Laboratorio de caracterización de materiales frente al fuego, el humo y las cargas mecánicas
El Laboratorio de caracterización de materiales frente al fuego, el humo y las cargas mecánicas está ubicado en el Instituto IMDEA Materiales y está organizado en dos unidades fundamentales:
- Unidad de Inflamabilidad
- Unidad de Ensayos Mecánicos contra Incendios
El coordinador del laboratorio es el Dr. De Yi Wang. Cada una de las unidades cuenta, asimismo, con la supervisión científica del coordinador del laboratorio y la colaboración de los técnicos responsables de cada unidad.
Tipo de ensayos:
- Ensayo de reacción al fuego bajo flujo de calor controlado
- Determinación de la tasa de liberación de calor (HRR) y del calor total liberado (THR)
- Análisis de la tasa de producción de humo (SPR)
- Medición del tiempo de ignición
- Ensayo de clasificación frente al fuego
- Evaluación del comportamiento termo mecánico en condiciones de incendio
Tipo de materiales:
- Polímeros termoplásticos y termoestables
- Compuestos basados en polímeros
- Espumas y películas
- Formulaciones retardantes de llama
- Materiales de origen biológico
- Materiales estructurales que requieren clasificación frente al fuego
- Materiales para almacenamiento de energía con seguridad frente al fuego
El Laboratorio de Caracterización de materiales frente el fuego, el humo y las cargas mecánicas, está formada por:
Responsable Científico: Dr. De Yi Wang.
Unidad de Inflamabilidad:
Responsable Científico: Dr. De Yi Wang.
Personal Técnico: Jimena de la Vega Blanco.
Unidad de Ensayos Mecánicos contra Incendios
Responsable Científico: Dr. De Yi Wang.
Personal técnico: José Agustin Hobson Rubio.
Unidad de Inflamabilidad:
Ensayo de reacción al fuego bajo flujo de calor controlado. Se utiliza para evaluar cómo responden los materiales cuando se exponen a una fuente externa de radiación térmica definida.
Determinación de la tasa de liberación de calor (HRR) y del calor total liberado (THR). Permite cuantificar el riesgo de incendio de los materiales.
Análysis de la tasa de producción de humo (SPR). Evalúa la cantidad y la velocidad de humo generado durante la combustión del material.
Medición del tiempo de ignición. Determina el tiempo necesario para que un material se inflame al ser expuesto a una fuente de calor definida.
Ensayo de clasificación frente al fuego. Proporciona criterios estandarizados para clasificar la inflamabilidad de los materiales.
Unidad de Ensayos Mecánicos contra Incendios:
Evaluación acoplada del comportamiento termo-mecánico en condiciones de incendio. Analiza el comportamiento termo-mecánico de los materiales bajo condiciones de incendio y evalúa cómo responden cuando se someten simultáneamente a exposición térmica y cargas mecánicas.
Equipos disponibles en la actualidad:
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Unidad de Inflamabilidad:
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Equipo de Índice de Oxígeno Límite (LOI): El equipo de Índice de Oxígeno Límite (LOI) se utiliza para determinar la concentración mínima de oxígeno en una mezcla oxígeno–nitrógeno necesaria para mantener la combustión de un material. Este ensayo proporciona una medida cuantitativa de la inflamabilidad, expresada como el valor LOI, que se emplea ampliamente para comparar la resistencia al fuego entre distintos materiales. La muestra se coloca en posición vertical y se enciende mientras se ajusta la concentración de oxígeno hasta alcanzar una condición de llama estable. Los materiales con valores LOI más altos se consideran más resistentes al fuego. El método está normalizado (por ejemplo, ASTM D2863, ISO 4589) y es especialmente adecuado para polímeros y materiales compuestos.
