UL 746
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Requisito UL 746
Ninguna discusión sobre las propiedades eléctricas y las pruebas puede considerarse completa sin incluir el papel de Underwriters Laboratories (UL) en los códigos, estándares y especificaciones eléctricos. UL es una organización independiente sin fines de lucro establecida con el objetivo básico de realizar pruebas para la seguridad pública y desarrollar estándares de seguridad. Un número creciente de diseñadores está especificando plásticos en una variedad de aplicaciones. Dependiendo de la aplicación, el material plástico puede servir como un aislamiento, un miembro estructural o un recinto simple para albergar partes eléctricamente vivas no aisladas. Estos deben realizar su función prevista; de lo contrario, pueden producirse incendios, descargas eléctricas o lesiones personales. Está claro que una pieza de plástico utilizada en una aplicación eléctrica debe tener propiedades adecuadas para minimizar los riesgos relacionados con la seguridad. Los ingenieros de Underwriters Laboratories han desarrollado un conjunto de requisitos que se deben cumplir si se desea el reconocimiento de UL. UL746A establece estándares para materiales poliméricos. Los requisitos incluyen procedimientos a corto plazo para evaluar materiales utilizados en productos eléctricos finales para ciertas aplicaciones. Los productos que corren riesgo de incendio, descarga eléctrica o lesiones deben evaluarse según estos requisitos.
Propiedades del material
Las propiedades que UL considera en la evaluación de la idoneidad del material polimérico en aplicaciones eléctricas se dividen en dos amplias áreas de propiedades a corto y largo plazo.
PLC Performance Level Class (UL 746A)
Para evitar un nivel excesivo de precisión y sesgo implícitos, el rendimiento del material para varias pruebas se registra como Categorías de nivel de rendimiento (PLC), según los resultados medios de la prueba (en lugar de registrar los resultados numéricos exactos), como se indica en la siguiente tabla.
El rendimiento de encendido por cable caliente (HWI) se expresa como el número medio de segundos necesarios para encender las muestras estándar o para quemar las muestras sin ignición. Las muestras se envuelven con alambre de resistencia que disipa un nivel específico de energía eléctrica.
Rango HWI-tiempo medio de encendido | PLC asignado |
120 segundos y más | 0 |
60 a 119 segundos | 1 |
30 a 59 segundos | 2 |
15 a 29 segundos | 3 |
De 7 a 14 segundos | 4 |
Menos de 7 segundos | 5 |
El rendimiento de ignición por arco de alto amperaje (HAI) se expresa como el número de exposiciones a ruptura de arco (estandarizadas en cuanto al tipo y forma del electrodo y al circuito eléctrico) que son necesarias para encender un material cuando se aplican a una velocidad estándar en la superficie del material.
HAI-Número medio de arcos asignados PLC Necesario para causar ignición | PLC asignado |
120 o más | 0 |
60 a 119 | 1 |
30 a 59 | 2 |
15 a 29 | 3 |
Menos de 15 | 4 |
asa de seguimiento de arco de alto voltaje (HVTR) El rendimiento se expresa como la tasa en mm / min. que se puede producir una trayectoria de seguimiento en la superficie del material en condiciones de prueba estandarizadas. Se toma nota si se produce la ignición del material. Los resultados de la prueba del espesor nominal de 3 mm se consideran representativos del desempeño del material en cualquier espesor.
Rango HVTR | PLC asignado |
0 a 10 mm / min. | 0 |
10,1 a 25,4 mm / min. | 1 |
25,5 a 80 mm / min. | 2 |
80,1 hasta 150 mm / min. | 3 |
Mayor a 150 mm / min. | 4 |
Resistencia al arco (D-495)
De acuerdo con ASTM D-495, el desempeño es expresado como el número de segundos que un material resiste la formación de una trayectoria de conducción superficial cuando se somete a un arco intermitente de características de alta tensión y baja corriente. Los resultados de las pruebas del espesor nominal de 3 mm se consideran representativos del rendimiento del material en cualquier espesor.
D-495 Rango-tiempo medio de resistencia al arco | PLC asignado |
420 segundos o más | 0 |
360 a 419 segundos | 1 |
300 a 359 segundos | 2 |
240 a 299 segundos | 3 |
180 a 239 segundos | 4 |
120 a 179 segundos | 5 |
60 a 119 segundos | 6 |
Menos de 60 segundos | 7 |
Índice de seguimiento comparativo (CTI)
El rendimiento se expresa como el voltaje que provoca el seguimiento después de que 50 gotas de una solución de cloruro de amonio al 0,1% hayan caído sobre el material. Los resultados de la prueba del espesor nominal de 3 mm se consideran representativos del rendimiento del material en cualquier espesor.
