Γιατί η ανάλυση θερμικής μεταβατικότητας σε ηλεκτρικά περιβλήματα έχει σημασία για τις επιθεωρήσεις μετά την πυρκαγιά

Τα επακόλουθα μιας εκτεταμένης ηλεκτρικής πυρκαγιάς είναι πάντα βρώμικα. Υπάρχουν πολλές οπτικές ενδείξεις ζημιών, όπως λιωμένα καλώδια, καμένα περιβλήματα ή η παρατεταμένη μυρωδιά καμένης μόνωσης που είναι αδύνατο να ξεπλυθεί από τα ρούχα. Μέσα σε αυτά τα σημάδια υπάρχουν κρυφές ενδείξεις που αναζητούν οι ειδικοί ιατροδικαστές μηχανικοί μας, όπως μοτίβα θερμοκρασίας, θερμικές κλίσεις και διαδρομές διάδοσης της θερμότητας.

Στόχος μας είναι να προσδιορίσουμε την ακριβή αλληλουχία των γεγονότων χρησιμοποιώντας διαδικασίες που βασίζονται σε στοιχεία και έμπειρες γνώσεις. Σε αυτό το σημείο η θερμική μεταβατική ανάλυση είναι ζωτικής σημασίας για τη δουλειά μας. Μπορούμε να μοντελοποιήσουμε τον τρόπο με τον οποίο η θερμότητα μετακινήθηκε μέσα σε ένα ηλεκτρικό περίβλημα με την πάροδο του χρόνου, προσδιορίζοντας όχι μόνο τι απέτυχε, αλλά και το πώς, το γιατί και το πότε που απαιτούν οι ασφαλιστικές εταιρείες και οι νομικοί εμπειρογνώμονες για να αποδώσουν την ευθύνη.

Τα όρια της οπτικής επιθεώρησης στις έρευνες μετά την πυρκαγιά

Οι περισσότερες έρευνες μετά την πυρκαγιά βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στα πρότυπα καύσης, στη φυσική παραμόρφωση, στη χαρτογράφηση τόξων ή στα σημάδια μηχανικών βλαβών. Ενώ αυτές οι γνώσεις παρέχουν κάποιες πληροφορίες, συχνά στερούνται μιας κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η εξωτερική πυρκαγιά βλάβη μπορεί να επισκιάσει την προέλευση εσωτερικών βλαβών ή ότι τα σημάδια που αφήνουν τα σημάδια τόξου μπορεί να συγχέονται πολύ γρήγορα με δευτερεύοντα σημεία ανάφλεξης.

Παραβλέπουμε τις διαδοχικές αστοχίες εξαρτημάτων που συχνά εμφανίζονται ταυτόχρονα μετά από θερμική κατάρρευση. Στόχος μας είναι να μειώσουμε την ασάφεια του τι συνέβη ακολουθώντας αυστηρές κατευθυντήριες γραμμές, όπως NFPA 921 (Guide for Fire and Explosion Investigations), όπου η επιστημονική μοντελοποίηση καθίσταται όλο και πιο απαραίτητη καθώς τα φυσικά στοιχεία υποβαθμίζονται. Εκεί είναι που βασιζόμαστε σε μεγάλο βαθμό στη θερμική μεταβατική ανάλυση.

Τι είναι η θερμική μεταβατική ανάλυση;

Η βασική ιδέα της θερμικής μεταβατικής ανάλυσης είναι να αναπαραστήσει αυτό που συνέβη προσομοιώνοντας τις μεταφορές θερμότητας με την πάροδο του χρόνου μέσα σε ένα περίβλημα, όπως μια πλακέτα κυκλώματος ή ένα περίβλημα εξοπλισμού. Αυτό θα βοηθήσει στον προσδιορισμό σημείων δεδομένων όπως:

