Perigo Bateria de Lítio - Carros, Motos e Bicicletas Elétricas - Prevenção de Acidentes Maiores
Segurança de baterias de íon de lítio
Fonte: Amazon
e Mvalle Tech
Amazon
As
baterias de íon de lítio são muito usadas e seguras no geral. Elas têm recursos
de segurança integrados.
As
baterias de íons de lítio estão em muitos produtos, incluindo celulares,
notebooks, veículos elétricos e geradores. Em casos raros, as baterias de íon
de lítio podem superaquecer, pegar fogo ou explodir.
Uma
bateria de íon de lítio pode falhar devido ao seguinte:
- Sobrecarga: uma bateria
sobrecarregada pode romper, superaquecer, pegar fogo ou explodir.
- Temperaturas extremas: o frio
e o calor extremos podem afetar o carregamento da bateria. Mantenha as
baterias em condições moderadas de temperatura.
- Impactos: impactos capazes de
amassar ou perfurar podem gerar situações de carregamento perigosas. Estas
incluem superaquecimento, fogo ou explosão.
Siga estas
dicas de segurança:
- Leia com atenção e siga todas
as instruções e avisos do fabricante.
- Se uma bateria inflar, inchar,
emitir fumaça ou superaquecer, pare de usá-la e de carregá-la
imediatamente.
- Não deixe uma bateria
carregando sem supervisão.
- Use o carregador destinado
para uso com o produto específico.
- Não armazene sua bateria sob
luz solar direta, temperaturas extremas ou sob objetos pesados.
- Durante o carregamento, deixe
a bateria e o carregador em um espaço aberto e longe de materiais
inflamáveis.
- Não abra nem desmonte uma bateria ou seu carregador.
Segurança
em estacionamentos e estações de carga para carros elétricos
Por
Marcelo Valle, diretor executivo da Mvalle Tech
Os carros
elétricos são os queridinhos do mercado de tendências. Movidos a bateria de
lítio, os “carros verdes” têm potencial de reduzir quase 30% a emissão de gás
carbônico, responsável pelo aquecimento global. Portanto, o futuro do
transporte diário é elétrico!
Com mais
de 16 milhões de veículos elétricos em circulação no mundo, o Brasil pretende
chegar a 100 mil até o final do ano. No mesmo caminho, segue a infraestrutura
de carregamento, vital para apoiar a transição para um transporte de baixa
emissão de carbono, com estações de carga instaladas nos locais onde moramos,
trabalhamos ou nos divertimos.
Contudo, a
nova tecnologia envolve uma emergente ameaça que vem chamando a atenção e
desafiando a comunidade internacional. Sem regulamentação específica,
estabelecimentos como shopping centers e condomínios confiam nos sistemas
convencionais de proteção instalados conforme o projeto de incêndio, se
sentindo seguros e a maioria alheio ao perigo que esta ameaça representa.
Embora o
Brasil ainda não tenha registrado uma ocorrência grave, é inegável que com o
amento da frota nacional teremos em breve um incêndio impactante.
Por tudo
isso, neste artigo apresento a importância de se adotar um planejamento de
segurança nos estacionamentos e estação de carga para carros elétricos. Começo
pelos motivos que tornam os incêndios em carros elétricos perigosos, depois
mostro como monitorar e detectar o incêndio antes que aconteça, em seguida como
proteger as estações de e carga do risco elétrico e os meios de controle do
incidente, e finalizo com as nossas considerações.
Porque
incêndios em carros elétricos são perigosos
63.08% dos
incêndios em baterias de lítio, estudados no todo mundo entre os anos de 2010 e
2020, ocorreram quando os carros elétricos estavam estacionados. Em 26.15%, os
carros estavam parados e conectados a uma estação de carga. Somente 1 caso teve
como causa a instalação elétrica inadequada, provavelmente por não estar
conforme às normas de segurança.
Numa
rápida análise tridimensional do risco de incêndio em baterias de lítio, temos
como resultado: uma exposição baixa, em virtude dos sistemas de gerenciamento
de segurança instalados nas baterias de lítio; severidade alta, em razão do
tipo de incêndio produzido em função da fuga térmica; e vulnerabilidade alta,
por causa dos sistemas convencionais serem ineficazes.