Índice de seguimiento de rango CTI | PLC asignado |
600 voltios y más | 0 |
400 a 599 voltios | 1 |
250 a 399 voltios | 2 |
175 a 249 voltios | 3 |
100 a 174 voltios | 4 |
Menos de 100 voltios | 5 |
Propiedades a corto plazo: UL 746 A
UL 746 A cubre los procedimientos de prueba a corto plazo. Estas investigaciones proporcionan datos con respecto a las propiedades mecánicas, eléctricas, térmicas y de otro tipo de los materiales en consideración, y están destinadas a proporcionar orientación al fabricante del material, el moldeador, el fabricante del producto final y los ingenieros de seguridad. Las pruebas de propiedades mecánicas incluyen pruebas de tracción, impacto Izod, propiedades fl exurales, propiedades de corte, propiedades de adherencia de los adhesivos y dureza del durómetro. Las propiedades eléctricas de interés son la rigidez dieléctrica, la resistencia o conductancia de CC de los materiales aislantes, la resistencia al arco seco de alto voltaje y baja corriente del aislamiento eléctrico sólido y el índice de velocidad de seguimiento del arco de alto voltaje de los materiales aislantes sólidos. Las pruebas de propiedades térmicas incluyen la temperatura de deflexión de los materiales poliméricos bajo carga, el punto de reblandecimiento Vicat y el punto de reblandecimiento mediante un aparato de anillo y bola. Las pruebas de facilidad de encendido también forman parte de la evaluación de la propiedad a corto plazo. Se describen brevemente pruebas como la ignición por hilo caliente, la ignición por arco de alta corriente, la resistencia a la ignición por arco de alto voltaje y la ignición por gas caliente. Otras tres pruebas a corto plazo son el cambio dimensional de las partes poliméricas, la resistencia de los materiales poliméricos a los reactivos químicos y la prueba de identificación del polímero. La mayoría de estos procedimientos de prueba se basan en métodos de prueba ASTM.
Las propiedades mecánicas a corto plazo típicamente incluyen la resistencia a la tracción y el módulo, la resistencia y el módulo a la flexión, varias pruebas de impacto, la resistencia a la compresión, la resistencia al corte y la dureza de la superficie. Por lo general, estas propiedades se informan a temperatura ambiente y a otras temperaturas, según corresponda. Dado que algunos polímeros absorben la humedad atmosférica que puede afectar las propiedades, también se puede especificar el contenido de humedad, a menudo utilizando la convención de humedad relativa (RH). Las hojas de datos proporcionadas por los proveedores de materiales suelen enumerar las propiedades a corto plazo y su utilidad principal es comparar materiales similares. Cuando se utilizan hojas de datos para comparar materiales, es muy importante asegurarse de que se hayan utilizado los mismos métodos de prueba y que los datos se presenten en unidades similares. La utilidad de las propiedades mecánicas a corto plazo en el diseño es limitada. Por lo general, las propiedades se miden utilizando muestras de prueba moldeadas que han sido diseñadas específicamente para producir resultados reproducibles, bajo condiciones ambientales cuidadosamente controladas, utilizando tasas de carga especificadas. Estas medidas a menudo proporcionan el valor más alto que se puede obtener para cualquier propiedad y material. Cuando las piezas se fabrican mediante un proceso de moldeo, es probable que contengan una serie de características como concentraciones de tensión, líneas de soldadura, esquinas u otros aspectos que pueden reducir la resistencia. La resistencia de un material en un componente real también se puede reducir, o en algunos casos mejorar, reforzando la orientación de las fibras, el grado relativo de cristalinidad o el historial térmico (recocido). Además, las propiedades a corto plazo no proporcionan información sobre los efectos relacionados con el tiempo o la influencia de los entornos químicos.
