el 'THERMO-MAN', un maniquí utilizado para pruebas de quemaduras. Un maniquí controlado por computadora para realizar experimentos, registrar datos, analizar resultados y crear diagramas del cuerpo humano de las áreas quemadas anteriores y posteriores y su extensión. Básicamente, esto logró la funcionalidad esperada de un maniquí de quemados.
En la década de 1980, la Universidad de Minnesota también construyó un maniquí para realizar pruebas de inflamabilidad de prendas de vestir. Este maniquí estaba equipado con 44 sensores termopares para predecir la extensión y la zona de las quemaduras en la piel mediante la medición de la temperatura. El método de ignición consistía en que unas llamas de gas incendiaban el borde inferior de la prenda de prueba del maniquí. Sin embargo, esta llama de gas no lograba envolver completamente el maniquí, por lo que no conseguía simular incendios repentinos e intensos.
A finales de la década de 1980, la Universidad de Alberta en Canadá desarrolló con éxito un maniquí llamado "Pyroman", equipado con 110 sensores de flujo de calor en su superficie. Este maniquí y su sistema de llamas de combustión repentina son similares al sistema de maniquíes del ejército estadounidense. Seis quemadores instalados alrededor del maniquí se encienden, envolviéndolo por completo en llamas producidas por gas propano. Un sistema de adquisición de datos controlado por computadora registra y almacena la información de los sensores, calculando el daño potencial en la piel (es decir, el porcentaje de quemaduras de segundo y tercer grado en relación con la superficie corporal total) e imprime los resultados.
Suiza, Japón y otros países también han desarrollado 'maniquíes de bombero' de segunda generación que recopilan datos más cercanos a las condiciones reales de batalla, simulando el entorno único de las operaciones de extinción de incendios y mejorando la precisión de las pruebas y los resultados experimentales.
Sistema de pruebas de laboratorio de combustión de DaRong
Darong Textile Instruments, líder en la industria de pruebas textiles, ha desarrollado y puesto en uso con éxito:
- Sistema de pruebas de laboratorio de combustión DR666-40RC
- Sistema de pruebas de laboratorio de combustión DR666-40R
Ámbito de aplicación:
El sistema de prueba de combustión simula un ser humano vestido (maniquí) en una llama ardiente, probando cambios en la temperatura de la superficie del maniquí y estimando posibles quemaduras de segundo y tercer grado y el porcentaje total del área quemada, prediciendo con precisión el grado de quemaduras en la piel. En un laboratorio de entorno de incendio simulado de alta fidelidad, el sistema de prueba de maniquíes puede evaluar el rendimiento retardante de llama de diversos equipos de protección, como uniformes militares y de extinción de incendios, y estudiar los factores que influyen.
Estándares relevantes
ASTM F1930-2000
ISO-13506 2008
GB / T 23467-2009
Parámetros técnicos
Sistema de laboratorio de combustión
El laboratorio utiliza una estructura ignífuga integrada formada por marcos metálicos y materiales ignífugos.
Tamaño efectivo: 4×4×3m (requiere al menos 4m de altura y 50m² de espacio).
El sistema de ventilación y escape tiene un ventilador prediseñado que ajusta automáticamente el flujo de aire para ventilación y escape, asegurando el suministro de aire interior y oxígeno durante las pruebas y expulsando rápidamente los gases residuales después de la combustión, seguido de la reposición del aire de enfriamiento.
Sistema de control de seguridad y generación de combustión
Quemadores: 6 juegos de 12 quemadores.
Sistema de suministro de gas con tuberías de gas propano, válvulas reguladoras de presión, válvulas y sensores de presión para transportar propano gaseoso al sistema de encendido y cabezales de quemadores. Este sistema proporciona una densidad de flujo de calor constante de al menos 84 KW/m², con un error en el tiempo de entrega de combustible de ±0.1 S.
El sistema de seguridad incluye detectores de gas, detectores de sellos de puertas, detectores de llamas, monitoreo de presión de gas, extintores, dispositivos de parada de emergencia, llamas guía de seguridad, dispositivos de tratamiento de gases residuales y otros sistemas de seguridad necesarios.
Sistema de maniquí
El maniquí está modelado a partir de un varón adulto con una altura de 1.8 metros, incluyendo cabeza, pecho, espalda, abdomen, brazos, manos, piernas, pies, etc. La capa exterior está hecha de materiales no metálicos con excelente estabilidad térmica y al fuego. (especificaciones personalizables).
Articulaciones ajustables para diversas posturas para satisfacer necesidades de prueba específicas (solo para el modelo DR666-40RC).
Se instalan sensores de flujo de calor en la superficie del modelo para probar los cambios de temperatura con precisión. El modelo DR666-40R tiene 130 sensores, mientras que el modelo DR666-40RC tiene 146 sensores (incluidas áreas de prueba independientes de cabeza y mano).
Plataforma de software de aplicación y sistema controlado por computadora
Utiliza software desarrollado internamente para un control informático total del proceso del experimento, con la recopilación y el análisis de datos completados automáticamente por la computadora.
Evaluación de resultados
El módulo de evaluación de quemaduras evalúa el alcance y la gravedad de las quemaduras causadas por llamas. La información sobre los cambios en la temperatura de la superficie del maniquí a lo largo del tiempo, obtenida de los sensores, se ingresa en el modelo de evaluación de quemaduras. Después del cálculo de la evaluación de la quemadura, se obtienen la puntuación de la quemadura y el grado de gravedad de la quemadura. Combinado con el mapeo del modelo digital del cuerpo humano, esto da como resultado un mapa de distribución de quemaduras de segundo y tercer grado en la superficie del maniquí.
Conclusión:
La evaluación del grado de quemaduras en diferentes partes del cuerpo humano, realizada con un maniquí en llamas en laboratorios de combustión, ha desempeñado un papel decisivo en el desarrollo de prendas protectoras ignífugas. Las simulaciones de laboratorio de diversos escenarios del mundo real han proporcionado datos invaluables para la investigación y el desarrollo. Se puede imaginar que con la creciente prevalencia y avance de las tecnologías innovadoras, habrá un enfoque en el desarrollo de equipos de protección inteligentes capaces de emitir alertas y combatir incendios automáticamente. En este contexto, los laboratorios de combustión y los maniquíes en llamas asumirán responsabilidades aún más importantes.
PREGUNTAS MÁS FRECUENTES:
P: ¿Qué hay que tener en cuenta al elegir métodos de prueba de ropa ignífuga?
R: Primero, se debe considerar la función principal de la ropa protectora que se está desarrollando. Además, se debe considerar la disponibilidad y el costo de los materiales. El sitio experimental también es un factor necesario a considerar. En base a esto, se debe seleccionar el mejor método entre tres métodos de prueba de retardo de fuego.
P: ¿Los laboratorios de combustión tienen otros escenarios de aplicación?
R: También pueden probar el retardo de llama de edificios y muebles, así como el desarrollo de materiales ignífugos distintos de las telas para prendas de vestir, como agentes extintores de incendios, revestimientos ignífugos, etc.