Quali sono gli standard di prova per le prestazioni di resistenza al fuoco dei cavi resistenti al fuoco?

Resistenza al fuoco vs. Resistenza alla fiamma: Differenze fondamentali per i cavi resistenti al fuoco

Perché l'integrità del circuito definisce la vera resistenza al fuoco

L'aspetto fondamentale dei cavi resistenti al fuoco è l'integrità del circuito, che permette loro di funzionare durante un incendio, e non solo dopo che è terminato. I cavi normali o quelli classificati come ritardanti di fiamma semplicemente non sono adeguati quando si parla di vera resistenza al fuoco. Ciò che conta di più è se questi cavi riescono a continuare a funzionare correttamente quando esposti direttamente alle fiamme a temperature superiori ai 950 gradi Celsius per circa novanta minuti, pur continuando a trasportare corrente elettrica. Gli enti normatori hanno stabilito test rigorosi a questo riguardo attraverso la norma IEC 60331, che costituisce il riferimento principale a livello mondiale per la valutazione dell'integrità del circuito. Per sistemi critici per il salvataggio di vite umane, come allarmi antincendio, luci di emergenza e ventilatori di estrazione del fumo, disporre di alimentazione elettrica durante le emergenze non è facoltativo, ma assolutamente essenziale. Si considerino, ad esempio, i cavi con isolamento minerale e guaina di rame (MICC). Questi cavi contengono un isolamento in ossido di magnesio che, quando riscaldato, si trasforma in una sorta di schermo ceramico, impedendo cortocircuiti e cedimenti strutturali anche quando tutto ciò che li circonda va a fuoco.

Come la ritardanza alla fiamma da sola non soddisfa le esigenze delle infrastrutture critiche

I cavi ignifughi sono tipicamente realizzati in PVC-FR o polimeri a ridotto sviluppo di fumo e privi di alogeni (LSZH) e si limitano a garantire ritardo all'ignizione e soppressione della propagazione della fiamma , conformemente a standard come IEC 60332. Non assicurano tuttavia - No, no. la continuità operativa durante l'esposizione al fuoco. Tre limitazioni fondamentali ne rivelano l'inadeguatezza per infrastrutture mission-critical:

1. Fragilità termica : L'isolamento in polimero inizia a degradarsi entro 20-30 minuti a temperature comprese tra 500 e 700 °C, ben al di sotto delle temperature raggiunte in incendi completamente sviluppati;
2. Collasso funzionale : L'integrità meccanica viene meno quando il cavo è soggetto all'impatto dell'acqua antincendio (ad esempio, attivazione di sprinkler), causando immediata separazione dei conduttori;
3. Vulnerabilità sistemica la perdita di potenza si propaga attraverso i sistemi di sicurezza interconnessi, disattivando l'illuminazione di emergenza, le pompe antincendio e i controlli di monitoraggio proprio nel momento in cui sono più necessari.

In ambienti ad alto rischio come miniere sotterranee o navi marittime, fare affidamento esclusivamente sulla ritardanza alla fiamma crea pericolose lacune nel supporto all'evacuazione: l'estrazione del fumo fallisce, i percorsi di uscita si oscurano e le comunicazioni si interrompono durante la crisi. I cavi resistenti al fuoco, verificati per l'integrità del circuito, colmano queste lacune con una resilienza comprovata e conforme agli standard.

IEC 60331: Il Riferimento Globale per i Cavi Resistenti al Fuoco

Lo standard IEC 60331 è ancora considerato il riferimento principale per testare quanto bene i cavi resistenti al fuoco riescano a mantenere i circuiti integri durante incendi reali. Secondo questo requisito, questi cavi devono continuare a funzionare senza interruzioni anche quando sottoposti a carico elettrico completo e a sollecitazioni fisiche per un minimo di novanta minuti consecutivi sotto fiamme dirette che superano i 840 gradi Celsius. La soglia dei 90 minuti corrisponde abbastanza da vicino ai tempi tipici di evacuazione degli edifici, il che significa che questi cavi speciali aiutano a mantenere l'alimentazione elettrica agli impianti di sicurezza vitali proprio durante la fase spesso peggiore di un incendio.

