El reto de apagar el fuego en un coche eléctrico: desde la tecnología para evitar incendios hasta la pericia de los bomberos
Los coches pueden incendiarse. Ya sea un Ferrari, un compacto del que se venden cientos de miles de unidades al año o un Tesla. La mayoría de las veces, el incendio se debe a un accidente, mientras que los casos debido a un fallo técnico son extremadamente raros (caso a parte el del Chevy Bolt).
Lo cierto es que apagar el fuego en un coche eléctrico es una tarea más complicada. ¿Existe un riesgo de electrocución añadido al propio incendio? ¿Qué sistemas de seguridad poseen los coches eléctricos para minimizar esos riesgos? En definitiva, ¿cómo se apaga el fuego en un coche eléctrico incendiado?
Las entrañas de una batería de iones de litio
Una batería de iones de litio se compone de dos electrodos de metal (o de material compuesto), uno es el cátodo y el otro ánodo, inmersos en un líquido conductor (electrolito). El conjunto es lo que se llama celda. Y la combinación de varias celdas forma la batería, que emplea como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción química reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.
Cuando la batería está cargada y se le conecta un aparato para alimentar, por ejemplo cuando ponemos en marcha el coche, el circuito eléctrico del conjunto se cierra.
Esto activa una reacción química que provoca la circulación de partículas ionizadas de un electrodo a otro, arrastrando la producción de electrones a los bornes de la batería, es decir, liberando la energía. Y si luego se conecta un cargador a los bornes de la batería, se produce un proceso químico inverso: las partículas circulan en la otra dirección y la batería se recarga.
¿Por qué puede arder una batería?
¿Qué hace entonces que una batería de iones de litio pueda arder en un coche tras un accidente? Hay dos razones principales. Una es el sobrecalentamiento debido a un cortocircuito tras el choque o bien la integridad de la batería se ha visto comprometida en el choque, es decir, algo la ha perforado.
Ya sea debido a un sobrecalentamiento o una perforación, los separadores entre ánodo y cátodo se rompen o derriten y empieza una reacción química en el litio que libera oxígeno, dióxido de carbono y otros gases nocivos y mucho calor.
Con esta reacción química la batería se calienta en un proceso llamado "embalamiento térmico" (en inglés, 'thermal runaway') una reacción química que genera calor se ve acelerada por la propia temperatura que genera, lo que hace que entre en un bucle que suele acabar en incendio.
Las baterías llevan un chip que regula la carga para evitar el embalamiento térmico en condiciones normales, pero cuando los separadores entre ánodo y cátodo están rotos, de poco sirve la regulación de la carga.
Así, con la reacción química los gases ocupan cada vez más espacio y generan cada vez más calor por lo que la batería acaba agrietándose y liberando todos esos gases con el resto de componentes, como el litio, a temperaturas de unos 600º C.
La seguridad en los coches eléctricos
Las baterías de iones de litio son ahora mismo el estándar en coches eléctricos y en la mayoría de los híbridos, al menos hasta que las baterías de estado sólido sean una realidad. Los coches eléctricos disponen de una multitud de sistemas de seguridad para impedir que las baterías ardan e impedir incluso el riesgo de electrocución en caso de accidente.
De entrada, debemos aclarar que todos los coches eléctricos actuales cuentan con un sistema que regula la carga de la batería para evitar el embalamiento térmico. De hecho, no hay ningún modelo que permita, por ejemplo, la carga al 100 % de la batería.
Aunque el indicador de a bordo te diga que está al 100 %, en realidad estará entre el 80 y el 85 % en la mayoría de fabricantes. Del mismo modo, nunca se descarga del todo, aunque te quedes a 0 % y el coche no avance.
El mayor riesgo para las baterías de un coche eléctrico o híbrido es el accidente, el choque. Para ello, al igual que ocurre con los de gasolina, el vehículo se diseña pensando en proteger al máximo los ocupantes y la batería.
Así, la mayoría de los eléctricos tienen su batería en el suelo del habitáculo (el lugar menos propenso a choques por estadística y fácilmente aislable en una jaula de seguridad) y en una jaula de seguridad reforzada.
Tesla, por ejemplo, reforzó en 2014 la protección de los bajos de sus modelos para evitar que objetos en la calzada pudiesen perforar la batería. BMW, en el caso del i3, fue más lejos y creó dos células de protección separadas, ambas en fibra de carbono, llamadas Life (para el habitáculo y sus pasajeros) y Drive (para la batería de alta tensión).
Aún así, los accidentes ocurren y en caso de un choque fuerte, de los que puedan resultar en una perforación o cortocircuito de la batería, existen diversos sistemas de seguridad para evitar que el incendio se propague con rapidez que cortan el circuito de alimentación de alta tensión para que los bomberos puedan actuar.
En caso de choque e incendio la alimentación de la batería debe cortarse. Cuando el circuito eléctrico del conjunto está cerrado -cuando el coche está en marcha- se libera energía; en caso de accidente, por tanto, el circuito debe abrirse para evitar que siga liberando energía. El principio es el mismo que con un coche de gasolina que corta la alimentación, aunque con algunas particularidades.
Por ejemplo, en el caso de los Toyota híbridos, la ECU de control del vehículo desconecta automáticamente los relés principales del sistema (SMR) aislando la batería de alta tensión cuando el interruptor de encendido está desactivado (cuando el coche está aparcado), cuando se despliega un airbag, pretensor o cualquier elemento pirotécnico de seguridad.
