Evaluación de la resistencia al fuego de relés e interruptores mediante un probador de llama de aguja avanzado.

Resumen
Los relés e interruptores son componentes básicos de conmutación en la distribución de baja tensión, electrodomésticos y equipos de control industrial. Los arcos eléctricos tienden a generarse durante la apertura y el cierre de los contactos. En condiciones de cortocircuito y sobrecarga, pueden producirse pequeñas llamas que inflaman las carcasas aislantes de plástico y los materiales base circundantes, provocando incendios eléctricos. El probador de llama de aguja es un instrumento de prueba importante para simular dichas fuentes de incendio. El aparato de prueba de llama de aguja es un equipo de prueba de seguridad contra incendios diseñado por LISUN Para las industrias de equipos eléctricos y electrónicos, electrodomésticos, iluminación y tecnología de la información. Simula "pequeñas llamas" causadas por cortocircuitos en circuitos y sobrecalentamiento de componentes dentro de los equipos para evaluar la resistencia al fuego y el rendimiento de seguridad contra incendios de productos y materiales aislantes en escenarios de ignición de pequeñas llamas. Con la aplicación direccional de la llama a las muestras mediante un quemador estándar en forma de aguja, este equipo detecta con precisión el estado de ignición de la muestra, el tiempo de persistencia de la llama y la condición de propagación de la llama. Proporciona datos de prueba que cumplen con los estándares internacionales y nacionales para I+D de productos, inspección de calidad de salida de fábrica y certificación de terceros, y ayuda a las empresas a cumplir con los requisitos de seguridad contra incendios para el acceso al mercado. LISUN Este artículo, que estudia el probador de llama de aguja ZY-3, describe el principio de funcionamiento y los parámetros clave del equipo, el procedimiento completo de prueba para componentes de relés e interruptores, los criterios de evaluación de resultados y analiza los problemas comunes que se presentan en las pruebas prácticas. Ofrece referencias prácticas para fabricantes de componentes y laboratorios de ensayo externos que realizan verificaciones de seguridad contra incendios para relés e interruptores. 

Antecedentes y base estándar para la prueba de llama de aguja en relés e interruptores.

En el funcionamiento diario de relés e interruptores, se produce una descarga de arco debido al frecuente cierre y apertura de contactos. Cuando se producen fallos de contacto, sobrecarga o cortocircuito, la energía del arco aumenta y genera pequeñas llamas localizadas que actúan directamente sobre las partes aislantes no metálicas, como las carcasas de los relés, los paneles de interruptores y las bases de los terminales. Si los componentes no tienen suficiente capacidad ignífuga, las pequeñas llamas pueden encender las muestras, provocar la propagación continua de la llama y las gotas fundidas pueden incendiar los cables adyacentes y otros conjuntos, causando riesgos de incendio en toda la unidad. La prueba del hilo incandescente evalúa principalmente el estrés térmico producido por la radiación térmica de alta temperatura, mientras que la prueba de la llama de aguja se centra más en los escenarios de ignición inducidos directamente por pequeños arcos dentro de los componentes. Estas dos pruebas se complementan para completar la evaluación del riesgo de incendio en componentes de baja tensión.

La norma nacional correspondiente es GB/T 5169.5‑2020 y la norma internacional equivalente es IEC 60695‑11‑5:2016. Este conjunto de normas especifica la construcción de hardware de Probador de llama de agujaMétodo de prueba de confirmación de llama, preacondicionamiento de la muestra, procedimiento de aplicación de la llama y directrices para la interpretación de los resultados. Las normas de producto para interruptores y enchufes GB/T 2099.1-2021 y las especificaciones relevantes de relés de baja tensión hacen referencia a este método de prueba de llama de aguja, que es un elemento crítico de seguridad contra incendios para las certificaciones CCC, CQC, CE y otras certificaciones de acceso al mercado. Al realizar pruebas con el probador de llama de aguja durante la fase de I+D del producto, las empresas pueden seleccionar la formulación de los materiales aislantes, optimizar la disposición estructural interna de relés e interruptores, identificar posibles riesgos de incendio con anticipación y evitar riesgos de seguridad después del lanzamiento del producto.

ZY-3 Prueba de llama de aguja

Parámetros técnicos básicos del probador de llama de aguja

LISUN El probador de llama de aguja ZY-3 se ha desarrollado íntegramente de acuerdo con los requisitos de hardware de GB/T 5169.5-2020 e IEC 60695-11-5:2016. Con una estructura modular, la unidad integra módulos funcionales para la confirmación de la temperatura de la llama, la temporización automática y el registro de datos del estado de combustión. El ángulo del quemador es ajustable libremente; la altura de la llama y la velocidad de aumento de la temperatura de la llama cumplen con todas las condiciones de la prueba de confirmación estándar. Equipado con dos modos de operación, que incluyen pantalla táctil LCD y control remoto, permite a los técnicos mantenerse alejados de la cámara de combustión y mejora la seguridad operativa en las pruebas de seguridad contra incendios a alta temperatura. Este instrumento tiene dos variantes: ZY-3 con gabinete y ZY-3S sin gabinete para adaptarse a diferentes condiciones de laboratorio. Los parámetros técnicos principales se muestran en la Tabla 1.