O
resultado das três dimensões suscita a adoção de um planejamento eficaz de
segurança para reduzir a vulnerabilidade, com base em 3 pilares: monitoramento
e detecção prévia; proteção elétrica nas estações de carga e meios de controle
do incêndio.
Para
viabilizar o planejamento, é preciso entender que os incêndios estão
relacionados a um fenômeno chamado fuga térmica, geralmente provocado por um
dano elétrico, termoquímico ou mecânico, mais propenso a ocorrer na medida que
a bateria de lítio está mais carregada.
A fuga
térmica é imparável. Ao atingir em torno dos 60ºC, os componentes da célula da
bateria de lítio se degradam e reagem de forma exotérmica, elevando de forma
exponencial a temperatura, que afeta outras células no entorno. As reações
químicas produzem ainda mais vapores tóxico-inflamáveis, aumentando a pressão
interna nas células até que se rompem, projetando detritos e vapores em alta
velocidade que produzem um forte ruído.
Os vapores
são expelidos formam uma nuvem em expansão volumétrica, que se incendeia em
contato com o ar a temperaturas crítica que variam de 400 a 700ºC. O jato de
fogo atinge distâncias impressionantes e mais de 1.000ºC, bem maior do que um
incêndio em carro a combustão. As chamas e a irradiação térmica afetam qualquer
material combustível num raio de 15 metros e os resíduos gerados são
contaminantes e corrosivos.
Por esta
razão é importante atuar quando a bateria de lítio dá os primeiros sinais de
anomalia térmica. Brigadistas e bombeiros civis não estão preparadas para
atender este tipo de ocorrência, nem tão pouco se protegerem adequadamente. A
chegada dos bombeiros militares também não ajudará muito, pois o incêndio em
baterias de lítio se desenvolve rapidamente, e os militares chegarão em um
estágio bem avançado. Tudo contribuirá para uma sensação de descontrole e
pânico, seguido do sentimento de desconfiança e medo, com o clamor por mais
segurança nos estabelecimentos que oferecem estacionamentos com estações de
carga para carros elétricos.
Monitoramento
e detecção prévia
Os
detectores automáticos convencionais não são capazes de identificar a anomalia
térmica quando inicia numa bateria de lítio. Uma vez que a fuga térmica começa,
não para e o incêndio no carro elétrico é inevitável, com uma resposta tardia e
a situação muito difícil de controlar.
A melhor
forma de monitorar e detectar previamente as anomalias é identificar aumentos
de temperatura com o emprego de câmeras termográficas. É sem dúvida o recurso
mais indicado e usado no mundo, pois detecção precoce permite uma resposta
rápida e efetiva.
As câmeras
termográficas fixas, gerenciadas por sistemas de detecção e alarme de incêndio
ou monitoramento de vídeo, devem ser configuradas para detectar padrões
térmicos predeterminados e emitir notificações automáticas para a central de
alarme. O operador da central de segurança deve ser capacitado para identificar
essas anomalias, instaurar os procedimentos de alerta e orientar as equipes em
campo.
O
monitoramento termográfico pode ser feito com câmeras portáteis, principalmente
em estacionamentos, onde o monitoramento por câmeras fixas será dispendioso,
uma vez que os carros elétricos não ficam em locais predeterminados, misturados
aos demais carros de motor a combustão interna.
Proteção
nas estações de carga
É crucial
adquirir equipamentos originais, certificados e com suporte disponível. Mesmo o
Brasil tendo a ABNT NBR IEC 61851 e as RN 414 e 819 da ANEEL, a instalação dos
carregadores deve seguir padrões internacionalmente reconhecidos, que exigem
dispositivos automáticos e manuais de proteção contra surtos elétricos
provocados na rede, na bateria de lítio ou no circuito do carro elétrico.