• Ένταση πηγής θερμότητας
• Διάρκεια πηγής θερμότητας
• Θερμική αγωγιμότητα (συμπεριλαμβανομένης της ανάλυσης υλικού)
• Πολύ μικρή ή πολύ μεγάλη ροή αέρα (στο εσωτερικό του περιβλήματος)
• Επιφανειακή εκπομπή
• Επίδραση των συνθηκών περιβάλλοντος
• Απόσταση εξαρτημάτων, γεωμετρία και προστατευτική θωράκιση

Η έμπειρη και αδειοδοτημένη οι ιατροδικαστές μηχανικοί μπορούν να ανακατασκευάσουν αποτελεσματικά τη θερμική περιβάλλον κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης περιόδου. Στη συνέχεια, μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα χρονοδιάγραμμα υποβάθμισης, απαντώντας σε ερωτήματα όπως πότε απέτυχε ο διακόπτης, αν η θερμική ασφάλεια υπέστη βλάβη ή αν ενεργοποιήθηκαν οι μηχανισμοί ψύξης.

Γιατί οι θερμικές μεταπτώσεις έχουν σημασία στα ηλεκτρικά περιβλήματα

Το πρόβλημα με τα περισσότερα εμπορικά και βιομηχανικά σχέδια ηλεκτρικών συστημάτων είναι ότι οι πίνακες διακοπτών, τα ερμάρια ελέγχου και τα κουτιά διακλάδωσης μπορούν γρήγορα να μετατραπούν σε χώρους πίεσης κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς. Όσο πιο πολύ αυξάνονται οι θερμοκρασίες, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα να λιώσουν οι αγωγοί, να απανθρακωθεί η μόνωση ή να εξατμιστούν τα μέταλλα που διαρρηγνύουν το υπόλοιπο περίβλημα (και να εκτοξεύσουν φλεγόμενο υλικό προς τα έξω).

Χωρίς τη θερμική μεταβατική ανάλυση για τον προσδιορισμό της αιτίας αυτών των εκτοξεύσεων, μπορεί να είναι δύσκολο να αποφασιστεί αν η πυρκαγιά ξεκίνησε μέσα ή έξω από το περίβλημα ή αν το περίβλημα παραβιάστηκε από εξωτερική πυρκαγιά και αστόχησε δευτερογενώς λόγω κάποιου άλλου παράγοντα.

Πολυάριθμα δοκιμαστικές μελέτες από ομάδες όπως το NIST (Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας) έχουν ερευνήσει τις πυρκαγιές βιομηχανικών διακοπτών για να καθορίσουν αν η θερμική διάδοση συμβαίνει μέσα στο περίβλημα ή οδηγεί σε δευτερεύοντα τόξα στους ακροδέκτες των αγωγών. Με αυτόν τον τρόπο, οι μηχανικοί όπως η ομάδα μας έχουν περισσότερα στοιχεία για να διακρίνουν μεταξύ ψευδώς θετικών αποτελεσμάτων και να εντοπίζουν την πραγματική πηγή της βλάβης κατά τη διάρκεια μιας οπτικής επιθεώρησης.

Κοινές εισροές για ακριβείς θερμικές προσομοιώσεις

Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για τη διεξαγωγή θερμικής μεταβατικής ανάλυσης είναι η συλλογή όσο το δυνατόν περισσότερων αξιόπιστων δεδομένων και πληροφοριών. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει την προσεκτικότερη εξέταση:

• Τα υλικά συστατικά και οι ιδιότητες των αγωγών, των συλλεκτήριων ράβδων, των πλαστικών περιβλημάτων κ.λπ.
• Λαμβάνοντας υπόψη τη γεωμετρία του περιβλήματος, ιδίως σε σχέση με τις διαμορφώσεις εξαερισμού
• Συλλογή δεδομένων χρόνου-θερμοκρασίας με τη χρήση καμερών υπερύθρων και καταγραφικών/καταγραφικών θερμοκρασίας
• Εκτίμηση των σημείων ανάφλεξης με χρήση σαρώσεων ακτίνων Χ ή χαρτογράφησης τόξου
• Εξετάζοντας προσεκτικότερα τις συνθήκες του περιβάλλοντος κατά τον εκτιμώμενο χρόνο του συμβάντος, όπως η θερμοκρασία, η υγρασία και η ροή του αέρα

