Jornada Técnica de la PTFE:
INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN EN MATERIALES CON APLICACIÓN EN EL ÁMBITO FERROVIARIO
Madrid, 26 de febrero de 2015
Ref. PTR-2014-0351
Financiado por:
NUEVOS MATERIALES PARA LA MEJORA DE LA SEGURIDAD
Daniel Alvear Portilla Director del Grupo GIDAI – Universidad de Cantabria
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
H2020 - Transporte inteligente, ecológico e integrado • - Un transporte eficiente en el uso de los recursos y que respeta el medio ambiente: '1. Lograr
que aviones, vehículos y barcos sean más limpios y silenciosos mejorará el impacto ambiental y reducirá la vibración y el ruido percibidos: La mejora del rendimiento general de los aviones, barcos y vehículos mediante la reducción de su peso y la disminución de su resistencia aerodinámica, hidrodinámica y de rodaje utilizando materiales más ligeros, estructuras más sencillas y un diseño innovador, contribuirá a una reducción en el consumo de combustible.'
• - Mejor movilidad, menor congestión, mayor seguridad: 'Los objetivos pertinentes de la política europea de transportes tienen por objeto optimizar el rendimiento y la eficiencia ante una demanda creciente de movilidad con el fin de hacer de Europa la región más segura para la aviación, el transporte ferroviario y el transporte por vías navegables.'
• - Liderazgo mundial para la industria europea del transporte: 'Europa aspira a convertirse en líder mundial en eficiencia, rendimiento medioambiental y seguridad en todos los modos de transporte y a incrementar su liderazgo en los mercados mundiales tanto por cuanto se refiere a productos finales como a los subsistemas'. 1. Desarrollo de la próxima generación de medios de transporte para garantizar la cuota de mercado en el futuro. 'Esta actividad contribuirá a mejorar el liderazgo europeo en lo que se refiere a aviones, trenes de alta velocidad, ferrocarril convencional y (sub)urbano, vehículos de carretera, ....', 'Todo esto incluye el desarrollo de aviones, vehículos y barcos seguros, innovadores y respetuosos del medio ambiente, ....'. 3. Procesos de producción avanzados. 'Las aplicaciones de materiales innovadores para el transporte constituyen igualmente una prioridad, tanto por razones medioambientales y de competitividad como para mejorar la seguridad y la protección'.
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Agenda Estratégica de Investigación del Sector Ferroviario
• El desarrollo de tecnologías de la información y sistemas de transporte inteligente
• El desarrollo de técnicas, metodologías y herramientas para la mejora de la Seguridad
• La investigación y aplicación de nuevos materiales avanzados para el transporte
• Eficiencia energética…
Reto en 'Transporte sostenible, inteligente e integrado'
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Potenciales líneas… • Mejora de las prestaciones de los nuevos materiales :
más seguros y sostenibles • Búsqueda de soluciones de diseño innovadoras y más
seguras • Herramientas y métodos más adecuados para la
evaluación de las prestaciones de los materiales: más comprensivos, representativos y económicos
• Aprovechamiento de las ventajas de las TICs
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales • Los materiales plásticos y composites son muy
apreciados por sus buenas prestaciones mecánicas en relación a su peso, versatilidad de diseño y coloración, facilidad de procesado, alta durabilidad y resistencia a ambientes hostiles
• Objetivo: lograr materiales más seguros y sostenibles Adiciones sostenibles alternativas a la fibra de vidrio. Elementos retardantes de llama más respetuosos con el
medio ambiente
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales • Proyecto Cayley (http://www.cayley.eu/): desarrollo
de nuevos materiales con fibra de lino
• Universidad Pontificia Bolivariana (U.P.B) y el Metro de Medellín
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevos materiales • Nuevos retardantes de llama
Yuan Hu, Qian X., Song L. and Lu H., 2014. Polymer/Layered Compound Nanocomposites: a Way to Improve Fire Safety of Polymeric Materials. Fire Safety Science 11: 315-315.
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Nuevas soluciones de diseño
Fuente: http://fly-news.es/industria/imagenes-b-787
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Métodos de evaluación Cono Calorimétrico (HRR, veloc. de pérdida de masa, veloc. de producción
de humos, gramos de partículas sólidas (hollín), calores de combustión).
