Historia de éxito de un cliente
Pruebas de resistencia al fuego e ingeniería de seguridad contra incendios
NETZSCH Calorímetro de cono TAURUS TCC 918 en uso en la Universidad Tecnológica de Luleå, Suecia
Este es el caso de éxito de un cliente:Rhoda Afriyie Mensah, investigadora posdoctoral de la división de Ingeniería Estructural y de Incendios del Departamento de Ingeniería Civil, Medioambiental y de Recursos Naturales de la Universidad Tecnológica de Luleå (LTU), en Suecia. Nos habla del uso del Calorímetro de cono TCC 918 y sus variaciones de programación únicas en el flujo de calor a lo largo de la duración de la prueba, que fueron cruciales para los proyectos de pruebas de resistencia al fuego en LTU y que han llevado al desarrollo de enfoques innovadores en el campo de la ingeniería de seguridad contra incendios.
“Describiría sus soluciones y servicios como eficaces. El calorímetro de cono es especialmente impresionante por su capacidad para simular diversos escenarios de incendio y su facilidad de uso. Además, la rápida atención al cliente de su equipo añade un valor considerable a su producto.”
Acerca de la Universidad Tecnológica de Luleå
LaUniversidad Tecnológica de Luleå (LTU) está situada en el norte de Suecia, en Luleå, condado de Norrbotten. LTU es famosa por su investigación puntera y sus innovadores programas educativos. Actualmente tiene una facturación anual de 2.000 millones de coronas suecas, 1.500 empleados y 17.900 estudiantes. Centrada en la sostenibilidad, la ingeniería y la tecnología, fomenta un entorno de aprendizaje dinámico que favorece la colaboración y el pensamiento crítico. La universidad cuenta con modernas instalaciones y fuertes vínculos con la industria, lo que garantiza que los estudiantes adquieran experiencia práctica y habilidades esenciales para el éxito.
Uno de los programas educativos especializados de la LTU es el de Ingeniería de Protección contra Incendios (FPE), supervisado por el profesor Michael Försth. El programa FPE de la LTU ofrece una licenciatura y un máster en Ciencias. Este programa forma parte del Departamento de Ingeniería Civil, Medioambiental y de Recursos Naturales y de la División de Ingeniería Estructural y de Incendios. Se centra en la aplicación de los principios de la ciencia y la ingeniería para proteger a las personas, los bienes y su entorno de los riesgos del fuego y el humo.
El plan de estudios incluye tanto cursos teóricos como trabajos prácticos de laboratorio, utilizando instalaciones como el Laboratorio de Ingeniería de Protección contra Incendios. Este laboratorio está bien equipado con herramientas avanzadas como un calorímetro de cono, un calorímetro de combustión a microescala (MCC), un probador de índice de oxígeno limitante (LOI) y un horno de fuego especializado, Laboratorio de Ingeniería de Protección contra Incendios.
De estos instrumentos, el calorímetro de cono y el probador de LOI se adquirieron en NETZSCH TAURUS Instruments GmbH. Estos instrumentos son vitales para estudiar la transferencia de calor y la inflamabilidad de los materiales, proporcionando a los estudiantes experiencia práctica en la evaluación de la dinámica del fuego y la respuesta de los diferentes materiales al fuego.
Rhoda, ¿podrías presentarte, indicar tu universidad y tus campos de aplicación/investigación?
Soy Rhoda Afriyie Mensah, investigadora postdoctoral en la Universidad Tecnológica de Luleå (LTU), en Suecia. Me doctoré en Ingeniería Mecánica en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Nanjing (China), donde investigué la aplicación de la Inteligencia Artificial al análisis térmico y la inflamabilidad de materiales. Comencé mis estudios posdoctorales en el grupo de ingeniería de protección contra incendios de la división de ingeniería estructural y de incendios de la LTU en 2021. Mi experiencia investigadora se centra en la evaluación del comportamiento de los materiales frente al fuego y en la incorporación de retardantes del fuego en los materiales para hacerlos menos inflamables. Para mi investigación, he utilizado varios instrumentos de ensayo de fuego, incluyendo el calorímetro de cono y el calorímetro de combustión a microescala. También imparto un curso de transferencia de calor a los estudiantes de ingeniería de protección contra incendios y dirijo el laboratorio de ingeniería de protección contra incendios como parte de mis funciones.
¿Desde cuándo existe la cooperación con NETZSCH y cuáles eran los retos específicos que tenía su división antes de utilizar nuestras soluciones?