Propiedades a largo plazo: UL 746 B
UL 746 B cubre los procedimientos para evaluar las propiedades a largo plazo de los materiales poliméricos. Las propiedades mecánicas, eléctricas, térmicas, de inflamabilidad y otras se consideran con la intención de proporcionar una guía para el fabricante del material, el moldeador y los ingenieros de seguridad. El comportamiento de los materiales plásticos bajo una exposición prolongada a temperaturas elevadas es de suma importancia para los ingenieros de UL. En esta norma se analiza en detalle un procedimiento para determinar los índices térmicos relativos de materiales poliméricos. El índice térmico relativo de un material es una indicación de la capacidad de un material para retener una propiedad particular cuando se expone a temperaturas elevadas durante un período de tiempo prolongado. Es una medida de la resistencia térmica de un material. Otras pruebas de evaluación de propiedades a largo plazo incluyen exposición ambiental, fluencia y resistencia química. Para que cualquier componente de ingeniería fabricado a partir de una resina polimérica se desempeñe dentro de los parámetros especificados a lo largo de su vida útil prevista, el ingeniero de diseño debe considerar los efectos a largo plazo de una serie de factores. Se deben tener en cuenta una variedad de cargas de tensión, así como cambios en las propiedades debidos a factores ambientales. Para evaluar los efectos de la tensión relacionados con el tiempo sobre el comportamiento de los materiales poliméricos, se miden las propiedades de fluencia y fatiga. Una amplia variedad de factores ambientales también pueden afectar el desempeño de un componente diseñado. Sin embargo, ciertos factores ambientales son tan omnipresentes que se consideró apropiado considerarlos en esta sección. Estos son los efectos de la absorción de humedad y la exposición prolongada a altas temperaturas ambientales. Esta sección presentará los datos generados para ayudar al ingeniero de diseño con el análisis de los requisitos de vida útil del diseño. Los datos de esta sección incluyen:
- Módulo de fluencia en modos de tensión, flexión y compresión
- Rotura por fluencia por tracción
- Resistencia a la fatiga
- Cambios de propiedad debido a la absorción de humedad
- Cambios dimensionales debido a la absorción de humedad
- Cambios en la propiedad debido a la exposición prolongada a temperaturas elevadas
Los datos de propiedad a largo plazo mostran tendencias y pérdidas de propiedad para varios grados en una variedad de condiciones representativas. Debido al tiempo necesario para generar los datos, no se pueden incluir todos los grados o conjuntos de condiciones. Los datos están destinados a mostrar tendencias en función de los sistemas de relleno / refuerzo para que el diseñador pueda tomar decisiones informadas. En algunos casos, los intentos de generar datos sobre propiedades a largo plazo utilizan condiciones de prueba "aceleradas" para acelerar la adquisición de datos. Se debe tener cuidado al evaluar los datos generados de esta manera, ya que a menudo no son lineales. Esto es especialmente cierto cuando se mide la pérdida de propiedad en función de temperatura elevada y/o exposición química. Los "umbrales" térmicos como la temperatura de transición vítrea (Tg) y, en última instancia, el punto de fusión son los principales contribuyentes a este comportamiento no lineal.
Evaluación de materiales plásticos utilizados en equipos eléctricos: UL 746 C
UL 746 C proporciona pautas para seleccionar niveles mínimos de rendimiento según la aplicación. El uso del estándar UL 746 C se comprende mejor a través de un ejemplo específico. Supongamos que estamos diseñando un gabinete de equipo estacionario que alberga partes eléctricas vivas no aisladas. Para determinar los requisitos de material procedemos de la siguiente manera. Primero, a partir de la norma UL 746 C, necesitamos encontrar la tabla adecuada que coincida con nuestros requisitos. La primera consideración es el requisito de inflamabilidad. Se requiere material de clase 5 V de clasificación mínima de inflamabilidad para esta aplicación. El material clasificado 5 V no debe tener muestras que ardan con combustión incandescente y/o incandescente durante más de 60 segundos después de la quinta aplicación de la llama. Tampoco debe tener muestras que goteen partículas cuando se prueben de acuerdo con la prueba de combustión vertical. Las consideraciones de prueba reflejan los niveles de desempeño obtenidos en muestras estándar o pruebas de producto final que tensionan el material bajo condiciones reales de uso y mal uso. Necesitamos estudiar cuidadosamente cada uno de los requisitos de desempeño del gabinete que se detallan claramente en la norma. En muchos casos, basta con una mera comparación de los requisitos de rendimiento con los datos de materiales publicados. Si el material cumple con los niveles mínimos de rendimiento, no se requieren pruebas adicionales. Si no es así, el material puede ser calificado mediante una prueba de producto final apropiada. Underwriters Laboratories ha desarrollado tablas similares que indican el árbol de decisiones y los requisitos de prueba para equipos portátiles y equipos fijos. En cada caso, el procedimiento para determinar la idoneidad de un material plástico utilizado en equipos eléctricos es básicamente el mismo. Si las piezas de plástico utilizadas en esta aplicación deben pasar por un proceso especial como enchapado, unión adhesiva, retardante de llama o recubrimiento metálico, se requieren algunas pruebas adicionales.
Materiales poliméricos: piezas fabricadas UL 746 D
Esta norma cubre los requisitos para piezas moldeadas o fabricadas. Se describen los sistemas de control de identidad de materiales destinados a proporcionar trazabilidad del material utilizado para las piezas poliméricas a través de las operaciones de manipulación, moldeado o fabricación y envío. También se proporcionan pautas para las operaciones de mezcla aceptables o compuestos simples que pueden afectar el riesgo de incendio, descarga eléctrica o lesiones personales.