Presentación de PowerPoint - ifema.es · TEST QUEMADOR DE PROPANO (EN 12881- B y C, DIN 22100 y...

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1. ANTECEDENTES SOBRE BANDAS ANTILLAMA

2. DATOS DE PROYECTO

3. ACTIVIDADES REALIZADAS

4. CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO DESARROLLADO

5. CONCLUSIONES

ÍNDICE DE PRESENTACIÓN

“Nuevas Bandas Transportadoras Ignífugas

para utilización en instalaciones subterráneas

bajo UNE-EN 14973”

Madrid, 16 de Junio de 2014

Diego Rodríguez (Director I+D+i)

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Actualidad: Tendencia a emplear nuevos materiales. Búsqueda de soluciones “calidad-precio”. Soluciones sostenibles. Aplicaciones especiales.

Antecedentes: Año 2004 Incendio mina subterránea Río Turbio (Argentina), 14 fallecidos. Año 2007 Pozo María Luisa (Asturias), incendio con 140 intoxicaciones y 700

personas desalojadas. Incendio a 550 m de profundidad, ardieron 2,5 km.

Normativa: Reglamento Gral. Normas Básicas de Seguridad Minera (RGNBSM), ITC 1683/2007 UNE EN 14.973 .Requisitos de seguridad eléctrica y de inflamabilidad


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1.983: Arranque actividad productiva de KAUMAN S.A.U. Experiencia en investigación y desarrollo de formulaciones de caucho para homologación en bandas de minería interior (> 20 tipos de banda): LOM-84,156/1; LOM-87,007; LOM-89,052; LOM-96,013; LOM-05, 2239; LOM-07MINE3057, etc.

2.007: Nueva legislación europea UNE-EN 14973. Prórroga solicitada y concedida desde el Ministerio Industria.


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CLASE APLICACIÓN

RESISTENCIA

ELÉCTRICA

(MΩ)

ROZAMIENTO EN TAMBOR INFLAMABILIDAD

LLAMA INCANDESCENCIA Tª MÁX. (ºC)

GRUPO 6

PROBETAS

(s)

MAX.

PARA 1

PROBETA

(s)

AUso general, peligro

limitado ≤ 300 No Permitida No limite 45 15

B1

Clase A+ atmosfera

Potencialmente explosiva.

Sin dispositivos

secundarios≤ 300 No No 450 45 15

B2

Clase A+ atmosfera


Con dispositivos

secundarios≤ 300 No Permitida No limite 45 15

C1

Clase B1 + transporte de

polvos o mat.

combustibles.

Sin dispositivos

secundarios

≤ 300 No No 325 18/30b 10/15b

C2


polvos o mat.

combustibles.

Con dispositivos

secundarios

≤ 300 No Permitida No limite 45 15

CLASE APLICACIÓN

RESISTENCIA

ELÉCTRICA

(MΩ)

ROZAMIENTO EN TAMBOR INFLAMABILIDAD

LLAMA INCANDESCENCIA Tª MÁX. (ºC)

GRUPO 6

PROBETAS

(s)

MAX.

PARA 1

PROBETA

(s)

AUso general, peligro

limitado ≤ 300 No Permitida No limite 45 15

B1

Clase A+ atmosfera


Sin dispositivos

secundarios≤ 300 No No 450 45 15

B2

Clase A+ atmosfera


Con dispositivos

secundarios≤ 300 No Permitida No limite 45 15

C1


polvos o mat.

combustibles.

Sin dispositivos

secundarios

≤ 300 No No 325 18/30b 10/15b

C2


polvos o mat.

combustibles.

Con dispositivos

secundarios

≤ 300 No Permitida No limite 45 15


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CLASIFICACION BANDA ANTILLAMA: Las categorías S y K han quedado desfasadas.

• En bandas para minas o túneles, según UNE-EN 14973:2007 vigente las clases de seguridad son: A, B1, B2, C1 y C2.

Debería solicitarse como mínimo una Clase A.