La cooperación comenzó en agosto de 2022. Antes de implantar el calorímetro de conoNETZSCH TCC 918, el Laboratorio de Ingeniería de Protección contra Incendios se enfrentaba a importantes retos con nuestro antiguo calorímetro de cono. El dispositivo tenía una cámara de combustión abierta, lo que suponía un riesgo de exposición a las llamas y al calor para los usuarios. Además, el modelo antiguo utilizaba Drierite, un desecante que contiene sustancias químicas tóxicas. Buscamos una solución que resolviera estos problemas y mejorara nuestra capacidad de realizar estudios del comportamiento del fuego de forma eficaz. El TCC 918 ofrecía una cámara de combustión cerrada más segura y eliminaba la necesidad de sustancias tóxicas, resolviendo así nuestras preocupaciones.
¿Por qué eligió NETZSCH? ¿Cómo le ayudaron nuestras soluciones a resolver estos retos?
Elegimos NETZSCH por su reputación como proveedor de equipos de análisis térmico fiables y de alta calidad adaptados a entornos educativos y de investigación. Su modelo TCC 918 ofrecía funciones de seguridad avanzadas, como una cámara de combustión cerrada que mitigaba los riesgos anteriores, y un software fácil de usar, esencial para un aprendizaje eficaz.
El TCC 918 de NETZSCH resolvió eficazmente nuestros problemas proporcionando un sistema calorimétrico más seguro y avanzado. La cámara de combustión cerrada redujo significativamente los riesgos de exposición a las llamas y al calor, garantizando un entorno más seguro para nuestro personal. La eliminación de sustancias tóxicas como la Drierita en el proceso experimental aumentó aún más la seguridad. Además, el software fácil de usar del TCC 918 mejoró la facilidad de realización de experimentos y análisis de datos, facilitando una experiencia más productiva y educativa. Esta solución no sólo resolvió nuestros problemas de seguridad, sino que también elevó la calidad y el alcance de nuestras capacidades de investigación.
Rhoda, ¿podrías explicarnos mejor tu aplicación concreta?
Desde su instalación en la Universidad Tecnológica de Luleå, el calorímetro de cono NETZSCH TCC 918 se ha utilizado ampliamente para explorar las propiedades de reacción al fuego de una amplia gama de materiales. Por ejemplo, hemos utilizado con éxito este avanzado equipo para estudiar la inflamabilidad y los comportamientos de combustión de materiales como la madera, los plásticos, los textiles, los compuestos, el biocarbón, diversas plantas e incluso el hormigón. Esto nos ha permitido recopilar datos fundamentales sobre cómo se comportan estos materiales en situaciones de incendio, contribuyendo de forma significativa a nuestra investigación en ingeniería de seguridad contra incendios y ayudando a desarrollar aplicaciones de materiales más seguras y estrategias de prevención de incendios en las industrias de la construcción y los materiales.
Por favor, entre en detalles y explique su análisis y los resultados de sus mediciones.
El siguiente gráfico presenta los índices de liberación de calor (kW/m²) de diversos materiales a lo largo del tiempo (segundos) medidos con nuestro instrumento NETZSCH TAURUS TCC 918. He aquí un desglose de las etiquetas:
Neat WG (Neat Wheat Gluten): Esta línea (negra) muestra la tasa de desprendimiento de calor del gluten de trigo puro moldeado por compresión sin ningún aditivo. Presenta un pico agudo al principio, alcanzando más de 700 kW/m², y luego disminuye rápidamente, estabilizándose cerca de cero, lo que indica una combustión rápida.
BC_APP_WG_COMP (compuesto de biocarbón y polifosfato amónico de gluten de trigo): Esta línea (roja) representa un compuesto de gluten de trigo, biocarbón y polifosfato de amonio, un retardante del fuego. Muestra una tasa de liberación de calor mucho más baja y gradual, con un pico de alrededor de 150 kW/m² y una disminución lenta, lo que sugiere que la adición de biocarbón y polifosfato de amonio reduce significativamente la inflamabilidad y la tasa de liberación de calor pico del gluten de trigo en un 74%.
BC_Lanosol_WG_COMP (compuesto de gluten de trigo biocarbón-lanosol): La línea (azul) indica un compuesto de gluten de trigo, biocarbón y Lanosol, un retardante del fuego. Al igual que el BC_APP_WG_COMP, este compuesto también muestra una tasa de liberación de calor máxima reducida del 14% en comparación con el gluten de trigo puro. El pico es superior al del BC_APP_WG_COMP, pero sigue siendo significativamente inferior al del gluten de trigo puro, lo que indica una retardancia de llama eficaz.
Las curvas también muestran que la adición de lanosol y biocarbón mejoró ligeramente el tiempo hasta la ignición del WG puro, sin embargo, APP y biocarbón mejoraron significativamente el tiempo hasta la ignición.
