Funda de sílice para protección térmica de cables y alambres aeroespaciales
El cableado aeroespacial puede pasar a través de áreas compactas que contienen motores, conductos de escape, equipos de potencia auxiliar, estructuras calentadas y otras fuentes de calor concentradas. En estas ubicaciones, el enrutamiento de cables está restringido por el espacio, el peso, la accesibilidad y los sistemas mecánicos circundantes.
Cuando un cable o mazo de cables requiere protección térmica externa adicional, una funda de sílice para aplicaciones aeroespaciales puede proporcionar una barrera textil flexible de alta temperatura alrededor de conjuntos eléctricos e instrumentales adecuados.
La funda no debe seleccionarse únicamente por su capacidad de temperatura. La protección de cables aeroespaciales requiere una consideración cuidadosa de los límites de temperatura del cable, el diámetro, los conectores, el enrutamiento, la vibración, la abrasión, el peso, el espacio de instalación y los requisitos de calificación del sistema final.
BSTFLEX fabrica fundas de sílice de alta temperatura en construcciones trenzadas y texturizadas para aplicaciones exigentes de protección térmica.
Por qué el cableado aeroespacial crea un problema difícil de protección térmica
El equipo industrial a menudo permite crear espacio adicional alrededor de un componente caliente. Los conjuntos aeroespaciales suelen ofrecer mucha menos libertad.
Los cables pueden compartir áreas de enrutamiento restringidas con:
- Conductos calientes
- Componentes del motor
- Estructuras adyacentes al escape
- Líneas hidráulicas y de fluidos
- Actuadores
- Sensores
- Equipo eléctrico
- Elementos estructurales
Alejar el cable de la fuente de calor puede no ser siempre práctico.
Una funda de protección térmica aeroespacial flexible puede, por lo tanto, considerarse como un elemento del sistema de gestión térmica donde el material y la construcción cumplen con los requisitos de ingeniería del proyecto.
El cable generalmente tiene un límite de temperatura más bajo que la fuente de calor
Un motor caliente o un componente de escape puede operar a una temperatura muy superior a la temperatura continua permitida del cable eléctrico cercano.
El objetivo de una funda protectora no es simplemente sobrevivir a la fuente de calor.
Es reducir la carga térmica que llega al cable protegido.
Por lo tanto, se deben separar varias temperaturas durante el diseño:
| Temperatura | Significado de ingeniería |
|---|---|
| Temperatura de la fuente de calor | Temperatura del motor, conducto, escape o estructura caliente cercana |
| Temperatura ambiente local | Temperatura del aire que rodea el conjunto de cables |
| Temperatura de la superficie de la funda | Condición térmica experimentada por la funda exterior |
| Temperatura de la superficie del cable | Temperatura que llega al cable protegido |
| Temperatura permitida del cable | Temperatura máxima permitida por la especificación del cable |
El último valor define el objetivo de protección real.
El calor radiante puede afectar al cableado sin contacto físico
Un cable no necesita tocar un motor o un componente de escape para experimentar un calor dañino.
Las superficies metálicas calientes irradian energía térmica a través del espacio abierto. Por lo tanto, un mazo de cables con un espacio de aire entre él y la fuente de calor puede seguir ganando calor durante el funcionamiento.
La exposición radiante depende de:
- Temperatura de la superficie de la fuente de calor
- Distancia desde el cable
- Orientación
- Área de superficie expuesta
- Duración de la operación
- Movimiento del aire
- Otras barreras térmicas entre los dos componentes
Una funda de sílice para cable aeroespacial puede proporcionar una capa textil adicional alrededor del cable donde existe una exposición radiante severa.
Protección de cables adyacentes al motor
Los entornos de motor combinan temperaturas elevadas con vibraciones y espacio de instalación restringido.
Los cables eléctricos y de instrumentación pueden pasar por secciones calientes y, aun así, necesitar acceso a sensores, actuadores y equipos de control.
