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1
2
2
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3
4
4
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)
5
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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
1. ANTECEDENTES SOBRE BANDAS ANTILLAMA
6
6
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.
1. ANTECEDENTES SOBRE BANDAS ANTILLAMA
7
7
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
Potencialmente explosiva.
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
Clase B1 + transporte de
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
Potencialmente explosiva.
Sin dispositivos
secundarios≤ 300 No No 450 45 15
B2
Clase A+ atmosfera
Potencialmente explosiva.
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
Clase B1 + transporte de
polvos o mat.
combustibles.
Con dispositivos
secundarios
≤ 300 No Permitida No limite 45 15
1. ANTECEDENTES SOBRE BANDAS ANTILLAMA
8
8
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)
1. ANTECEDENTES SOBRE BANDAS ANTILLAMA
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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
2. DATOS DE PROYECTO
10
10
OBJETIVOS:
2. DATOS DE PROYECTO
• 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
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
12
12
TESTS RESISTENCIA SUPERFICIAL (ISO 284/DIN20284):
TESTS DE INFLAMABILIDAD BANDAS (ISO 340/DIN22103):
TEST DE TAMBOR DE FRICCIÓN (EN 1554, DIN 12881 et al.):
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
13
13
TEST QUEMADOR DE PROPANO (EN 12881- B y C, DIN 22100 y 22118):
Aumentar el espesor
y estabilidad de la capa de
Intumescencia
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
14
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
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
15
15
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
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
16
16
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.)
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
17
17
Act. 2. Procesado y selección de las formulaciones
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
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
18
18
Act. 2. Procesado y selección de las formulaciones
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 -
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
19
19
Act. 2. Procesado y selección de las formulaciones
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
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
20
20
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.
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
21
21
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.
3. ACTIVIDADES REALIZADAS
22
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
23
23
Valores de llama en cabina (en segundos). Según ISO 340
4. CARACTERÍSTICAS PRODUCTO DESARROLLADO
24
24
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
4. CARACTERÍSTICAS PRODUCTO DESARROLLADO
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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.
4. CARACTERÍSTICAS PRODUCTO DESARROLLADO
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26
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.
4. CARACTERÍSTICAS PRODUCTO DESARROLLADO
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27
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
28
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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