Warum die thermische Transientenanalyse in Schaltschränken für Inspektionen nach Bränden wichtig ist

Die Folgen eines ausgedehnten Elektrobrandes sind immer unschön. Es gibt viele visuelle Anzeichen für Schäden, wie geschmolzene Drähte, verbrannte Gehäuse oder den anhaltenden Geruch von verbrannter Isolierung, der sich nicht aus der Kleidung waschen lässt. Hinter diesen Anzeichen verbergen sich Hinweise, nach denen unsere forensischen Experten suchen, z. B. Temperaturmuster, Wärmegradienten und Wärmeausbreitungswege.

Unser Ziel ist es, den genauen Ablauf der Ereignisse mit Hilfe von evidenzbasierten Verfahren und Erfahrungswerten zu bestimmen. In diesem Zusammenhang ist die thermische Transientenanalyse von entscheidender Bedeutung für unsere Arbeit. Wir können modellieren, wie sich die Wärme im Laufe der Zeit durch ein elektrisches Gehäuse bewegt hat, und so nicht nur feststellen, was ausgefallen ist, sondern auch das Wie, Warum und Wann, das Versicherungsgesellschaften und Rechtsexperten benötigen, um die Verantwortung zuzuweisen.

Die Grenzen der visuellen Inspektion bei Untersuchungen nach Bränden

Die meisten Untersuchungen nach einem Brand stützen sich zu sehr auf Brandmuster, physikalische Verformungen, Lichtbogenkartierungen oder Anzeichen mechanischer Fehler. Diese Erkenntnisse liefern zwar einige Informationen, doch fehlt ihnen oft ein Verständnis dafür, wie Feuer von außen Schäden können interne Fehlerursachen verschleiern, oder die von Lichtbögen hinterlassenen Markierungen können zu schnell mit Sekundärzündpunkten verwechselt werden.

Wir sehen über sequenzielle Komponentenausfälle hinweg, die nach einem thermischen Zusammenbruch oft gleichzeitig auftreten. Unser Ziel ist es, die Unklarheit darüber, was passiert ist, zu verringern, indem wir strenge Richtlinien befolgen, wie zum Beispiel NFPA 921 (Leitfaden für Brand- und Explosionsuntersuchungen), wo die wissenschaftliche Modellierung immer wichtiger wird, da sich die physischen Beweise verschlechtern. Hier verlassen wir uns in hohem Maße auf die thermische Transientenanalyse.

Was ist eine thermische Transientenanalyse?

Der Grundgedanke der thermischen Transientenanalyse besteht darin, das Geschehen durch Simulation der Wärmeübertragung innerhalb eines Gehäuses, z. B. einer Leiterplatte oder eines Gerätegehäuses, im Laufe der Zeit nachzustellen. Dies hilft bei der Ermittlung von Datenpunkten wie:

• Intensität der Wärmequelle
• Dauer der Wärmequelle
• Wärmeleitfähigkeit (einschließlich Materialanalyse)
• Zu wenig oder zu viel Luftstrom (innerhalb des Gehäuses)
• Emissivität der Oberfläche
• Auswirkungen der Umgebungsbedingungen
• Bauteilabstände, Geometrie und Schutzabschirmung

Unsere erfahrenen und lizenzierten können Kriminaltechniker die thermische Belastung effektiv rekonstruieren. Umgebung über einen bestimmten Zeitraum. Wir können dann eine Zeitleiste der Degradation erstellen und Fragen beantworten, z. B. wann der Unterbrecher ausgefallen ist, ob die thermische Sicherung beschädigt wurde oder ob die Kühlmechanismen ausgelöst wurden.

Warum thermische Transienten in elektrischen Schaltschränken wichtig sind

Das Problem bei den meisten kommerziellen und industriellen elektrischen Anlagen ist, dass Unterbrechertafeln, Schaltschränke und Verteilerkästen bei einem Brand schnell zu Druckräumen werden können. Je mehr die Temperaturen in die Höhe schnellen, desto größer ist die Gefahr, dass Leiter schmelzen, die Isolierung verkohlt oder Metalle verdampfen, die den Rest des Gehäuses zerbrechen (und brennendes Material nach außen schleudern).

Ohne die thermische Transientenanalyse zur Bestimmung der Ursache dieser Auswürfe kann es schwierig sein zu entscheiden, ob das Feuer innerhalb oder außerhalb des Gehäuses ausgebrochen ist oder ob das Gehäuse durch ein externes Feuer durchbrochen wurde und aufgrund eines anderen Faktors versagte.

Zahlreiche Teststudien von Teams wie dem NIST (National Institute of Standards and Technology) haben Brände in industriellen Schaltanlagen untersucht, um festzustellen, ob die Wärmeausbreitung innerhalb des Gehäuses stattfindet oder zu sekundären Lichtbögen an den Leiteranschlüssen führt. Auf diese Weise haben Ingenieure wie unser Team mehr Anhaltspunkte, um bei einer visuellen Inspektion zwischen Fehlalarmen zu unterscheiden und die tatsächliche Schadensquelle zu ermitteln.

