Manga de sílica para proteção térmica de cabos e fios aeroespaciais

Luva de sílica para proteção térmica de cabos e fios aeroespaciais

A fiação aeroespacial pode passar por áreas compactas contendo motores, dutos de exaustão, equipamentos de energia auxiliar, estruturas aquecidas e outras fontes de calor concentradas. Nesses locais, o roteamento de cabos é restrito pelo espaço, peso, acessibilidade e pelos sistemas mecânicos circundantes.

Onde um cabo ou feixe de fios requer proteção térmica externa adicional, uma luva de sílica para aplicações aeroespaciais pode fornecer uma barreira têxtil flexível de alta temperatura em torno de conjuntos elétricos e de instrumentação adequados.

A luva não deve ser selecionada apenas pela capacidade de temperatura. A proteção de cabos aeroespaciais requer uma consideração cuidadosa dos limites de temperatura do cabo, diâmetro, conectores, roteamento, vibração, abrasão, peso, espaço de instalação e os requisitos de qualificação do sistema final.

A BSTFLEX fabrica luvas de sílica de alta temperatura em construções trançadas e texturizadas para aplicações exigentes de proteção térmica.

Por que a fiação aeroespacial cria um problema difícil de proteção térmica

Equipamentos industriais geralmente permitem que espaço adicional seja criado em torno de um componente quente. Conjuntos aeroespaciais geralmente oferecem muito menos liberdade.

Os cabos podem compartilhar áreas de roteamento restritas com:

• Dutos quentes
• Componentes do motor
• Estruturas adjacentes ao escapamento
• Linhas hidráulicas e de fluidos
• Atuadores
• Sensores
• Equipamentos elétricos
• Membros estruturais

Mover o cabo para mais longe da fonte de calor nem sempre pode ser prático.

Uma luva de proteção térmica aeroespacial flexível pode, portanto, ser considerada como um elemento do sistema de gerenciamento térmico onde o material e a construção atendem aos requisitos de engenharia do projeto.

O cabo geralmente tem um limite de temperatura mais baixo do que a fonte de calor

Um motor quente ou componente de escapamento pode operar a uma temperatura muito acima da temperatura contínua permitida do cabo elétrico próximo.

O objetivo de uma luva protetora não é simplesmente sobreviver à fonte de calor.

É reduzir a carga térmica que chega ao cabo protegido.

Várias temperaturas devem, portanto, ser separadas durante o projeto:

O último valor define o objetivo de proteção real.

O calor radiante pode afetar a fiação sem contato físico

Um cabo não precisa tocar em um motor ou componente de escapamento para sofrer danos por calor.

Superfícies metálicas quentes irradiam energia térmica através do espaço aberto. Um feixe de fios com um espaço de ar entre ele e a fonte de calor pode, portanto, continuar a ganhar calor durante a operação.

A exposição radiante depende de:

• Temperatura da superfície da fonte de calor
• Distância do cabo
• Orientação
• Área de superfície exposta
• Duração da operação
• Movimento do ar
• Outras barreiras térmicas entre os dois componentes

Uma luva de sílica para cabo aeroespacial pode fornecer uma camada têxtil adicional ao redor do cabo onde houver exposição radiante severa.

Proteção de cabos adjacentes ao motor

Ambientes de motor combinam temperaturas elevadas com vibração e espaço de instalação restrito.

Cabos elétricos e de instrumentação podem ser roteados ao redor de seções quentes, ainda precisando de acesso a sensores, atuadores e equipamentos de controle.

Locais de proteção potenciais podem incluir seções de cabos roteadas perto de:

• Superfícies quentes do motor
• Componentes relacionados ao escapamento
• Dutos de alta temperatura
• Locais de sensores
• Linhas de fluido que transportam meios aquecidos

A aplicação real deve ser revisada usando o ambiente térmico medido ou calculado, em vez de assumir que toda a fiação da área do motor requer a mesma construção de luva.

Áreas da unidade de potência auxiliar

Equipamentos de potência auxiliar podem criar outra zona térmica concentrada.

Dependendo da arquitetura do sistema, a fiação e os cabos dos sensores podem estar localizados ao redor de equipamentos que geram calor substancial durante a operação.

Uma luva de alta temperatura pode ser considerada onde o cabo requer proteção térmica externa adicional e onde o tecido selecionado atende aos requisitos relevantes do sistema.

A duração da operação contínua deve ser incluída na especificação, pois uma exposição térmica de longa duração pode produzir uma temperatura de cabo diferente de um evento de calor breve.

Fiação aeroespacial adjacente ao escapamento

Áreas relacionadas ao escapamento criam uma fonte de calor radiante particularmente forte.

Para fiação localizada ao lado de um componente de escapamento quente, a luva deve normalmente ser dimensionada ao redor do cabo ou feixe de fios que requer proteção, em vez de ao redor do tubo de escapamento.