FTIR (CO, CO2, NO, NO2, N2O, SO2, HCl, HF, NH3, CH4, C2H4, C2H6, C3H8, C6H14, HCHO, vapor de agua, etc.).
CONDICIONES VENTILACIÓN
UNE EN45545: 8 gases de obligado estudio para comprobar si un material
cumple los criterios de seguridad. Especies generadas dependen en buena parte
de las condiciones de ventilación.
Importante validar los resultados para una escala mayor representativa de
condiciones de uso final.
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Métodos de evaluación STA (Simultaneous Thermal
Analysis)
Features: - Temperature range: ambient to 1500ºC - Inert and oxidative atmosphere analysis - DSC/TGA simultaneous analysis Applications: - Melting/Crystallization performance - Solid - solid transitions - Polymorphic structures detection - Degree of crystallinity determination - Glass transitions characterization - Oxidative stability analysis - Thermal stability analysis - Mass changes - Specific Heat determination - Thermokinetic analysis
LFA (Laser Flash Analysis) Features: - Temperature range: ambient to 300ºC - Thermal conductivity range: 0.1 to 2000W/mK Applications: - Thermal diffusivity determination - Thermal conductivity analysis from solids and composites (until three layers) - Specific heat analysis (accuracy 5%)
HFM (Heat Flux Meter) Features: - Thermal conductivity range: 0.005 to 0.5 W/mK Applications: - Quantitative characterization of thermal isolated buildings materials - Thermal conductivity analysis
Precision mass balance and densimeter kit
Features: - Accuracy mass up to 5 micrograms Applications: - Density of solids by Arquimedes principium
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Métodos de evaluación Dual cone calorimeter Features: - Load mass cell (accuracy 0.1g) - FTIR measure - Corrosimeter attachment - Radiative heat flux range: up to 100 kW/m2 Applications: - Mass loss rate determination - Heat release rate by oxygen depletion - Smoke release rate - Effective Heat of combustion - Released gases by FTIR analysis - Corrosive potential of combustion products (ASTM D5485) - Critical flux to ignition
Mass loss calorimeter Features: - Load mass cell (accuracy 0.1g) - Radiative heat flux range: up to 100 kW/m2 - Controlled atmosphere Applications: - Mass loss rate determination - Heat release rate determination -Effective heat of combustion - Released gases by FTIR analysis
Fire Propagation Apparatus
Features: - Load ass cell (accuracy 0.1g) - Infrared heaters heat flux range: up to 65 kW/m2 - Air distribution chamber Applications: - Fire propagation index - Chemical and convective heat release rate determination - Effective heat of combustion - Thermal response parameter -Critical flux to ignition - Released gases by FTIR analysis
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Métodos de evaluación Room corner test - ISO9705 Features: - 2.4x3.6x2.4 m instrumented room - Gas burner until 300kW Applications: - Heat release rate by oxygen depletion - Smoke release rate - Analysis of combustion gases CO, CO2, NO, NO2, N2O, SO2, HCI, HF, NH3, CH4, C2H4, C2H6, C3H8, C6H14, HCHO and water vapor -Full scale room scenarios analysis - Regulation test for building set of materials
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Tecnologías Emergentes • Aprovechamiento de los
resultados de modelos comprensivos de los fenómenos para la mejora de las prestaciones de productos
• Virtual testing (?)
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Tecnologías Emergentes
Computational Model
Physical Model
Experimental Data Computational Data
Red
efin
ition
- O
ptim
izat
ion
MODEL VALIDATION AGAINST REGULATION TEST
FEATURES DESIGN TOOL
Pass
Software Sensibility Analysis
Fail
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Tecnologías Emergentes
Capote, J.A., Alvear, D., Abreu O., Lazaro, M. and Puente E., 2011. Pyrolysis Characterization of a Lineal Low Density Polyethylene. Fire Safety Science 10: 877-888..
Financiado por:
Ref. PTR-2014-0351
Muchas gracias…
Dr. Daniel Alvear Portilla ([email protected]) -
Dpto. de Transportes y Tecnología de Proyectos y Procesos
UNIVERSIDAD DE CANTABRIA -
Dirección:
GIDAI – Seguridad contra Incendios – Investigación y Tecnología Avda. Los Castros, s/n
39005 SANTANDER (Cantabria). ESPAÑA Telf. +34 942-20.1826 Fax: +34 942-20.2276