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Sistemas de extinción de incendios para sistemas de almacenamiento de energía (ESS): Garantizar la seguridad y la protección

Estudio de incendio del sistema de almacenamiento de energía

Acerca del INFORME ESS UL 9540A

UL 9540A es una norma de ensayo desarrollada por Underwriters Laboratories (UL), una organización mundial de certificación de la seguridad. Se centra específicamente en la seguridad de los sistemas de almacenamiento de energía (ESS), incluidos los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS). La norma establece criterios y procedimientos de ensayo rigurosos para evaluar la seguridad, el rendimiento y la fiabilidad de estos sistemas.

Propósito de los ensayos UL 9540A: El objetivo principal de los ensayos UL 9540A es garantizar que los sistemas de almacenamiento de energía sean seguros, fiables y capaces de hacer frente a posibles riesgos. Los ensayos están diseñados para identificar riesgos potenciales, como fugas térmicas, explosiones, incendios y fallos eléctricos, que podrían desencadenarse por factores internos o externos.

Procedimientos de ensayo UL 9540A: Los procedimientos de ensayo según la norma UL 9540A cubren varios aspectos de un sistema de almacenamiento de energía, incluidos los módulos de baterías, los paquetes de baterías, los sistemas de gestión térmica y los controles de seguridad.

Algunas de las pruebas clave realizadas son:

Prueba de propagación térmica: Evalúa la capacidad del sistema para evitar que el desbordamiento térmico de una célula de la batería se propague a las células o módulos adyacentes.
Prueba de sobrecarga: El propósito de esta prueba es evaluar la respuesta del sistema de almacenamiento de energía a una condición de sobrecarga, asegurando que no conduce a un fallo catastrófico.
Prueba de aplastamiento: Este ensayo determina la integridad estructural del sistema sometiéndolo a esfuerzos mecánicos, simulando posibles sucesos accidentales.
Prueba de cortocircuito: Examina la respuesta del sistema ante un cortocircuito, verificando su capacidad para manejar estas situaciones con seguridad.
Prueba de exposición al fuego: Evalúa el comportamiento del sistema en caso de incendio exterior, garantizando que no agrava la situación ni contribuye a la propagación del fuego.

Créditos de las imágenes por UL Underwriters laboratories

Este informe presenta los resultados de los experimentos realizados por UL Fire Research and Development. El objetivo de estos experimentos era recopilar datos sobre los riesgos de incendio y deflagración asociados al desbordamiento térmico y su propagación a través de los sistemas de almacenamiento de energía (ESS).

La norma de ensayo UL 9540A se utilizó para evaluar sistemáticamente el desbordamiento térmico y la propagación en sistemas de almacenamiento de energía a varios niveles, incluyendo la célula, el módulo, la unidad y la instalación. La información obtenida de estas pruebas puede utilizarse en el diseño de sistemas de protección contra incendios y explosiones para la ubicación e instalación seguras de los sistemas de almacenamiento de energía.

Durante los experimentos, además de los instrumentos de medición de temperatura, presión y gas colocados dentro del contenedor, se colocaron monitores de gas portátiles de los servicios de bomberos tanto dentro como fuera del contenedor de almacenamiento. Esta colocación se hizo para evaluar su eficacia en la detección de los subproductos del escape térmico y para ayudar a los servicios de bomberos a tomar decisiones sobre el tamaño.

Termografía | Detectores de humo y otras detecciones eléctricas

Este tipo de detección puede presentar fallos, y se ha comprobado, por ejemplo, que la detección térmica puede no funcionar en varios aspectos, como determinar la ubicación del incendio o si ya está en fase de extinción. Dado que los sistemas ESS contienen numerosos equipos eléctricos y electrónicos, existe la posibilidad de que se dañen los sensores eléctricos o electrónicos, comprometiendo el sistema de detección.

Sistema de detección Termo-neumático de Protecfire

Los detectores SPY de Protecfire ofrecen una solución robusta y fiable para la detección, ya que no dependen de la corriente eléctrica ni de ningún otro equipo de apoyo; son completamente independientes. Los detectores SPY permiten una localización precisa del incendio, determinando exactamente dónde se encuentra, ya que el SPY instalado en el foco del incendio es el que disparará la alarma.

Detección térmica bifásica para un solo sistema

El sistema T-REX ofrece una solución con dos umbrales de temperatura diferentes.