Σε ορισμένες μοναδικές περιπτώσεις, η ομάδα εμπειρογνωμόνων μας στην Dreiym Engineering θα προσεγγίσει τη θερμική μοντελοποίηση μετά την πυρκαγιά με βάση τη θερμική απεικόνιση που πραγματοποιείται κατά τη διάρκεια δοκιμών συστημάτων σε ζωντανή κατάσταση. Αυτό παρέχει μια βασική γραμμή που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για τη σύγκριση των δεδομένων μετά την πυρκαγιά. Χρησιμοποιούμε έναν συνδυασμό σύγχρονων εργαλείων και διαδικασιών, που κυμαίνονται από τη συλλογή δεδομένων πεδίου έως το λογισμικό προσομοίωσης και την εργαστηριακή ανάλυση.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, μπορούμε να δημιουργήσουμε ολοκληρωμένες αναφορές που περιλαμβάνουν ηλεκτρικά σχέδια, αρχεία καταγραφής του συστήματος, υπέρυθρες και ακτίνες Χ, τρισδιάστατη μοντελοποίηση και πολλά άλλα. Αυτά τα παραδοτέα δεν βοηθούν μόνο στην πρόληψη μελλοντικών προβλημάτων στα ίδια ή παρόμοια συστήματα, αλλά βοηθούν επίσης τις ασφαλιστικές εταιρείες να καταλάβουν πώς να προλαμβάνουν προληπτικά τέτοιους κινδύνους για άλλους πελάτες.

Πώς εφαρμόζονται τα εργαλεία μοντελοποίησης στη θερμική ανάλυση μεταβατικών καταστάσεων

Συνήθως ξεκινάμε με μια επιτόπια οπτική επιθεώρηση και στη συνέχεια συλλέγουμε δεδομένα με διάφορα εργαλεία. Στόχος μας είναι η αντίστροφη μηχανική της γεωμετρίας του περιβλήματος, λαμβάνοντας υπόψη το πάχος των τοιχωμάτων, την τοποθέτηση των αεραγωγών και τυχόν άλλες εσωτερικές διατάξεις. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μοντελοποίηση πλέγματος που προκύπτει από CAD ή να εφαρμόσουμε θερμικές παραμέτρους συγκεκριμένων υλικών (αγωγιμότητα, ειδική θερμότητα, ικανότητα εκπομπής κ.λπ.).

Από εκεί και πέρα, στοχεύουμε στον προσδιορισμό μιας θερμικής εισροής με βάση το χρόνο, χρησιμοποιώντας μια προσομοίωση που υπολογίζει την κατανομή της θερμοκρασίας σε ολόκληρο τον όγκο του περιβλήματος. Αυτό θα μπορούσε να προσδιορίσει καλύτερα την έναρξη μιας τόξο ή την άφιξη της φωτιάς. Προσπαθούμε να βαθμονομήσουμε τις πληροφορίες χρησιμοποιώντας δεδομένα θερμικής κάμερας (εάν είναι διαθέσιμα) ή άλλες συσκευές για τον καθορισμό σημείων αναφοράς. Αυτό θα μπορούσε επίσης να περιλαμβάνει μοτίβα τήξης, μετατόπιση συγκόλλησης και αποχρωματισμό της μόνωσης.

Αυτά είναι μόνο μερικά παραδείγματα του τρόπου με τον οποίο εφαρμόζουμε εργαλεία μοντελοποίησης στη θερμική μεταβατική ανάλυση. Εδώ και δεκαετίες, διεξάγουμε αναλύσεις μετά από πυρκαγιά για πελάτες σε όλο το Τέξας, τη Λουιζιάνα, την Οκλαχόμα, το Νέο Μεξικό και το Κολοράντο. Οι ερευνητές μας σε θέματα πυρκαγιάς είναι επίσης Εθνική Ένωση Ερευνητών Πυρκαγιάς (NAFI), πιστοποιημένοι ερευνητές πυρκαγιών και εκρήξεων (CFEI) και πιστοποιημένοι ερευνητές πυρκαγιών οχημάτων (CVFI). Αυτό σημαίνει ότι αφιερώνουμε χρόνο για να διασφαλίσουμε ότι οι πληροφορίες είναι όσο το δυνατόν πιο τεκμηριωμένες και ολοκληρωμένες για όλους τους ενδιαφερόμενους.

