Incendios en baterías de litio: ¿qué los causa y cómo prevenirlos?

Desde su lanzamiento al mercado en la década de 1990, las baterías de litio se han convertido en una popular fuente de energía apta para una gran variedad de aplicaciones: las encontramos en móviles y ordenadores, vehículos eléctricos y carretillas elevadoras, servicios de iluminación de emergencia, o subestaciones transformadoras de energía solar y eólica, entre otros.

Pero a medida que más empresas optan por equipos con este tipo de baterías, también se presta más atención a sus riesgos… como su alto peligro de incendio, un peligro del que se habla aún más intensamente desde hace unos días debido a la noticia del carguero “Felicity Ace”: el pasado 18 de febrero este barco, con casi 4.000 vehículos de alta gama, se incendió debido a las baterías de los propios coches.

Pero ¿qué son realmente estas baterías, por qué se usan tanto en la industria y cómo podemos prevenir el fuego si las usamos?

Baterías de litio: qué son y qué beneficios ofrecen.

Las baterías de litio son dispositivos con celdas capaces de almacenar y liberar energía eléctrica mediante el flujo de electrones.

Suelen estar formadas por litio (un metal alcalino blando, inflamable, blanco plateado, dúctil y muy poco pesado) o derivados de este. Y son una de las soluciones más usadas por sus numerosas ventajas, entre las que podemos destacar:

• Su ligereza: son menos pesadas que otras baterías (a igualdad de volumen de energía).
• Su mayor densidad energética: tienen una densidad energética mucho más alta que otras baterías tradicionales, pudiendo ofrecer 3 veces más de energía en promedio que otras soluciones.
• Rapidez superior de carga: frente a otro tipo de baterías como las de plomo ácido, su carga es mucho más rápida (ayudando a su productividad y eficiencia).
• Mayor autonomía: estas baterías pueden durar mucho más tiempo entre cargas. Y además, cuando no se mantienen en reposo, su tasa de autodescarga (un fenómeno común en las baterías) es extremadamente baja.
• Una vida útil más prolongada: las baterías de litio pueden multiplicar por 10 la vida útil de otras opciones, pudiendo alcanzar los más de 6000 ciclos.
• Un mantenimiento prácticamente nulo: estas baterías de litio están encapsuladas y no requieren un mantenimiento (a diferencia, por ejemplo, de las baterías de plomo ácido en las que debe monitorizar el nivel de electrolito o los posibles gases perjudiciales).

Pero a pesar de todos estos puntos positivos, las baterías de litio también tienen algunos inconvenientes, entre los cuales debemos destacar el ya mencionado: el riesgo de incendios.

¿Cuáles son las causas más comunes de incendio en las baterías de litio?

Las causas de fuego en estas baterías pueden ser diversas, pero normalmente suele aparecer por los propios procesos en su interior. Alguna de las razones más evidentes son:

• Sobrecarga eléctrica durante las fases de carga y descarga.
• Cortocircuitos internos provocados por daños mecánicos o térmicos.
• Fuga térmica por envejecimiento en las celdas.
• Sobrecalentamiento excesivo, especialmente durante la carga.
• O posibles impactos.

Los materiales inflamables de estas baterías y algunas fuerzas externas, como fuentes de calor cercanas, pueden amplificar además el riesgo de incendio.

Todo ello debe ser tenido en cuenta a la hora de diseñar y elaborar los planes de protección contra incendios en las instalaciones o las salas donde se encuentren.

¿Qué sistemas son eficientes para prevenir y controlar incendios de baterías de litio?

A la hora de enfrentarse a la posibilidad de un incendio que afecte a las baterías de litio, existen varios sistemas capaces de ayudar tanto prevenir el fuego como a controlar las llamas.

1. Sistemas de detección de gases

Los sensores de gases son esenciales a la hora de enfrentarse a los riesgos de las baterías de litio por una razón: durante el aumento de presión y temperatura, estas baterías desprenden tanto gases fríos (C02) como inflamables (etanol, metano, benceno, cloruro de hidrógeno o floruro de hidrógeno), gases que deterioran las condiciones ambientales al entorno y generan un entorno propicio para la aparición de un incendio.

