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I nostri consigli tecnici

Rischio di hot spot per filati flessibili conduttivi o riscaldanti

Cos'è un punto caldo?

Un punto caldo è una sezione specifica di una struttura di riscaldamento in cui si verifica il surriscaldamento.

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Quali sono i rischi?

Oltre alla rottura della struttura tessile, il rischio principale è l'incendio. Questo molto spesso è innescato dal fuoco dei materiali a contatto con la sezione del filato ad altissima temperatura.

Come si crea un hot spot?
Torniamo alle basi dell'elettricità. Consideriamo il filato resistivo di seguito.

Si considera il seguente filato: 10Ω/m

I = U/RI=12/10 = 1,2A

P=UI =12*1,2=14,4W
 

Il calore dissipato per lunghezza del filo è di 0,144 Watt/cm. Possiamo quindi calcolare il tasso di addebito: (Watt/cm²):

0,144 / (0,138x π)= 0,33 Watt /cm²

Nota: per facilitarvi la comprensione, abbiamo semplificato questo caso di studio: il tasso di carico dipende infatti dalla superficie di scambio con l'ambiente: nel caso di un filato multifilamento occorre calcolare la superficie di scambio equivalente. Il suo valore dovrebbe essere compreso tra la superficie esterna totale e la superficie esterna del filato monofilamento equivalente.

La parte danneggiata del filo corrisponderebbe ad un percorso conduttivo molto più sottile, ad esempio 1/10 della sua superficie, ma di lunghezza molto breve (es: 1 mm).

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Torniamo al rapporto di carico*(calore areale dissipato):

Nella sezione 1: P1 = 9,99*(1,19)² = 14,15 Watt soit (14,15/99,9)/0,44 = 0,32 Watt/cm².

Nella sezione 2 : P2 = 0,10*(1,19 )² = 0,14 Watt, quindi (0,14/0,1)/0,44 = 3,19 Watt/cm².

 

Con leghe resistenti alle alte temperature (acciaio inossidabile, Kanthal ecc…) il rapporto di carico non deve essere superiore a 2 a 2,5. Per il rame o peggio ancora per l'alluminio, i punti di fusione sono ancora più bassi! Pertanto, anche con bassa tensione, è possibile creare un punto caldo a temperatura molto elevata. Distruggerà rapidamente la resistenza residua del metallo, indebolendo ancora di più questo punto specifico, portando a una temperatura sempre più alta o alla rottura completa dell'elemento conduttivo.

Possibili soluzioni con i nostri filati Thermotech
 

Il filato Thermotech (ad esempio la versione 14Ohm con 50 microfilamenti di acciaio inossidabile) ha un'ottima resistenza alla fatica. La sua eccezionale flessibilità ottimizza il posizionamento e quindi l'erogazione di energia dove serve.
 

Esempio applicativo per riscaldamento industriale

Applicando una tensione di 24V, l'intensità elettrica è 1,7A. Si può ottenere in modo affidabile un riscaldamento costante intorno ai 250°C

In tal caso la potenza dissipata è: 24x1.7 = 40,8W, che significa:

40,8/100/0,06xπ = 2,16 W/cm². Sezione equivalente di 0,06 mm²

 

Il filato, grazie alla qualità della sua lega, resiste a queste temperature e mantiene un'eccezionale resistenza alla fatica all'interno della parte composita

  • In caso di raccolta o trasferimento di calore (conducibilità a breve termine), consigliamo di associare le fibre Spuntech al nostro filato Thermotech

  • Per il trasferimento di elettricità, consigliamo i filati Conductib

Esempi di errori che potrebbero portare a seri rischi di hot spot e incendio per un sedile di un'auto

In casi specifici è necessario aumentare la resistenza meccanica dei fili conduttivi.

Per fare ciò, viene considerata l'associazione di un filo di rame con uno o più fili di acciaio inossidabile ultrasottili (da 35 a 100 micrometri per esempio).
 

Quali sarebbero le conseguenze per l'effettiva applicazione nel riscaldamento dei sedili delle automobili?
 

  • La resistenza meccanica del filato sarà ovviamente notevolmente migliorata.

  • Inizialmente, il prodotto funzionerà correttamente. Ma andando avanti, le numerose sollecitazioni di flessione applicate alla struttura quando l'utente è seduto o in piedi porteranno a un punto di indebolimento del filo di rame.

  • Le conseguenze della fatica saranno aggravate dalla maggiore rigidità e robustezza del filo di acciaio inossidabile che danneggerà nuovamente il filo di rame.

  • Di conseguenza, tutta l'energia elettrica passerà attraverso un filato di acciaio inossidabile molto sottile ma resistente, creando un brutale aumento della temperatura che indebolirà ulteriormente la resistenza residua della parte in rame. Il sottile filo di acciaio inossidabile diventerà incandescente e darà fuoco alle parti sintetiche nelle sue vicinanze, il fuoco sarà inevitabile!

 

Attenzione ai concetti troppo semplicistici!

Ad esempio, un filato di rame multifilamento può non essere sufficientemente resistente ai problemi di fatica.

Un'associazione con un monofilamento in acciaio inossidabile sembra essere una buona idea, ma in realtà sarebbe una soluzione molto pericolosa!

 

Come mai?

Se alcuni filamenti di rame vengono tagliati a causa dell'ossidazione, della fatica o del contatto con il monofilamento di acciaio inossidabile, il filato più resistente creerà un riscaldamento puntuale nello stesso punto di debolezza del filato.

Se il taglio è su una distanza molto breve (micro crack), il filamento può diventare incandescente e sciogliere gli altri fili di rame (con solo 12V applicati). Il fuoco è inevitabile!

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