Por qué el análisis de transitorios térmicos en gabinetes eléctricos es importante para las inspecciones posteriores a incendios

Las secuelas de un extenso incendio eléctrico son siempre desordenadas. Hay muchas señales de daño visual, como cables derretidos, carcasas chamuscadas o el persistente olor a aislamiento quemado que es imposible de lavar de la ropa. Dentro de estas señales se esconden pistas que nuestros ingenieros forenses expertos buscan, como patrones de temperatura, gradientes térmicos y rutas de propagación del calor.

Nuestro objetivo es determinar la secuencia precisa de los eventos utilizando procedimientos basados en evidencia y conocimientos experimentados. Ahí es donde el análisis transitorio térmico es crucial para nuestro trabajo. Podemos modelar cómo el calor se movió a través de un gabinete eléctrico a lo largo del tiempo, determinando no solo qué falló, sino también el cómo, el porqué y el cuándo que las compañías de seguros y los expertos legales requieren para asignar responsabilidades.

Los límites de la inspección visual en investigaciones posteriores a un incendio

La mayoría de las investigaciones post-incendio dependen demasiado de patrones de quemado, deformación física, mapeo de arcos o signos de fallas mecánicas. Si bien esas observaciones brindan cierta información, a menudo carecen de un comprensión de cómo el fuego externo que el daño puede ocultar los orígenes de fallas internas, o que las marcas dejadas por arcos puedan ser confundidas demasiado rápido con puntos de ignición secundarios.

Ignoramos las fallas secuenciales de componentes que a menudo parecen simultáneas después de un colapso térmico. Nuestro objetivo es reducir la ambigüedad de lo que sucedió al seguir pautas estrictas, como NFPA 921 (Guía para Investigaciones de Incendios y Explosiones), donde el modelado científico se vuelve cada vez más esencial a medida que la evidencia física se degrada. Es ahí donde dependemos en gran medida del análisis de transientes térmicos.

¿Qué es el análisis térmico transitorio?

La idea básica del análisis transitorio térmico es recrear lo que sucedió simulando las transferencias de calor a lo largo del tiempo dentro de un recinto, como una placa de circuito o la carcasa de un equipo. Esto ayudará a determinar puntos de datos como:

• Intensidad de la fuente de calor
• Duración de la fuente de calor
• Conductividad térmica (incluyendo análisis de materiales)
• Flujo de aire insuficiente o excesivo (dentro de la carcasa)
• Emisividad de la superficie
• Impacto de las condiciones ambientales
• Espaciado de componentes, geometría y blindaje protector

Nuestros experimentados y con licencia los ingenieros forenses pueden reconstruir eficazmente el comportamiento térmico medio ambiente durante un período específico. Luego podemos generar una línea de tiempo de degradación, respondiendo preguntas como cuándo falló el interruptor, si el fusible térmico fue dañado o si los mecanismos de enfriamiento se activaron.

Por qué importan las transiciones térmicas en los gabinetes eléctricos

El problema con la mayoría de los diseños de sistemas eléctricos comerciales e industriales es que los paneles de interruptores, gabinetes de control y cajas de conexiones pueden convertirse rápidamente en compartimentos de presión durante un incendio. Cuanto más aumentan las temperaturas, mayor es la posibilidad de que los conductores se derritan, el aislamiento se carbonice o los metales se vaporicen, rompiendo el resto del recinto (y expulsando material en llamas hacia afuera).

Sin un análisis transitorio térmico para determinar la causa de estas eyecciones, puede ser difícil decidir si el fuego comenzó dentro o fuera del cerramiento, o si el cerramiento fue violado por fuego externo y falló como consecuencia de otro factor.

Numerosos estudios de prueba por equipos como el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) han investigado incendios en aparamenta industrial para determinar si se produce propagación térmica dentro de los recintos o si conduce a arcos secundarios en los terminales de los conductores. De esta manera, los ingenieros, como nuestro equipo, tienen más evidencia para distinguir entre falsos positivos y rastrear la fuente real del daño durante una inspección visual.

Entradas comunes para simulaciones térmicas precisas

La forma más efectiva de realizar un análisis transitorio térmico es recopilar tantos datos e información confiables como sea posible. Esto puede incluir observar más de cerca:

• Los componentes y propiedades materiales de los conductores, barras colectoras, carcasas de plástico, etc.
• Considerando la geometría del recinto, especialmente en relación con las configuraciones de ventilación
• Recopilación de datos de temperatura y tiempo usando cámaras infrarrojas y registradores/registradores de temperatura
• Estimación de puntos de ignición mediante escáneres de rayos X o mapeo de arcos
• Examinando más de cerca las condiciones ambientales a la hora estimada del incidente, como la temperatura, la humedad y el flujo de aire

En algunos casos singulares, nuestro equipo de expertos en Dreiym Engineering se acercará al modelado térmico post-incendio basado en imágenes térmicas realizadas durante las pruebas de sistemas en vivo. Eso proporciona una línea de base que podemos usar para comparar los datos post-incendio. Utilizamos una combinación de herramientas y procedimientos modernos, que van desde la recopilación de datos de campo hasta software de simulación y análisis de laboratorio.