• En cintas de uso general con requisitos de seguridad eléctrica y de protección contra la inflamabilidad, según la norma UNE-EN 12882:2008 vigente, las categorías de seguridad son: 1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A y 5C.

-2A (Equivale antigua K) -2B (Equivale antigua S)


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Título: “Investigación y desarrollo de nuevas fórmulas de mezclas de caucho para banda transportadora con características ignífugas según nueva normativa UNE-EN 14973 con reciclaje de subproductos petrolíferos (BIKAU)”.

• Ayuda concedida: CDTI – Fondo Tecnológico (Ministerio de Ciencia e Innovación).

• Colaboradores: KAUMAN S.A.U. (líder), REPSOL S.A., Budenheim Ibérica S.L.S.C. y Universidad Politécnica de Madrid (LPP-FGP).

• Presupuesto: 860.531 € (307.382 € por KAUMAN).

• Duración: Junio/2010-Agosto/2012


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OBJETIVOS:


• Superar ensayos de resistencia a la propagación de fuego

• Mantener las propiedades mecánicas

• Cumplir con las especificaciones

Modificar formulaciones de bandas transportadoras

actuales

• Disminución del contenido de halógenos

• Desarrollo de retardantes novedosos

• Optimización del proceso

Optimizar las formulaciones desarrolladas

• Coque del petróleo: nanomolienda por vía húmeda, como sustituto del negro de carbono (reforzante)

• Azufre: Reticulación química.

• Aceites extensores renovables: disminución del contenido de PCAs

Revalorización de subproductos del

petróleo

11

11 26626666

Resistencia a la

llama

21224333

Resistencia a

ácidos y bases

26621656

Resistencia a

aceites/grasas

21324344

Resistencia al

ozono/tiempo

atmosférico

51123344

Resistencia al

calor

62243232Flexibilidad en frío

53333532

Resistencia a

corte

43432124

Resistencia a

abrasión

53222321

Alargamiento a

rotura

53322421

Resistencia a

rotura

Plastómero

Etileno-

PropilenoButiloCloroprenoNitriloButadieno

Estireno-

ButadienoNatural

PVCEPDMIIRCRNBRBRSBRNR(1 = excelente;

6 = inadecuado)

PROPIEDADES DE TIPOS COMUNES DE CAUCHO Y PVC

26626666

Resistencia a la

llama

21224333

Resistencia a

ácidos y bases

26621656

Resistencia a

aceites/grasas

21324344

Resistencia al

ozono/tiempo

atmosférico

51123344

Resistencia al

calor

62243232Flexibilidad en frío

53333532

Resistencia a

corte

43432124

Resistencia a

abrasión

53222321

Alargamiento a

rotura

53322421

Resistencia a

rotura

Plastómero

Etileno-

PropilenoButiloCloroprenoNitriloButadieno

Estireno-

ButadienoNatural

PVCEPDMIIRCRNBRBRSBRNR(1 = excelente;

6 = inadecuado)

PROPIEDADES DE TIPOS COMUNES DE CAUCHO Y PVC


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TESTS RESISTENCIA SUPERFICIAL (ISO 284/DIN20284):

TESTS DE INFLAMABILIDAD BANDAS (ISO 340/DIN22103):

TEST DE TAMBOR DE FRICCIÓN (EN 1554, DIN 12881 et al.):


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13

TEST QUEMADOR DE PROPANO (EN 12881- B y C, DIN 22100 y 22118):

Aumentar el espesor

y estabilidad de la capa de

Intumescencia


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14

Act. 1. Estudio bibliográfico y elección

de las matrices y aditivos.

Act. 1.1. Selección de diferentes tipos de caucho: Estudio de las exigencias a las matrices en función de su papel y disposición en el sistema final. Matrices seleccionadas:

NR 30CV SMR 10 SBR 1502 BR BAJO CIS BR ALTO CIS NEOPRENO WRT PE CLORADO (CR-40) NBR 33:45 NBR/PVC( SIVIC 28:70) EVA: LEVAPREN 600 Act. 1.2. Selección de las formulaciones (matriz + aditivos).