Fase 1 - Activación a bajas temperaturas: Los detectores con el umbral de temperatura más bajo activarán el sistema ARGON, lo que puede considerarse como la extinción inicial del incendio. Si el incendio se extingue con éxito, se minimizan los daños y se reducen los peligros adyacentes.

Fase 2 - Activación a temperaturas más elevadas: En este caso, la progresión del fuego se verifica a través del aumento de las temperaturas dentro del ESS. El segundo conjunto de detectores se activará, y un agente extintor diferente, el Tiborex Absoluto combinado con Argón, entra en acción. Esta mezcla se dispersa como una niebla extremadamente fina para enfriar el objeto incendiado.

Créditos de las imágenes por UL Underwriters laboratories

Prevenir las descargas, salvar vidas

El flashover es un fenómeno que se produce durante un incendio cuando la temperatura y la radiación térmica dentro de un espacio cerrado alcanzan un nivel crítico, lo que provoca una ignición rápida y generalizada de todos los materiales combustibles de la zona. Se trata de un suceso extremadamente peligroso y potencialmente mortal que puede provocar una escalada significativa del incendio.

Durante las fases iniciales de un incendio, el calor liberado por los materiales en combustión aumenta gradualmente la temperatura del entorno. A medida que aumenta la temperatura, los objetos del espacio empiezan a alcanzar sus puntos de ignición y se liberan gases y vapores inflamables. Cuando se dan las condiciones adecuadas, estos gases y vapores pueden inflamarse simultáneamente, provocando una llamarada.

El efecto flashover se caracteriza por un estallido repentino e intenso de llamas que envuelve todo el espacio. Provoca la ignición de todos los materiales combustibles disponibles, incluidos muebles, cortinas, alfombras y otros contenidos de la zona. El fuego pasa rápidamente de ser un incendio localizado a un incendio completamente desarrollado, con llamas que se propagan rápidamente y generan calor extremo, humo denso y gases tóxicos.

Son varios los factores que contribuyen a que se produzcan flameos, entre ellos:

Temperatura: La temperatura en el espacio cerrado alcanza un nivel crítico, normalmente entre 1.100 y 1.200 grados Fahrenheit (600 y 650 grados Celsius).
Disponibilidad de oxígeno: Se dispone de suficiente oxígeno para favorecer la combustión de todos los materiales inflamables simultáneamente.
Flujo de calor: La radiación térmica del fuego supera la capacidad de refrigeración de las superficies circundantes, lo que provoca un rápido aumento de la temperatura.

La inflamación es una situación muy peligrosa para los bomberos y los ocupantes de un edificio. Presenta desafíos significativos en términos de propagación rápida del fuego, calor intenso, visibilidad reducida debido al humo espeso y el potencial de colapso estructural. Las altas temperaturas y los gases tóxicos producidos durante el flashover dificultan la huida de los ocupantes y la entrada de los bomberos en la zona para realizar operaciones de rescate.

Para mitigar el riesgo de flameo, deben aplicarse medidas preventivas y estrategias de seguridad contra incendios, entre las que se incluyen:

Detección eficaz de incendios: La detección precoz de incendios mediante alarmas de humo, detectores de calor y sistemas automáticos de alarma de incendios permite responder e intervenir con prontitud antes de que se produzca el flameo.
Ventilación adecuada: Una ventilación adecuada en los edificios puede ayudar a eliminar el calor, el humo y los gases tóxicos, reduciendo la probabilidad de flameo. Permite la entrada de aire fresco y la salida de gases calientes, limitando la acumulación de gases inflamables y reduciendo las posibilidades de ignición simultánea.
Sistemas de extinción de incendios: La instalación de sistemas automáticos de rociadores contra incendios, extintores y otros sistemas de extinción puede ayudar a controlar y sofocar los incendios antes de que alcancen la fase de flameo.
Formación de bomberos: Los bomberos reciben una formación rigurosa para comprender el comportamiento de los incendios, incluida la propagación súbita. Están equipados con el equipo de protección y las técnicas adecuadas para navegar y combatir incendios en condiciones peligrosas.