Parâmetros importantes incluem:

• Diâmetro externo do feixe de cabos
• Distância da superfície do escapamento
• Temperatura da superfície do escapamento
• Temperatura máxima do cabo
• Duração da exposição
• Folga de instalação disponível

O isolamento direto de um tubo de escape é um problema térmico diferente e deve ser avaliado separadamente da proteção de um cabo localizado próximo ao escape.

O diâmetro é crítico em montagens com espaço limitado

Em uma montagem aeroespacial, aumentar o diâmetro da manga pode afetar componentes vizinhos e folgas de instalação.

A correta manga de proteção de fios aeroespaciais deve, portanto, ser selecionada a partir da montagem do cabo acabado, em vez de apenas pelo tamanho do condutor.

Medida:

O tamanho do conector pode alterar o requisito da manga

Um cabo pode ter um diâmetro de corpo pequeno, mas terminar em um conector muito maior.

Se a manga de sílica for instalada antes da montagem do conector, ela normalmente pode ser selecionada em torno do corpo do cabo ou chicote.

Se a manga precisar ser instalada sobre um conector existente, a expansão ou o diâmetro da manga necessários podem ser significativamente maiores.

Superdimensionar a manga completa apenas para passar por um conector pode criar uma folga excessiva ao longo do comprimento restante do cabo.

Para montagens de produção, a sequência de instalação deve, portanto, ser definida antes que o diâmetro final da manga seja aprovado.

Manga de sílica trançada para roteamento flexível de cabos

A trança cria uma estrutura têxtil tubular capaz de seguir roteamentos curvos enquanto mantém a cobertura ao redor do cabo.

Isso torna a manga de sílica trançada relevante onde um cabo protegido deve passar por uma série de curvas ou áreas restritas.

A Manga de sílica trançada resistente a altas temperaturas da BSTFLEX é fabricada para proteção térmica flexível de cabos, fios, mangueiras e componentes relacionados de alta temperatura.

A especificação atual do produto lista a resistência máxima à temperatura de até 1.200°C (2.192°F).

Este valor descreve a construção especificada da manga. Não deve ser interpretado como a temperatura operacional contínua permitida do cabo dentro da manga ou como uma qualificação aeroespacial.

Por que a expansão da trança é importante

Uma manga trançada pode alterar o diâmetro à medida que a geometria da trança muda.

Isso proporciona uma flexibilidade de instalação útil, mas a expansão radial também afeta:

• Comprimento instalado
• Cobertura da trança
• Geometria da parede
• Diâmetro externo acabado

Uma manga que é esticada agressivamente sobre um conector superdimensionado pode tornar-se mais curta e mais aberta ao longo da seção expandida.

Para aplicações com dimensões críticas, avalie a manga no cabo real ou em ferramentas representativas antes de aprovar as dimensões de produção.

Espessura da parede versus espaço de instalação

Aumentar o volume de isolamento pode melhorar a separação térmica em algumas condições, mas a espessura adicional da parede também aumenta o envelope instalado.

Este compromisso é particularmente importante em montagens compactas.

A seleção deve equilibrar:

• Proteção térmica necessária
• Folga radial disponível
• Flexibilidade do cabo
• Raio de curvatura mínimo
• Peso da montagem
• Acesso para instalação

Portanto, a manga mais espessa disponível não é automaticamente a melhor solução.

O peso deve ser avaliado ao nível da montagem

O peso é um parâmetro de projeto mais importante em equipamentos aeroespaciais do que em muitas aplicações industriais estacionárias.

Quando é necessária uma manga térmica sobre várias passagens de cabos, a massa total do sistema de proteção deve ser considerada em vez de avaliar uma amostra curta isoladamente.

Dados de compra úteis podem incluir a massa da manga por unidade de comprimento, além do diâmetro e da construção da parede, onde esse parâmetro for relevante para o programa.

Vibração e contato mecânico

Um tecido de alta temperatura pode sobreviver a calor intenso enquanto ainda sofre desgaste mecânico.

Montagens de aeronaves e aeroespaciais podem expor a fiação a vibração, movimento e contato com estruturas circundantes.

Se uma manga de sílica roçar repetidamente contra um suporte, borda ou componente vizinho, a abrasão pode tornar-se um mecanismo de falha separado.

Por esta razão, uma especificação de manga térmica deve identificar:

• Vibração esperada
• Movimento relativo
• Pontos potenciais de atrito
• Bordas afiadas
• Locais de fixação

A capacidade de alta temperatura não deve ser interpretada como uma classificação de abrasão ilimitada.

Os requisitos elétricos permanecem separados

A manga de sílica usada para proteção térmica externa não deve ser tratada automaticamente como o isolamento elétrico primário de um cabo.