Según los requisitos estándar, el probador de llama de aguja debe realizar pruebas de confirmación periódicas para verificar la velocidad de aumento de la temperatura de la llama y la altura de la misma. La boquilla del quemador es un componente consumible. La combustión prolongada puede modificar la apertura de la boquilla y provocar una desviación en la energía de la llama, lo que afectará directamente a los resultados de las pruebas de los relés e interruptores. Por lo tanto, se requiere una inspección y un reemplazo regulares. La carcasa de la máquina está fabricada con acero recubierto de alta temperatura para resistir los gases de combustión corrosivos de la combustión del plástico y es adecuada para pruebas de seguridad contra incendios continuas y prolongadas en laboratorios.

Procedimiento completo de prueba para relés e interruptores mediante un probador de llama de aguja.

Antes de realizar la prueba formal de llama de aguja para relés o interruptores, los operadores deberán consultar la norma GB/T 5169.5-2020 y las especificaciones del producto correspondientes, y confirmar el tiempo de aplicación de la llama. El tiempo de aplicación de la llama convencional para componentes de relés e interruptores es de 30 s. Para algunos componentes de bajo riesgo, se pueden seleccionar 10 s o 20 s según las normas del producto. Se deberá completar el preacondicionamiento de las muestras: estas deberán almacenarse durante al menos 24 horas a una temperatura ambiente de 15 °C a 35 °C y una humedad relativa del 45 % al 75 % para eliminar la interferencia de la humedad en el rendimiento de combustión de los materiales plásticos.

Paso uno: confirmación de la llama y depuración para el probador de llama de aguja. Suministre gas butano con una pureza no inferior al 95%, coloque el quemador en posición vertical, ajuste el flujo de gas y calibre la altura de la llama a 12 mm ± 1 mm. Realice una prueba de confirmación de la llama con un termopar tipo K para verificar que el tiempo de calentamiento de 100 ℃ a 700 ℃ cumpla con 23.5 s ± 1 s. Confirme el funcionamiento normal del módulo de temporización y la función de registro de la duración de la combustión. Coloque un acolchado de algodón estándar sobre una tabla de pino blanco debajo de la estación de muestras como capa base para comprobar si las gotas fundidas encienden los combustibles circundantes. Después de la confirmación de la llama, ajuste el quemador a una postura de prueba de 45° y mantenga un estado de llama estable durante varios minutos.

Segundo paso: Sujeción y posicionamiento de las muestras de relés e interruptores. Mantenga las muestras completamente ensambladas, evitando su desmontaje arbitrario, para simular las condiciones de servicio reales. Fije firmemente las muestras al soporte y alinee la punta de la llama con las posiciones más vulnerables al ataque de la llama del arco eléctrico. En el caso de los relés, los puntos de prueba son la carcasa cerca de los contactos y las bases de los terminales; en el caso de los interruptores, los puntos de prueba son las piezas de plástico alrededor de los contactos y la cara interna de los paneles del interruptor. Evite los bordes de las muestras y otras posiciones sin valor de referencia práctico, y mantenga la distancia estándar entre la punta del quemador y la superficie de la muestra.

Paso tres: aplicar la llama de aguja de forma direccional. Iniciar el programa de prueba del probador de llama de aguja. El quemador avanza y pone la punta de la llama de aguja estándar en contacto con la superficie de la muestra y mantiene la duración de aplicación de la llama especificada, normalmente 30 s. Durante todo el ciclo de aplicación de la llama y el período de observación posterior a la llama, los operadores registran el estado de ignición, el momento de ignición, la duración de la combustión y el rango de propagación de la llama de las muestras, y observan si el relleno de algodón debajo se enciende por las gotas de combustión de las muestras. Al finalizar el tiempo de aplicación de la llama, el instrumento retrae automáticamente el quemador y continúa observando los fenómenos de postcombustión y combustión lenta de las muestras. Está prohibido quemar repetidamente en el mismo punto de prueba y se deben utilizar muestras nuevas para cada grupo de prueba.

Cuarto paso: clasificación de datos tras la finalización de la prueba. Registre exhaustivamente todos los fenómenos, incluyendo el estado de ignición, la duración de la combustión, la presencia de goteos de material fundido y si el relleno de algodón de la capa base se incendió. Tras finalizar todas las pruebas de muestras paralelas, resuma todos los datos y determine si las muestras de relé o interruptor cumplen o no con las cláusulas estándar.