A bateria
de lítio recebe energia em forma de corrente contínua, mas a maioria dos
carregadores fornece corrente alternada por meio da rede elétrica convencional
ou painéis solares. A maioria dos carros elétricos pode ser carregado em casa,
contando com uma infraestrutura pública para aumentar a autonomia nos trajetos
de longa distância.
Variavelmente,
existem três níveis de carregamento: básico e semirrápido, ambos com corrente
alternada e ultrarrápido com corrente contínua.
O
carregamento básico usa o cabo fornecido de fábrica para utilização em tomadas
comuns domésticas aterradas. Apesar da facilidade, a taxa de carregamento é
lenta e a corrente alternada é convertida em contínua pelo conversor de fábrica
instalado no carro elétrico.
O
carregamento semirrápido é um dos mais procurados por conta de sua conveniência
e 3 vezes mais rápido que o básico. Os consoles instalados em paredes
normalmente são vistos em shopping centers e condomínios. A corrente alternada
também é convertida em contínua pelo conversor do carro elétrico.
Já o
carregamento ultrarrápido de corrente contínua, é usado em situações em que o
carregamento veloz é essencial, como nos eletros postos e carports de energia
solar. Como a corrente é convertida no próprio hub, possuem mais potência e
velocidade de carregamento, alcançando 80% da capacidade da bateria de lítio em
alguns minutos.
Um
incêndio em bateria de lítio com o carro elétrico conectado a uma estação de
carga possui risco de eletrocussão por causa da rede elétrica. Embora o carro
seja elétrico, com a bateria de lítio fornecendo de 300 e 400V, seu circuito é
fechado e seu sistema de proteção desconecta as células, reduzindo essa toda a
“voltagem” à 3,7V.
As
estações de carga devem possuir dispositivos automáticos e manuais de
segurança. Nos carregadores semirrápidos, um dispositivo de detecção de
curto-circuito ou sobrecarga, chamado de Dispositivo de Corrente Residual (RCD)
que corta a energia no disjuntor, deve ser instalado entre a central de
comutação e a unidade de carga. Por redundância, o disjuntor manual deve ser
instalado a cerca de 20 metros da estação de carregamento, deixando seguro o
combate com água no carro elétrico.
Já com o
carro elétrico conectado a um carregador ultrarrápido de corrente contínua, um
sistema de Monitoramento de Corrente Residual (RCM) sensível a fuga de terra,
sobrecarga e curto-circuito é requerido. Qualquer instabilidade elétrica
causará o corte da energia entre a estação e o carro elétrico. Para o combate
com água, a energia deve ser considerada viva no hub e, portanto, deve ser
considerada assim até ser desconectada na placa de distribuição ou por meio do
disjuntor manual que deve ser instalado a cerca de 20 metros da estação de
carga.
Meios
para o controle do incêndio
Quando
detectada a anomalia térmica, procedimentos de controle devem ser iniciados.
Com base nas boas práticas globais, indico 7 técnicas combinada, a serem usadas
de acordo com a disponibilidade de recursos.
1.
Desconexão da estação de carga;
2. Confinamento;
3. Extinção das chamas;
4. Resfriamento;
5. Monitoramento termográfico;
6. Rescaldo;
7. Remoção e limpeza.
Paralelamente,
deve ser feito o acionamento do Corpo de Bombeiro Militar para reforçar o
efetivo e recursos. Um incêndio em carro elétrico pode demandar mais de 40 mil
litros de água, 10 vezes mais que um carro a combustão, levar dias para
estabilização da fuga térmica e empregar mais de 30 profissionais.
A técnica
primária é verificar se o carro elétrico está conectado a um carregador. A fim
de garantir o corte de fornecimento de energia elétrica, o eletricista deve
verificar se realmente o carregador está desenergizado ou, simplesmente,
acionar o dispositivo manual.
A segunda
técnica consiste em confinar o carro elétrico sob uma manta antichama, com
dimensão de 9x6m e resistência térmica a mais de 1.600ºC. O procedimento não
extingue as chamas, mas evita que as chamas se propaguem. continuam na bateria
de lítio localizado no assoalho.
