ASTM F1959:2024b

• • Ablación, n-en las pruebas de arco eléctrico, una respuesta física evidenciada por una erosión significativa o la formación de uno o más orificios grandes en una capa de un sistema multicapa.
  • Eab: la energía incidente en un sistema multicapa que da como resultado una probabilidad del 50 % de la respuesta física de ablación.
  • La clasificación del arco se expresa en cal/cm² y se deriva del valor determinado de ATPV o E_BT (en caso que un sistema de material exhibe una respuesta de ruptura por debajo del valor de ATPV) o el límite de clasificación del arco. Se puede expresar como ATPV, E_BT o AR_Lim.
  • ATPV: la energía incidente en un material o un sistema multicapa de materiales que da como resultado un 50 % de probabilidad de que se prevé suficiente transferencia de calor a través de la muestra ensayada para causar la aparición de una lesión por quemadura cutánea de segundo grado según la curva de Stoll⁵, kJ/m² [cal/cm²].
  • Se considera que la probeta exhibe rotura cuando cualquier orificio tiene al menos 1,6 cm² [0,5 pulg²] de área o al menos 2,5 cm [1,0 pulg.] en cualquier dimensión. En probetas de capas múltiples de material resistente al fuego, todas las capas deben romperse para cumplir con la definición.
  • E_BT: la energía incidente en un material o sistema de material que da como resultado un 50 % de probabilidad de apertura, J/cm² (cal/cm²).
  • AR_Lim: El límite de clasificación de arco indica la protección máxima de energía térmica que ha sido asignada al producto conforme las especificaciones del fabricante una vez realizada la verificación mediante pruebas o límites de detección del método de análisis. El valor asignado a partir del conjunto de datos de todas las muestras estará por debajo de la curva de Stoll y sin rotura.
  • Flujo de calor, n: la intensidad térmica indicada por la cantidad de energía transmitida dividida por el área y el tiempo kW/m² [cal ⁄cm²s].
  • Energía incidente (Ei), n—la energía térmica total recibida en la superficie del panel como resultado directo de un arco eléctrico.
  • Curva de Stoll⁵: un modelo empírico de lesión por quemaduras cutáneas de segundo grado, también conocido comúnmente como Respuesta de Stoll.
  • Peso nominal: peso teórico (g/m²)
  • Peso actual: peso de la muestra antes de lavar y después de acondicionar según D1776/D1776M (g/m²)
  • Peso testado: Peso específico de la muestra usada para generar la clasificación del arco (g/m²)
  • Peso arc test: Peso mesurado para una muestra específica expresada en g/m² usada para generar la clasificación del arco según F1959/F1959M
  • Zona mixta: Rango de energías incidentes, las cuales pueden resultar positivas o negativas para predecir quemaduras de segundo grado o roturas. El valor bajo en el rango empieza con la energía incidente más baja indicando un resultado positivo y el valor alto del rango es la energía incidente más alta indicando un resultado negativo

  Este método de prueba determina la respuesta de transporte de calor a través de un material, tejido o sistema de tejido cuando se expone a la energía térmica de un arco eléctrico. Esta respuesta de transporte de calor se evalúa frente a la curva de Stoll.

  Durante este procedimiento, la cantidad de energía térmica transferida por el material ensayado se mide durante y después de la exposición a un arco eléctrico.

  El rendimiento del material para este procedimiento se determina a partir de la cantidad de calor transferido por y a través del material probado.

  Los datos de transferencia de calor determinados por este método de prueba son la base de la clasificación de arco para el material.

  La clasificación de arco determinada por este método de prueba es la cantidad de energía que predice un 50 % de probabilidad de quemadura de segundo grado según lo determinado por la Curva de Stoll o rotura (si el tejido la muestra rotura antes de que se alcance la predicción de lesión por quemadura en la piel). También se puede expresar como AR_Lim en base a los límites del aparato de prueba o rendimiento del tejido. El AR_Lim se permite que sea puede ser un límite reducido establecido por el fabricante:

  La respuesta del material debe describirse con más detalle registrando los efectos observados de la exposición al arco eléctrico en los especímenes.