Protocollo di prova: esposizione al forno, applicazione di tensione e soglia di integrità di 90 minuti

Nelle procedure di prova, i cavi vengono posizionati orizzontalmente all'interno di forni e alimentati a circa 1.000 volt prima di essere esposti a fiamme controllate. Gli operatori verificano la continuità mediante luci indicatrici collegate in serie al cavo in fase di test. Quando il circuito si interrompe, significa che si è verificato un punto di rottura. Queste prove simulano ciò che accade negli incendi reali, in cui gli impianti elettrici devono continuare a condurre corrente anche in presenza di temperature estreme causate da irraggiamento e correnti convettive. Si pensi a situazioni come scale di edifici o spazi sopra i controsoffitti, dove gli incendi tendono a diffondersi rapidamente ma dove le persone hanno comunque bisogno che funzionino correttamente sistemi di illuminazione di emergenza e comunicazione.

Convalida nel mondo reale: prestazioni dei cavi con isolamento minerale e con isolamento ceramico

I cavi MICC sono noti per superare ampiamente i requisiti stabiliti dagli standard IEC 60331 poiché sono realizzati interamente con materiali inorganici. Si pensi ai conduttori in rame all'interno, all'ossido di magnesio come isolante e al rivestimento esterno in rame solido. Questi componenti non si degradano quando esposti a temperature elevate, non producono assolutamente fumi tossici e continuano a funzionare correttamente anche dopo 90 minuti di esposizione al fuoco. Esiste poi un altro tipo degno di nota: gli ibridi ceramica-polimero. Funzionano in modo diverso ma riescono comunque a ottenere risultati simili grazie a particolari strutture matriciali che formano una protezione carboniosa durante eventi termici intensi. Cosa rende queste soluzioni così superiori rispetto ai normali cavi polimerici? I cavi standard a base di plastica semplicemente si deteriorano sia fisicamente che elettricamente molto prima di raggiungere la soglia critica di 90 minuti nella maggior parte degli incendi.

BS 6387 e PH Ratings: Resistenza al fuoco migliorata per ambienti ad alto rischio

Classificazione CWZ: Test simultanei di fiamma, spruzzo d'acqua e urto meccanico

La classificazione CWZ secondo la norma BS 6387 rappresenta uno dei test più severi esistenti per i cavi resistenti al fuoco. Questi cavi devono resistere contemporaneamente a tre prove: fiamma diretta della categoria C, getti d'acqua intensi della categoria W e urti fisici della categoria Z. Si pensi a ciò che accade durante un incendio reale: gli edifici iniziano a crollare, generando forze d'impatto; i sistemi di sprinkler si attivano mentre l'incendio è ancora in corso; le fiamme si propagano attraverso le parti danneggiate delle strutture. I cavi che superano il test CWZ mantengono i circuiti integri per oltre 180 minuti anche quando tutti questi stress agiscono contemporaneamente. Per questo motivo sono fondamentali in luoghi come gallerie sotterranee, raffinerie di petrolio, piattaforme offshore e grandi centri di trasporto. Quando si verificano problemi in questi luoghi, le conseguenze possono essere assolutamente devastanti.

PH30/PH60/PH120: Classificazioni prestazionali per sistemi di sicurezza vita

Le classifiche PH secondo la norma BS EN 50200 indicano fondamentalmente per quanto tempo un componente può continuare a funzionare quando esposto a fiamme dirette. Esistono tre categorie principali: PH30 resiste 30 minuti, PH60 tiene per un'ora e PH120 riesce a resistere per due intere ore. Questo sistema analizza ciò che accade in situazioni reali, piuttosto che limitarsi a verifiche formali su carta. Prendiamo ad esempio i cavi PH120, richiesti in luoghi come ospedali, edifici alti e centri dati, dove le persone potrebbero aver bisogno di più tempo per evacuare in sicurezza. Tali strutture dipendono da un'alimentazione continua per sistemi critici come allarmi antincendio, illuminazione di emergenza e controlli HVAC durante le evacuazioni. La differenza sta nel fatto che le classifiche PH non permettono alle aziende di simulare la conformità, ma richiedono test effettivi su circuiti attivi simulando incendi reali, offrendo così una garanzia molto maggiore in caso di emergenze.