Las posibles ubicaciones de protección pueden incluir secciones de cable tendidas cerca de:
- Superficies calientes del motor
- Componentes relacionados con el escape
- Conductos de alta temperatura
- Ubicaciones de sensores
- Líneas de fluidos que transportan medios calentados
La aplicación real debe revisarse utilizando el entorno térmico medido o calculado en lugar de asumir que todo el cableado del área del motor requiere la misma construcción de funda.
Áreas de la unidad de potencia auxiliar
El equipo de potencia auxiliar puede crear otra zona térmica concentrada.
Dependiendo de la arquitectura del sistema, el cableado y los cables de los sensores pueden ubicarse alrededor de equipos que generan un calor sustancial durante el funcionamiento.
Se puede considerar una funda de alta temperatura cuando el cable requiere protección térmica externa adicional y cuando el tejido seleccionado cumple con los requisitos pertinentes del sistema.
La duración de funcionamiento continuo debe incluirse en la especificación, ya que una exposición térmica de larga duración puede producir una temperatura de cable diferente a la de un evento de calor breve.
Cableado aeroespacial adyacente al escape
Las áreas relacionadas con el escape crean una fuente de calor radiante particularmente fuerte.
Para el cableado ubicado al lado de un componente de escape caliente, la funda normalmente debe dimensionarse alrededor del cable o mazo de cables que requiere protección en lugar de alrededor del tubo de escape.
Los parámetros importantes incluyen:
- Diámetro exterior del mazo de cables
- Distancia desde la superficie de escape
- Temperatura de la superficie de escape
- Temperatura máxima del cable
- Duración de la exposición
- Espacio libre de instalación disponible
El aislamiento directo de un tubo de escape es un problema térmico diferente y debe evaluarse por separado de la protección de un cable situado cerca del escape.
El diámetro es crítico en ensamblajes con espacio limitado
En un ensamblaje aeroespacial, aumentar el diámetro de la funda puede afectar a los componentes vecinos y a los espacios libres de instalación.
La correcta funda de protección de cables aeroespaciales debe seleccionarse, por tanto, a partir del ensamblaje de cable terminado y no solo por el tamaño del conductor.
Medida:
| Dimensión | Razón |
|---|---|
| DE del cable individual | Define el tamaño básico mínimo de la funda |
| DE del mazo de cables | Requerido cuando varios cables se protegen juntos |
| DE del conector | Importante si la funda debe pasar sobre un conector terminado |
| Dimensiones de ramificación | Importante para las transiciones de arneses |
| DE instalado máximo permitido | Confirma el espacio de instalación disponible |
El tamaño del conector puede cambiar el requisito de la funda
Un cable puede tener un diámetro de cuerpo pequeño pero terminar en un conector mucho más grande.
Si la funda de sílice se instala antes del ensamblaje del conector, normalmente puede seleccionarse alrededor del cuerpo del cable o arnés.
Si la funda debe instalarse sobre un conector existente, la expansión o el diámetro de funda requerido puede ser significativamente mayor.
Sobredimensionar la funda completa solo para pasar un conector puede crear una holgura excesiva a lo largo del resto de la longitud del cable.
Para ensamblajes de producción, la secuencia de instalación debe definirse antes de aprobar el diámetro final de la funda.
Funda de sílice trenzada para el guiado flexible de cables
El trenzado crea una estructura textil tubular capaz de seguir rutas curvas mientras mantiene la cobertura alrededor del cable.
Esto hace que la funda de sílice trenzada sea relevante cuando un cable protegido debe pasar a través de una serie de curvas o áreas restringidas.
La funda de sílice trenzada resistente a altas temperaturas de BSTFLEX está fabricada para la protección térmica flexible de cables, alambres, mangueras y componentes relacionados de alta temperatura.
La especificación actual del producto enumera una resistencia máxima a la temperatura de hasta 1.200 °C (2.192 °F).
Este valor describe la construcción especificada de la funda. No debe interpretarse como la temperatura de funcionamiento continuo permitida del cable dentro de la funda ni como una calificación aeroespacial.
Por qué es importante la expansión del trenzado
Una funda trenzada puede cambiar de diámetro a medida que cambia la geometría del trenzado.