Incluso cuando se retira la cubierta del inversor (el circuito de interbloqueo se abre), o se trata de manipular cualquier elemento que esté relacionado con la alta tensión, etc.
Lo mismo ocurre en un smart electric drive. Éste desconecta la alimentación cuando se despliega algún airbag o cuando el "sensor de choque de alta tensión" detecta que el smart vuelca o que, estando estacionado o cargando, otro vehículo choca contra él. En estos casos el sistema de alta tensión queda irremediablemente cortado, es decir, apagado.
El caso del BMW i3 es similar. Si algún sensor detecta un choque o funciona algún elemento pirotécnico del vehículo (airbags, pretensores de cinturones) el circuito se abre y por tanto deja de liberar energía. Y por supuesto, en un Tesla, pasa lo mismo. Si hay choque y saltan los airbags, el circuito se abre y se desconecta el sistema de alta tensión.
La importancia de que el sistema de alta tensión esté desconectado
Las consecuencias de un accidente son impredecibles y a pesar de los sistemas de desconexión automáticos, es recomendable abrir físicamente el circuito.
De hecho, Tesla, en su manual de emergencia, recomienda a los bomberos considerar que todos los componentes de alta tensión tienen energía y recomienda no tocarlos. Así, por precaución se recomienda a los bomberos que corten manualmente el circuito (aunque éste ya se desconectó automáticamente en el choque). Todos los fabricantes incluyen en sus coches sistemas de desconexión manual accesible para los servicios de emergencia.
Tesla, por ejemplo, incluye un punto de corte del circuito de alta tensión. Esta situado en el paso de rueda trasero izquierdo y es preciso abrir la puerta trasera para acceder a él.
Una vez abierta la puerta, se ve la pegatina que indica donde cortar y sobre qué anchura y profundidad. El segundo punto de corte, situado debajo del parabrisas sirve para cortar tanto el circuito de alta tensión como el de baja tensión que acciona los airbags y pretensores de cinturones de seguridad.
En el BMW i3 el método es diferente. Se hace a través de un conector ubicado en una zona muy accesible. Es importante resaltar que ese conector es de señal de baja tensión, es decir, por él no pasan tensiones elevadas.
Igualmente, si éste conector no estuviese accesible, "en las hojas de rescate [algo que todo fabricante debe proporcionar a las autoridades con la homologación de cada nuevo modelo] se identifica tanto el guiado de todos los cableados del vehículo como los puntos de corte ideales de la carrocería, para que la brigada de rescate sepa cómo actuar en cada momento", aseguran desde BMW.
En caso de que algunos vehículos híbridos no dispongan de un punto de corte, existen alternativas. Toyota explica que "en caso de siniestro existen dos procedimientos de rescate para los equipos de emergencia dependiendo de la accesibilidad de la que dispongan al vehículo" impartidos en los cursos de formación a los cuerpos de emergencias que da la marca, entre otras cosas para que la extracción de las víctimas de un accidente se pueda realizar de la forma más segura.
No hay riesgo de electrocución, pero sí gases tóxicos
Así, los coches eléctricos están diseñados para evitar el riesgo de electrocución de los pasajeros y del personal de rescate en caso de accidente. Como hemos visto, todos los modelos tienen un sistema de alimentación que se desconecta automáticamente.
Simultáneamente y en cuestión de segundos, el cableado exterior de la batería de alta tensión se descarga. Por consiguiente, los cables de color naranja ya no tienen corriente. Además, el sistema está complemente aislado y no dispone de conexiones conductoras a la carrocería.
Otro riesgo importante para los bomberos y cualquiera que se acerque a un coche eléctrico que esté ardiendo son los gases nocivos que emanan de las baterías de iones de litio al arder. Esos gases, como hemos visto, pueden provocar explosiones al acumularse dentro de la célula de seguridad.
Algunos modelos, como el BMW i3 tienen una válvula de escape que los libera de forma gradual aliviando la presión en el interior y evitando la explosión. Sin embargo, siguen siendo gases tóxicos, como “ácido sulfúrico, óxidos de carbono, níquel, litio, cobre y cobalto”, explican en Tesla, por lo que los bomberos deberán llevar equipos de respiración y protección adecuados.
El reto de sofocar las llamas
¿Y cómo se sofoca el incendio? Pues simplemente con agua. Aunque aquí, las recomendaciones varían. Tesla preconiza usar enormes cantidades de agua y recomienda incluso pedir un suministro adicional de agua para enfriar las baterías.
BMW, por su parte, explica en su manual de intervención del i3 que “la extinción del fuego no requiere más agua que un coche convencional” y que “también está indicado cualquier extintor homologado, siempre que se cumplan las instrucciones de uso y se respeten las distancias de seguridad”. La cuestión es enfriar las baterías y así detener el incendio de las celdas de la batería.
Por último, cabe señalar que Tesla es el único fabricante que recomienda usar una cámara térmica para asegurarse que el pack de baterías se haya enfriado del todo. De forma alternativa, pues no todos los cuerpos de bomberos tienen cámaras térmicas a disposición, recomiendan dejar el coche en cuarentena 48 horas para asegurarse de que no se vuelva a incendiar.
Uno de los ejemplos más gráficos es el de estos bomberos austriacos. Fueron necesarios 35 bomberos y hasta 5 vehículos para apagar el incendio de un solo Tesla Model S que había chocado con unas barreras de cemento de unas obras en la carretera.
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