En la mayoría de los casos, podemos generar informes completos que incluyen esquemas eléctricos, registros del sistema, imágenes infrarrojas y de rayos X, modelado 3D y más. Estos entregables no solo ayudan a prevenir problemas futuros en los mismos sistemas o en sistemas similares, sino que también ayudan a las compañías de seguros a determinar cómo prevenir de manera proactiva dichos riesgos para otros clientes.

Cómo se aplican las herramientas de modelado en el análisis transitorio térmico

Normalmente comenzamos con una inspección visual en el sitio y luego recopilamos datos a través de varias herramientas. Nuestro objetivo es realizar una ingeniería inversa de la geometría del recinto, teniendo en cuenta el grosor de la pared, la ubicación de las ventilaciones y cualquier otro diseño interno. Podemos usar modelado de malla derivado de CAD o aplicar parámetros térmicos específicos del material (conductividad, calor específico, emisividad, etc.).

A partir de ahí, nuestro objetivo es determinar una entrada térmica basada en el tiempo utilizando una simulación que calcule la distribución de temperatura en todo el volumen del recinto. Eso podría identificar mejor el inicio de una arco o la llegada del fuego. Estamos intentando calibrar la información utilizando datos de cámaras térmicas (si están disponibles) u otros dispositivos para establecer puntos de referencia. Eso también podría incluir patrones de fusión, desplazamiento de soldadura y decoloración del aislamiento.

Estos son solo algunos ejemplos de cómo aplicamos herramientas de modelado al análisis térmico transitorio. Durante décadas, hemos realizado análisis posteriores a incendios para clientes en Texas, Luisiana, Oklahoma, Nuevo México y Colorado. Nuestros investigadores de incendios también son Asociación Nacional de Investigadores de Incendios (NAFI), Investigadores Certificados de Incendios y Explosiones (CFEI) e Investigadores Certificados de Incendios de Vehículos (CVFI). Esto significa que nos tomamos el tiempo necesario para asegurar que la información esté respaldada por evidencia y sea lo más completa posible para todas las partes interesadas.

Por qué el Modelado Térmico Transitorio Importa Más Que Nunca

El diseño moderno de los gabinetes eléctricos es cada vez más complejo. Las aplicaciones comerciales e industriales hacen que sea difícil descubrir eventos de falla que a menudo no son tan fáciles de interpretar. Es común encontrar sistemas con controladores lógicos programables (PLCs), variadores de frecuencia (VFDs) y monitoreo inteligente conectado para notificaciones remotas en tiempo real. Esto resulta en un comportamiento de carga no lineal y perfiles de calor mixtos, lo que hace que la investigación forense sea aún más crucial para determinar la responsabilidad.

Vemos cada modelo térmico a través del lente de los antecedentes técnicos y el contexto legal o de seguros. Nuestro análisis forense los ingenieros han sido llamados frecuentemente para brindar asesoría experta testimonio en procedimientos legales, por lo que debemos presentar los datos técnicos de una manera que los haga más accesibles a ingenieros no forenses. Esa capacidad para comunicar los puntos de falla de las carcasas eléctricas contribuye en gran medida a ayudar a nuestros clientes a comprender eventos recientes, auditar sistemas actuales y prepararse para riesgos futuros.

Ingenio de ingeniería que trasciende las cenizas

El costo total de un incendio comercial en EE. UU. (combinación de daños causados y dinero gastado en prevención, protección y mitigación) es de un total de $329 mil millones. Eso fue en 2011 y mide aproximadamente 2.1% del total Producto interno bruto de Estados Unidos.

Contar con un equipo experimentado y con licencia de ingeniería forense que realice análisis térmicos transitorios ayuda a identificar la causa de la falla y a establecer responsabilidades para descubrir o reducir gastos. Nuestro equipo en Dreiym Engineering está aquí para garantizar que reciba toda la información necesaria sobre qué fue responsable, qué falló primero y cómo evitar que vuelva a suceder.

Llámanos hoy para programar una consulta, y asegurémonos de que sus sistemas estén mejor protegidos en el futuro.