EXYDE ens alerta de l’alt risc d’incendi que provoquen les bateries d’ions en les instal·lacions de tractament de residus i com els sistemes de detecció poden ser la clau per evitar desastres majors.
Introducció
Les bateries d’ions de liti (ions li-ions) s’utilitzen actualment de manera gairebé estandarditzada en una àmplia gamma d’aplicacions, que van des de dispositius portàtils fins a emmagatzematge d’energia en plantes de “peak shaving”, sistemes ininterromputs de subministrament d’energia, etc.
En comparació amb les bateries de plom, la densitat d’energia de les bateries d’ions de liti és gairebé un 300% més alta i multiplica fins a vint vegades els cicles de càrrega. Aquestes bateries també són més respectuoses amb el medi ambient i pràcticament no requereixen manteniment.
No obstant això, aquest tipus de bateria presenta un risc d’incendi considerable. Si una bateria d’ions de liti està danyada, curtcircuitada o exposada a altes temperatures, es pot produir una reacció en cadena que provoca un augment de la temperatura ràpid i extrem, fent que la bateria s’incendiï. Aquest incendi es pot propagar ràpidament a través de materials adjacents o altres bateries en aplicacions d’emmagatzematge i pot causar grans pèrdues per danys.
La planta de tractament de residus i les bateries “zombis”
Una enquesta(1) publicada el maig de 2020 sobre les característiques dels incendis causats per bateries en equips elèctrics i electrònics (RAEE) va mostrar que “el cost mitjà de totes les incidències del 2018 es va estimar en 190K€, la qual cosa pot representar una pèrdua molt significativa per a una empresa. Els incendis més greus a les instal·lacions dels enquestats en els últims quatre anys van provocar un cost mitjà de danys d’1,3 milions d’euros (1,5 milions de dòlars).”
La principal àrea que requereix detecció és l’anomenada estació de transferència de residus i aquests provenen de moltes formes. La zona de transferència de residus és una instal·lació industrial lleugera on els residus sòlids s’emmagatzemen temporalment abans del procés de reciclatge, s’envien a abocadors o instal·lacions de transformació energètica.
Els residus sòlids es poden emmagatzemar al terra de la zona de recepció, en un pou o immediatament en un altre vehicle.
En algunes estacions de transferència hi ha zones perquè els ciutadans dipositin residus verds o altres materials reciclables. Els materials solen ser separats pel ciutadà i llançats en contenidors d’emmagatzematge; per ser posteriorment compactats pel personal de la planta.
Imatge 1. Emmagatzematge de residus segregats i maquinària per compactar els continguts
Les plantes de reciclatge han experimentat un gran augment d’incendis recentment a causa de l’eliminació de bateries d’ions de liti(2,3). Les bateries “zombi” solen ser relativament petites, i durant el procés de tractament de residus, mentre es barregen o s’amaguen en altres materials, acostumen a danyar-se.
Molts incendis es produeixen a la “zona de recepció” perquè les pales mecàniques, utilitzades per moure materials de rebuig, danyen les bateries durant el procés, provocant que finalment s’incendiïn. En alguns casos, la propagació de l’incendi provoca incidents que requereixen l’assistència de quatre desenes de bombers i les persones que viuen als voltants de la instal·lació poden haver de ser evacuades. En les plantes de transformació d’energia, el residu és el combustible del procés i, per tant, la generació d’energia pot necessitar ser interrompuda, la qual cosa portaria a una pèrdua d’ingressos per a la planta.
Detecció d’incendis en plantes de tractament de residus
La detecció d’incendis en instal·lacions de reciclatge no és trivial, ja que les àrees a protegir tendeixen a ser a l’aire lliure o en edificis de gran volum amb sostres alts que poden estar oberts almenys en un els seus costats. Aquests factors fan que la detecció convencional de fum i calor sigui poc eficaç.
També s’ha de considerar que els incendis poden ocórrer dins d’una pila d’escombraries o en la seva superfície. Els incendis profunds poden cremar i propagar-se internament, causant un punt calent que es pot estendre a la superfície on es pot detectar fum, calor o flama. Els incendis de desenvolupament lent es mouen a través de la pila i no es poden detectar fins que el foc arriba a la superfície.
Hi ha poques normes sobre la detecció i supressió d’incendis en instal·lacions de residus que no siguin residus perillosos. Per això és important entendre el tipus de residus que es dipositen a la zona de transferència per tal de recomanar la tecnologia de detecció d’incendis més adequada.
Un possible enfocament seria l’ús de càmeres de radiometria tèrmica per mesurar la temperatura externa d’un objecte en funció de l’energia radiant detectada. La càmera mostraria una imatge amb diferents colors que representen el mapa de calor de l’àrea visible. Les càmeres tèrmiques poden activar una alarma quan s’ha arribat a una certa temperatura.
El mecanisme d’alarma per a una càmera de radiometria tèrmica és relativament rudimentari, ja que qualsevol temperatura superior al llindar donat genera una alarma. Això vol dir que les falses alarmes poden ser molt comunes, especialment quan hi ha vehicles en el seu camp de visió, per exemple, a causa dels escapaments de camions d’escombraries o pales de càrrega mecànica. És important destacar que no hi ha estàndards d’incendis per a la certificació de càmeres de radiometria tèrmica, i només es poden connectar a un sistema de detecció i alarma d’incendis mitjançant l’aprovació especial d’una AHJ.
Els detectors òptics de flama, d’altra banda, estan dissenyats per aplicar-se a entorns hostils, poden cobrir grans superfícies i han d’estar certificats a estàndards internacionals de detecció d’incendis com FM3260 i EN54-10.
Els tipus més comuns de detectors de flama industrial són UV-IR i IR3. Els detectors UV-IR tendeixen a ser més econòmics que els detectors IR3, però acostumen a ser menys sensibles, la qual cosa significa que per protegir una àrea se’n necessiten més. També poden ser cegats fàcilment per la contaminació ambiental, com la pols. Els detectors IR3, d’altra banda, poden detectar incendis a llargues distàncies i són més resistents a la contaminació òptica.
Un detector IR3 és la millor opció per aquestes aplicacions. L’alta sensibilitat i la ràpida resposta d’aquests equips permet detectar qualsevol incendi quan són petits i extingir-los molt ràpidament. Aquests detectors poden operar en totes les condicions meteorològiques i lumíniques amb una gran immunitat a falses alarmes.
Existeixen models al mercat que permeten veure remotament les activitats in situ mitjançant una càmera HD incorporada a la unitat. Aquests dispositius també disposen d’un registre d’incidències d’alarma que permet emmagatzemar el vídeo abans i després de l’alarma d’incendi. Aquesta capacitat és de gran valor per a la investigació posterior a l’incident.
Imatge 2. Flamespec IR3-HD
Conclusió
Les bateries d’ions de liti estan plantejant un problema important en les instal·lacions de tractament de residus. S’estima que cada incendi costa a l’operador del lloc una mitjana de 191K€ (USD 230K). La detecció ràpida d’incendis és clau per minimitzar els danys en aquestes instal·lacions, la detecció de flama triple IR presenta un conjunt únic de beneficis en aquest sentit.
Referències
4 https://www.letsrecycle.com/news/latest-news/viridors-kent-plastics-plant-reopens-after-fire/