En este punto los sensores de gases se convierten en sistemas esenciales de detección y anticipación capaces de avisar si aumenta la concentración de cualquier gas peligroso.

2. Sistemas de detección de incendios

A pesar de los sistemas de prevención y control ambiental que puedan haberse instalado en un sector, es posible que en algún momento surja un foco de fuego provocado por estas baterías de litio. En estos casos, los sistemas automáticos de detección de incendios son fundamentales y podrán activarse de forma temprana, detectando las llamas o el humo, generando en consecuencia la señal de alarma que iniciará el proceso de evacuación de los ocupantes y la asistencia del servicio de bomberos.

3. Sistemas de extinción: espuma o agua pulverizada

Una vez detectado el incendio, será esencial contar con sistemas de extinción adaptados a la ocasión. Pero ¿cuáles son los mejores en el caso de que se vean afectadas las baterías de litio?

En este punto, es importante aclarar algo fundamental: la relación del agua y los metales en un incendio. Existen muchos sistemas de extinción basados en el poder del agua, pero cuando hay fuego muchos metales reaccionan de forma adversa a este líquido tal como afirma el químico y divulgador científico Aythami Soto: “en el mejor caso burbujean un poco y en los peores los metales pueden encenderse e incluso explotar con el contacto del agua”.

Pero ¿qué pasa en concreto con las baterías de litio? Es cierto que el litio es efectivamente un metal y, en su estado más natural, no se puede sumergir en el agua porque puede arder y puede producir lesiones en contacto con la piel. Sin embargo, no todas las baterías de litio llevan un contenido suficientemente alto de este metal para considerarse peligrosas.

Las baterías de iones de litio o de polímero de litio, por ejemplo, son algunas de las baterías más comunes en el mercado y pueden mojarse, debido a su bajo contenido metálico. Por ello, en estos casos, podemos ayudar a la extinción de un incendio con sistemas de agua pulverizada, parecido a un sistema de rociadores pero con boquillas abiertas para la rápida descarga de grandes cantidades de agua. Con ello se permite actuar de forma rápida y en una zona amplia, evitándose el alto riesgo de explosiones que tienen las baterías de litio ante condiciones extremas y la rápida expansión de un incendio.

Otro tipo de baterías, como las del tipo litio-metal, pueden generar más problemas por su alto contenido metálico y en ellos se recomienda otro tipo de soluciones no acuosas. Un sistema de extinción posible pueden ser las espumas contra incendios, muy utilizado para líquidos y materiales inflamables ya que, al ser menos densos, crean una capa para aislar el fuego, extinguir las llamas en el menor tiempo posible y reducir la temperatura.

4. Sistemas de control de temperatura y evacuación de incendios

En cualquier instalación también es fundamental controlar tanto la temperatura como el nivel de humo. Y los SCTEH son sistemas necesarios en cualquier edificio, también en las zonas de almacenaje de baterías de litio, porque ayudan a controlar los valores máximos de temperatura y la expansión del humo, generando así zonas seguras para la evacuación de los ocupantes y/o el acceso de los integrantes del servicio de bomberos. Su funcionamiento ayuda a reducir, sin duda, los riesgos que se derivan de un incendio.

5. Sistemas de sectorización

Además de todo lo mencionado, será también fundamental contar con sistemas de sectorización como barreras cortafuegos. Estos son elementos clave en la protección pasiva, porque ayudan a evitar que el incendio se propague desde su punto de origen al resto del establecimiento.

Pero hay que tener en cuenta una recomendación clave a la hora de instalar estos sistemas de sectorización en una nave con baterías de litio: es importante no mantener un gran número de estas baterías en un mismo lugar, por lo que se aconseja separar estos materiales combustibles en grupos reducidos para lo cual puede resultar interesante instalar barreras cortafuegos. El objetivo de esto es evitar que el fuego pase rápidamente de unas baterías a otras, minimizándose así el riesgo de expansión y posibles explosiones.

En definitiva, si estás trabajando en un proyecto en el que tienes (o vas a tener) contacto con baterías de litio, es importante crear un plan de protección de incendios personalizado para este caso (teniendo en cuenta todo lo mencionado).

Si quieres saber más sobre los distintos sistemas como el de sectorización contra incendios o las cortinas cortafuegos, entre otros, para tu industria, contacta con nosotros.