O procedimento reduz também a temperatura do veículo, mas não consegue extinguir por completo as chamas e nem o processo de fuga térmica. Por isso, na próxima técnica, é necessário extinguir as chamas, mas sem usar os extintores convencionais, pois o incêndio irá re-igniciar em segundos.
É
necessário usar extintores especiais, sendo os mais recomendados o agente
DPSA-5 de aspersão em aerossol de pó químico seco composto a base de
micropartículas de potássio, o agente Lith Ex de dispersão aquosa em aerossol
por vermiculita e o agente F500 EA encapsulador em micelas para sistemas à base
de água.
Estes
agentes extintores possuem ação sobre os 4 elementos de sustentação do fogo,
pois atuam na cadeia de reações químicas, isolam os elementos combustíveis,
promovem o resfriamento e não permitem que o oxigênio alimente as chamas.
Com uso da
manta, o mais indicado é o DPSA-5, por ser uma unidade portátil com acionamento
por pino de tração. Com 5,5kg e capacidade de pulverizar um espaço fechado de
até 60 m3 durante 60 seg, pode ser lançado sob o assoalho do carro elétrico
onde se concentram as chamas da bateria de lítio.
Na técnica
seguinte, o resfriamento é imprescindível para o controle dos incêndios nas
baterias de lítio e efeitos da fuga térmica. Trata-se da única técnica que pode
ser aplicada sozinha. Nas primeiras ocorrências de incêndios, muita água foi
utilizada e a ação levou a dias de controle do incêndio.
Para poder
economizar até 90% do consumo de água, o F500 EA é recomendado como aditivo,
por ter excelente aderência e penetração. Os princípios ativos de
encapsulamento em micelas isolam o material combustível a nível molecular,
inclusive o hidrogênio, um dos vapores emanados pela bateria de lítio em fuga
térmica. Também agem sobre no resfriamento, o que ajuda a reduzir o consumo de
água.
Um detalhe
muito importante a ser abordado em outra ocasião: o sistema de combate por
chuveiro automático não possui nenhuma ação efetiva sobre incêndios em bateria
de lítio. Embora, sejam importantes para evitar a propagação das chamas no
ambiente.
Vamos para
a quarta técnica. O monitoramento termográfico é tão importante para a detecção
prévia das anomalias térmicas, quanto no controle do incêndio. Uma vez
resfriado, os bombeiros devem manter o carro elétrico em baixas temperaturas e,
constatando um súbito aumento do calor, devem voltar a resfriá-lo com a mistura
aquosa.
Essas
câmeras devem possuir uma faixa térmica mínima de leitura entre os -20º a
800ºC. Mas, recomendo as câmeras destinadas ao combate a incêndio que, além de
possuírem uma faixa de leitura térmica que chega a mais de 2.000ºC, resistem a
choques e calor.
Chegamos à
penúltima técnica. Uma vez controlado e estabilizado, é recomendado imergir o
carro elétrico em água por no mínimo de 24 horas, até o nível da bateria de
lítio, uma vez que uma parte das células não chega a ser afetada e uma
re-ignição pode ocorrer em horas ou dias.
Usada pela
primeira vez em carros elétricos no ano de 2021, a técnica tem sido
aperfeiçoada com o desenvolvimento de containers móveis e moldáveis, bem como
os sistemas estacionários de imersão.
Os móveis são autotransportados e têm a facilidade de poder remover o carro elétrico, estabilizado e travado no próprio container. O dispositivo permite que a água contaminada seja totalmente drenada para ser tratada. Entretanto, o sistema é caro e inviável sob aspectos financeiros e logísticos para a maior dos estabelecimentos. A principal evolução foi na altura do container, necessária para cobrir somente A bateria de lítio e não todo o carro elétrico. Isso permitiu o desenvolvimento dos containers moldáveis, montados como se fosse uma piscina, mais práticos e mesmo onerosos. Entretanto, o sistema moldável não contém totalmente a água contaminada.