Programación de mezclas, selección de elementos de tres grupos:

CAUCHO: NR SBR BR CR

NBR EVA

Y sus mezclas

AGENTES IGNIFUGANTES Y RETARDANTES: PARAFINAS CLORADAS

COMPUESTOS BROMADOS ÓXIDOS BROMADOS

ÓXIDOS, HIDRÓXIDOS Y COMP. DE FÓSFORO Y AMONIO

ADITIVOS: NEGROS DE HUMO CARGAS CLARAS INERTES ACEITES PLASTIFICANTES FACTICES Y ACTIVADORES RESINAS TERMOPLASTICAS ANTI-OXIDANTES, OZONANTES, ETC. VULCANIZANTES Y ACELERANTES


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Act. 1.3. Selección de ensayos criba (mecánicas y de resistencia al fuego). Ensayos rápidos pequeña escala para selección de las mejores formulaciones:

PROPIEDADES OBTENIDAS, MEDIDAS REOMÉTRICAS: ML/175 REÓMETRO EKKON 100 MH/175 VISCOSIDAD MOONEY PLACAS DE PRENSA A 13/160ºC DUREZA, SHORE A RESISTENCIA A ROTURA, KCM2 ALARGAMIENTO A ROTURA,% DENSIDAD, G/C.C ABRASIÓN, mm3 TIEMPO DE LLAMA + INCANDESCENCIA, s TIEMPO MEDIO PROBETA, s RESISTENCIA ELÉCTRICA SUPERFICIAL, M - 50 V

Humedad (estufa a peso constante) – máx. 0,2% Tamaño medio de partícula (Cilas – Difractometria Laser) : entre 8 -20 micras Contenido Cl (ppm). Bomba calorimétrica y cromatografo iónico. ( < de 800 ppm Cl ) Estabilidad térmica (TGA): superior a 220 ºC Solubilidad (como conductividad en ms/sg ): inferior a 30 ms/sg


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Act. 2. Procesado y selección de las formulaciones

Act. 2.1. Procesado de las formulaciones. Formulaciones con retardantes de Budenheim

VÍA SÓLIDA: Intumescencia.

Las sustancias de la matriz, al aumentar la Tª crean capa en

superficie que inhibe la combustión (%O2 = 0 )

Elementos: Componente que produzca carbono (base

polimérica: caucho) Producto que desarrolle gran superficie

(derivados de celulosa, poli-fosfatos, melaminas)

Producto que active superficie (acelerante)

VÍA GASEOSA: La goma se consume con Tª: genera

gas. Se aportan sustancias que capturen elementos combustibles.

Se evita que el gas se queme.

Elementos: Parafinas cloradas Óxidos metálicos (Boratos, Sb2O3, B2O3) Hidróxidos metálicos (de Ca y de Mg) Reacción de deshidratación de hidróxidos:

ENDOTÉRMICA (Baja la Tª del proceso)

VÍA MIXTA: Combinación de las dos anteriores:

Gaseosa + Sólida Intumescencia + halógenos (que

inhiben gas de combustión.)


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Act. 2.2. Ensayos de composición de bandas comercializadas. Punto de partida y mejora.

FTIR-ATR (espectrofotometría Infrarroja)

TGA (análisis termogravimétrico)

DSC (Calorimetría diferencial de barrido)

Estudio de la composición

Base de caucho

Aceites y aditivos

Estudio de la composición

Contenido de caucho por Tª de degradación

Contenido Negro de Carbono

Contenido de cenizas para su evaluación


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Act. 2.2. Ensayos de composición de bandas comercializadas. Punto de partida y mejora.

Termogravimetría muestra B1 y B2

REFERENCIA BANDA

ENSAYOS

COMPOSICI

ON

RESIST.