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Cámara de combustión UL-94 (ensayos verticales y horizontales): La cámara de combustión UL-94 se utiliza para clasificar la inflamabilidad de materiales plásticos mediante ensayos normalizados en configuración vertical (V) y horizontal (HB). En la configuración vertical, el material se expone a una llama controlada y se evalúan parámetros como el tiempo de postcombustión, el goteo y la capacidad de autoextinción. En la configuración horizontal, se mide la velocidad de propagación de la llama a lo largo de la muestra. El sistema de clasificación (por ejemplo, V-0, V-1, V-2, HB) constituye una referencia ampliamente reconocida para el comportamiento de los materiales frente al fuego. Este ensayo es esencial para el control de calidad y la certificación en numerosos sectores industriales, como la electrónica y la automoción. La cámara garantiza condiciones de ensayo controladas y reproducibles conforme a las normas UL.
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Calorímetro de combustión a microescala (MCC): El calorímetro de combustión a microescala (MCC) es un instrumento analítico de pequeño tamaño utilizado para medir las propiedades de liberación de calor de los materiales durante su descomposición térmica controlada. Funciona mediante la pirólisis de una muestra muy pequeña en una atmósfera inerte y la posterior combustión de los gases generados en una corriente de oxígeno a alta temperatura. Permite determinar con gran precisión la tasa de liberación de calor (HRR), el calor total liberado (THR) y la capacidad de liberación de calor. El MCC es especialmente útil para la evaluación rápida de materiales y el estudio de la inflamabilidad intrínseca de los polímeros. Requiere cantidades mínimas de muestra y proporciona datos cuantitativos reproducibles.
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Cono Calorimétrico: El calorímetro de cono es uno de los equipos más avanzados y utilizados para evaluar el comportamiento frente al fuego de los materiales en condiciones realistas. Mide parámetros clave como la tasa de liberación de calor, el calor total liberado, el tiempo de ignición, la tasa de pérdida de masa y la producción de humo. La muestra se expone a un flujo de calor externo controlado mediante un calentador radiante con forma de cono, simulando escenarios reales de incendio. Basado en el principio de calorimetría por consumo de oxígeno, proporciona datos altamente fiables y normalizados (ISO 5660, ASTM E1354). Es fundamental para comprender la dinámica del fuego y el comportamiento de los materiales en condiciones de uso final.
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Unidad de Ensayos Mecánicos contra Incendios:
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Cono calorimétrico acoplado a un sistema de ensayo de tracción para exposición simultánea a fuego y carga mecánica: Este avanzado sistema experimental combina un calorímetro de cono con un equipo de ensayo de tracción para evaluar el comportamiento de los materiales bajo cargas térmicas y mecánicas simultáneas. La muestra se expone a un flujo de calor externo controlado, como en un ensayo convencional de calorímetro de cono, mientras se aplica en tiempo real una carga de tracción uniaxial. Esta configuración permite estudiar los efectos acoplados del fuego y del esfuerzo mecánico, proporcionando información sobre la integridad estructural, la deformación y los mecanismos de fallo durante la exposición al fuego. Se registran simultáneamente parámetros como la tasa de liberación de calor, el tiempo de ignición, la pérdida de masa y la respuesta mecánica (por ejemplo, evolución de la deformación y la tensión). Esta técnica es especialmente relevante para polímeros estructurales y materiales compuestos utilizados en aplicaciones portantes, ya que permite una evaluación más realista del comportamiento de los materiales en escenarios de incendio, reduciendo la brecha entre los ensayos a escala de laboratorio y las condiciones reales.
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Para más información sobre los servicios y tarifas actuales del Equipo de Índice de Oxígeno Límite (LOI), pulse aquí.
Para más información sobre los servicios y tarifas actuales de la Cámara de combustión UL-94 (ensayos verticales y horizontales), pulse aquí.
Para más información sobre los servicios y tarifas actuales del Calorímetro de Combustión a Microescala, pulse aquí.
Para más información sobre los servicios y tarifas actuales del Cono Calorimétrico, pulse aquí.
Las tarifas para el resto de los servicios variarán en función de los trabajos de caracterización que se requieran (tipo de material, tipo de ensayos, número de muestras, normas de ensayo, etc).
Localización
Instituto IMDEA Materiales
C/ Eric Kandel, 2
Tecnogetafe
28906, Getafe, Madrid (España)
Teléfono: (+34) 91 549 34 22
Correo electrónico: deyi.wang@imdea.org