Allineamento con gli standard internazionali e principali variazioni regionali per i cavi resistenti al fuoco

GB/T 19216.21-2003 (Cina) e EN 50200: Lacune di armonizzazione e implicazioni pratiche

Lo standard cinese GB/T 19216.21-2003 e lo standard europeo EN 50200 analizzano entrambi la resistenza dei circuiti in caso di incendio, ma prevedono metodi di prova molto diversi. Lo standard GB/T richiede un'esposizione alle fiamme notevolmente più lunga, superiore a 120 minuti, e impone anche che i cavi resistano a urti meccanici durante il riscaldamento, una condizione del tutto assente nei requisiti dell'EN 50200. Al contrario, lo standard europeo si concentra maggiormente sulla resistenza dei cavi agli spruzzi d'acqua. A causa di queste differenze, cavi omologati con il rating europeo PH120 potrebbero non superare le prove d'impatto richieste dagli standard GB/T. Ciò significa che spesso i produttori devono creare versioni speciali dei propri prodotti per mercati diversi. Per grandi progetti infrastrutturali che interessano più paesi, come linee ferroviarie ad alta velocità e centri di trasporto integrati, ottenere le certificazioni richieste può richiedere da quattro a otto settimane aggiuntive. Un recente sondaggio sui progetti edili internazionali del 2023 ha evidenziato questo problema come un grave ostacolo per le aziende che operano oltre confine.

Perché la divergenza nei test rigorosi è importante nei progetti infrastrutturali transfrontalieri

Queste differenze regionali introducono tre rischi concreti per i progetti globali:

• Lacune in materia di sicurezza : Un cavo certificato secondo un solo standard potrebbe non essere resistente a combinazioni di sollecitazioni non testate, ad esempio un impatto meccanico senza spruzzo d'acqua che compromette le prestazioni in caso di incendi in ambienti misti;
• Inflazione dei costi : La doppia certificazione aumenta i costi di approvvigionamento dei materiali del 18-25% per gli sviluppi su larga scala;
• Rischio per i tempi di consegna : La ripetizione imprevista dei test durante la costruzione interrompe le attività critiche per oltre 120 ore.

Tale disallineamento è particolarmente accentuato nelle infrastrutture condivise, come i terminal dei aeroporti o i complessi industriali, dove i compartimenti antincendio si estendono su diverse giurisdizioni ma devono funzionare come sistemi di sicurezza unificati. È essenziale pianificare in modo proattivo l'armonizzazione in fase di progettazione, piuttosto che procedere a interventi correttivi in fase di collaudo, per garantire sia il rispetto della normativa che la sicurezza delle persone.

Domande Frequenti

• Qual è la differenza principale tra cavi resistenti al fuoco e cavi ignifughi?

  I cavi resistenti al fuoco mantengono l'integrità del circuito durante l'esposizione al fuoco, mentre i cavi ignifughi ritardano principalmente l'infiammabilità e limitano la propagazione della fiamma senza garantire il funzionamento continuo.

• Perché la norma IEC 60331 è fondamentale per la valutazione della resistenza al fuoco?

  La IEC 60331 stabilisce il parametro di riferimento globale testando la capacità dei cavi di mantenere i circuiti integri durante l'esposizione a temperature elevate sotto fiamma diretta.

• Perché i cavi MICC sono superiori in termini di resistenza al fuoco?

  I cavi MICC sono composti da materiali inorganici che non si degradano a temperature elevate, offrendo una resistenza al fuoco superiore senza produrre fumi tossici.

• In che modo le classificazioni PH supportano i sistemi di sicurezza per la vita?

  Le classificazioni PH garantiscono il funzionamento continuo in caso di incendio reale, fornendo un supporto fondamentale per sistemi di sicurezza come allarmi antincendio e illuminazione di emergenza.

• Perché le differenze tra norme regionali rappresentano un rischio nei progetti infrastrutturali globali?

  Le disparità possono portare a lacune in materia di sicurezza, all'aumento dei costi e a ritardi nei tempi a causa dei diversi requisiti di test di resistenza tra le regioni.