ELECTRICA

(MΩ)

INFLAMABILIDAD

EN ISO 340:2004

(S)FRICCIÓN

EN 1554:1998 (ºC)

QUEMADOR

PROPANO

EN 12881-1:2004

(longitud sin

quemar, cm)POLVO GAS

B1 CAUCHO <1 2,27 4,72 448 92

B2 CAUCHO <1 1,87 <15 446 95

KAUMAN 4EP A 25 CAUCHO <1 <10 5,44 354 Se consume toda

KAUMAN EP 5004 CAUCHO 2,8 1,74 1,74 364,2 Se consume toda

KAUMAN EP 8003 CAUCHO 1,6 2,13 2,85 397 -

B3 PVC 190 1,38 <15 269 -

REFERENCIA BANDA

ENSAYOS

COMPOSICI

ON

RESIST.

ELECTRICA

(MΩ)

INFLAMABILIDAD

EN ISO 340:2004

(S)FRICCIÓN

EN 1554:1998 (ºC)

QUEMADOR

PROPANO

EN 12881-1:2004

(longitud sin

quemar, cm)POLVO GAS

B1 CAUCHO <1 2,27 4,72 448 92

B2 CAUCHO <1 1,87 <15 446 95

KAUMAN 4EP A 25 CAUCHO <1 <10 5,44 354 Se consume toda

KAUMAN EP 5004 CAUCHO 2,8 1,74 1,74 364,2 Se consume toda

KAUMAN EP 8003 CAUCHO 1,6 2,13 2,85 397 -

B3 PVC 190 1,38 <15 269 -

% (m/m) Tª (ºC)

Plastificantes / aditivos 2,6 250,39

PVC o compuestos clorados (*) 27,81 308,47

NBR o EPDM (por definir por IR) (*) 17,22 459,62

Negro de carbono 25,89 707,30

Carga blanca 13,10 726,04

Residuos (cloro, etc) 13,27 -

Total 100 -

% (m/m) Tª (ºC)

Plastificantes / aditivos 2,6 250,39

PVC o compuestos clorados (*) 27,81 308,47

NBR o EPDM (por definir por IR) (*) 17,22 459,62

Negro de carbono 25,89 707,30

Carga blanca 13,10 726,04

Residuos (cloro, etc) 13,27 -

Total 100 -


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Act. 2.3. Ensayos formulaciones seleccionadas. Definición de ensayos rápidos

ENSAYOS PARA DE RESISTENCIA AL FUEGO

Resistencia a la llama: Mechero Bunsen (ISO 340:2005)

Rozamiento en tambor, a pequeña escala (UNE EN 1554:1999

ENSAYOS FISICO-MECÁNICOS Dureza UNE EN ISO 868

Carga de rotura UNE 53.510

Alargamiento UNE 53.510

Densidad UNE 53.526

Abrasión UNE 53.527

ENSAYOS COMPLEMENTARIOS

Resistencia al desgarro UNE 53.516

Conductividad EN 20.284

Envejecimiento UNE 53.584

Inmersión en líquidos UNE 53.540


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Act. 3. Selección de las formulaciones con mejores resultados

Act. 3.1. Procesado de las formulaciones en banda.

Ensayos de Conductividad, TGA, PH, Tamaño y Contenido en cloro

Act. 3.2. Ensayo de las formulaciones en banda.

Preparación de probetas para ensayos escala laboratorio. Estudio de propiedades.

Para Cubierta: F-223/11 y BIKAU T-005 Para Interior: F-113/P9 y BIKAU I-008

Tejido: Combinaciones de hilos EP, etc. Dipado: RFL, base cloropreno, etc.


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Act. 4. Obtención de bandas transportadoras exentas de halógenos

Act. 4.1. Aplicación y caracterización de aditivos retardantes de llama (reducción del contenido en cloro)

Se prueban distintos sistemas ignifugantes con diferentes polímeros.

Base polimérica de: estireno butadieno (SBR)

cauchos sin halógenos

caucho natural (SMR)

Act. 4.2. Uso de nuevos retardantes para disminuir el cloro

Los aditivos retardantes de llama sin halógenos, en dosis elevadas, efectivos para obtener mezclas ignífugas, pero las propiedades mecánicas se debilitan.