Esto proporciona una flexibilidad de instalación útil, pero la expansión radial también afecta a:
- Longitud instalada
- Cobertura del trenzado
- Geometría de la pared
- Diámetro exterior acabado
Una funda que se estira agresivamente sobre un conector de tamaño excesivo puede volverse más corta y más abierta a lo largo de la sección expandida.
Para aplicaciones con dimensiones críticas, evalúe la funda en el cable real o en una herramienta representativa antes de aprobar las dimensiones de producción.
Grosor de pared frente a espacio de instalación
Aumentar el volumen de aislamiento puede mejorar la separación térmica en algunas condiciones, pero un grosor de pared adicional también aumenta el espacio ocupado tras la instalación.
Este equilibrio es particularmente importante en ensamblajes compactos.
La selección debe equilibrar:
- Protección térmica requerida
- Espacio radial disponible
- Flexibilidad del cable
- Radio de curvatura mínimo
- Peso del ensamblaje
- Acceso para la instalación
Por lo tanto, la funda más gruesa disponible no es automáticamente la mejor solución.
El peso debe evaluarse a nivel de ensamblaje
El peso es un parámetro de diseño más importante en equipos aeroespaciales que en muchas aplicaciones industriales estacionarias.
Cuando se requiere una funda térmica sobre múltiples tendidos de cables, se debe considerar la masa total del sistema de protección en lugar de evaluar una muestra corta de forma aislada.
Los datos de compra útiles pueden incluir la masa de la funda por unidad de longitud, además del diámetro y la construcción de la pared, cuando ese parámetro sea relevante para el programa.
Vibración y contacto mecánico
Un tejido de alta temperatura puede sobrevivir a un calor intenso y, aun así, sufrir desgaste mecánico.
Los ensamblajes de aeronaves y aeroespaciales pueden exponer el cableado a vibraciones, movimiento y contacto con estructuras circundantes.
Si una funda de sílice roza repetidamente contra un soporte, borde o componente vecino, la abrasión puede convertirse en un mecanismo de fallo independiente.
Por esta razón, una especificación de funda térmica debe identificar:
- Vibración esperada
- Movimiento relativo
- Puntos de roce potenciales
- Bordes afilados
- Ubicaciones de sujeción
La capacidad de alta temperatura no debe interpretarse como una clasificación de abrasión ilimitada.
Los requisitos eléctricos siguen siendo independientes
La funda de sílice utilizada para la protección térmica externa no debe tratarse automáticamente como el aislamiento eléctrico principal de un cable.
Los requisitos eléctricos pueden incluir:
- Tensión nominal
- Rigidez dieléctrica
- Resistencia de aislamiento
- Resistencia al arco
- Blindaje electromagnético
Estos requisitos deben ser abordados por el sistema de cables y cualquier componente de protección específicamente calificado.
El papel de la funda de sílice descrito aquí es de protección térmica externa, a menos que se haya establecido de forma independiente un rendimiento adicional.
Exposición a fluidos y ambiental
Las rutas de cables aeroespaciales también pueden encontrar aceites, combustibles, fluidos hidráulicos, agentes de limpieza, humedad y otras condiciones ambientales.
El textil de sílice liso no se debe considerar automáticamente impermeable a estos fluidos.
Si se requiere resistencia ambiental, especifique:
- Tipo de fluido
- Frecuencia de exposición
- Duración prevista del contacto
- Temperatura durante la exposición al fluido
- Proceso de limpieza o mantenimiento requerido
Un sistema de protección térmica recubierto o compuesto puede ser más adecuado cuando la exposición a fluidos sea un requisito dominante.
El programa debe definir los requisitos de cualificación
Que un material sea capaz de funcionar a altas temperaturas no lo aprueba automáticamente para cualquier sistema aeroespacial.
Los programas aeroespaciales pueden requerir documentación, pruebas, trazabilidad y cualificación específicas según la especificación de la aeronave, el motor, el componente o el cliente.