O sistema
estacionário é uma inovação. No entorno da vaga do carro elétrico é instalado
um dique de contenção com a entrada aberta. Havendo a detecção dos vapores
emanados da bateria de lítio em fuga térmica, a entrada é automaticamente
fechada e um sistema hidráulico inunda o dique, deixando o carro elétrico
imerso até a altura da bateria de lítio. Após constatada a estabilização da
bateria, a água contaminada pode ser escoada por tubulação até um reservatório
ou estação de tratamento.
Tanto o
container moldável quanto o sistema estacionário, que está em fase de
desenvolvimento, são produzidos pela EVFS na Finlândia. Em breve estarão
disponíveis no Brasil, representados por nós, a Mvalle Tech.
Enfim, a
última técnica. Todo carro elétrico danificado precisa ser removido sempre em
um guincho tipo plataforma. Nunca, transportado por reboque, com as rodas em
contato com o solo, por causa do sistema de frenagem regenerativa que pode
fornecer energia para as células e, consequentemente, a bateria de lítio entrar
em re-ignição.
A limpeza também é importante, pois os resíduos gerados são tóxicos e corrosivos. O processo deve ser feito por empresa especializada, com trajes e ferramentas apropriadas. As células sobre o chão devem ser removidas com pás antifaiscantes e imergidas em balde apropriado com água.
Considerações
finais
À medida
que a produção de baterias de lítio aumenta no Brasil, e com elas os carros
elétricos, os estacionamentos e as estações de carga, a possibilidade de um
incêndio se torna maior. Com quase dois terços dos incêndios ocorridos em
carros elétricos estacionados, alguns em estações de carga, isto torna
preocupante a segurança para shopping centers, condomínios e outros
estabelecimentos.
Estes
incêndios ocorrem em função da fuga térmica, o que torna extremamente perigosa
a ocorrência, com um fogo em nuvem que atinge alturas e distâncias expressivas,
temperatura acima dos 1.000ºC, alta capacidade de propagação, produção de
fumaça tóxica, projeção de detritos em alta velocidade e geração de resíduos
contaminantes e corrosivos.
Os
sistemas convencionais de detecção e combate, instalados conforme o projeto de
incêndio, são totalmente ineficazes diante desta ameaça emergente. O que nos
leva avaliar riscos e cenários, a fim de estabelecer um planejamento de
segurança considerando o monitoramento termográfico, a proteção elétrica nos
carregadores, os meios de controle do incêndio e a preparação dos operadores de
central, bombeiros civis, brigadistas, técnicos de manutenção, operadores de
estacionamento, profissionais de limpeza e, principalmente, a alta direção.
Neste
artigo, fiz um alerta do quão é perigoso é um incêndio em carro elétrico
estacionado ou conectado em uma estação de carga. Bem como, ter compartilhado
informações necessárias para que você possa revisar a sua segurança e
implementar ações adequadas. Ainda, não há uma solução definitiva para este
tipo de incêndio, mas o mundo tem se mobilizado para desenvolver soluções
tecnológicas para mitigar os riscos e minimizar o consumo de recursos.
Centro de Estudos e Curso Gestão de Riscos e Prevenção de Tragédias (Acidentes Maiores, Fatais e Graves) através da Abordagem da Segurança Proativa, Riscos e Emergências (ASPRE), mais informações, vídeos e materiais complementares, acessar os links desta postagem.
Verifico que há poucas pesquisas sobre a Prevenção de Acidentes Maiores no Brasil e no Exterior, é necessário se desenvolver mais trabalhos sobre esta temática.
Figura - Revista Proteção sobre o Curso On-Line Gestão de Riscos e Prevenção de Tragédias
Link da reportagem:
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Figura - Grupo de Whatsapp do Centro de Estudos e Curso Gestão de Riscos e Prevenção de Tragédias
Link com os artigos do Centro de Estudos Gestão de Riscos e Curso Prevenção de Tragédias:
Figura - Artigos do Centro de Estudos Gestão de Riscos e Curso Prevenção de Tragédias
Incêndio no Havai.
Que se passa no Havai? A construção sociotécnica do risco. A mistura perigosa que levou à destruição extrema. Reportagem de hj da Revista Norminha.