En general, los gráficos ilustran la eficacia de los diferentes aditivos (biocarbón con polifosfato de amonio y lanosol) para reducir la tasa de liberación de calor y el tiempo hasta la ignición del gluten de trigo cuando se expone al fuego, lo que es importante para mejorar la seguridad contra incendios de los materiales fabricados con gluten de trigo.
¿Hubo alguna característica especial del dispositivo de ensayo de incendios que resultara especialmente útil para su aplicación específica?
El calorímetro de cono TCC 918 posee una capacidad única vital para nuestros proyectos de ensayos de resistencia al fuego. A diferencia de los ensayos tradicionales de reacción al fuego, en los que las muestras se someten a un flujo de calor constante, el TCC 918 permite programar variaciones del flujo de calor a lo largo de la duración del ensayo. Esta característica nos permitió implementar y simular con precisión varias curvas de reacción al fuego, incluidas la curva de reacción al fuego estándar y las curvas paramétricas. Al introducir las ecuaciones de estas curvas en el sistema, pudimos ajustar los parámetros dinámicamente para reflejar las condiciones que representan estas curvas.
Esta funcionalidad avanzada fue decisiva para exponer eficazmente muestras de hormigón de diversos espesores a curvas de temperatura tanto estándar como especializadas. El equipo de la Universidad Tecnológica de Luleå aprovechó esta función para realizar ensayos exhaustivos de resistencia al fuego, mejorando nuestra comprensión del comportamiento de los materiales en diferentes condiciones de incendio. Esta adaptabilidad y precisión hacen del TCC 918 una herramienta inestimable en nuestra investigación en curso en el campo de la seguridad contra incendios.
¿Cómo utilizó los resultados obtenidos para mejorar su investigación, control de calidad, desarrollo o producción?
El calorímetro de cono nos permitió someter los materiales a la curva estándar ISO 834 y a las curvas paramétricas, en la escala small, cruciales para evaluar la resistencia al fuego de los materiales de construcción. Su sistema de control fue capaz de ceñirse a esta curva hasta su límite máximo de temperatura de 1.000 °C, que cubre los requisitos de la mayoría de los ensayos de materiales. Esta característica fue especialmente valiosa para apoyar el objetivo de uno de nuestros proyectos de reducir el tamaño de los ensayos con fines de cribado. La versatilidad del calorímetro de cono mejoró nuestros procesos de ensayo y nos ayudó a hacer más accesibles y rentables las pruebas de detección de resistencia al fuego. Esta capacidad está en consonancia con el objetivo a largo plazo de nuestro proyecto de ampliar la disponibilidad de los ensayos de resistencia al fuego, lo que resulta especialmente ventajoso para evaluar nuevos materiales y tecnologías en el sector de la construcción.
¿Cómo ha repercutido en su empresa el uso de nuestras soluciones o los resultados de los análisis? ¿Ha conseguido ahorros o eficiencias significativas?
Sí, conseguiremos importantes ahorros y eficiencias utilizando el calorímetro de cono en comparación con las pruebas tradicionales de resistencia al fuego. Tradicionalmente, estas pruebas requieren muestras muy large, pero con el calorímetro de cono sólo necesitamos muestras de 100 por 100 mm con un grosor de hasta 50 mm. Esta reducción del tamaño de la muestra disminuye significativamente la cantidad de material utilizado y, en consecuencia, los costes totales de las pruebas. Además, el consumo de energía del calorímetro de cono es mucho menor que el de un horno large utilizado habitualmente en los ensayos de resistencia al fuego. Esto no sólo se traduce en un ahorro directo de energía, sino que también contribuye a un proceso de ensayo más sostenible al minimizar el impacto medioambiental. Estas eficiencias harán que los ensayos de resistencia al fuego sean más accesibles y rentables, alineándose con nuestros objetivos de mejorar la disponibilidad de los ensayos y reducir los costes operativos. No obstante, cabe destacar que se trata de ensayos a escala small con fines orientativos y de selección. Para la clasificación de los elementos de construcción, se requieren ensayos en horno a escala large.
¿Nuestras soluciones también le han ayudado a mejorar la calidad de sus productos o a optimizar sus flujos de trabajo?
Sí, el uso del calorímetro de cono mejoró significativamente la calidad de nuestros procesos de ensayo de fuego, lo que, a su vez, mejoró la calidad de los materiales y productos que evaluamos. La precisión y adaptabilidad del calorímetro de cono nos permitió realizar análisis más precisos y detallados de los materiales en diversas condiciones de incendio. Esta mayor capacidad de ensayo nos permitió optimizar las composiciones y los tratamientos de los materiales para mejorar su resistencia al fuego, lo que condujo al desarrollo de materiales más seguros y fiables.
