GUÍA PARA EL USO Y ALMACENAMIENTO SEGURO DE BATERÍAS DE LITIO
I. Sanchis Chilet
Líder del Servicio de Atmósferas Explosivas (ATEX) en Dekra Process Safety. Experto técnico Comisión Seguridad Baterías de Litio de Bequinor.
F. Lleches Barber
Director General en Idelab Ingeniería SL. Experto técnico Comisión Seguridad Baterías de Litio de Bequinor
El objetivo de este artículo es presentar la problemática de seguridad derivada del uso creciente de baterías de litio en las empresas; hecho que ha motivado la creación de la Comisión de Seguridad de Baterías de Litio por parte de Bequinor (Asociación Nacional de Normalización de Bienes de Equipo y Seguridad Industrial),y la introduccción de los principales pun- tos de la “Guía de almacenamiento y uso de baterías de litio en zonas de producción y almacenes”, que se está desarrollando en la actualidad desde dicha comisión.
En la actualidad el uso de las baterías de litio, tanto en el entorno doméstico como industrial, está ampliamente extendido, formando parte de todos los aspectos de nuestras vidas y haciendo imposible imaginarse el día a día de cualquier empresa sin ellas.
Las podemos encontrar principalmente en:
- Equipos eléctricos y electrónicos portátiles, como en teléfonos móviles, tabletas, ordenadores portátiles, herramientas industriales, etc.
- Vehículos eléctricos, como patine- tes, bicicletas, motocicletas, coches y vehículos industriales.
- Sistemas de almacenamiento de energía, por ejemplo, para garantizar el suministro continuo desde las plantas de generación de energía eléctrica proveniente de fuentes renovables (solar, eólica…).
Materiales de las membranas, los electrodos, los electrolitos y los sistemas de gestión de las baterías. Existe en la actualidad una especie de carrera mundial por mejorar el rendimiento de las baterías y, en algunos casos, la búsqueda de nuevos electrolitos, por ejemplo, puede afectar a la posibilidad de incendio o reacción runaway.
Entre los avances más prometedores están las baterías en estado sólido, que son intrínsecamente más seguras y menos propensas a provocar incendios, ya que los electrolitos sólidos no son inflamables. Algunos estudios demuestran que, en condiciones de reacción runaway, la generación de calor en el interior de la batería en estado sólido es del orden de un 20-30 % respecto de las baterías convencionales con electrolitos líquidos.
Por último, aunque se dispone de abundante reglamentación y normativa que aborda la seguridad de las baterías, esta se suele centrar en el control del proceso de fabricación, en normativa de seguridad específica para los sistemas de almacenamiento de energía, en el transporte o en la gestión de residuos.
El Reglamento de Baterías (antes Directiva 2006/66/CE de baterías, actualmente en revisión), el Acuerdo ADR (Acuerdo sobre el Transporte Internacional de Mercancías Peligrosas por Carretera), REACH o la Directiva 2012/19/UE de Residuos de aparatos electrónicos y eléctricos son algunos ejemplos.
Sin embargo, por desgracia, las empresas se enfrentan todavía con una falta de reglamentación específica enfocada al uso y almacenamiento de baterías de equipos portátiles y vehículos eléctricos en aplicaciones industriales. Como demuestran los ejemplos presentados y las estadísticas actuales, la normalización y la reglamentación existentes no han logrado prevenir satisfactoriamente los accidentes.
Para dar respuesta a esta problemática, desde Bequinor se ha promovido la creación de la Comisión de Seguridad de baterías de Litio (CSLi), con el fin de generar una “Guía de almacenamiento y uso de baterías de litio en zonas de producción y almacenes”.
OBJETIVOS DE LA GUÍA
La intención de la guía es aportar ciertas pautas de seguridad a seguir por parte de cualquier usuario o empresa que almacene y use (cargue/descargue) baterías de litio en sus instalaciones, facilitando una base común a partir de la cual cada usuario o empresa deberá también analizar sus circunstancias concretas.
Con el ánimo de cubrir el mayor número de circunstancias posibles, no solo se analizará el manejo de baterías que en uso o que se suponen en “buen estado”, sino que también se abordará el almacenamiento de baterías defectuosas o en estado crítico hasta la recogida por parte del gestor correspondiente.
El enfoque de la Guía se encuentra dirigido al almacenamiento y uso de baterías portátiles y tractoras en instalaciones industriales, excluyéndose de su análisis los sistemas de almacenamiento de energía en baterías estacionarias, así como el ámbito doméstico. Asimismo, queda expresamente excluido de su alcance el transporte de mercancías peligrosas por estar actualmente regulado por las disposiciones legales aplicables.