Os requisitos elétricos podem incluir:

• Classificação de tensão
• Rigidez dielétrica
• Resistência de isolamento
• Resistência ao arco
• Blindagem eletromagnética

Estes requisitos devem ser atendidos pelo sistema de cabos e por quaisquer componentes de proteção especificamente qualificados.

A função da manga de sílica descrita aqui é a proteção térmica externa, a menos que um desempenho adicional tenha sido estabelecido de forma independente.

Exposição a Fluidos e ao Ambiente

As rotas de cabos aeroespaciais também podem encontrar óleos, combustíveis, fluidos hidráulicos, agentes de limpeza, umidade e outras condições ambientais.

O tecido de sílica simples não deve ser considerado automaticamente impermeável a esses fluidos.

Se for necessária resistência ambiental, especifique:

• Tipo de fluido
• Frequência de exposição
• Duração esperada do contato
• Temperatura durante a exposição ao fluido
• Processo de limpeza ou manutenção necessário

Um sistema de proteção térmica revestido ou composto pode ser mais apropriado onde a exposição a fluidos for um requisito dominante.

Os Requisitos de Qualificação Devem Ser Definidos pelo Programa

O fato de um material ser capaz de operar em alta temperatura não o torna automaticamente aprovado para todos os sistemas aeroespaciais.

Os programas aeroespaciais podem exigir documentação, testes, rastreabilidade e qualificação específicos de acordo com a especificação da aeronave, motor, componente ou cliente.

Dependendo do projeto, os requisitos podem incluir:

• Composição do material
• Desempenho de temperatura
• Comportamento à chama
• Requisitos de fumaça ou toxicidade
• Resistência a fluidos
• Desempenho contra abrasão
• Desempenho contra vibração
• Tolerâncias dimensionais
• Rastreabilidade de lote
• Documentação de inspeção

Esses requisitos devem ser fornecidos durante a fase de RFQ.

A BSTFLEX não implica que uma manga de sílica padrão seja automaticamente qualificada para uma aeronave, plataforma aeroespacial ou certificação específica apenas porque o material é adequado para proteção contra altas temperaturas.

Testes de Protótipo Antes da Produção

Para um novo conjunto de proteção térmica, a avaliação de protótipo pode fornecer informações que uma ficha técnica de material não pode.

Um teste representativo pode avaliar:

• Ajuste da instalação
• Passagem pelo conector
• DE da manga acabada
• Roteamento em curvas
• Temperatura sob a manga
• Comportamento à vibração
• Método de terminação

Onde o desempenho térmico é crítico, a temperatura deve ser medida no cabo protegido sob condições operacionais representativas.

Exemplo: Cabo Roteado Perto de um Duto de Alta Temperatura

Considere um feixe de cabos roteado ao lado de um duto quente em uma área de equipamento confinada.

O feixe tem um diâmetro externo de 16 mm, mas seu conector mede 28 mm. O cabo fica exposto ao calor radiante ao longo de uma seção de 600 mm.

Antes de selecionar a luva, o engenheiro deve determinar:

1. Se a luva é instalada antes ou depois do conector.
2. A temperatura normal e de pico da superfície do duto.
3. A distância entre o duto e o cabo.
4. A temperatura máxima permitida para o cabo.
5. A folga disponível ao redor do cabo revestido.
6. O comprimento protegido necessário.
7. Condições de vibração e abrasão.
8. Os requisitos aplicáveis do programa aeroespacial.

Esta informação define a aplicação real com muito mais precisão do que uma solicitação de uma "luva aeroespacial de 1.000°C" genérica.

Exemplo: Fiação de sensor próxima a uma fonte de calor do motor

A fiação do sensor pode precisar terminar perto do equipamento que está sendo medido, enquanto o restante do chicote segue em direção a uma zona mais fria.

Nesta situação, apenas uma seção localizada do cabo pode exigir proteção térmica adicional.

Em vez de cobrir todo o chicote, a luva pode ser avaliada para a seção exposta ao calor, desde que seus pontos de terminação e comprimento protegido sejam definidos corretamente.

Essa abordagem pode reduzir material e peso desnecessários, concentrando a proteção onde ela é necessária.

Luva de sílica para sensores e instrumentação aeroespacial

A instrumentação de alta temperatura pode incluir mais do que a fiação de energia elétrica convencional.

Aplicações potenciais incluem, de forma adequada:

• Cabos de sensores de temperatura
• Fiação de termopares
• Cabos de sensores de pressão
• Fiação de monitoramento do motor
• Cabos de controle
• Chicotes de instrumentação

Cada tipo de cabo pode ter um limite de temperatura e uma construção de conector diferentes. Portanto, a seleção da luva deve seguir o conjunto acabado, em vez de tratar toda a fiação aeroespacial como um cabo padrão.

Luva de sílica trançada ou texturizada?