La investigación en la seguridad en vehículos basados en nuevas tecnologías
Uno de los grandes retos del presente siglo es la descarbonización de la movilidad de las personas. En los últimos años se han ido introduciendo poco a poco distintas tecnologías que plantean sustituir los motores de combustión. Estas son la pila de combustible, basada en el hidrógeno como combustible o el almacenamiento en baterías, en mayor medida. Unido a todo el conocimiento necesario para su desarrollo, puesta en producción y escalabilidad, centros como el nuestro trabajamos en las capacitaciones necesarias para realizar su mantenimiento, reparación e incluso conocer los riesgos asociados a esos trabajos.
Estos riesgos, en gran medida, son extrapolables a otros tipos de situaciones como el transporte de vehículos en buques o su intervención en caso de incendio. En este artículo, repasamos las diferentes líneas de trabajo y los principales proyectos de investigación en este gran desafío que es la introducción segura de las nuevas tecnologías en nuestro día a día.
Identificación de los riesgos
Como en la mayoría de las situaciones, no reparamos en el riesgo hasta que nos enfrentamos al problema y a sus consecuencias. En cada caso, para cuantificar dicho problema, se debe plantear la probabilidad del riesgo y su impacto. Esa combinación nos permite priorizar mejor y trabajar en la dirección adecuada identificando los riesgos para minimizar sus consecuencias.
En las tecnologías actualmente en estudio, los riesgos principales de incendio en vehículos se pueden agrupar, entre otras, en las situaciones que planteamos a continuación:
Vehículos averiados
Un vehículo equipado con nuevas tecnologías o de hidrógeno que llega al taller con una avería no diagnosticada puede ser un desafío muy interesante para el taller. En situaciones desconocidas, son varios los fabricantes de vehículos eléctricos que ya indican la necesidad, en función de las distintas características de la avería, de mantener el vehículo en cuarentena aislado en el exterior de otros vehículos o cubierto con una manta.
Vehículos siniestrados
Las situaciones de fuerte estrés mecánico para los complejos sistemas de almacenamiento eléctrico pueden ser potencialmente peligrosas, ya que su seguridad puede verse comprometida. No sólo durante el siniestro sino también en momentos posteriores.
Lugares con fuerte acumulación de vehículos, como transporte de vehículos en buques
El impacto de un solo vehículo incendiado en este tipo de situaciones puede ser dramático, no sólo para el resto de vehículos, sino también para los edificios o, por ejemplo, los buques de carga.
En zonas de difícil o muy difícil acceso para los equipos de extinción
Sumado a todas las situaciones anteriores, se debe contar con la variable que permita que el acceso de los servicios de extinción al lugar del siniestro sea rápido y eficaz.
Con especial atención a situaciones de carga, principalmente cargas rápidas
Otro factor de riesgo adicional, son las situaciones de carga de vehículos, tanto la carga de combustible, como la carga de energía eléctrica; y en el caso de los vehículos eléctricos, especialmente las cargas rápidas. Hay que destacar que las instalaciones autorizadas son completamente seguras y la comunicación con el vehículo permite balancear la potencia consumida y cesar el proceso de carga en cualquier momento. No obstante, no se debe olvidar que es un factor de riesgo más, aunque con muy baja probabilidad de ocurrencia.
Características del fuego eléctrico o en baterías
Si analizamos los vehículos eléctricos, el elemento más importante en términos de seguridad es su batería. Estas se emplean para almacenar la energía eléctrica y están formadas por varios módulos conectados en serie o en paralelo que a su vez se componen de celdas. En dichas celdas encontramos el ánodo, el cátodo, el separador y el electrolito. Cuando la celda se descarga, el ánodo se oxida y pierde electrones y el cátodo, al contrario. En el proceso de carga el proceso es inverso.
La batería se diseña de modo que minimice la probabilidad de fallo, no obstante, en caso de ocurrir alguna de las siguientes situaciones, la batería debe contar además con los sistemas de protección correctos para evitar un posible fallo. Esta protección la lleva a cabo el cerebro de la batería, la BMS o Battery Management System.
- Sobrecarga. En este caso, la batería recibe más tensión de la necesaria, lo que provocaría un flujo mayor de electrones entre el ánodo y el cátodo provocando un sobrecalentamiento.