Durante estas pruebas, se observó un problema importante de flameo causado por la apertura de las puertas. Cuando el agente extintor es un gas, este efecto es aún peor, ya que la apertura de la puerta hace que el ambiente pierda el agente extintor y sea sustituido por oxígeno. En el momento en que se abren las puertas, se produce una entrada repentina de oxígeno, que aviva el fuego y puede provocar un flashover, poniendo en peligro la vida de la persona que abre la puerta. El gas, al ser un agente extintor que no enfría las superficies ni el ambiente dentro del SEE, puede reducir la llama, pero no bajará la temperatura lo suficiente como para impedir la reignición inmediata.

Cómo evitar el FlashOver con el T-REX

El sistema T-REX ofrece una solución para prevenir el flashover. En el depósito Tiborex Absolute hay una entrada para la manguera de los bomberos, que seguirá inyectando agua en forma de niebla en la zona del incendio. Es importante tener en cuenta que sólo se abrirán las válvulas situadas en el lugar del incendio detectado. Las unidades restantes (en el caso de contenedores múltiples) no se verán afectadas por el agua de los bomberos.

El flujo de agua disminuirá la temperatura interior, el oxígeno y el flujo de calor, reduciendo las posibilidades de que se produzca un efecto FlashOver.

De este modo, podemos evitar lesiones o incluso muertes causadas por la apertura de puertas en un intento de extinguir incendios persistentes.

Cuando se trata de sistemas de supresion de fuego para Sistemas de Almacenamiento de Energia (ESS), dos metodos comunmente usados son agua nebulizada, en el caso de T-REX, usamos el Tiborex Absolute y sistemas de supresion basados en gas Argon. Ambos métodos tienen sus ventajas y consideraciones únicas. Comparemos los dos en el contexto de ESS.

Mecanismo de supresión:

Niebla Absoluta Tiborex: Los sistemas de rociado fino utilizan finas gotas de líquido para sofocar incendios. La niebla absorbe el calor, enfría el fuego y desplaza el oxígeno, reduciendo la intensidad del incendio. También puede proporcionar una barrera física para evitar la propagación del fuego.

Supresión de gas argón: Los sistemas de extinción por gas utilizan agentes extintores específicos, como gases inertes (por ejemplo, argón) para extinguir incendios. El gas desplaza al oxígeno, interrumpiendo el proceso de combustión y extinguiendo el fuego.

Eficacia:

Rociado fino: El agua nebulizada puede enfriar eficazmente el fuego y las superficies circundantes, reduciendo la temperatura y evitando la reignición. Es especialmente adecuado para incendios de materiales sólidos y algunos líquidos inflamables.
Supresión por gas argón: Los sistemas basados en gas actúan con rapidez, ya que desplazan rápidamente el oxígeno, suprimiendo eficazmente los incendios. Son muy eficaces en la extinción de incendios en espacios cerrados y se utilizan habitualmente en zonas con equipos delicados donde es necesario minimizar los daños causados por el agua.

Compatibilidad de equipos:

Niebla de pulverización fina: los sistemas de niebla requieren una cuidadosa consideración de los equipos eléctricos y los posibles daños causados por el agua. Aunque pueden diseñarse para minimizar la exposición al agua, algunos componentes de los SEE pueden seguir siendo sensibles a la humedad, por lo que deben adoptarse las medidas de protección adecuadas.
Supresión por gas argón: Los sistemas basados en gas no introducen agua, lo que minimiza el riesgo de daños en los equipos eléctricos.

Consideraciones medioambientales:

Rociado fino: Tiborex Absolute es un agente extintor respetuoso con el medio ambiente. No contribuye al agotamiento de la capa de ozono ni al calentamiento global. Sin embargo, los sistemas de nebulización pueden consumir una cantidad significativa de líquido durante la supresión, por lo que deben adoptarse medidas adecuadas de eliminación o reciclaje.

Supresión de gas: Los sistemas basados en gas argón ofrecen agentes limpiadores que no dejan residuos, lo que minimiza los daños y la limpieza.

La solución con T-REX

Supresión de incendios en 3 fases para ESS

Fase 1

Detección de baja temperatura y activación de gas argón

Fase 2

Detección de temperaturas más altas con una extinción hecha con Tiborex Absoluto y Argón combinados en dispersión fina de spray / niebla, bajando las temperaturas.

Fase 3

Conexión de la corporación de bomberos y bombeo de agua a través del sistema T-REX, manteniendo la intervención humana alejada del efecto de Flashover.