Según el proyecto, los requisitos pueden incluir:
- Composición del material
- Rendimiento térmico
- Comportamiento ante la llama
- Requisitos de humo o toxicidad
- Resistencia a fluidos
- Rendimiento a la abrasión
- Rendimiento frente a vibraciones
- Tolerancias dimensionales
- Trazabilidad por lote
- Documentación de inspección
Estos requisitos deben proporcionarse durante la fase de solicitud de cotización (RFQ).
BSTFLEX no implica que una funda de sílice estándar esté automáticamente cualificada para una aeronave, plataforma aeroespacial o certificación en particular simplemente porque el material sea adecuado para la protección a altas temperaturas.
Prueba de prototipos antes de la producción
Para un nuevo conjunto de protección térmica, la evaluación de prototipos puede aportar información que la ficha técnica de un material no puede ofrecer.
Una prueba representativa puede evaluar:
- Ajuste de la instalación
- Paso de conectores
- Diámetro exterior (OD) de la funda terminada
- Enrutamiento alrededor de curvas
- Temperatura debajo de la funda
- Comportamiento ante vibraciones
- Método de terminación
Cuando el rendimiento térmico sea crítico, la temperatura se debe medir en el cable protegido bajo condiciones de funcionamiento representativas.
Ejemplo: Cable guiado cerca de un conducto a alta temperatura
Considere un mazo de cables guiado junto a un conducto caliente en un área confinada de equipos.
El haz tiene un diámetro exterior de 16 mm, pero su conector mide 28 mm. El cable está expuesto a calor radiante a lo largo de una sección de 600 mm.
Antes de seleccionar la funda, el ingeniero debe determinar:
- Si la funda se instala antes o después del conector.
- La temperatura normal y máxima de la superficie del conducto.
- La distancia entre el conducto y el cable.
- La temperatura máxima permitida del cable.
- El espacio libre disponible alrededor del cable enfundado.
- La longitud protegida requerida.
- Las condiciones de vibración y abrasión.
- Los requisitos aplicables del programa aeroespacial.
Esta información define la aplicación real con mucha más precisión que una solicitud de una "funda aeroespacial de 1000 °C" genérica.
Ejemplo: Cableado de sensores cerca de una fuente de calor del motor
El cableado del sensor puede necesitar terminar cerca del equipo que se está midiendo, mientras que el resto del arnés se dirige hacia una zona más fría.
En esta situación, solo una sección localizada del cable puede requerir protección térmica adicional.
En lugar de cubrir todo el arnés, la funda puede evaluarse para la sección expuesta al calor, siempre que sus puntos de terminación y longitud protegida estén definidos correctamente.
Este enfoque puede reducir el material y el peso innecesarios, al tiempo que concentra la protección donde se requiere.
Funda de sílice para sensores e instrumentación aeroespacial
La instrumentación de alta temperatura puede incluir más que el cableado de alimentación eléctrica convencional.
Las aplicaciones potenciales incluyen, según corresponda:
- Cables de sensores de temperatura
- Cableado de termopares
- Cables de sensores de presión
- Cableado de monitoreo de motores
- Cables de control
- Arneses de instrumentación
Cada tipo de cable puede tener un límite de temperatura y una construcción de conector diferentes. Por lo tanto, la selección de la funda debe seguir el ensamblaje terminado en lugar de tratar todo el cableado aeroespacial como un cable estándar.
¿Funda de sílice trenzada o texturizada?
| Factor de selección | Funda de sílice trenzada | Funda de sílice texturizada |
|---|---|---|
| Protección de cables en rutas compactas | Candidato fuerte | Depende de la aplicación |
| Ruta de cableado curva | Adecuado | Depende de la construcción y el espacio |
| Necesidad de mayor volumen de aislamiento | Depende de la construcción de la pared | Puede considerarse |
| Paso sobre el conector | Evaluar la expansión de la trenza | Evaluar las dimensiones reales de la funda |
| Holgura radial restringida | La construcción compacta puede ser ventajosa | Comprobar cuidadosamente el diámetro exterior acabado |
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