Γιατί η μοντελοποίηση θερμικών μεταβατικών καταστάσεων έχει μεγαλύτερη σημασία από ποτέ

Ο σύγχρονος σχεδιασμός των ηλεκτρικών περιβλημάτων γίνεται όλο και πιο πολύπλοκος. Οι εμπορικές και βιομηχανικές εφαρμογές καθιστούν την αποκάλυψη γεγονότων αστοχίας που συχνά δεν είναι τόσο εύκολο να ερμηνευτούν. Είναι σύνηθες να συναντάμε συστήματα με προγραμματιζόμενους λογικούς ελεγκτές (PLC), μονάδες μεταβλητής συχνότητας (VFD) και έξυπνη συνδεδεμένη παρακολούθηση για απομακρυσμένες ειδοποιήσεις σε πραγματικό χρόνο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μη γραμμική συμπεριφορά φορτίου και μικτά προφίλ θερμότητας, καθιστώντας την εγκληματολογική έρευνα ακόμη πιο κρίσιμη για τον προσδιορισμό της ευθύνης.

Εξετάζουμε κάθε θερμικό μοντέλο μέσα από τον φακό του τεχνικού υπόβαθρου και του νομικού ή ασφαλιστικού πλαισίου. Η εγκληματολογική μας οι μηχανικοί καλούνται συχνά να παρέχουν εμπειρογνωμοσύνη μαρτυρία σε νομικές διαδικασίες, οπότε πρέπει να διαμορφώσουμε τα τεχνικά δεδομένα με τρόπο που να τα καθιστά πιο προσιτά σε μη ιατροδικαστές μηχανικούς. Αυτή η ικανότητα επικοινωνίας των σημείων αστοχίας για τα ηλεκτρικά περιβλήματα βοηθάει σε μεγάλο βαθμό τους πελάτες μας να κατανοήσουν τα πρόσφατα γεγονότα, να ελέγξουν τα τρέχοντα συστήματα και να προετοιμαστούν για μελλοντικούς κινδύνους.

Μηχανική διορατικότητα που κινείται πέρα από τις στάχτες

Το συνολικό κόστος μιας εμπορικής πυρκαγιάς στις ΗΠΑ (συνδυασμός των ζημιών που προκαλούνται και των χρημάτων που δαπανώνται για πρόληψη, προστασία και μετριασμό) ανέρχεται συνολικά σε $329 δισεκατομμύρια. Αυτό ήταν το 2011 και τα μέτρα για 2.1% του συνόλου Ακαθάριστο εγχώριο προϊόν των ΗΠΑ.

Η διεξαγωγή θερμικής μεταβατικής ανάλυσης από μια έμπειρη και αδειοδοτημένη ομάδα εγκληματολόγων μηχανικών συμβάλλει στον εντοπισμό της ιστορίας της αποτυχίας και στην απόδοση ευθυνών για την αποκάλυψη ή τη μείωση των δαπανών. Η ομάδα μας στην Dreiym Engineering είναι εδώ για να διασφαλίσει ότι θα λάβετε όλες τις απαραίτητες πληροφορίες σχετικά με το τι ήταν υπεύθυνο, τι απέτυχε πρώτο και πώς να αποτρέψετε να ξανασυμβεί.

Τηλεφωνήστε μας σήμερα για να προγραμματίσετε μια διαβούλευση, και ας διασφαλίσουμε ότι τα συστήματά σας είναι καλύτερα προστατευμένα για το μέλλον.