Criterios de evaluación de los resultados de la prueba de llama de aguja

De acuerdo con las reglas de evaluación de GB/T 5169.5-2020, las muestras de relés e interruptores se consideran superadas en la prueba de llama de aguja si se cumple alguna de las siguientes condiciones: Primero, no se produce llama ni incandescencia en las muestras durante todo el proceso de aplicación de la llama de aguja y el relleno de algodón inferior no se incendia. Segundo, tras retirar la llama de aguja, la llama y la incandescencia en las muestras se autoextinguen en 30 segundos sin que se quemen completamente los componentes, y el relleno de algodón de la capa base no se incendia por goteos. Si las muestras siguen ardiendo durante más de 30 segundos o los goteos fundidos incendian el relleno de algodón, la muestra no supera la prueba, lo que indica riesgo de incendio en escenarios de llamas pequeñas causadas por arcos de falla para dicho relé o interruptor.

En caso de que la prueba falle, las empresas deben implementar medidas correctivas, como el uso de plásticos de ingeniería con mayor resistencia al fuego, el aumento del espesor de las paredes de la carcasa y la adición de barreras estructurales para evitar la propagación de las llamas a los componentes adyacentes. Tras la modificación del material o la estructura, se realizará una nueva prueba con un probador de llama de aguja hasta que se cumplan los requisitos de seguridad contra incendios establecidos en las normas.

Precauciones prácticas para la prueba de llama de aguja en relés e interruptores

Muchas empresas utilizan directamente barras de material estándar en lugar de componentes de relés e interruptores completamente ensamblados para la prueba de llama de aguja. El resultado positivo de la prueba de barras de material no garantiza que los componentes ensamblados superen la prueba de llama de aguja. Las holguras de ensamblaje, la variación del espesor de los componentes y las tensiones internas pueden alterar el comportamiento real de la combustión. Se deben utilizar componentes completamente ensamblados como muestras de prueba. La prueba de confirmación de llama para el probador de llama de aguja es indispensable. Después de cada cambio de gas o de boquilla del quemador, se debe recalibrar la altura de la llama y la curva de aumento de temperatura; de lo contrario, los resultados de la prueba no serán válidos y no podrán utilizarse para los informes de certificación.

Se debe garantizar la ventilación en el entorno de prueba del laboratorio. Aunque el instrumento esté equipado con una cabina de prueba cerrada, se deben preparar dispositivos de protección contra incendios para hacer frente a situaciones de emergencia, como la combustión violenta de la muestra. Función de control remoto de LISUN El comprobador de llama de aguja ZY-3 permite a los operarios completar todo el procedimiento de prueba lejos de la cámara de llama de alta temperatura y mejora la seguridad del personal durante las pruebas. Superar la prueba de llama de aguja no completa la evaluación completa del riesgo de incendio de los componentes. Se deben combinar pruebas de seguridad adicionales, como la prueba del hilo incandescente y la prueba del índice de seguimiento, para evaluar de forma integral el nivel general de riesgo de incendio de los relés e interruptores.

Conclusión

Los relés e interruptores son componentes básicos de gran volumen en los sistemas eléctricos, cuyo rendimiento en materia de seguridad contra incendios afecta directamente a la seguridad general de los electrodomésticos, los equipos de control industrial y los sistemas de distribución. El probador de llama de aguja puede reproducir las condiciones de trabajo reales de pequeñas llamas generadas por arcos de falla de componentes en un entorno de laboratorio. El aparato de prueba de llama de aguja es un equipo de prueba de seguridad contra incendios diseñado por LISUN Para las industrias de equipos eléctricos y electrónicos, electrodomésticos, iluminación y tecnología de la información. Mediante la aplicación direccional de la llama a las muestras con un quemador estándar en forma de aguja, este equipo detecta con precisión el estado de ignición, el tiempo de persistencia de la llama y la propagación de la misma. Proporciona datos de prueba que cumplen con las normas internacionales y nacionales para I+D de productos, inspección de calidad de salida de fábrica y certificación por terceros. LISUN ZY-3 Probador de llama de aguja Satisface plenamente todos los requisitos de equipamiento de las normas GB/T 5169.5‑2020 e IEC 60695‑11‑5:2016 y puede completar de forma estable la prueba de resistencia al fuego con aguja para componentes de relés e interruptores. En las fases de I+D de productos, selección de componentes y presentación de certificaciones, los fabricantes de componentes que utilizan correctamente el probador de llama de aguja pueden identificar riesgos de incendio en las piezas aislantes, optimizar la formulación del material y la estructura del producto, mejorar el nivel de seguridad contra incendios de relés e interruptores y garantizar la seguridad de servicio de los equipos eléctricos del usuario final.