CONTENIDO DE LA GUÍA
Si bien la comisión de expertos de Bequinor todavía no ha cerrado la estructura final de la guía, se prevé el siguiente contenido:
- Introducción a la problemática.
- Alcance.
- Clasificación de las baterías.
- Riesgos asociados.
- Buenas prácticas de seguridad en base a su ciclo de vida y clasificación: medidas generales, protección pasiva, protección activa, mantenimiento e inspección y gestión de residuos.
- Conclusiones.
NORMATIVA DE REFERENCIA UTILIZADA POR LA COMISIÓN
Tal y como se ha indicado anterior- mente, en la actualidad no existe reglamentación específica que trate el almacenamiento de baterías de litio. Por ello, desde la comisión de trabajo de Bequinor se ha realizado un trabajo de prospección de normas internacionales para analizar los trabajos existentes y evaluar los enfoques de las mismas.
Las normas más interesantes evaluadas hasta el momento son las desarrolladas por la empresa VdS Schadenverhütung GmbH.
VdS es una compañía de la Asociación Alemana de Compañías Aseguradoras, y una de las instituciones de seguridad y protección corporativa más reconocidas y prestigiosas del mundo. Está especializada en protección contra incendios, seguridad y prevención de desastres naturales.
Por otra parte, se han evaluado trabajos y ensayos desarrollados por FM Global (Factory Mutual Insurance Company), por la NFPA (National Fire Protection Association) y por compañías de sistemas de protección contra incendios, así como artículos y papers con estudios y ensayos de diversa índole y guías de Euralarm.
Uno de los enfoque más interesantes existentes en las normas evaluadas es el desarrollado por VdS a través de la normas VdS 3103:201906 Baterías de Litio.
En esta norma se propone la siguiente clasificación de baterías (Tabla 2) en función de su capacidad de almacenamiento de energía en tres tipos.
- Baterías de capacidad baja.
- Baterías de capacidad media.
- Baterías de capacidad alta.
Además de clasificar las baterías por sus características individuales, resulta necesario establecer una clasificación del nivel de peligrosidad de un almacenamiento en función de su capacidad.
VdS propone en la norma VdS 3856:2019 Protección de baterías de litio mediante rociadores tres niveles de riesgo en función de la capacidad de almacenamiento de energía por unidad de almacenamiento (Tabla 3).
RETO DE LA COMISIÓN
El reto de la Comisión de Seguridad de Baterías de Litio de Bequinor es definir los requisitos de seguridad aplicables para el almacenamiento y el uso de baterías de litio, considerando las diferentes tipologías de almacenamiento que podemos encontrarnos en la industria. Las medidas de seguridad podrán tener en consideración, entre otros, los siguientes factores:
- El estado de la batería:
- En carga.
- No en carga.
- Batería defectuosa.
- El tipo de batería:
- Capacidad baja.
- Capacidad media.
- Capacidad alta.
- Nivel de peligro del almacenamiento por unidad de almacenamiento:
- Riesgo bajo.
- Riesgo medio.
- Riesgo alto.
- Los tipos de almacenes:
- Reducidos.
- Pequeñas cantidades.
- Intermedios.
- Grandes almacenes.
Y, en función de lo anterior, se establecerán los requisitos de seguridad, que deberán incluir al menos:
Tamaños de pila en función de la clasificación, carga, etc.
Protección contra incendios: pasiva y activa.
- Ventilación y control de la temperatura.
- Instalación eléctrica.
- Distancias de seguridad.
- Requisitos de mantenimiento e inspección.
- Gestión de residuos.
CONCLUSIONES
Las baterías de litio son productos peligrosos que, debido a sus características, pueden provocar incendios severos.
En este momento existe un vacío técnico y legal que impide diseñar instalaciones seguras para su almacenamiento y uso.
El cometido del trabajo de la Comisión de Seguridad de Baterías de Litio de Bequinor es dar respuesta técnica a la problemática actual, mediante la publicación de una guía de buenas prácticas para el sector industrial que sirva de referencia para el diseño de las instalaciones de almacenamiento y uso de baterías de litio.
Bibliografía:
https://www.cpsc.gov/s3fs-public/ High_Energy_Density_Batteries_Status_ Report_2_12_18.pdf.
Laura Bravo Díaz et al 2020 J. Electrochem. Soc. 167 090559.
Inoue, Takao; Mukai, Kazuhiko. 2017. “Are All-Solid-State Lithium-Ion Batteries Really Safe?– Verification by Differential Scanning Calorimetry with an All-Inclusive Microcell”. ACS Applied Materials & Interfaces. 9 (2): 1507–1515.
Fuente: Industria Quimica