Os incêndios no Havai causaram um elevado nível de destruição e de vítimas mortais. Por trás destes eventos, está uma “mistura perigosa”. Os cientistas explicam.
Mais informações em:
https://gestaoproativawb.blogspot.com/2023/08/incendios-florestais-no-havai-matam-53.html
Explosões em Palotina
Explosões de armazéns de grãos, como a que aconteceu na C.Vale, em Palotina/PR, não são comuns. No entanto, podem ocorrer muito facilmente, se os responsáveis pela estrutura não tomarem as devidas precauções. A precaução mais importante é a redução da poeira suspensa no ar dentro do armazém. A advertência é de Adriano Mallet, consultor em armazenagem de grãos e diretor técnico da empresa Agrocult, em declaração para o portal AviSite.
“Em um silo, que é um espaço confinado, o combustível é o pó suspenso no ar. Se a quantidade de pó presente no ar for densa, muito grande, basta uma faísca, causada por curto-circuito elétrico, um isqueiro, chama de solda, ou qualquer outra origem, para dar a ignição que leva à reação rápida do oxigênio com as partículas de pó, gerando a explosão”, explica.
Mais informações em:
https://gestaoproativawb.blogspot.com/2023/08/destaques-dos-informes-iniciais-da.html
Figura - Reportagem da Revista Norminha sobre o Acidente Maior - Incêndio no Havaí
Análise da Implosão do Submersível Titan através dos Modelos da Abordagem da Segurança Proativa - Reportagem na Revista Norminha de Segurança
O alerta foi dado, há 5 anos, associação disse que submarino passaria por catástrofe, mas diretor da empresa não mudou os planos, diz jornal
O Titan, o submersível que sumiu em um passeio para levar turistas aos destroços do Titanic, não foi submetido à agência de avaliação de riscos.
Mais uma tragédia em que o alerta de especialistas não foi seguido.
As escolhas de design e materiais do submarino podem ter causado a implosão.
Área interna mais espaçosa, e, por isso, o submarino era mais vulnerável à pressão externa que a água exerce, essa mudança tem consequências na fadiga e na delaminação; entenda:
Fadiga: com o tempo, a tensão repetida em um material causa pequenas trincas na superfície. Essas pequenas trincas se propagam devagar, e esses danos vão se acumulando até que haja uma falha. Essa característica é chamada de fadiga.
Delaminação: superfícies de materiais compostos, como fibra de carbono, têm camadas ou placas. A delaminação é o processo físico pelo qual essas camadas começam a se separar umas das outras
Mais informações no link da postagem:
https://gestaoproativawb.blogspot.com/2023/06/implosao-do-submersivel-titan-as.html
Link sobre os Times de Aprimoramento da Segurança (TAS), através da Abordagem da Segurança Proativa:
https://gestaoproativawb.blogspot.com/2023/07/times-de-aprimoramento-da-seguranca-tas.html
Figura - Times de Aprimoramento da Segurança (TAS)
E-mail de contato:
washington.fiocruz@gmail.com
Sds,
Washington Barbosa
Fundador do Centro de Estudos e Curso:
A Prevenção de Acidentes Maiores através da Abordagem da Segurança Proativa - O Fator e o Erro Humano são a Ponta do Iceberg
Professor de cursos de graduação e pós-graduação de instituições públicas e privadas, palestrante nacional e internacional, servidor público federal da Fiocruz, experiência profissional nas áreas de destaque na Produção, Gestão da Qualidade, Eng de Segurança/Riscos e Ambiental, em organizações públicas e privadas desde 1984
Pós Doutorando pelo PEA/UFRJ - Gestão de Riscos, D Sc Eng Prod COPPE/UFRJ - Gestão de Riscos, MSc Eng Prod UFF - Gestão da Qualidade, Especialista em Qualidade (UFF), Eng de Segurança (FSS), Meio Ambiente (ENSP/Fiocruz), Ergonomia (UFRJ) e Gestão de Organizações Publicas (ENSP/Fiocruz), Engenheiro e Técnico Mecânico pelo CEFET -RJ
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