El TCC 918 optimizó significativamente nuestros flujos de trabajo y redujo la carga de trabajo de nuestros empleados, especialmente en el contexto de los entornos educativos y de investigación de la universidad. Su eficacia y facilidad de uso permitieron una configuración y ejecución más rápidas de los experimentos, lo que resulta ideal para los laboratorios de estudiantes, donde el tiempo y la facilidad de uso son importantes. Los estudiantes pueden realizar varias pruebas en menos tiempo, lo que mejora su experiencia de aprendizaje al disponer de más tiempo práctico con el equipo y resultados inmediatos para su análisis. Para proyectos de investigación, la naturaleza inteligente del calorímetro de cono garantiza que los investigadores puedan realizar más pruebas con menos tiempo de preparación, lo que conduce a ciclos de investigación más eficientes y una progresión más rápida desde la hipótesis hasta la conclusión. La introducción del nuevo calorímetro de cono en nuestro laboratorio ha mejorado la productividad al permitir una gestión más eficaz del tiempo y reducir el esfuerzo manual necesario para preparar y realizar las pruebas de fuego.
¿Ha podido obtener nuevos conocimientos de la investigación o se ha producido un desarrollo completamente nuevo?
Sí, el uso del calorímetro de cono nos ha permitido obtener nuevas perspectivas de investigación e incluso nos ha llevado a desarrollar enfoques innovadores en el campo de la ingeniería de seguridad contra incendios. La precisión y flexibilidad del dispositivo a la hora de simular distintos escenarios de incendio nos ha permitido investigar en profundidad el comportamiento ante el fuego de distintos materiales, incluidos aquellos que no suelen incluirse en las pruebas de fuego estándar, como el biocarbón. Esto ha abierto nuevas vías para comprender cómo los materiales se inflaman e interactúan en condiciones de incendio. Un avance significativo es el desarrollo de formulaciones de materiales ignífugos. Al observar cómo se comportan los distintos materiales compuestos en pruebas de fuego controladas, nuestros investigadores han podido ajustar las composiciones de los materiales para mejorar su resistencia al calor. Estos conocimientos también han contribuido al campo más amplio de la seguridad contra incendios. Además, el calorímetro ha facilitado la colaboración interdisciplinar, combinando los conocimientos de las divisiones de química, ciencias de la madera e ingeniería de seguridad contra incendios de otras instituciones para explorar la inflamabilidad de los materiales. Este enfoque colaborativo no sólo ha ampliado el alcance de nuestra investigación, sino que también ha aumentado su impacto.
¿Ha tenido alguna experiencia con nuestro servicio de atención al cliente?
Nuestra experiencia con su servicio y atención al cliente ha sido excepcionalmente positiva, sobre todo gracias a la contribución del equipo de expertos de NETZSCH TAURUS Instruments. Sus respuestas rápidas e informadas han sido fundamentales para garantizar que nuestro uso del calorímetro de cono sea eficaz y eficiente. Siempre que nos hemos encontrado con problemas técnicos durante la puesta en marcha o hemos tenido preguntas sobre el equipo, el equipo de NETZSCH Taurus nos ha proporcionado una asistencia rápida y precisa, minimizando significativamente cualquier tiempo de inactividad y mejorando nuestra productividad general. Su experiencia no sólo nos ayudó en el mantenimiento rutinario y la resolución de problemas, sino también a optimizar el uso del calorímetro para nuestras necesidades específicas de investigación. Agradecemos enormemente su dedicación y profesionalidad, que han mejorado notablemente nuestra experiencia y satisfacción con sus servicios.
¿Hay algún otro reto que quiera plantearnos para el futuro?
De cara al futuro, nos entusiasma la idea de profundizar en nuestra colaboración con su equipo, centrándonos en los ensayos de materiales avanzados contra el fuego y en el desarrollo de materiales ecológicos y resistentes al fuego que podrían redefinir los estándares de la industria. También prevemos la necesidad de tecnología avanzada en los equipos, como la incorporación de una cámara para obtener mediciones in situ en tiempo real. Además, vemos un gran valor en la ampliación de los programas y talleres de formación para garantizar que nuestro equipo pueda aprovechar plenamente las capacidades en evolución de su equipo. Esta asociación continuada no sólo mejorará nuestras capacidades de investigación, sino que también contribuirá a importantes avances en las tecnologías de seguridad contra incendios.
Gracias
Rhoda, ¡muchas gracias por esta entrevista, la apasionante visión de su trabajo y las palabras tan positivas! Esperamos poder acompañarle en el futuro, con la ayuda de nuestros dispositivos de análisis, en el camino hacia los ensayos avanzados de fuego de materiales y el desarrollo de materiales ecológicos y resistentes al fuego.