Buscar aditivos con tamaño de partícula menor, que actúen como cargas semi-reforzantes para poder utilizarlos en mayor proporción.


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22

HOMOLOGACIÓN DE LA MUESTRA OT 38577: 15 M-1200-EP 1250/4-4+2.

Preparación de la muestra: Vulcanización: T=160 ºC, t=26 minutos, P=30 kgf/cm2 y reglas de 14.5 mm.

Resultados de los ensayos de caracterización realizados a la OT:38577.

Valores de adherencia en banda (en N/mm):

4. CARACTERÍSTICAS PRODUCTO DESARROLLADO

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Valores de llama en cabina (en segundos). Según ISO 340


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Conductividad eléctrica (en MΩ). Según ISO 284: Tensión: 50 V Recubrimiento de trabajo: 2 Recubrimiento de rodadura: 2 Condiciones ambientales de medida: ºC y % H.R.

Ensayo de rodillo de fricción. Según EN 1554


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Vista de tres muestras de banda por la cara opuesta a la incidencia de la llama

Muestra de banda en el ensayo de simulación de inflamabilidad.


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Se obtuvo la homologación del LOM de la banda 1200-EP1250/4 – 4+2 L según la norma UNE EN 14973, en la categoría B1.


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1) Objetivo alcanzado: Banda ignífuga con homologación según UNE-EN 14973 en Clase B1 (bandas para uso en instalaciones subterráneas con atmósfera potencialmente inflamable y sin dispositivos de seguridad secundarios). Seguiremos ajustando para categoría C1. 2) Objetivo no alcanzado: Banda transportadora sin halógenos. Retardantes de llama sin halógenos (BUDENHEIM y otros) efectivos en dosis elevadas, pero las propiedades físicas de las mezclas son muy pobres. Proseguir con posible reducción de tamaño de partícula. 3) Objetivo alcanzado parcialmente: Aprovechar subproductos de refino del petróleo para mezclas de caucho (Aceites extensores sin PCA

s, pero limitaciones en coque molido y azufre ortorrómbico). 4) KAUMAN - Explotación comercial - No consta competidor homologado en España con banda multicapa según nueva legislación. Tramitación de patente (inicialmente España y posiblemente Alemania). - Creación de redes de investigación para futuros proyectos. - Mejora de condiciones de trabajo para minería de interior y túneles. - Posible instrucción técnica con límites de cloruros en cintas transportadoras.

5. CONCLUSIONES

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“S” - Antillama uso Subterráneo Para aplicaciones en minería de interior y de acuerdo con las normas y requisitos vigentes, suministramos bandas en calidades autoextinguibles y antiestáticas del tipo “S”, de acuerdo con las normas DIN e ISO, que evitan la propagación del fuego y generación de cargas estáticas o generación de calor por fricción, que puedan iniciar la deflagración de gases inflamables. “K” - Antillama uso Exterior En aplicaciones a cielo abierto tanto en minas, como en parques de carbones, de centrales térmicas se recomienda, por el riesgo de incendio existente, la utilización de las bandas antillama y antiestática tipo “K” (norma DIN), que evitan la propagación del fuego. “KG” - Antillama y Antiaceite uso Exterior Para transporte de materiales carboníferos o similares con presencia abundante de sustancias aceitosas y en aras de evitar el ataque químico de las mismas al caucho de recubrimiento de la banda transportadora antillama y antiestática, se recomienda la aplicación de mezclas especiales que resista la degradación del recubrimiento. Se recomienda para estos casos la banda “K+G”. “SG” - Antillama y Antiaceite para uso Subterráneo Se emplea en instalaciones donde se transportan materiales oleaginosos y se requiere protección para evitar la propagación de incendios. Es frecuente su uso en elevadores de cangilones para todo tipo de cereales y en terminales marítimas de descarga de grano.1)

5. CONCLUSIONES

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29 MUCHAS GRACIAS Y HASTA PRONTO

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