EXYDE nos alerta del alto riesgo de incendio que provocan las baterías de iones en las instalaciones de tratamiento de residuos y como los sistemas de detección pueden ser la clave para evitar desastres mayores.

Introducción

Las baterías de iones de litio (iones li-iones) se utilizan actualmente de manera casi estandarizada en una amplia gama de aplicaciones, que van desde dispositivos portátiles hasta almacenamiento de energía en plantas de “peak shaving”, sistemas ininterrumpidos de suministro de energía, etc.

En comparación con las baterías de plomo, la densidad de energía de las baterías de iones de litio es casi un 300% más alta y multiplica hasta a veinte veces los ciclos de carga. Estas baterías también son más respetuosas con el medio ambiente y prácticamente no requieren mantenimiento.

Sin embargo, este tipo de batería presenta un riesgo de incendio considerable. Si una batería de iones de litio se dañara, cortocircuitada o expuesta a altas temperaturas, se puede producir una reacción en cadena que resulta en un rápido y extremo aumento de la su temperatura, haciendo que la batería se incendie. Este incendio se puede propagar rápidamente a través de materiales adyacentes u otras baterías en aplicaciones de almacenamiento y puede ser causa de enormes pérdidas por daños.

La planta de tratamiento de residuos y las baterías «zombis»

Una encuesta(1) publicada en mayo de 2020 sobre les características de los incendios causados por baterías en equipos eléctricos y electrónicos (RAEE) mostró que «el coste medio de todas las incidencias del 2018 se estimó en 190K€, la cual puede representar una pérdida muy significativa para una empresa. Los incendios más graves en las instalaciones de los encuestados en los últimos cuatro años provocaron un coste medio de daños de 1,3 millones de euros (1,5 millones de dólares).»

La principal área que requiere detección es la llamada estación de transferencia de residuos y estos vienen de muchas formas. La zona de transferencia de residuos es una instalación industrial ligera donde los residuos sólidos se almacenan temporalmente antes del proceso de reciclaje, se envían a vertederos o instalaciones de transformación energética.

Los residuos sólidos se pueden almacenar en el suelo de la zona de recepción, en un pozo o inmediatamente en otro vehículo.

En algunas estaciones de transferencia hay zonas para que los ciudadanos depositen residuos verdes u otros materiales reciclables. Los materiales suelen ser separados por el ciudadano y lanzados en contenedores de almacenamiento; para ser posteriormente compactados por el personal de la planta.

Imagen 2 Almacenamiento de residuos segregados y maquinaria para compactar los contenidos

 

Las plantas de reciclaje han experimentado un gran aumento de incendios recientemente a causa de la eliminación de baterías de iones de liti(2,3).Las baterías «zombi» suelen ser relativamente pequeñas, y muy habitualmente son dañadas durante el proceso de tratamiento de residuos y mientras se mezclan o se esconden en otros materiales.

Muchos incendios se producen en la «zona de recepción» porque las palas mecánicas, utilizadas para mover materiales de desecho, dañan las baterías durante el proceso, provocando que finalmente se incendien. En algunos casos, la propagación del incendio provoca incidentes que requieren la asistencia de cuatro decenas de bomberos y las personas que viven en los alrededores de la instalación pueden tener que ser evacuadas. En las plantas de transformación de energía, el residuo es el combustible del proceso y, por lo tanto, la generación de energía puede necesitar ser interrumpida, lo que llevaría a una pérdida de ingresos para la planta.

 

Detección de incendios en plantas de tratamiento de residuos

La detección de incendios en instalaciones de reciclaje no es trivial, puesto que las áreas a proteger tienden a ser al aire libre o en edificios de gran volumen con techos altos que pueden estar abiertos al menos en uno de sus lados. Estos factores hacen que la detección convencional de humo y calor sea poco eficaz.

También se tiene que considerar que los incendios pueden ocurrir dentro de una pila de basura o en su superficie. Los incendios profundos pueden quemar y propagarse internamente, causando un punto caliente que se puede extender a la superficie donde se puede detectar humo, calor o llama. Los incendios de desarrollo lento se mueven a través de la pila y no se pueden detectar hasta que el fuego llegue a la superficie.

Hay pocas normas sobre la detección y supresión de incendios en instalaciones de residuos que no sean residuos peligrosos. Por eso es importante entender el tipo de residuos que se depositan en la zona de transferencia para recomendar la tecnología de detección de incendios más adecuada.

Un posible enfoque sería el uso de cámaras de radiometría térmica para medir la temperatura externa de un objeto en función de la energía radiante detectada. La cámara mostraría una imagen con diferentes colores que representan el mapa de calor del área visible. Las cámaras térmicas pueden activar una alarma cuando se ha llegado a cierta temperatura.

El mecanismo de alarma para una cámara de radiometría térmica es relativamente rudimentario, puesto que cualquier temperatura superior al umbral dado genera una alarma. Esto quiere decir que las falsas alarmas pueden ser muy comunes, especialmente cuando hay vehículos en su campo de visión, por ejemplo, a causa de los escapes de camiones de basuras o palés de carga mecánica. Es importante destacar que no hay estándares de incendios para la certificación de cámaras de radiometría térmica, y solo se pueden conectar a un sistema de detección y alarma de incendios mediante la aprobación especial de una AHJ.

Los detectores ópticos de llama, por otro lado, están diseñados para aplicarse a entornos hostiles, pueden cubrir grandes superficies y tienen que estar certificados a estándares internacionales de detección de incendios como FM3260 y EN54-10.

Los tipos más comunes de detectores de llama industrial son UV-IR e IR3. Los detectores UV-IR tienden a ser más económicos que los detectores IR3, pero acostumbran a ser menos sensibles, lo que significa que se pueden necesitar más detectores para proteger un área. También pueden ser fácilmente cegados por la contaminación ambiental, como el polvo. Los detectores IR3, por otro lado, pueden detectar incendios a largas distancias y son más resistentes a la contaminación óptica.

Un detector IR3 es la mejor opción para estas aplicaciones. La alta sensibilidad y la rápida respuesta de estos equipos permite detectar cualquier incendio cuando son pequeños y extinguirlos muy rápidamente. Estos detectores pueden operar en todas las condiciones meteorológicas y lumínicas con una gran inmunidad a falsas alarmas.

Existen modelos en el mercado que permiten ver remotamente las actividades in situ mediante una cámara HD incorporada a la unidad. Estos dispositivos también disponen de un registro de incidencias de alarma que permite almacenar el video antes y después de la alarma de incendio. Esta capacidad es de gran valor para la investigación posterior al incidente.

Imagen 3 Flamespec IR3-HD

 

Conclusión

Las baterías de iones de litio están planteando un problema importante en las instalaciones de tratamiento de residuos. Se estima que cada incendio cuesta al operador del lugar una media de 191K€ (USD 230K). La detección rápida de incendios es clave para minimizar los daños en estas instalaciones, la detección de llama triple IR presenta un conjunto único de beneficios en este sentido.

Referencias

1 https://1ur6751k3lsj3droh41tcsra-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2020/05/26.05.2020-Report-Characterisation-of-fires-caused-by-batteries-in-WEEE.pdf

2 https://www.theguardian.com/environment/2020/oct/26/zombie-batteries-causing-hundreds-of-waste-fires-experts-warn

3 https://www.waste360.com/safety/january-2020-fire-report-lithium-ion-batteries-are-growing-global-problem

4 https://www.letsrecycle.com/news/latest-news/viridors-kent-plastics-plant-reopens-after-fire/