  Este método especifica los estándares para realizar el test en condiciones de laboratorio controladas. Diferentes condiciones de exposición pueden tener un gran potencial de obtención de resultados diferentes. En caso de usar unas condiciones diferentes, estas deberán ser documentadas en el informe final de la exposición al arco eléctrico en los especímenes.

El aparato de prueba consistirá en 3 paneles de 2 sensores, bus de suministro y electrodos, sensores de monitorización, suministro eléctrico, controlador del test y un sistema de adquisición de datos

1. 1. Sensor:
      A. Se debe construir el calorímetro con cobre de pureza superior al 99.9% de grado eléctrico. El disco de cobre deberá tener un espesor de 1.6±0.1 mm, un diámetro de 40±0.1 mm y un peso de 18±1 g. Estos parámetros deberán medirse para determinar el coeficiente de respuesta real para cada calorímetro para ser utilizado en los cálculos de capacidad calorífica.
      B. Termopar tipo K (NiCr-NiAl) con punta soldada y con un área de sección transversal de 0.05 mm². Este termopar se ubicará dentro del agujero del disco de cobre. El agujero se hará en el centro del disco a una profundidad de 1.3±0.1mm. La punta debe estar al descubierto dentro del disco de cobre. Los cables del termopar se separan al salir del disco de cobre. (ver figura 1).

C. El material aislante deberá tener una conductividad inferior a 0.23W/mK a una temperatura máxima de 500ºC.

2. Panel de sensores:

A. Cada panel constará de dos sensores, un marco de soporte de tela, un panel aislante, sistema para sujetar el tejido y dos sensores para el monitoreo.
B. El panel aislante debe tener unas medidas de 20×55±1.3 cm. Debe ser resistente al calor y con una conductividad térmica inferior a 0.30W/mK a una temperatura máxima de 200ºC.
C. Los dos sensores se insertarán en el panel frontal en línea vertical (ver imagen).

D. Para evitar daños sobre el aislante que rodea el disco de cobre se puede utilizar una lámina refractaria de máximo 3mm de espesor.
E. La superficie expuesta de los calorímetros se pintará con una capa de pintura fina con aerosol negro mate con una emisividad >0.9.
F. Cada panel de sensores tendrá 4 abrazaderas para sujetar la muestra. Cada abrazadera deberá aplicar entre 4.4-6.7 N para asegurar que el material está sujeto.

3. Disposición de los paneles:

Los paneles deberán tener una separación de 120º según imagen

4. Caja estructural: Tendrá un diámetro entre 2.0-2.5 m, hecha de tubos conductores y con una altura de mínimo 3m.
5. Electrodos: varillas de acero inoxidable con un diámetro de 19 mm
6. Fusible: se consume durante el ensayo. Está formado por un cable de cobre de diámetro inferior a 0.5mm.
7. Suministro eléctrico: Deber permitir la descarga de un arco eléctrico con una corriente alterna de 8±0.5 kA de 1s de duración de 60 o 50 Hz
8. Sistema de adquisición de datos: debe registrar el voltaje, corriente y salidas de calorímetro.

A. Los datos correspondientes a la onda de temperatura deben adquirirse a una velocidad de 100 muestras/s por cada calorímetro pudiendo registrar temperaturas de hasta 500ºC con una variabilidad de ±2% y una resolución de 0.1ºC para el cálculo de energía.

• Realizar el peso de una muestra acondicionada según D3776/D3776M opción C para la especificación F1506
• Realizar 3 lavados del tejido según AATCC 1-2021: 3, IV, Aiii
• Sólo se secará una vez.
• Previamente a la realización del ensayo, las muestras deben ser acondicionadas a 25±8ºC con una humedad relativa de 50±20% durante 1h.
• Para determinar el peso de la muestra, troquelar un círculo de 3.8-7.6cm de diámetro. Hacer al menos 3 probetas de la misma muestra distribuidas por todo el tejido.
• Pesar los círculos con una balanza analítica de 0.001g de precisión.
• Calcular el peso del tejido según fórmula