- Cortocircuitos internos por daños mecánicos o térmicos. Si la integridad dimensional de las celdas se ve afectada por un daño mecánico y térmico puede producirse un cortocircuito que provoque un fuerte incremento de temperatura y presión pudiendo provocar la explosión de la celda y un posterior incendio.
- Sobrecalentamiento excesivo. De nuevo una situación en la que un sobrecalentamiento, debido a un fallo en su refrigeración, puede deshacer la película que separa el ánodo del cátodo.
- Fuga térmica. Se trata de un fenómeno en el que se produce una reacción en cadena muy difícil de detener que puede comprometer toda la batería. En este caso, el fallo puede comenzar en una o varias celdas y, debido al calor generado en las mismas, las celdas contiguas pueden verse también afectadas continuando el proceso de reacción en cadena.
Proyecto Lash Fire
Se trata de un proyecto europeo que tiene como objetivo investigar para reducir el riesgo de incendios a bordo de los buques ro-ro que transportan grandes cantidades de vehículos.
Sus paquetes de trabajo principales se buscan generar el conocimiento necesario para actuar sobre la regulación, el diseño de los buques, los procedimientos, las operaciones y las maniobras que se llevan a cabo a bordo de estos grandes buques.
El estudio se centra, en primer lugar, en las operaciones humanas, de modo que los vehículos estén claramente identificados, junto con el resto de la carga; así como, en segundo lugar, de que se lleven a cabo todos los procesos automáticos tan necesarios para una óptima eficiencia operacional.
Entre las distintas actividades, se han llevado a cabo ensayos con vehículos, evaluaciones de seguridad y de integración en el buque, simulacros, manuales de operaciones y propuestas para diseño de sistemas de prevención, detección, extinción y confinamiento.
Varios de los ensayos se han llevado a cabo en el Centro Jovellanos, centro de formación de salvamento marítimo ubicado en Gijón y adscrito al Ministerio de transportes movilidad y agenda urbana. Los ensayos no sólo han servido para dar respuesta a las distintas cuestiones que plantea el proyecto, sino también para desarrollar talleres en los que se estudian las técnicas y equipos óptimos para luchar contra el fuego en vehículos con propulsiones alternativas a bordo de buques de carga rodada, como el celebrado el pasado 30 de mayo en sus instalaciones en Gijón.
Más información en https://lashfire.eu/
Proyecto HyResponder
Este proyecto tiene como objetivo fundamental apoyar la comercialización segura del hidrógeno desarrollando un programa de formación y entrenamiento sostenible para los equipos de intervención en Europa. En el mismo han participado distintas universidades, empresas del sector del hidrógeno, centros de investigación y escuelas de entrenamiento de bomberos, entre las cuales, el parque de bomberos del Ayuntamiento de Zaragoza ha jugado un importante papel, por ejemplo, con los ensayos llevados a cabo en el marco de un workshop del proyecto organizado recientemente en sus instalaciones de Zaragoza.
Este workshop contó con la participación de numerosos expertos de las muchas empresas y parques de bomberos españoles y europeos interesados en el proyecto. Entre todas las actividades del mismo, se llevaron a cabo tres prácticas con fuego real.
En primer lugar, una práctica de fuego con vehículos con combustible GLP implicados en un accidente de tráfico. En la misma, se dieron las pautas para acometer su extinción de forma segura controlando el incendio sin apagar la llama que emana de la válvula de seguridad de los depósitos de combustible. A continuación, se mostraron las distintas características de las fugas de hidrógeno, un gas muy inflamable con la particularidad de que su llama no es visible. Por última, Centro Zaragoza, llevó a cabo diversas pruebas con un vehículo 100% eléctrico que culminaron con un incendio de este, que fue extinguido únicamente sofocado por una manta ignífuga sin ningún aporte de agua durante todo el proceso. Los ensayos sirvieron para avanzar en la investigación de los mecanismos de inicio del fuego en las baterías de los vehículos eléctricos y evaluar la capacidad de confinamiento del fuego de la manta ignífuga en caso de incendio.
Más información en https://hyresponder.eu/