Gemeinsame Eingaben für exakte thermische Simulationen

Der effektivste Weg, eine thermische Transientenanalyse durchzuführen, besteht darin, so viele zuverlässige Daten und Informationen wie möglich zu sammeln. Dies kann eine genauere Betrachtung beinhalten:

• Materialkomponenten und Eigenschaften von Leitern, Stromschienen, Kunststoffgehäusen usw.
• Berücksichtigung der Gehäusegeometrie, insbesondere in Bezug auf die Lüftungskonfigurationen
• Erfassung von Zeit-/Temperaturdaten mit Infrarotkameras und Temperaturschreibern/-loggern
• Schätzung von Zündpunkten mit Hilfe von Röntgenaufnahmen oder Arc Mapping
• Genauere Betrachtung der Umgebungsbedingungen zum geschätzten Zeitpunkt des Vorfalls, wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftströmung

In einigen einzigartigen Fällen, unser Expertenteam bei Dreiym Engineering wird die thermische Modellierung nach einem Brand auf der Grundlage von Wärmebildern angehen, die während der Tests von Live-Systemen erstellt wurden. So erhalten wir eine Basis, mit der wir die Daten nach dem Brand vergleichen können. Wir verwenden eine Kombination aus modernen Werkzeugen und Verfahren, die von der Datenerfassung vor Ort bis hin zu Simulationssoftware und Laboranalysen reichen.

In den meisten Fällen können wir umfassende Berichte erstellen, die elektrische Schaltpläne, Systemprotokolle, Infrarot- und Röntgenaufnahmen, 3D-Modelle und vieles mehr enthalten. Diese Ergebnisse tragen nicht nur dazu bei, künftige Probleme in denselben oder ähnlichen Systemen zu vermeiden, sondern sie helfen auch Versicherungsunternehmen, herauszufinden, wie sie solche Risiken für andere Kunden proaktiv verhindern können.

Wie Modellierungswerkzeuge in der thermischen Transientenanalyse angewendet werden

Wir beginnen in der Regel mit einer visuellen Inspektion vor Ort und sammeln dann Daten mit Hilfe verschiedener Tools. Unser Ziel ist es, die Geometrie des Gehäuses unter Berücksichtigung der Wandstärke, der Platzierung der Entlüftungsöffnungen und anderer interner Layouts zurückzuentwickeln. Wir können eine CAD-gestützte Netzmodellierung verwenden oder materialspezifische thermische Parameter (Leitfähigkeit, spezifische Wärme, Emissionsgrad usw.) anwenden.

Von dort aus wollen wir mit Hilfe einer Simulation, die die Temperaturverteilung über das gesamte Volumen des Gehäuses berechnet, einen zeitlichen Wärmeeintrag ermitteln. Damit könnte man den Beginn einer Lichtbogen oder die Ankunft des Feuers. Wir versuchen, Informationen mit Hilfe von Wärmekameradaten (falls verfügbar) oder anderen Geräten zu kalibrieren, um Referenzpunkte zu setzen. Dazu könnten auch Schmelzmuster, Lotverschiebungen und Verfärbungen der Isolierung gehören.

Dies sind nur einige Beispiele für die Anwendung von Modellierungswerkzeugen für die thermische Transientenanalyse. Seit Jahrzehnten führen wir für Kunden in Texas, Louisiana, Oklahoma, New Mexico und Colorado Analysen nach Bränden durch. Unsere Brandermittler sind auch Nationale Vereinigung der Brandursachenermittler (NAFI), Certified Fire and Explosion Investigators (CFEI) und Certified Vehicle Fire Investigators (CVFI). Das bedeutet, dass wir uns Zeit nehmen, um sicherzustellen, dass die Informationen für alle Beteiligten so beweiskräftig und umfassend wie möglich sind.

Warum die Modellierung thermischer Vorgänge wichtiger ist als je zuvor

Die moderne Konstruktion von Schaltschränken wird immer komplexer. Kommerzielle und industrielle Anwendungen machen die Aufdeckung von Fehlerereignissen, die oft nicht so einfach zu interpretieren sind, erforderlich. In der Regel handelt es sich um Systeme mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), Frequenzumrichtern (VFD) und intelligenter, vernetzter Überwachung für Echtzeit-Fernmeldungen. Dies führt zu nichtlinearem Lastverhalten und gemischten Wärmeprofilen, was die forensische Untersuchung bei der Ermittlung der Verantwortung noch wichtiger macht.

Wir betrachten jedes Wärmemodell durch die Linse des technischen Hintergrunds und des rechtlichen oder versicherungstechnischen Kontexts. Unser forensisches Ingenieure werden häufig als Experten herangezogen, die Deshalb müssen wir die technischen Daten so aufbereiten, dass sie auch für Nicht-Forensiker verständlich sind. Die Fähigkeit, Fehlerpunkte bei elektrischen Anlagen zu kommunizieren, hilft unseren Kunden sehr, die jüngsten Ereignisse zu verstehen, aktuelle Systeme zu prüfen und sich auf zukünftige Risiken vorzubereiten.

Technische Einsichten, die über die Asche hinausgehen

Die Gesamtkosten eines kommerziellen Brandes in den USA (Kombination aus verursachtem Schaden und Ausgaben für Prävention, Schutz und Schadensbegrenzung) belaufen sich auf insgesamt $329 Milliarden. Das war im Jahr 2011 und misst etwa 2.1% des Gesamtbetrags U.S. Bruttoinlandsprodukt.

Die Durchführung einer thermischen Transientenanalyse durch ein erfahrenes und lizenziertes forensisches Ingenieurteam hilft dabei, die Ursache des Versagens zu ermitteln und die Verantwortung für die Aufdeckung oder Reduzierung von Kosten zu übernehmen. Unser Team bei Dreiym Engineering stellt sicher, dass Sie alle notwendigen Informationen darüber erhalten, was verantwortlich war, was zuerst versagt hat und wie eine Wiederholung verhindert werden kann.

Rufen Sie uns noch heute an und vereinbaren Sie einen Beratungstermin, und lassen Sie uns sicherstellen, dass Ihre Systeme für die Zukunft besser geschützt sind.