1. MÉTODO GENERAL
   A. Temperatura inicial de los sensores antes del disparo 15-35ºC
   B. Parámetros: 8±0.5kA; separación entre electrodos de 305±5 mm; sensores en posición 1 para un valor de arco esperado de hasta 55 cal/cm² o posición 2 para valores superiores a 40 cal/cm².
   C. La duración del arco debe ser variable para producir la serie de exposiciones requeridas.
   D. La muestra se fijará en el panel sin estirarla de modo que permita que la muestra se contraiga durante el ensayo.
2. DETERMINACIÓN ATPV
   A. Se determinarán 3 muestras del mismo tejido uno para cada panel de sensores.
   B. Se debe realizar al menos una serie de 7 pruebas en el rango de energía incidente a testear aumentando o disminuyendo la duración del arco. Esta serie de disparos de distribuye del siguiente modo: al menos 3 puntos con SCD negativo, al menos 3 puntos con SCD No negativo.
   C. Al menos 10 puntos deben estar en el rango del ±20 % del ATPV final. Todos los puntos son válidos a menos que el calorímetro exceda de los 500ºC, haya un mal funcionamiento del equipo o falle el montaje de la muestra.
   D. Si las muestras presentan rotura, se consideran puntos válidos para el cálculo ATPV. En el caso que haya 2 o más roturas con energías inferiores al 20% superior a la determinación del ATPV, evaluar la respuesta de rotura. En este caso, se requerirán más de 7 muestras.
3. DETERMINACIÓN DEL E_BT:
   A. El conjunto de datos será distribuido del siguiente modo: al menos 3 puntos deben están por debajo del límite inferior de la zona mixta; al menos 3 puntos deben estar por debajo del límite superior de la zona mixta.
   B. Al menos 10 puntos de datos deben estar dentro del rango del ±20% del E_BT.
   C. En caso de no tener suficientes datos acordes a los parámetros realizar pruebas adicionales.
4. LÍMITE DE CLASIFICACIÓN DEL ARCO AR_Lim:
   Puede darse en los siguientes casos:
   A. Este límite puede ser escogido por el fabricante por varias razones para cualquier sistema que sea inferior a E_BT o ATPV determinado anteriormente.
   B. Cuando el aparato tiene un límite de 100cal/cm²
   C. Según solicitud del fabricante

-Determinación del tiempo 0

-Trazado de respuesta del sensor del panel. Este se determina poco antes, durante y 30s después de la exposición al arco eléctrico.

-Calcular el valor de la energía incidente monitoreada aplicando el factor de corrección de energía incidente

-Determinación de las lesiones por quemaduras cutáneas de segundo grado. Se compara la energía térmica de cada panel con el modelo empírico de la curva de Stoll.

-Determinación de los valores ATPV: se utilizan mínimo 20 mediciones del panel para calcular el ATPV.

-Determinación E_bt: se le atribuye el valor 1 a cada panel que exhiba rotura y 0 en caso de no tener rotura. Usar la regresión logística para determinar la curva e intercepción para calcular la probabilidad del 50% de rotura de material.

• Nombre del laboratorio que realiza el ensayo
• Identificación del informe de ensayo
• Fecha del ensayo y emisión del informe
• Nombre del fabricante, productor o contratista
• Edición de la norma y explicación de cualquier desviación de la misma
• Descripción de la muestra
  • Productor
  • Número de identificación único para cada capa o sistema
  • Orden de colocación de capas con la capa exterior en primer lugar
  • Construcción de la tela, incluido el contenido de fibra del material por capa
  • De cada capa, el peso real según F1506, el peso del tejido sometido al ensayo y el peso nominal del tejido según fabricante.
  • Color de cada capa
  • Tratamiento previo de la muestra ensayada
  • Resultados de análisis incluyendo los resultados de Arc rating, ATPV, E_BT, AR_Lim.
  • Tabla con lo resultados
  • Evaluación subjetiva del material
  • Gráfico de curvas de regresión logística
  • Fotografías de las muestras ensayadas antes y después del ensayo
  • Registros detallados del ensayo
  • Gráficas del voltaje, corriente y respuesta del calorímetro del arco individual
  • Vídeo y fotografías de todas las pruebas realizadas
• Valores de clasificación de arco ≤ 10 cal/cm² se reportarán con precisión 0.1 cal/cm². Valores de clasificación superiores a 10 cal/cm² se reportarán con precisión 1 cal/cm²
  • El AR_Lim se puede reportar además del ATPV y/o E_BT.